FI74539B - Tertiaervaermevaexlare. - Google Patents

Description

74539

Tertiäärilämmönvaihdin Tämä keksintö kohdistuu tyypiltään sellaiseen lämmönvaihtimeen, jossa ensimmäinen väliaine johdetaan jouk-5 koon lähekkäin olevia putkikierukoita, toinen väliaine joukkoon sanottuihin kierukoihin kiinnitettyjä toisia putkikierukoita ja kolmas väliaine johdetaan sanottujen ensimmäisten ja toisten putkikierukoiden väliin muodos-tuneitten näitä kierukoita ympäröivien kanavien kautta. 10 Tällaisille lämmönvaihdintyypeille on joukko erilaisia käyttöaloja: lämpöpatterivaihtimina, lämpöpumppuun liittyvinä lämminvesivaihtimina, laskuvesivaihtimina kauko-lämmityksessä tai kattilakeskuksissa, varastosäiliöiden latausvaihtimina, maanpintalämmönvaihtimina jne.

15 Eräs tertiäärivaihdinta vaativa ala on lämmityslaitos, jossa on lämpöpumppu ja/tai kaukolämpö. Näissä on vir-taava väliaine vaihtimen primääripuolella, johon lämpö tulee lämpöpumpusta, aurinkovaraajasta tai sen kaltaisista. Sekundääripuolen muodostavat toisaalta lämpimän 20 laskuveden varastosäiliön latauspiiri ja toisaalta ra-diaattoripiiri. Eräs tertiäärilämmönvaihtimen tyyppi, jossa on kaksi eri putkikierukkapinoa, joista kumpikin sisältää väliainetta, säiliöön rakennettuna, on ennestään tunnettu ja sitä käytetään tällä alalla. Näiden 25 kahden kierukkapinon välissä säiliössä oleva kolmas väliaine toimii lämmönkuljettajana.

Eräs tämän keksinnön tarkoitus on saada aikaan vaihdin, jossa sekundääri- ja tertiääripiirin eri väliaineiden tehokkaat virtaustiet voidaan tehdä erilaisiksi, joten 30 voidaan suorittaa optimointi määrätyllä paine- ja läm-pötasolla siirretyn lämpömäärän suhteen. Käytännön toteutuksessa tämä voidaan tehdä siten, että väliaineet johdetaan kierukkaputkissa tai kanavissa säiliön keskustasta laidoille tai sisääntulopaikan ja laskupaikan 35 välillä vähän matkan päässä keskustasta tai laidasta. Kierukkakanavan tehokasta osaa voidaan tällä tavoin lyhentää enemmän tai vähemmän riippumatta muiden väliaineiden virtausteistä ja sijoittaa mielivaltaisesti näi- 2 74539 den virtaustielle.

Lämmönvaihdin, jossa nämä tavoitteet saavutetaan, on valmistettava 1. patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosan mukaisesti.

5 Keksinnön mukaisen lämmönvaihtimen toteutus kuvataan seuraavassa viittein oheiseen piirustukseen, joka esittää kuvassa 1 tasoläpileikkauksen keksinnön mukaisesta läm-mönvaihtimesta, 10 kuvassa 2 lämmönvaihtimeen kuuluvien putkikierukoiden kelauskaavion.

Systeemin sisältämän väliaineen, jonka esimerkkitapauksessa oletetaan olevan vettä, säiliö on tankki tai sis-terni 1, jossa on pääty 2 alapäässä ja pääty 3 yläpääs-15 sä. Säiliö on suljettu ja vesi pidetään paineen alaisena, niin että saadaan aikaan kierto radiaattoreihin ym. Tankin keskustan ympärille on järjestetty lämmönvaihdin-patteri 4 tulo-ja menojohdoin 5, 6 ensimmäiselle virtaa-valle väliaineelle, jonka esimerkkitapauksessa oletetaan 20 olevan freonia, sekä tulo-ja menojohdoin 7, 8 toiselle väliaineelle. Patterin muodostavat kaksi useihin kerroksiin ja kierroksiin kelattua putkea 9, 10, jotka sisältävät ja johtavat väliaineet asianomaisesta tulojohdosta asianomaiseen menojohtoon. Radiaattorivesi tulee pumpus-25 ta pohjan ja putken 11 kautta tankkiin ja sen lämmittävät putket 9, jotka sisältävät freonia, veden virratessa ulos patterin 4 kautta laskuun ja putkeen 12 tankin sivuseinämässä.

