DK151984B - Varmevekslerelement og anlaeg til fremskaffelse af varme - Google Patents

Description

DK 151984 B

i

O

Opfindelsen angår et rørformet varmevekslerelement, der omfatter et antal rørformede gennemstrømningsåbninger, som er anbragt ved siden af hinanden for at fremføre et varmeudvekslende fluidum, samt et tilførselskammer og et udtagningskammer, 5 som er forbundne med gennemstrømningsåbningerne, og hvor tilførsel skammeret har en indløbsåbning, og udtagningskammeret har en udløbsåbning, og hvor der findes et varmeabsorberende legeme i form af et rørformet legeme, som omfatter en indre væg, en ydre væg og skillevægge, som er tilpasset derimellem, og 10 som derved danner langsgående kanaler, såsom rørformede gennemstrømningsåbninger .

Et varmevekslerelement af denne art i form af et panel, der omfatter et antal ved siden af hinanden liggende rørformede 15 gennemstrømningsåbninger, der er forbundet med en rørformet tilførselskanal og en rørformet udtagningskanal, kendes.

Et sådant kendt varmevekslerelement har den ulempe, at fremstillingen af forbindelserne mellem de rørformede gennemstrøm-20 ningsåbninger i form af kanaler, der er forbundet med en fluidumtilførselskanal henholdsvis en fluidumudtagningskanal, er besværlig og tidsrøvende, eftersom hver rørformede gennemstrømningsåbning eller kanal må forbindes tætnende med fluidumtilførsels- henholdsvis fluidumudledningskanalen.

25

En yderligere ulempe ved et sådant kendt varmevekslerelement er, at forholdet mellem varmeudvekslingsoverfladen i varmevekslerelementet og den overflade, der derved optages, i nogle tilfælde er meget uheldigt , især i de tilfælde, hvor varme- ΟΛ vekslerelementet benyttes til absorption af energi fra solstråler

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et varmevekslerelement, hvor forbindelserne mellem de rørformede gennemstrømningsåbninger og en fluidumtilførselskanal henholdsvis en 35 fluidumudtagningskanal let kan udføres, uden at varmevekslerelementet ødelægges, og hvorved der kan opnås et optimalt forhold mellem varmeudvekslingsoverfladen i varmevekslerelementet og den overflade, der optages af varmevekslerelementet 2

DK 151984B

O

i forhold til ved flade varmevekslerelementer.

Varmevekslerelementet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at udtagningskammeret og/eller tilførselskammeret er 5 dannet af et ydre rørstykke henholdsvis af et indre rørstykke, som har en udløbsåbning eller en indløbsåbning, og som tætnende indgriber med den ydre væg og/eller den indre væg af det rørformede legeme ved hjælp af mindst én tætningsring.

10 Brugen af et sådant.rørformet element af denne art tilvejebringer et optimalt forhold mellem varmeudvekslingsoverfladen og den på varmevekslerelementet heraf optagne overflade. Endvidere kan de rørformede gennemstrømningsåbninger let forbindes med en fluidumtilførselskanal henholdsvis en fluidumudtagnings-15 kanal, ved at de ydre eller indre rørstykker skydes ind over j eller ind i enderne af røret sammen med tætningsringene.

Fordelagtigt kan kanalerne være lukkede ved i hvert fald én endeside og i hvert fald en del af kanalerne ved deres endeområ-20 der åbne ind til tilførselskammeret og en anden del af kanalerne åbne ind til udtagningskammeret.

Meget fordelagtigt kan alle kanalerne være åbne ind til tilførselskammeret og ind til udtagningskammeret, hvilke kamre 25 begge er anbragt nær hver sin ende af det rørformede legeme.

I en meget fordelagtig udførelsesform er vægdelene mellem kanalerne og tilførsels- henholdsvis udtagningskammeret fjernet i området ved tilførsels- henholdsvis udtagningskammeret.

30 I en anden meget fordelagtig udførelsesform er den ene ende af det rørformede legeme forsynet med en åben forbindelse mellem kanalerne, og udtagningskammeret henholdsvis tilførselskammeret er anbragt over for hinanden, hvorved en del af ka-35 nalerne åbner ind til tilførselskammeret og en anden del ind til udtagningskammeret.

