FI73311B

FI73311B - REGENERATING MATERIAL EXPLORATION.

Info

Publication number: FI73311B
Application number: FI842184A
Authority: FI
Inventors: Ismo Pentikaeinen; Seppo Pentikaeinen; Timo Pentikaeinen
Original assignee: Orpocon Oy
Priority date: 1984-05-31
Filing date: 1984-05-31
Publication date: 1987-05-29
Also published as: FI842184A; FI73311C; FI842184A0

Description

1 733111 73311

Regeneratiivinen lämmönsiirrin Tämän keksinnön kohteena on regeneratiivinen lämmön-siirrin, joka muodostuu kotelosta, jossa on aukot, joiden 5 kautta kotelon sisätila on yhteydessä virtauskanaviin, välilevyt, jotka jakavat kotelon sisätilan lämmönvaraus-aineen tävttämiin kennoihin, ja kotelon aukkojen kohdalla sijaitsevat luistit väliainevirtojen ohjaamiseksi vuorotellen eri kennoihin. Tällaiset tunnetut regeneratiiviset läm-10 mönsiirtimet muodostuvat yleensä suuntaissärmiön muotoisesta kotelosta, jonka päissä on aukot, jotka ovat yhteydessä väliaineen virtauskanaviin. Nämä lämmönsiirtimet toimivat vastavirtaperiaatteella, mikä tarkoittaa sitä, että väliaine virtaa vierekkäisten kennojen läpi vastakkaisiin 15 suuntiin. Virtauskanavat ja luistit on jaettu kahteen osaan tasoa pitkin, joka on kohtisuorassa lämmönsiirtimen välilevyjä vastaan, jolloin virtauskanavien eri osissa virtaa-vat väliaineet kulkevat lämmönsiirtimesssä eri kennojen läpi. Koska virtauskanavan puolisko on kohdakkain vain 20 lämmönsiirtimen toisen puoliskon kanssa, on osa väliainees- ta saatava virtaamaan lämmönsiirtimen sisällä sivusuunnassa, jotta väliaine leviäisi kennon koko sisätilaan. Tämä saadaan aikaan siten, että luistin ja lämmönvarausaineen väliin jätetään tyhjä tila, ns. sekoittumistila, jonka kat-25 kaisevat vain välilevyt ja jossa väliaine pääsee siirtymään sivusuunnassa saapuessaan lämmönsiirtimeen ja poistuessaan siitä.The present invention relates to a regenerative heat exchanger consisting of a housing with openings through which the interior of the housing communicates with flow channels, spacers dividing the interior of the housing into cells filled with heat transfer medium, and slides at different openings cells. Such known regenerative heat exchangers generally consist of a parallelepiped-shaped housing with openings at the ends which communicate with the flow channels of the medium. These heat exchangers operate on the countercurrent principle, which means that the medium flows through adjacent cells in opposite directions. The flow channels and slides are divided into two parts along a plane perpendicular to the heat exchanger baffles, whereby the media flowing in the different parts of the flow channels pass through different cells in the heat exchanger. Since the half of the flow channel is aligned with only the other half of the heat exchanger 20, part of the medium must be made to flow laterally inside the heat exchanger in order for the medium to spread throughout the interior of the cell. This is achieved by leaving an empty space between the slide and the heat transfer medium, the so-called a mixing space, which is cut only by the baffles and in which the medium can move laterally as it enters and leaves the heat exchanger.

Näiden tunnettujen vastavirtaperiaatteella toimivien regeneratiivisten lämmönsiirtimien eräs epäkohta on se, 30 että niissä esiintyy aika merkittävää vuotoa virtauskanavien puoliskojen välillä. Väliainetta virtaa nimittäin virtauskanavan siitä puoliskosta, jossa on korkeampi paine, luistin ja välilevyjen toisiaan vasten olevien pintojen välistä sekoittumistilaan ja täältä jälleen luistin ja 35 välilevyjen tiivistyspintojen välistä virtauskanavan siihen 2 73311 puoliskoon, jossa on alempi paine. Väliaine virtaa siten virtauskanavan toisessa puoliskossa lämmönsiirrintä kohti, kääntyy sekoittumistilassa ja palaa takaisin virtauskanavan toisessa puoliskossa. Vuodon esteenä on vain kaksi tiivis-5 tyskohtaa. Lisäksi on selvää, että sekoittumistilat tekevät lämmönsiirtimestä pitemmän kuin mitä varsinaisen lämmönsiirron kannalta olisi tarpeen.One disadvantage of these known countercurrent regenerative heat exchangers is that there is a rather significant leakage between the halves of the flow channels. Namely, the medium flows from the higher pressure half of the flow channel to the mixing space between the slider and the opposing surfaces of the spacers and from here again between the slider and the sealing surfaces of the spacers to the lower pressure half of the flow channel 2 73311. The medium thus flows in one half of the flow channel towards the heat exchanger, turns in the mixing state and returns to the other half of the flow channel. There are only two sealing points to prevent leakage. In addition, it is clear that the mixing states make the heat exchanger longer than would be necessary for the actual heat transfer.

