DK178817B1

DK178817B1 - Simple heat exchanger for creamy media that can be pumped

Info

Publication number: DK178817B1
Application number: DKPA201300006A
Authority: DK
Inventors: Lars Østergaard
Original assignee: Lars Østergaard
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2017-02-20
Also published as: DK201300006A

Abstract

En varmeveksler til varmeoverførsel mellem 2 viskøse medier med forskellig temperatur udformet således, at den består af én kanal til et varmt medie og én kanal til et koldt medie, og således at de 2 kanaler er placeret imellem hinanden i en plan, således at det kolde medie på 2 sider er omgivet af varmt medie og omvendt i et givet antal lag og at medierne føres gennem veksleren mod hinanden. En varmeveksler udformet således, at de varmeledende flader er udført som en enkelt plade mellem de 2 medier og at hver af de 2 kanaler udgør et rør med et kvadratisk eller rektangulært tværsnit. En varmeveksler udformet således, at overgangen fra et lag med et medie til et andet lag med samme medie kan finde sted ved en ombøjning for enden af veksleren ved et rør eller et kammer, der fører mediet udenom det andet medie til andet rør ovenover eller nedenunder det givne medie og således, at sådan et kammer er udformet til at give mindst mulig modstand. En varmeveksler udformet således, at det ene eller begge medier føres fra én kanal i et lag til andet lag ovenover eller nedenunder ved en ombøjning for enden af veksleren ved et rør eller et kammer, der danner en vinkel mod vekslerens sideflade på 90° eller mere, og således at dette kammer er udformet som ovenfor beskrevet. En varmeveksler udformet således, at tilnærmelsesvis alle svejsninger ligger på vekslerens ydre overflade og således er umiddelbart tilgængelige for reparation. En varmeveksler udformet således, at der er direkte varmeveksling mellem de 2 medier ved én fælles plade, herunder at der i varmeveksleren ikke benyttes vand som bæremiddel for energi mellem de 2 medier.A heat exchanger for heat transfer between 2 different temperature viscous media designed to consist of one channel for a hot medium and one channel for a cold medium, and so that the 2 channels are placed between each other in a plane so that the cold 2-sided media is surrounded by hot media and vice versa in a given number of layers and the media is passed through the exchanger to each other. A heat exchanger is designed such that the heat conducting surfaces are formed as a single plate between the 2 media and that each of the 2 channels forms a tube with a square or rectangular cross section. A heat exchanger is designed such that the transition from one layer of one medium to another layer of the same medium can take place by a bend at the end of the exchanger by a tube or chamber passing the medium around the other medium to the second tube above or below the given media and such that a chamber is designed to provide the least resistance. A heat exchanger is designed such that one or both of the media is passed from one channel in one layer to the other layer above or below by a bend at the end of the exchanger by a pipe or chamber forming an angle to the exchanger side surface of 90 ° or more and so that this chamber is designed as described above. A heat exchanger is designed so that virtually all welds lie on the exterior surface of the exchanger and are thus readily available for repair. A heat exchanger is designed so that there is direct heat exchange between the 2 media at one common plate, including that in the heat exchanger water is not used as a carrier for energy between the 2 media.

Description

Opfindelsens navn:Name of the Invention:

Simpel varmeveksler til cremede medier, der kan pumpesSimple heat exchanger for creamy, pumpable media

Opfindelsen angår en varmeveksler hvor hver side er lavet som ét rør med hver sin symmetriakse, hvor rørenes symmetriakser er parallelle og beliggende i én plan.The invention relates to a heat exchanger where each side is made as one tube, each with its axis of symmetry, where the axis of symmetry is parallel and located in one plane.

Anvendelse:Application:

Denne varmeveksler anvendes til cremede medier, medier med høj viskositet der kan pumpes og som er så viskøse, at det kræver meget energi at pumpe dem. Varmeveksleren er særligt velegnet til at overføre varmeenergi fra sådan en varm strøm til sådan en kold strøm. Der tænkes på viskøse medier som gylle, slam fra rensningsanlæg, industriprodukter som ketchup og tilsvarende medier.This heat exchanger is used for creamy media, high viscosity pumps that are so viscous that it requires a lot of energy to pump them. The heat exchanger is particularly well suited to transfer heat energy from such a hot stream to such a cold stream. There are viscous media such as manure, sludge from wastewater treatment plants, industrial products such as ketchup and similar media.