Laskulämminvesipiiriin kuuluu tuloputki 7, putket 10 ja 30 menoputki 8, joista putki 7 johtaa sisään kylmää vettä, jonka lämmittää putki 9, jossa freon virtaa vastavirtaan veteen nähden. Putket 9, 10 on puristettu toisiaan vasten säiliössä, jonka päätyseinämät puristavat patteria aksiaalisuunnassa. Metallinen kosketus johtaa lämpöä 35 putkista 9 putkiin 10, ja lämmönkuljetus ulomman väliaineen t.s. radiaattoriveden välityksellä, muodostaa kak-soisvaihdon putkien 9 ja 10 välillä. Metallisen kosketuksen ansiosta putkien koko pituudella tuloputkesta li 3 74539 menoputkeen asti muodostuu kierukanmuotoisia kanavia 13 säiliön keskustan ja laitojen välille. Siksi radiaatto-riveden on pakko virrata näitä putkien välisiä kanavia pitkin ja se kulkee siis vaihtimessa yhtä pitkän matkan 5 kuin putkissa olevat väliaineet edellyttäen, että sisääntulo 11 ja meno 12 sijaitsevat keskustassa ja laidassa.

Tämä ominaisuus on seurauksena putkien yhteiskelaukses-ta, jota patterissa käytetään. Kelauskaavio selviää 10 kuvasta 2. Putkista 5 ja 7 asianomaisissa piireissä lähtevät putket 9, 10 vuorotellen, niin että joka toinen putki korkeussuunnassa kuuluu toiseen piiriin, muut putket toiseen piiriin. Pinon yhteenpuristamisen ja päätyjen suoran liittymisen ansiosta uloimpiin kelaus-15 kerroksiin ei tarvita n.k. johtolevyjä kierrosten välille, mikä merkitsee säästöä. Pinon kokoonpuristamisesta on myöskin se etu, että kukin kierros painuu naapuri-kierrosta vasten ja uloimmat kerrokset päätyjä vasten, joten kierrokset tukevat toisiaan ja pysyvät siksi pai-20 koillaan ilman apuvälineitä. Patterin ja täten myös lämmönvaihtimen rakenne on täten vankka, joka mahdollistaa vaihtimen yksinkertaisen asentamisen. Lämpötaloudelliselta näkökannalta on edullista lämmittää sekä sekundääri-että tertiääripuoli haluttuun lopulli-25 seen lämpötilaan suoraan vaihtimessa, koska on haaskausta ensin kohottaa yhden piirin lämpötila määrättyyn korkeaan arvoon ja sen jälkeen vähentää lämpötilan muutosta sekoittamalla. Laskemalla radiaattorivettä vähän matkaa patteriin saadaan aikaan tällainen vaikutus. 30 Radiaattorivesi pakotetaan siksi virtaamaan kierukkaka- navien 13 läpi vastavirtaan putkissa 9 tapahtuvaan virtaukseen nähden, niin että virtaus alkaa sisääntulosta 11 ja kulkee kokoomakanavaa 14 kohti, johon kaikki kanavat 13 päättyvät ja putki 15 johtaa veden säiliöstä 35 vastaanottavaan käyttökohteeseen. Kokoomakanava 14 katkaisee kanavat 13, jotka siksi lyhenevät suhteessa putkiin 9, 10. Kanavien 13 lisäpätkä on kokoomakanavan ulkopuolella, mutta niissä ei ole virtausta. Kyseisen- 4 74539 laisesta lyhennyksestä on joissakin tapauksissa etua, kun halutaan ohjata lämmönvaihto sekundääri- tai vastaavasti tertiääripiiriin. Saatetaan esim.haluta lämmittää laskulämminvesi korkeampaan lämpötilaan kuin radiaatto-5 rivesi. Käyttämällä primäärikelauksen ensimmäistä läm-pimintä osaa yksinomaan laskuveden lämmitykseen voidaan tälle saada korkeampi lämpötila kuin siinä tapauksessa, että sekundääri- ja tertiääripuolet kulkevat koko matkan yhdensuuntaisina primäärikelausta pitkin. Laskulla put 10 ken 15 kautta saadaan radiaattorivedelle oikea loppuläm-pötila suoraan vaihtimessa, ja vaihtoventtiiliä tarvitaan vain poikkeustapauksissa.