Tämän keksinnön päämääränä on saada aikaan regene-ratiivinen lämmönsiirrin, jossa vuodot ovat huomattavasti 10 pienempiä kuin tunnetuissa samantapaisissa lämmönsiirti- missä ja jonka tilantarve on pienempi. Keksinnön mukaiselle lämmönsiirtimelle on tunnusomaista, että lämmönsiirrin on rakennettu toimimaan ristivirtaperiaatteella ja että jokaisen aukon kohdalla on luisti. Ristivirtaperiaatteella 15 toimivassa lämmönsiirtimessä on neljä aukkoa, jotka on kukin yhdistetty virtauskanavan yhteen puoliskoon. Koska ristivirtaperiaatteella toimivissa lämmönsiirtimissä virtauskanavan puolisko avautuu lämmönsiirtimeen sen yhden sivun koko alueelta, väliaineen ei tarvitse lainkaan vir-20 rata sivusuunnassa, joten sekoittumistilat voidaan jättää pois. Tämän ansiosta vuodot vähenevät ratkaisevasti, koska vuotovirtojen on kuljettava luistien ja välilevyjen tiivis-tyspintojen välistä ja lisäksi kennojen lämmönvarausaineen kautta. Tällaisen regeneratiivisen lämmönsiirtimen koko on 25 lisäksi pienempi kuin tunnettujen regeneratiivisten lämmön-siirtimien koko.It is an object of the present invention to provide a regenerative heat exchanger in which the leaks are considerably smaller than in known similar heat exchangers and which require less space. The heat exchanger according to the invention is characterized in that the heat exchanger is built to operate on the cross-current principle and that there is a slider at each opening. The heat exchanger operating on the cross-flow principle 15 has four openings, each connected to one half of the flow channel. Since in cross-flow heat exchangers the half of the flow channel opens to the heat exchanger over the entire area of one of its sides, the medium does not need to flow laterally in the lateral direction, so mixing states can be omitted. As a result, leaks are decisively reduced, since leakage currents must pass between the sliding and sealing surfaces of the spacers and also through the heat transfer medium of the cells. In addition, the size of such a regenerative heat exchanger is smaller than the size of known regenerative heat exchangers.

Luistit voidaan yksinkertaisesti tiivistää välilevyihin nähden siten, että välilevyt ulkonevat aukkojen kohdalla lämmönvarausaineesta ja että luisteissä on välimatkan 30 päässä toisistaan sijaitsevia yhdensuuntaisia sulkuosia, jotka ovat poikkileikkaukseltaan U:n muotoisia, jolloin U:n haarat painautuvat tiivistävästä välilevyjen ulkonevia osia vasten.The slides can simply be sealed relative to the spacers so that the spacers protrude from the heat transfer medium at the openings and that the slides have spaced parallel closure portions of U-shaped cross-section, whereby the branches of the U press against the outer part of the sealing spacer.

Keksinnön mukaista lämmönsiirrintä selitetään seu-35 raavassa tarkemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa kuvio 1 esittää lämmönsiirrintä aksonometrisenä kuvana ja 3 73311 kuvio·2 esittää pystyleikkausta kuvion 1 viivaa II - II pitkin.The heat exchanger according to the invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows the heat exchanger in an axonometric view and Fig. 373311 Fig. 2 shows a vertical section along the line II-II in Fig. 1.

Kuviossa 1 on esitetty lämmönsiirrin, joka on muodostettu kotelosta 1, joka koostuu kahdesta päätylevystä 5 2 ja päätylevyt toisiinsa liittävistä kulmaprofliloista 3.Figure 1 shows a heat exchanger formed by a housing 1 consisting of two end plates 5 2 and corner profiles 3 connecting the end plates to each other.

Kunkin kulmaprofiilin 3 sisäpuolelle on lisäksi kiinnitetty L-profiili 4.In addition, an L-profile 4 is attached to the inside of each corner profile 3.

Kotelon 1 sisätila on jaettu kuuteen kennoon pääty-levyjen 2 suuntaisillä välilevyillä 5, ks. kuvio 2. Kennot 10 on tavanomaiseen tapaan täytetty aaltomaisilla metallilevyillä 6, jotka toimivat lämmönvarausaineena.The interior of the housing 1 is divided into six cells by spacers 5 parallel to the end plates 2, cf. Figure 2. The cells 10 are filled in a conventional manner with corrugated metal plates 6 which act as a heat storage medium.