Baggrund for opfindelsen:BACKGROUND OF THE INVENTION:

For at begrænse pumpeenergien er varmeveksleren tildannet sådan, at der er mindst mulig modstand igennem den. På denne måde adskiller denne varmeveksler sig fra andre varmevekslere, der vil have større modstand under samme forhold. Varmeveksleren er let og hurtig at producere, da næsten alle svejsninger kan udføres fra siden og uden brug af specielt værktøj.In order to limit the pump energy, the heat exchanger is designed so that there is as little resistance as possible through it. In this way, this heat exchanger differs from other heat exchangers which will have greater resistance under the same conditions. The heat exchanger is easy and fast to produce, since almost all welds can be made from the side and without the use of special tools.

Varmevekslerens rør inderside er let tilgængelig på grund af store endeplader for enden af varmevekslerens rør, der kan tages af i et tværsnit, der kan være op til 3 gange højden af de enkelte rør og samme bredde.The inside of the heat exchanger pipe is easily accessible due to large end plates for the end of the heat exchanger pipe which can be removed in a cross section which can be up to 3 times the height of the individual pipes and the same width.

Teknikkens stade:State of the art:

Kendte varmevekslere som Alfa Laval, Westcome, Låckeby, Collard & Trolart og andre er kendt ved, at de kræver høj pumpehastighed, har mange bøjninger, hvor begge dele gør, at der er stor modstand igennem varmeveksleren eller bruger vand som energibærer.Well-known heat exchangers such as Alfa Laval, Westcome, Låckeby, Collard & Trolart and others are known for requiring high pumping speeds, many bends, both of which cause high resistance through the heat exchanger or use water as an energy carrier.

Alfa Laval varmeveksleren har et tværsnit, der er meget bredt og meget lavt, hvilket giver ujævn væskehastighed i vekslerens tværsnit og risiko for, at større emner kitter sig fast imellem varmevekslerens plader. Westcome varmeveksleren har mange bøjninger, alle med 90° vinkel, hvilket giver større risiko for, at større emner sætter sig fast i bøjninger og desuden også giver større modstand igennem varmeveksleren som summen af de enkelte modstande i bøjningerne. Låckeby samt Collard & Trolart (FR2441821) varmevekslerne er bygget med flere til mange parallelle rør, hvor der er høj pumpehastighed igennem for at få turbulens i mediet. For at overføre varme fra et medie, der er varmt til et andet medie, der er koldt, skal varmen overføres med vand som varmebærer fra en varmeveksler del til en anden og ens varmeveksler del som for Låckeby varmeveksleren eller for Collard & Trolart varmeveksleren ved varmetransmission til et ydre kammer med det andet medie, der er fælles for alle de rør, der fører et første medie. Denne funktion gør effektiviteten af varmeveksleren mindre i forhold til Alfa Laval og Westcome varmevekslerne, der begge 2 er lavet sådan, at der ikke er vand som varmebærer imellem det varme medie og det kolde medie, men at medierne ledes igennem på hver sin side af varmeførende plader. T egningsbeskrivelse:The Alfa Laval heat exchanger has a cross section that is very wide and very low, which gives uneven fluid velocity in the cross section of the exchanger and the risk of larger items getting stuck between the heat exchanger plates. The Westcome heat exchanger has many bends, all with an angle of 90 °, which gives greater risk of larger items getting stuck in bends and also gives greater resistance through the heat exchanger as the sum of the individual resistances in the bends. Låckeby and Collard & Trolart (FR2441821) heat exchangers are built with several to many parallel pipes, where there is high pump speed through to cause turbulence in the medium. To transfer heat from one medium that is hot to another medium that is cold, heat must be transferred with water as a heat carrier from one heat exchanger part to another and one's heat exchanger part as for the Låckeby heat exchanger or for Collard & Enchant the heat exchanger upon heat transfer to an outer chamber with the second medium common to all the tubes carrying a first medium. This feature reduces the efficiency of the heat exchanger compared to the Alfa Laval and Westcome heat exchangers, both of which are made so that there is no water as a heat carrier between the hot medium and the cold medium, but that the media is passed through on either side of the heat exchanger plates. Feature description:

Varmeveksleren er beskrevet ved tegning A som en udgave af veksleren set fra oven, tegning B som en anden udgave af veksleren set fra oven, tegning C som set fra vekslerens ene ende og tegning D som veksleren set fra en side.The heat exchanger is described in drawing A as a version of the exchanger seen from above, drawing B as another version of the exchanger seen from above, drawing C as seen from one end of the exchanger and drawing D as the exchanger seen from one side.