Ved en foretrukken udførelsesform er udtagningskammeret og 3

DK 151984 B

° tilførselskammeret dannet af et rørstykke, der tætnende indgriber med en væg af det rørformede legeme, og udtagningskammeret og tilførselskammeret er adskilt fra hinanden ved hjælp af kammerskillevægge.

5

Opfindelsen vil blive belyst ved hjælp af et eksempel og under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser e.t tværsnit gennem et varmevekslerelement ifølge 10 opfindelsen, fig. 2 et tværsnit langs linien ΙΙ-ΓΙ i fig. 1, fig. 3 et tværsnit langs linien III-III i fig. 1, 15 fig. 4 en modificeret udførelsesform for et varmevekslerele-memt ifølge opfindelsen, fig. 5 endnu en modificeret udførelse af et varmevekslerele-20 ment ifølge opfindelsen, fig. 6 et tværsnit langs linien VI-VI i fig. 5 og fig. 7 skematisk et anlæg til varmefremskaffelse ifølge op- Λβ findelsen.

Fig. 1--3 viser et rørformet varmevekslerelement 7, der har en indre væg 12 og en ydre væg 13, hvorimellem der er tilvejebragt skillevægge 22, som danner langsgående kanaler, såsom 30 o rørformede gennemstrømningsabninger 11. Skillevæggene 22 er fordelagtigt bygget sammen med indervæggen 12 og ydervæggen 13 til et rørformet legeme 10, så at der er opnået en høj grad af stivhed i det rørformede legeme 10.

Det rørformede legeme 10 består fordelagtigt af termoplast, så at det på enkel måde kan fremstilles ved ekstrudering.

35 4

DK 151984B

Et varmeabsorberende fluidum, der fremføres gennem kanalerne 11, f.eks. i form af vand med et tilsætningsmiddel, der sænker frysepunktet, såsom glycol, kan absorbere omgivende varme og efterfølgende aflevere denne varme til et andet sted. Et sådant fremført varmeabsorberende fluidum er desuden let i stand til at absorbere solstrålevarme og tillader saledes en optimal energiindvinding.

Med henblik på at opnå en passende transport af det varmeabsorberende fluidum gennem kanalerne 11 er enderne af det 10 rørformede legeme eller rør 10, dvs. forsiderne 23 i disse kanaler, lukkede. For tilførslen af det varmeabsorberende fluidum findes en fluidumindløbsåbning 19, der åbner ind til et fluidumtilførselskammer 17, som er dannet af et ydre rørstykke 14, der tætnende indgriber med ydervæggen på det rør-15 formede legeme 10 ved hjælp af tætningsringe 16 på begge sider af fluidumtilførselskammeret 17.

Ydervæggen 13 er fjernet i området ud for fluidumtilførselskammeret 17, så at kanalerne 11 er åbne ind imod dette kammer.

20 På den anden side er der ved den anden ende af det rørformede legeme 10 dannet et fluidumudtagningskammer 18 ved hjælp af et andet ydre rørstykke 15, som også indgriber tætnende med ydervæggen 13 på det rørformede legeme 10 ved hjælp af tæt-25 ningsringe 16.

I dette område er en del af ydervæggen 13 også fjernet for at give kanalerne 11 fri adgang ind til nævnte udtagnings-30 kammer 18.

I udførelsesformen i fig. 1 omfatter det rørformede legeme 10 en cirkulær fluidumtilførselskanal 17 og en cirkulær fluidumudtagningskanal 18, men det er klart, at forskellige udførel-35 sesformer kan benyttes inden for opfindelsens rammer.

Således kan. f.eks. som vist i fig. 4 de indre rørdele 14a

DK 151984 B

5 og 15a være anbragt inden i røret 10 og tætnende indgribe med indervæggen 12 i det rørformede legeme. Det ses tydeligt, at kanalerne 11 i dette tilfælde åbner ind i væsketilførselskammeret 17a og væskeudtagningskammeret 18a, ved at man har fjernet en del af indervæggen 12 i det rørformede legeme 10.

5

Det er klart, at en kombination af udførelsesformerne i fig.

1 og 4 kan benyttes.

Fig. 5 og 6 viser endnu en modificeret udførelsesform, i hvil-10 ken den varmeabsorberende væske strømmer gennem f.eks. halv delen af kanalerne 11 startende ved væsketilførselskammeret 17 hen imod den anden ende af røret 10 og dernæst gennem den anden halvdel af kanalerne 11 hen imod væskeudtagningskammeret 18, der er forsynet med udløbsåbningen 20.