Kotelon jokaisella sivulla on kulmaprofiilien 3 välissä aukko, jonka kautta lämmönsiirrin on yhteydessä vir-tauskanvan yhteen puoliskoon ja jossa on väliainevirtausta 15 ohjaava luisti 7. Kukin luisti koostuu kahdesta pystysuuntaisesta U:n muotoisesta profiilista 8, jotka sijaitsevat kulmaprofiilin 3 ja L-profiilien 4 välisessä tilassa, ja profiilien 8 välisistä vaakasuorista, kourunmuotoisista sulkuosista 9, jotka avautuvat sisäänpäin. Välilevyjen 5 20 reunat ulottuvat lämmönvarauslevyjen 6 reunoja pitemmälle, : ks. kuvio 2, ja sulkuosat 9 on sijoitettu välilevyihin nähden siten, että sulkuosien uuma sijaitsee välilevyjen reunan ulkopuolella ja haarat välilevyjen ulkonevien osien kohdalla. Luistin sulkuosien haarojen ja välilevyjen ulko-25 nevien osien väliin saadaan tällä tavalla aikaan tiivistävä vaikutus haarojen painautuessa välilevyjä vasten.On each side of the housing there is an opening between the corner profiles 3, through which the heat exchanger communicates with one half of the flow channel and with a slide 7 controlling the fluid flow 15. Each slide consists of two vertical U-shaped profiles 8 located between the corner profile 3 and the L-profiles 4. in space, and horizontal, trough-shaped closure parts 9 between the profiles 8, which open inwards. The edges of the spacer plates 5 20 extend beyond the edges of the heat storage plates 6, cf. Fig. 2, and the closure parts 9 are arranged relative to the spacers so that the web of the closure parts is located outside the edge of the spacers and the branches at the protruding portions of the spacers. In this way, a sealing effect is obtained between the branches of the closing parts of the slider and the projecting parts of the spacers as the branches press against the spacers.

Keksinnön mukainen lämmönsiirrin asennetaan virtaus-kanaviin siten, että se toimii ristivirtaperiaatteella. Kotelon oikeanpuoliset aukot (kuvio 1) liitetään tällöin 30 toiseen virtauskanavaan ja vasemmanpuoliset aukot toiseen virtauskanavaan. Kuviossa 1 esitetyssä tapauksessa väliainetta virtaa vasemmanpuoleisesta aukosta oikeanpuoleiseen aukkoon tai päinvastoin ylimmän sekä kolmanneksi ja viidenneksi ylimmän kennon kautta, kun taas edustalla ja taustal-35 la oleviin aukkoihin tuotu väliaine virtaa toiseksi, neljänneksi ja kuudenneksi ylimpien kennojen kautta. Sopivan ajan 4 73311 kuluttua edustalla ja taustalla olevia luisteja 7 siirretään kennon verran alaspäin ja vasemmalla ja oikealla olevia luisteja siirretään vastaavasti ylöspäin.The heat exchanger according to the invention is installed in the flow channels so that it operates on the cross-flow principle. The right-hand openings in the housing (Fig. 1) are then connected to the second flow channel and the left-hand openings to the second flow channel. In the case shown in Fig. 1, the medium flows from the left-hand opening to the right-hand opening or vice versa through the uppermost and third and fifth uppermost cells, while the medium introduced into the frontal and background openings flows through the second, fourth and sixth uppermost cells. After a suitable time 4 73311, the slides 7 in the foreground and background are moved down the cell and the sliders on the left and right are moved upwards, respectively.

Vuotovirrat esimerkiksi edustalla olevasta aukosta 5 oikealla olevaan aukkoon joutuvat kulkemaan sulkuosien 9 haarojen ja välilevyjen välistä kennoon ja sieltä jälleen sulkuosien ja välilevyjen välistä virtauskanavaan. Kennoissa sijaitsevat aaltolevyt aiheuttavat vuotovirroissa paine-häviöitä, joiden vaikutuksesta vuodot pienenevät tunnettui-10 hin regeneratiivisiin lämmönsiirtimiin verrattuna, joissa tätä painehäviötä ei esiinny. Pienten ulkomittojensa ansiosta keksinnön mukainen lämmönsiirrin voidaan sijoittaa rekuperatiivisten, ristivirtaperiaatteella toimivien lämmön-siirtimien paikalle, mikä on erittäin edullista, koska re-15 kuperatiivisia lämmönsiirtimiä vaihdetaan yleisesti regeneratiivisiin lämmönsiirtimiin viimeksi mainittujen paremman hyötysuhteen vuoksi.Leakage currents, for example from the front opening 5 to the opening on the right, have to flow between the branches and spacers of the closure parts 9 to the cell and from there again to the flow channel between the closure parts and the spacer plates. The corrugated plates located in the cells cause pressure losses in the leakage currents, as a result of which the leaks are reduced compared to known regenerative heat exchangers, where this pressure loss does not occur. Due to their small external dimensions, the heat exchanger according to the invention can be placed in place of recuperative, cross-flow heat exchangers, which is very advantageous because recuperative heat exchangers are generally replaced by regenerative heat exchangers due to the better efficiency of the latter.

Claims

5,73311

A regenerative heat exchanger consisting of a housing (1) having openings through which the interior of the housing communicates with flow channels, spacers (5) dividing the interior of the housing into cells filled with heat transfer medium (6) and slides at the openings in the housing ( 7) for alternating the flow of medium to different cells, characterized in that the heat exchanger is designed to operate on the cross-flow principle and that a slider (7) is provided at each opening.

Heat exchanger according to Claim 1, characterized in that the spacer plates (5) project from the heat storage medium (6) at the openings and in that the slides 15 (7) have spaced-apart parallel closing parts (9) with a U-shaped cross section, The branches of the U press against the protruding parts of the spacers (5).