DE3440983A1 - Discharge-vortex-type heat exchanger (AWT) - Google Patents

Discharge-vortex-type heat exchanger (AWT)

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DE3440983A1 DE19843440983 DE3440983A DE3440983A1 DE 3440983 A1 DE3440983 A1 DE 3440983A1 DE 19843440983 DE19843440983 DE 19843440983 DE 3440983 A DE3440983 A DE 3440983A DE 3440983 A1 DE3440983 A1 DE 3440983A1
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Horst Ing.(grad.) 8011 Kirchheim Lüeße
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/022Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of two or more media in heat-exchange relationship being helically coiled, the coils having a cylindrical configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Discharge-vortex-type heat exchanger (AWT) as a system for recovering heat by heat conduction from discharged fluids, in particular waste water, to a refrigerant, for example fresh water or cold water, or a vaporising refrigerating agent from a heat pump, which is conducted in reverse flow in a double-pipe continuous-flow heat exchanger. By virtue of a tangential inlet into a reservoir container arranged above the double-pipe continuous-flow heat exchanger, a vortex core is produced in the discharging fluid and produces both an intensive conduction of heat on the inner walls of the core pipe in the heat exchanger and carries through specifically lighter contaminate particles in the centre of the eddy core. The dwell time of the media, which is decisive for the evaluation of heat exchangers, during the conduction of heat by means of the refrigerant is lengthened by a multiple by means of the discharge vortex in comparison with simple discharge.

Description

Paten tbescirreibuiig 3 A 4 O 9 8Sponsorships 3 A 4 O 9 8

-X--X-

Der bei frei aus einem Behälter ablaufenden Flüssigkeiten nach einer gewissen Ablaufzeit und Ablaufkonstellation sich entwikkelnde Ablaufwirbel mit seinem Wirbelkern entlang der Ablaufrohrmitte verzögert den AbIaufVorgang auf einen Bruchteil der Zeit ohne AblaufWirbel.The one that develops in the case of liquids that run off freely from a container after a certain run-off time and run-off constellation Drainage eddy with its vortex core along the center of the drainage pipe delays the drainage process for a fraction of the time without swirl.

Dieser natürliche Effekt wird erfindungsgemäß zum Wärmeentzug aus z. B. ablaufendem, warmem Abwasser bewußt herangezogen und durch entsprechende Maßnahmen derart unterstützt, daß die Ausbildung des Wirbels nicht dem Zufall überlassen bleibt. This natural effect is used according to the invention to remove heat from z. B. running, warm wastewater and consciously used supported by appropriate measures in such a way that the formation of the vortex is not left to chance.

Das dem Auf fang-, bzw. Speicherbehälter zufließende warme Abwasser erzeugt sich den Alilaufwirbel durch den tangentialen Einlauf selbst. Dabei hat ein kurzzeitiges Auffüllen des Behälters, der für das Volumen einer gleichzeitig ablaufenden Wassermenge ausgelegt sein muß, keinen Einfluß auf den Erhalt des AbI auf wirb eis.The warm wastewater flowing into the collection or storage tank the Alil vortex is generated by the tangential inlet itself must be designed for the volume of a simultaneously running amount of water, no influence on the preservation of the AbI on wirb ice.

Der trichterförmig und strömungstechnisch sinnvoll ausgebildete übergang zum unter dem Behälter angeordneten Doppelrohr Durchlaufwärmetauscher trägt zur Ausbildung des Wirbeltrichters im Behälter bei und sorgt für ungehinderten Abgang von mitgeführten Verunreinigungen im Abwasser.The funnel-shaped and aerodynamically sensible one Transition to the double-pipe once-through heat exchanger located under the container contributes to the formation of the vortex funnel in the container and ensures the unhindered discharge of entrained Impurities in wastewater.

Der gas-, bei Abwasserabläufen luftdurchsetzte Wirbelkern entlang der Mitte des Innenrohres des Doppelrohr - Durchlaufwärmetauschers und das entlang einer Schraubenlinie an der Innenwand des Innenrohres sich durch die eigene Schwerkraft abwärts bewegende Abwasser sind die Ursachen für die starke zeitliche Verzögerung des AbIaufvorgangs.Along the gas, air-permeated vortex core in sewage drains the center of the inner tube of the double tube once-through heat exchanger and that along a helical line on the inner wall of the inner tube Wastewater moving downwards due to its own gravity is the cause of the long time lag of the run-off process.