Tegning C viser set fra varmevekslerens ene ende, hvordan et koldt medie K passerer igennem varmeveksleren fra den kommer ind i varmeveksleren ved Ki til den går ud ved Ku. Tegningen viser, at det kolde medie kommer ind i det nederste rør 1K i varmevekslerens ene ende og passerer igennem dette rør til varmevekslerens anden ende. Herfra passerer den kolde medie til andet rør overover 1K, nemlig 2K for at passere tilbage igennem dette rør til samme ende som Kl. På denne måde fortsætter den kolde medie op igennem 3K, 4K og så videre og passerer ud af varmeveksleren af 8K ved Ku. Det varme medie kommer ind i varmeveksleren ved Vi og passerer ned igennem varmeveksleren på samme måde, som den kolde medie passerer op, nemlig fra IV til andet rør nedenunder, 2V og videre til 3V med videre. Det varme medie passerer ud gennem Vu. Antallet af rør varierer med varmevekslerens effektivitet. Tegning D viser varmevekslerens ene ende set fra siden, hvordan det kolde medie passerer igennem fra Kl og IK til 2K, fra 3K til 4K og så videre. Tegningen viser passage som tegning A, rør L. Tegningen viser ligeledes, hvorledes det varme medie passerer ned ved IV til 2V og videre. Tegning A viser varmeveksleren set fra oven, hvordan det ene medie, for eksempel det kolde føres igennem bøjning fra et rør til andet rør derfra ved L for enden af varmevekslens længderetning, altså uden vinkel til længderetningen mens det andet medie, for eksempel den varme føres igennem bøjning fra et rør til andet rør derfra i modsat retning ved B, de har en vinkel V på eksempelvis 135° på længderetningen.Drawing C shows from one end of the heat exchanger how a cold medium K passes through the heat exchanger from it enters the heat exchanger at Ki until it exits at Ku. The drawing shows that the cold medium enters the lower tube 1K at one end of the heat exchanger and passes through this tube to the other end of the heat exchanger. From here, the cold medium passes to the second tube over 1K, namely 2K to pass back through this tube to the same end as Kl. In this way, the cold media continues up through 3K, 4K and so on, passing out of the 8K heat exchanger at Ku. The hot medium enters the heat exchanger at Vi and passes down through the heat exchanger in the same way that the cold medium passes up, namely from IV to the second tube below, 2V and on to 3V and so on. The hot media passes out through Vu. The number of pipes varies with the efficiency of the heat exchanger. Drawing D shows one end of the heat exchanger seen from the side how the cold media passes through from Kl and IK to 2K, from 3K to 4K and so on. The drawing shows passage as Figure A, tube L. The drawing also shows how the hot medium passes down at IV to 2V and beyond. Drawing A shows from above the heat exchanger how one medium, for example the cold, is passed through bending from one pipe to another pipe therefrom at L at the end of the longitudinal direction of the heat exchanger, ie without angle to the longitudinal direction while the other medium, for example the heat is passed by bending from one pipe to another pipe therefrom in the opposite direction at B, they have an angle V of, for example, 135 ° longitudinally.

Tegning B viser varmeveksleren set fra oven, hvordan det ene medie, for eksempel den kolde føres igennem bøjning fra et rør til andet rør derfra ved Bl for enden af varmevekslens længderetning, altså en vinkel V på eksempelvis 135° på længderetningen og den anden medie lige sådan, for eksempel den varme føres igennem bøjning fra et rør til andet rør derfra i modsat retning ved B2, de har en vinkel V på eksempelvis 135° på længderetningen.Drawing B shows from above the heat exchanger how one medium, for example the cold is passed through bending from one pipe to another pipe therefrom at B1 at the end of the longitudinal direction of the heat exchanger, ie an angle V of, for example, 135 ° longitudinally and the other medium straight such that, for example, the heat is passed through bending from one pipe to another pipe therefrom in the opposite direction at B2, they have an angle V of, for example, 135 ° longitudinally.

Den nye opfindelse i forhold til teknologiens stade:The new invention in relation to the state of technology:

Denne nye varmeveksler er forskellig fra kendte varmevekslere ved, at den er udformet som angivet i krav l’s kendetegnende del. Rørene er kvadratiske eller rektangulære i tværsnit. For rektangulære rør vil rektanglets lange sider være fælles væg for de 2 medier og rektanglets korte sider være ydersider, der således ikke er fælles for de 2 medier. På denne måde er den nye varmeveksler opbygget som en Alfa Laval varmeveksler, der er rullet ud og foldet. Varmeveksleren er også opbygget som en Westcome varmeveksler, men ikke med 2 parallelle rækker med fælles mellem væg og dermed en betydelig længde af skjulte svejsninger. Netop denne opbygning gør, at medie for begge strømme kan føres til rør ovenfor med samme medie eller rør nedenfor med samme medie igennem bøjninger for enden af de kvadratiske eller rektangulære rør som vist på tegning A og tegning B.This new heat exchanger is different from known heat exchangers in that it is designed as specified in claim 1's characteristic part. The tubes are square or rectangular in cross section. For rectangular tubes, the long sides of the rectangle will be the common wall for the 2 media and the short sides of the rectangle will be outer sides which are thus not common to the 2 media. In this way, the new heat exchanger is built like an Alfa Laval heat exchanger that is rolled out and folded. The heat exchanger is also constructed as a Westcome heat exchanger, but not with 2 parallel rows in common between the wall and thus a considerable length of hidden welds. Precisely this structure allows media for both streams to be fed to tubes above with the same media or tubes below with the same media through bends at the ends of the square or rectangular tubes as shown in Drawing A and Drawing B.

