FI66248C

FI66248C - VAERMEVAEXLARE MED ETT HUVUDROER OMGIVET AV VATTEN

Info

Publication number: FI66248C
Application number: FI791471A
Authority: FI
Inventors: Lennart Backlund
Original assignee: Foerenade Fabriksverken
Priority date: 1978-05-09
Filing date: 1979-05-08
Publication date: 1984-09-10
Also published as: NO791524L; NO145590C; DK192279A; FI791471A; NO145590B; CA1098510A; DK147583C; DK147583B; FI66248B; SE422623B

Description

-, KUULUTUSJULKAISU £ £ 0/1 Q-, ANNOUNCEMENT £ £ 0/1 Q

W C11) utlAqgningsskiiift 6 6248W C11) utlAqgningsskiiift 6 6248

Patent oocldelat ^ T ^ (51) KvJt/tatCt3 F 28 D 7/10 SUOMI-FINLAND <*> 791^71 (22) <«iiw»i*i 08.05.79 (23) AllaiyiW—CHrtfliittdtg 08.05.79 (41) TriteHrikMol —Mvttotat*· 10.11.79Patent oocldelat ^ T ^ (51) KvJt / tatCt3 F 28 D 7/10 SUOMI-FINLAND <*> 791 ^ 71 (22) <«iiw» i * i 08.05.79 (23) AllaiyiW — CHrtfliittdtg 08.05.79 (41) ) TriteHrikMol —Mvttotat * · 10.11.79

Naitti· ja rekisterihalllbi· Na_efc-—(i_(|. _ PMmt> och reglsterstyrelsen [ ) jJLaL31.05.81» (32X33X31) »VHsttr****** *****Hm 09.05.78Naitti · ja registihalllbi · Na_efc -— (i_ (|. _ PMmt> och reglsterstyrelsen [) jJLaL31.05.81 »(32X33X31)» VHsttr ****** ***** Hm 09.05.78

Ruotsi-Sverige(SE) 78052Π0-Π (71) Förenade Fabriksverken, S-633 87 Eskilstuna, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Lennart Backlund, Frösön, Ruotsi-Sverige(SE) (71») Oy Kolster Ab (5*») Lämmönvaihdin, jonka pääputkea ympäröi vesi - Vä rmeväx 1 a re med ett huvudrör omgivet av vatten Tämän keksinnön kohteena on lämmönvaihdin, jonka pääputkea ympäröi vesi, josta lämpö on määrä siirtää pääputken läpi virtaa-vaan lämmönvaihtoväliaineeseen. Energiaa järvivedestä lämpöpumppu-laitoksen avulla tuotettaessa on ongelmana usein järjestelmän sen osan jäätyminen, joka ottaa energian vedestä. Koska järviemme ja vesistöjenune vesi pysyy talvisin suhteellisen alhaisessa lämpötilassa (+ 1,8°C HO m:n syvyydessä noin 1 m päässä pohjasta Storjössä, Jämtlandissa), jää käytettävissä oleva lämpötilaero +0°C:seen tavattoman pieneksi. Tämä vaatii suurien lämmönvaihtoväli-ainemäärien kierros tietyn energiamäärän tuottamiseksi. Kiertävän lämmönvaihtoväliainemäärän pienentämiseksi on tähän saakka ollut pakko vaatia suurempaa lämpötilaeroa, jotta voitaisiin aikaansaada järjestelmän energiaa ottavan yksikön jäätymisriskin pienentyminen.Sweden-Sweden (SE) 78052Π0-Π (71) Förenade Fabriksverken, S-633 87 Eskilstuna, Sweden-Sweden (SE) (72) Lennart Backlund, Frösön, Sweden-Sweden (SE) (71 ») Oy Kolster Ab (5) The present invention relates to a heat exchanger whose main pipe is surrounded by water from which heat is to be transferred to a heat exchange medium flowing through the main pipe. When generating energy from lake water using a heat pump plant, the problem is often the freezing of the part of the system that takes energy from the water. As the water in our lakes and water bodies remains relatively low in winter (+ 1.8 ° C at a depth of HO m about 1 m from the bottom in Storjö, Jämtland), the available temperature difference at + 0 ° C remains extremely small. This requires a cycle of large amounts of heat exchange medium to produce a certain amount of energy. In order to reduce the amount of circulating heat exchange medium, it has hitherto been necessary to require a larger temperature difference in order to achieve a reduction in the risk of freezing of the energy-absorbing unit of the system.