Entsprechend der unterschiedlichen spezifischen Gewichte zwischen de» schwereren Wasser und der von ihm mitgeführten leichteren und ungelösten Verunreinigungen werden die letzteren im Wirbelkern, durchgeschleust, wogegen das Wasser durch seine turbulente Berührungsintensität und -geschwindigkeit entlang einer Schraubenlinie an der Innenrohrwand eine hohe Wärmeübergangszahl erzeugt. Der beschriebene, physikalisch definierte, natürliche Effekt gestattet cüe Wahl relativ großer Ablaufquerschmitte, wodurch der Verstopfungsgefahr begegnet wird.
DaBdt ununterbrochener Gas-, bzw. Luftdurchtritt durch das gesamte
According to the different specific weights between the heavier water and the lighter and undissolved impurities it carries with it, the latter are passed through in the vortex core, whereas the water generates a high heat transfer coefficient due to its turbulent contact intensity and speed along a helical line on the inner pipe wall. The described, physically defined, natural effect allows the choice of relatively large drainage cross-sections, which counteracts the risk of clogging.
There is uninterrupted gas or air passage through the entire

Horst Lüeß», Soll KirchheimHorst Lüeß », Soll Kirchheim

Ablaufsystem möglich ist, müssen der überlauf am Behälter und der Auslauf des Abwassers externüber eine Ausgleichs-, bzw. Entlüftungsleitung miteinander in Verbindung gebracht werden. Der Wärme übernehmende Kälteträger, z. B. kaltes FrischwasserDrainage system is possible, the overflow at the container and the discharge of the wastewater externally via a compensation or Vent line are brought into connection with each other. The heat absorbing refrigerant, z. B. cold fresh water

IfO oder Kaltwasser, auch direkt verdampfendes Kältemittel einer Wärmepumpenanlage wird im wärmedurchgangsintensiven Gegenstrom durch äesa. Ringspalt von unten nach oben geführt. Dam.t die Übernahme der Wärme aus dem unregelmäßig ablaufenden Wasser durch den Kälteträger möglich ist, muß sein Durchfluß durch einen Regel- und Steuervorgang dem ablaufenden Wasser synchron nachgeführt werden.IfO or cold water, also directly evaporating refrigerant in a heat pump system, flows through äesa in a countercurrent with intensive heat transfer. Annular gap guided from bottom to top. Dam.t the takeover of the heat from the irregularly draining water by the refrigerant is possible, its flow through a regulation and control process must be synchronized with the draining water.

Die bisherigen Bemühungen, Wärme aus ablaufenden, warmen Abwässern zurückzugewinnen, beschränken sich vorwiegend auf industriell und gewerblich genutzte Fälle, bei denen ein individuell wirtschaftlicher Nutzen offensichtlich ist, nicht aber der volkswirtschaftliche Nutzen. Dabei liegen die Kosten für den Apparate-, Behälterund Personal einsatz, in vielen Fällen auch der notwendige zusätzliche Energieeinsatz, relativ hoch.
Fast völlig unbekannt sind Wärmerückgewinnungsmaßnahmen aus abfließenden Wässern im Ein- und Mehrfamilienhausbereich. Dort also, wo'Feuerungsanlagen durch die hohen Betriebsbereitschaftsverluste, vorwiegend im Sommerbetrieb, schlechte Gesamtwirkungsgrade inkaufgenommen werden müssen.
Efforts to date to recover heat from running, warm wastewater are mainly limited to industrially and commercially used cases in which an individual economic benefit is obvious, but not the economic benefit. The costs for the use of apparatus, containers and personnel, and in many cases also the additional energy required, are relatively high.
Heat recovery measures from runoff water in single and multi-family houses are almost completely unknown. In other words, where combustion systems have to accept poor overall efficiencies due to the high operational losses, mainly in summer.