Netop også fordi denne varmeveksler kun er opbygget med 1 række rør oven på hinanden, kan antallet af 90° bøjninger mindskes til det halve af antallet af 90° bøjninger for Westcome varmeveksleren. Det giver, at antallet af enkeltmodstande igennem varmeveksleren er mindsket til det halve af antallet af enkeltmodstande i Westcome varmeveksleren.Precisely because this heat exchanger is only built with 1 row of pipes on top of each other, the number of 90 ° bends can be reduced to half the number of 90 ° bends for the Westcome heat exchanger. This means that the number of single resistors through the heat exchanger is reduced to half the number of single resistors in the Westcome heat exchanger.

Netop også fordi denne nye varmeveksler er opbygget på denne måde, er der fri adgang til varmeveksler rørenes inderside i begge ender af varmeveksleren. Adgangen kan være som en endeplade, der er boltet på rør enderne som vist på tegning A eller tegning B. Denne åbning er mange gange større end den skrue åbning, der er i enden af rørene på Westcome varmeveksleren og store klumper af medie, metalstykker eller træ, der kan have sat sig i varmeveksleren kan fjernes uden problemer.Precisely because this new heat exchanger is designed in this way, there is free access to the inside of the heat exchanger tubes at both ends of the heat exchanger. The access may be as an end plate bolted to the pipe ends as shown in Drawing A or Drawing B. This opening is many times larger than the screw opening at the end of the pipes on the Westcome heat exchanger and large chunks of media, metal pieces or wood that may have lodged in the heat exchanger can be removed easily.

Netop med denne opbygning kan bøjninger for enden af varmeveksleren laves med en vinkel på længden af veksleren, der er større end 90° som på tegning B og endda sådan, at det ene medie føres gennem bøjninger helt uden vinkling til varmevekslerens længderetning som på tegning A.It is precisely with this construction that bends at the end of the heat exchanger can be made at an angle to the length of the exchanger greater than 90 ° as in drawing B and even such that one medium is passed through bends completely without angles to the longitudinal direction of the heat exchanger as in drawing A .

Hvis der ikke skal pumpes samme mængde af de 2 medier, kan tværsnitsarealet for det ene medie være større / mindre end tværsnitsarealet for det anden medie, sådan at tværsnittets lange og varmeledende side er samme længde og tværsnittets korte side er forskellig højde for de 2 medier.If the same amount of 2 media is not to be pumped, the cross-sectional area of one medium may be larger / smaller than the cross-sectional area of the other medium, such that the long and heat conducting side of the cross section is the same length and the short side of the cross section is different height for the 2 media. .

Claims

A heat exchanger wherein each side is made as one row of tubes each with its axis of symmetry, the axis of symmetry of the tubes being parallel and located in one plane and characterized by lying on top of each other such that the tubes are rectangular or square in cross section and in pairs have one a common surface facing each other, the tubes being connected to form 2 separate channels, whereby 2 liquid media of different temperatures can be passed through the channels, thereby transferring heat from the hottest medium to the coldest medium, each second tube being the same. one channel and the rest belong to the other channel.

A heat exchanger according to claim 1, wherein a medium from one tube is passed to the other tube therefrom in the row of tubes above each other at the end of the exchanger and such that this bend forms a chamber.

A heat exchanger according to claims 1 and 2, wherein said chamber has an end plate which can be tensioned and which covers an opening having an area equal to or less than 3 times the cross-sectional area of the individual pipe.

A heat exchanger according to claims 1 to 3, wherein this chamber for one medium sits in a straight line at the end of the tubes and the chamber for the other medium is angled with respect to the longitudinal direction of the heat exchanger and the outer angle is less than 180 °.

A heat exchanger according to claims 1 to 3, wherein chambers for both media are angled relative to the longitudinal direction of the heat exchanger and the outer angle is less than 180 °.

A heat exchanger according to claims 1 to 3 and 4 or 5, wherein the cross sections of the tubes are designed such that tubes for one medium have a height different from tubes for the other medium.