15 I den sidstnævnte udførelsesform er kanalerne 11 åbne i den ene ende og strækker sig ind i et dæksel 26, der tilvejebringer en åben forbindelse i form af et kammer 27 for gennemstrømning af den varmeabsorberende væske fra de kanaler 11, 20 der er forbundet med det væsketilførende kammer 17 hen til de kanaler 11, der er forbundet med det væskeudtagende kammer 18. Med henblik på at opnå et sådant åbent forbindelseskammer 27 omfatter dækslet 26 en oprejst ydre flange 16a og en oprejst indre flange 16b, hvilke flanger tætnende indgriber 2 5 med henholdsvis ydervæggen 13 og indervæggen 12 på røret eller det rørformede legeme 10 ved hjælp af tætningsringe 16.

Da væskeudtagningskammeret 18 og væsketilførselskammeret 17 i 30 denne udførelsesform er anbragt modsat hinanden, må man sørge for, at fluidumtilløbsstrømmen henholdsvis fluidumudtagningsstrømmen forbliver indbyrdes adskilte. Til dette formål benyttes der en ring 14, der består af to adskilte ringdele 14a og 14b, som omfatter kammerskillevægge i form af fremspringende 32 kamme 24 og 25, der dækker dele af kanalerne 11 og derved sik rer, at fluidumudtagningskammeret 18 og fluidumtilførselskammere 17 er indbyrdes adskilte.

6

DK 151984B

Et egnet rørformet varmevekslerelement 7 består f.eks. af et helstøbt rør 10, der har en ydre diameter på 160 mm, en indre diameter på 151 mm, medens gennemsnitsdiameteren for hvert af de 130 langsgående udstrakte kanaler er 2,7 mm. Nævnte rør kan have en længde på f.eks. 3 m.

5 De ovenfor nævnte værdier indfører imidlertid ingen begræns ning med hensyn til opfindelsens rækkevidde, men er alene nævnt for at fremhæve, at der benyttes langsgående udstrakte kanaler med:en· relativt lille diameter og en lille vægtykkelse, hvilket således muliggør en optimal varmeudveksling.

10

Foruden de ovenfor beskrevne udførelsesformer kan det rørformede legeme også være udformet med kanaler, der er åbne i begge frontender, hvilke kanaler er forbundet med et væsketilførselskammer og et væskeudtagningskammer, hvorhos det 15 for nemheds skyld anbefales at lukke frontenderne ind mod indersiden af det rørformede legeme ved hjælp af et lukkeorgan.

I forhold til andre elementer foretrækkes imidlertid den ud-førelsesform for det varmeabsorberende element 7, der er vist i fig. 1, da denne udførelsesform muliggør, at den omgivende luft, hvorfra varmen skal absorberes, strømmer både langs ydervæggen 13 og indervæggen 12 i det rørformede element, så at der opnås en optimal energiindvinding. Yderligere muliggør til-25 stedeværelsen af solstråling, at denne kan virke på ydervæggen 13 på røret 10, medens på den anden side den omgivende luft samtidigt kan strømme langs indervæggen 12 af et sådant rørformet element.

30 Varmevekslerelementerne ifølge opfindelsen er især egnede—til brug i et anlæg til varmeindvinding ifølge opfindelsen, og som omfatter en varmeveksler 5, der er forbundet med en sekundærsløjfe 1, der indbefatter en kompressor 2 til komprimering af Freon, der transporteres gennem sekundærsløjfen 1, og en efter-35 følgende kondensator 3 til kondensering af Freonen, medens den overfører varmen til f.eks. vand, der fremføres fra en beholder 28 og et drosselorgan 4. Den nævnte Freon bliver dernæst fordampet i varmeveksleren 5 i fordamperen. 6, der omfatter en spiral 5a.

DK 151984B

7

Med henblik på at gennemføre fordampningen af Freonen i fordamperspiralen 5a er varmeveksleren 5 forsynet med en primærsløjfe 8, der omfatter en transportpumpe 9 og et varmeabsorbe-5 rende element 7.

Sådanne varmeindvindingsanlæg , også kaldet varmepumper, benyttes i huse eller til fremstilling af varmt vand, men hidtil er den nødvendige varme til opvarmning af vandet blevet tilført 10 fra den omgivende luft ved hjælp af en radiator, langs hvilken luft bliver blæst af en blæser, idet radiatoren transporterer et varmeabsorberende fluidum ved hjælp af en transportpumpe.