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Claims (1)

Ablaufwirbel - Wärmetauscher (AWT), als einfaches, ohne ausschlaggebenden Fremdenergieeinsatz wirkendes System zur Wärmerückgewinnung aus ablaufenden, auch starke Verunreinigungen mitführenden, Abwässern und anderen Flüssigkeiten;,Drain vortex - heat exchanger (AWT), as simple, without decisive System for heat recovery that uses external energy from runoff, including heavy contaminants, sewage and other liquids; dadurch gekennzeichnet, daß der, meistens auch ohne äußere Einwirkungen sich ausbildende, physikalisch definierte, Ablaufwirbel in einem Auffang- , bzw. Speicherbehälter (?) durch das tangential im Einlauf (2) zulaufende Abwasser im Sinne der Erfindung gewollt künstlich erzeugt wird.characterized in that the, mostly without external influences physically defined flow vortices that form in a collecting or storage container (?) through the tangential in the inlet (2) incoming wastewater within the meaning of the invention is intentionally generated artificially. Dadurch verlängert sich die Verweilzeit des abzukühlenden ablaufenden Wassers im unter dem Auffangbehälter angeordneten Doppelrohr-Durchlaufwärmetauscher (3) um ein Mehrfaches der Verweilzeit ohne Ablaufwirbel. Gleichzeitig entsteht durch den Ablaufwirbelkern und der Schraubenbewegung des frei ablaufenden Wassers entlang der möglichst glatten und schmutzabweisenden Innenrohrwände des Wärmetauschers(^ ein gut wirksamer Wärmeübergang und durch den im Gegenstrom geführten Kälteträger (Wärme aufnehmendes Medium) im Kingspalt Q>) des Doppelrohres ein bekannt guter Wärmedurchgang. Die Wärmeaustauschfläche kann also relativ klein gewählt werden.This increases the dwell time of the draining water to be cooled in the double-pipe once-through heat exchanger (3) located under the collecting tank by a multiple of the dwell time without the discharge vortex. At the same time, the vortex core and the helical movement of the freely flowing water along the inner pipe walls of the heat exchanger, which are as smooth as possible and dirt-repellent (^ a highly effective heat transfer and, due to the countercurrent cooling medium (heat-absorbing medium) in the king-size gap Q>) of the double pipe, a known good heat transfer . The heat exchange surface can therefore be chosen to be relatively small. Die starke zeitliche Verzögerung des Ablaufvorgangs durch den Ablaufwirbel gestattet eine großzügige Auslegung des Ablaufquerschnittes im Durchlaufwärmetauscher, wodurch im Abwasser mitgeführte, auch starke, ungelöste Verunreinigungen nicht zu Verstopfungen führen. Der Auslauf(^) des Abwassers und überlauf (^) stehen extern über eine Ausgleichs- ,bzw. Entlüftungsleitung in Verbindung. Um die Wärmeverluste nach außen gering zu halten, ist das gesamte System außen mit einer sorgfältig gewählten Isolierung© versehen.The strong time lag in the drainage process caused by the drainage vortex allows a generous design of the drainage cross-section in the once-through heat exchanger, which also means that it is carried along in the wastewater strong, undissolved impurities do not cause blockages. The outlet (^) of the waste water and overflow (^) are external via a Compensation or Vent line in connection. In order to keep the heat losses to the outside low, the entire Provide the system with carefully selected insulation © on the outside. ( Bezugszeichen im Systemschema, siehe Anhang 1 )(Reference symbols in the system diagram, see Appendix 1) Horst Lüeße, Soll KirchheimHorst Lüeße, Soll Kirchheim
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010007726A1 (en) 2009-06-05 2010-12-23 FITR-Gesellschaft für Innovation im Tief- und Rohrleitungsbau Weimar mbH Heat exchanger arrangement for use in e.g. sewage system in building, has adjusting piece comprising inner wall with shape adapted to cover surface of sewage line segment, so that piece lies at circumferential part of segment
DE10232700B4 (en) * 2002-07-15 2012-06-14 Frank Meyer zur Heide Aqua Re energy funnel
WO2015136156A1 (en) * 2014-03-13 2015-09-17 Jouni Helppolainen Container for recovering wastewater energy
EP3117153A4 (en) * 2014-03-13 2017-09-20 Jouni Helppolainen Container for recovering wastewater energy

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