Tämän keksinnön päämääränä on sen vuoksi edellä johdannossa mainitun kaltaisen lämmönvaihtimen aikaansaanti, lämmönvaihtimen, jossa jäätymisriskiä on merkittävästi vähennetty kier- 2 66248 tavan lämmönvaihtoväliaineen määrän käyttöä lisäämättä.It is therefore an object of the present invention to provide a heat exchanger such as that mentioned in the preamble above, a heat exchanger in which the risk of freezing is significantly reduced without increasing the use of recirculating heat exchange medium.

Tämä päämäärä saavutetaan siten, että keksinnön mukainen lämmönvaihdin on saanut patenttivaatimuksessa ilmoitetut tuntomerkit .This object is achieved in that the heat exchanger according to the invention has the characteristics stated in the claim.

Keksintö aiheuttaa sen, että energian tuottamiseen esimerkiksi järvivedestä voidaan käyttää halpaa, esimerkiksi muoviputkista koneikkoa. Koneikko, joka muodostuu suljetusta, alennetun jäätymispisteen omaavaa lämmönvaihtoväliainetta sisältävästä järjestelmästä, pannaan suoraan järveen.The invention makes it possible to use a cheap machine, for example a plastic pipe, to produce energy from, for example, lake water. The engine, which consists of a closed system with a reduced freezing point heat exchange medium, is placed directly in the lake.

Keksintöä selostetaan jäljempänä tarkemmin viittaamalla oheistettuun piirustukseen, joka esittää keksinnön suoritusmuotoa.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows an embodiment of the invention.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti laitosta, johon voi kuulua yksi tai useampia keksinnön mukaisia lämmönvaihtimia.Figure 1 schematically shows a plant which may include one or more heat exchangers according to the invention.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen lämmönvaihtimen vaakasuoraa leikkausta.Figure 2 shows a horizontal section of a heat exchanger according to the invention.

Kuviossa 1 numero 1 osoittaa laitetta lämmönvaihtoväliaineen, esimerkiksi nesteen, jonka jäätymispistettä on alennettu, kierrättämiseksi järvenpohjaan lasketun putkijärjestelmän 2 läpi. Järviveden lämpötila voi olla noin 22°, kun taas nesteen, jonka jäätymispistettä on alennettu, lämpötila voi olla -4°C.In Fig. 1, the number 1 indicates a device for circulating a heat exchange medium, for example a liquid with a reduced freezing point, through a pipe system 2 lowered to the bottom of the lake. The temperature of lake water can be about 22 °, while the temperature of a liquid with a lowered freezing point can be -4 ° C.

Järjestelmä 2 käsittää kaksi yhdensuuntaista putkea 3 ja 4, joiden väliin, mainitun pääputken alle on liitetty yksi tai useampia lämmönvaihtoputkia 5. Neste, jonka jäätymispiste on alennettu, johdetaan paineellisena putken 3 läpi, jonka jälkeen neste virtaa putkien 5 läpi, kuten nuolet osoittavat, jolloin neste ottaa lämpöä niin, että sen lämpötila nousee noin +l°C:seen putken 4 tuloau-kossa. Laite 1 ottaa näin saadun lämmön talteen tavanomaisella tavalla, jolloin sen nesteen lämpötila, joka poistuu laitteesta 1, laskee jälleen noin -4°C:seen.The system 2 comprises two parallel pipes 3 and 4, between which, under said main pipe, one or more heat exchange pipes 5 are connected. the liquid absorbs heat so that its temperature rises to about + 1 ° C at the inlet of the pipe 4. The device 1 recovers the heat thus obtained in a conventional manner, whereby the temperature of the liquid leaving the device 1 drops again to about -4 ° C.

Yksi kuvassa 1 olevista pääputkista 5 esitetään yksityiskohtaisesti kuvassa 2. Pääputken 5 toinen pää on kiinnitetty tiiviisti putken 3 vaippapinnalla olevaa rengasmaista laippaa 6 vastaan ja sen toinen pää on kiinnitetty tiiviisti rengasmaista laippaa 7 vastaan, joka on muodostettu putken 4 vaippaan tehdyn pyöreän aukon 8 kaulustettuun reunaan.One of the main pipes 5 in Fig. 1 is shown in detail in Fig. 2. One end of the main pipe 5 is fixedly against the annular flange 6 on the jacket surface of the pipe 3 and its other end is fixedly against the annular flange 7 formed on the collared edge of the circular opening 8 in the pipe 4 casing. .