Dette kendte varmeindvindingsanlæg har den ulempe, at der som 15 følge af brugen af en blæser mistes megen energi, så at den specifikke varmeydelse i varmeindvindingsanlægget, d.v.s.. den indvundne varmeenergi i væsken divideret med den mekaniske energi, der skal tilføres, er relativt lav. En kostbar metalradiator, som benyttes, og som yderligere må beskyttes imod 20 .

ugunstige vejrpavirkninger, forårsager desuden, at investeringsomkostningerne bliver ekstremt høje.

Nærværende opfindelse anviser et anlæg, der frembringer en betydelig højere specifik varmeydelse ved temmeligt lave investe-25 ringsomkostninger, især ved brug af relativt tyndvæggede plastelementer til varmeabsorbering.

30 35

Claims (7)

1. Rørformet varmevekslerelement (7), der omfatter et antal 5 rørformede gennemstrømningsåbninger (11), som er anbragt ved siden af hinanden for at fremføre et varmeudvekslende fluidum, samt et tilførselskammer (17,17a) og et udtagningskammer (18, 18a) for fluidumet, som er forbundne med gennemstrømningsåbningerne (11), og hvor tilførselskammeret (17,17a) har en 10 indløbsåbning (19), og udtagningskammeret (18,18a) har en udløbsåbning (20), og hvor der findes et varmeabsorberende legeme i form af et rørformet legeme (10), som omfatter en indre væg (12), en ydre væg (13) og skillevægge (22), som er tilpasset derimellem, og som derved danner langsgående 15 kanaler (11), såsom rørformede gennemstrømningsåbninger, kendetegnet ved, at udtagningskammeret (18,18a) og/eller tilførselskammeret (17,17a) er dannet af henholdsvis et ydre rørstykke ( 15,14) og/eller et indre rørstykke (15a, 14a), som har en udløbsåbning (20) eller en indløbsåbning 20 (19), og som tætnende indgriber med den ydre væg (13) og/eller den indre væg (12) af det rørformede legeme (10) ved hjælp af mindst én tætningsring (16).

2. Varmevekslerelement ifølge krav 1, kendetegnet 25 ved, at kanalerne (11) er lukket ved i hvert fald én endeside (23), og at i hvert fald en del af kanalerne ved deres endeområder åbner ind til tilførselskammeret (17,17a), og i hvert fald en anden del af kanalerne åbner ind til udtagningskammeret (18,18a). 30

3. Varmevekslerelement ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at alle kanalerne (11) åbner ind til tilførselskammeret (17,17a) og ind til udtagningskammeret (18,18a), og at kamrene (17,17a,18,18a) er anbragt nær hver sin ende 35 af det rørformede legeme.

4. Varmevekslerelement ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved, at i området ved tilførselskammeret DK 151984 B (17,17a) og udtagningskammeret (18,18a) er vægdelene mellem kanalerne (11) og tilførselskammeret og udtagningskammeret (17,17a,18,18a) blevet fjernet.

5. Varmevekslerelement ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet ved, at den ene ende af det rørformede legeme (10) har en åben forbindelse (27) mellem kanalerne (11), og at udtagningskammeret (18) og tilførselskammeret (17) er anbragt over for hinanden, hvorhos en del af kanalerne 10 åbner ind til tilførselskammeret (17) og en anden del af kanalerne ind i udtagningskammeret (18).

6. Varmevekslerelement ifølge krav 5, kendetegnet ved, at udtagningskammeret (18) og tilførselskammeret (17) 15 er blevet dannet af et rørstykke, der tætnende indgriber med en væg af det rørformede legeme, og ved at.udtagningskammeret (18) og tilførselskammeret (17) er adskilt fra hinanden ved hjælp af kammerskillevægge (24,25). 2 0

7. Varmeudvindingsanlæg omfattende en primærsløjfe (8), der har en transportpumpe (9) og et varmeabsorberende element (7) ifølge et eller flere af kravene 1-6 samt en sekundærsløjfe (1), der er adskilt fra primærsløjfen i en varmeveksler (5) hørende til sekundærsløjfen, kendetegnet ved, 2 5 at det varmeabsorberende element (7) er et element ifølge et eller flere af kravene 1-6. 30 35