Pääputki 5 käsittää neljä pääputken 5 suhteen olennaisesti samankeskistä sisäputkea 9-12. Putken 3 vaippa on varustettu pyöreällä aukolla 13, jonka reuna on kaulustettu rengasmaisen laipan 14 muodostamiseksi, johka ympärille putki 9 on tiiviisti 3 66248 kiinnitetty.The main tube 5 comprises four inner tubes 9-12 which are substantially concentric with respect to the main tube 5. The jacket of the pipe 3 is provided with a circular opening 13, the edge of which is collared to form an annular flange 14 around which the pipe 9 is tightly fastened.

Putki 10 on kiinnitetty samankeskisesti välike-elimien 15 avulla putken 9 ympärille jonkun matkan päähän putken 3 vaippa-pinnasta. Putken 9 vapaa pää päättyy jonkun matkan päähän lähellä olevasta putken 10 päästä, joka on suljettu päätyseinällä 16.The tubes 10 are fixed concentrically by means of spacers 15 around the tube 9 some distance from the jacket surface of the tube 3. The free end of the tube 9 terminates at some distance from a nearby end of the tube 10 closed by an end wall 16.

Putki 11 on kiinnitetty tiiviisti putken 3 rengasmaiseen laippaan 17. Putki 12 on kiinnitetty välike-elimien 18 avulla samankeskisesti putken 11 ympärille jonkun matkan päähän putken 3 vaippapinnasta. Putken 12 putkea 14 lähinnä oleva pää on suljettu päätyseinän 19 avulla, joka päätyseinä on jonkun matkan päässä putken 11 vapaasta päästä.The tube 11 is tightly attached to the annular flange 17 of the tube 3. The tube 12 is fixed by means of spacers 18 concentrically around the tube 11 some distance from the jacket surface of the tube 3. The end of the tube 12 closest to the tube 14 is closed by an end wall 19, which end wall is at some distance from the free end of the tube 11.

Neste, joka tulee putkeen 9 putken 3 aukon 13 läpi, virtaa ensiksi putken 9 läpi ja sen jälkeen edestakaisin putkien 9-12 ja 6 välissä olevissa välitiloissa, kuten nuolilla osoitetaan kuvassa 2. Täten saadaan ohjattu lämpötilagradientti vettä koskettavan pinnan ja energia vastaanottavan pinnan välille energiaa vastaanottavan väliaineen kylmimpään osaan, jolloin vältetään pääputken 5 vettä koskettavan pinnan jäätyminen.The liquid entering the pipe 9 through the opening 13 of the pipe 3 first flows through the pipe 9 and then back and forth in the spaces between the pipes 9-12 and 6, as indicated by the arrows in Figure 2. Thus a controlled temperature gradient between the water contact surface and the energy receiving surface is obtained. to the coldest part of the receiving medium, thus avoiding freezing of the water-contacting surface of the main tube 5.

Putket 9 - 12 voidaan tehdä edullisesti ohutseinäisestä, halvasta muoviputkesta. Ainoastaan pääputkelle on pakko asettaa suuret vaatimukset diffuusiotiiviyden suhteen.Tubes 9 to 12 can preferably be made of a thin-walled, inexpensive plastic tube. Only the main pipe is required to be subject to high requirements for diffusion tightness.

Vyöhykkeiden A ja B väliset suhteet, ks. kuvaa 2, sekä putkien lukumäärä ja niiden mitat ja pituus valitaan niin, että lämpöä kulejttavalle väliaineelle saadaan optimaalinen ulkolämpötila.For the relationship between zones A and B, see Figure 2, and the number of tubes and their dimensions and lengths are selected so as to obtain the optimum outdoor temperature for the heat-transfer medium.

Keksintö ei rajoitu esitettyyn suoritusmuotoon, vaan siitä on mahdollista tehdä suuri määrä muunnoksia seuraavan patenttivaatimuksen puitteissa.The invention is not limited to the embodiment shown, but it is possible to make a large number of modifications within the scope of the following claim.