Toteutuksen eräässä vaihtoehdossa radiaattorivedellä on sisääntulo 16, joka laskee tulokanavaan 17, josta kana-15 vat 13 alkavat vähän matkaa patterin sisällä keskuksesta laskien. Tällaisella järjestelyllä mahdollistetaan pri-määripiirin alijäähdytys siinä tapauksessa, että tämä muodostaa lämpöpumpun lauhduttajan. Kelauksen viimeisessä osassa, jolloin freonin pääosa jo on tiivistynyt, 20 mutta siinä on vielä jäljellä lämpöä, johdetaan lämpöä laskulämminveteen, jolla tässä vaiheessa on alhainen lämpötila. Primääripiirin kuumimmassa osassa siirretään lämpöä laskulämminveteen korkean lämpötilan vallitessa, joka helpottaa oikean lopullisen lämpötilan saavuttamis-25 ta.

Kuvattu ja esitetty toteutus osoittaa, miten keksintö voidaan käytännössä toteuttaa. Tietenkin on mahdollista vaihdella toteutusta keksinnön puitteissa. Laskulämminvesi on esimerkkitapauksessa katsottava tertiääriväliai-30 neeksi ja radiaattorivesi sekundääriväliaineeksi, mainittuihin piireihin voi kuitenkin kuulua muitakin väliaineita.

li

Claims (5)

7. S ^ 9 Patenttivaatimus y

1. Tertiäärilämmönvaihdin pinoon kelattuine kierukkaput-kineen, jotka yhdessä muodostavat primääri-, sekundääri 5 ja tertiääripuolet, joista yhden kierron muodostaa putkien ja säiliön rajoittama tila tulo- ja poistoputkineen (11,15), toisen kierukkaputki(9) tulo- ja poistoputkineen (5,6) kehällä ja keskustassa sekä kolmannen kierron kierukkaputki (10) tulo-ja poistoputkineen (7,8) keskus-10 tässä ja kehällä tunnettu siitä, että jossakin kierukkaputkien (9,10) kelauskohdassa on ainakin yksi putkiliitoksella vaihtimen ulkopuolelle johtava yhteinen kanava (14), johon kierukanmuotoiset kanavat (13) yhdensuuntaisesti liittyvät.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tertiäärilämmönvaih din, tunnettu siitä, että yhteinen kanava (14) on kierukanmuotoisissa kanavissa olevan väliaineen laskupaikka, joten väliaineen virtausmatka on lyhyempi kuin kierukkaputkissa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tertiäärilämmönvaih din, tunnettu siitä, että yhteinen kanava on kierukanmuotoisten kanavien sisältämän väliaineen si-sääntulopaikka, joten väliaineen virtausmatka on lyhyempi kuin kierukkaputkissa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tertiäärilämmönvaih din, tunnettu siitä, että yhteinen kanava (14) on lähempänä kelauksen laitaa kuin sen keskustaa, ja että toinen yhteinen kanava (17) on lähempänä keskusta kuin laitaa, ja että toinen yhteinen kanava on kierukan-30 muotoisten kanavien sisältämän väliaineen laskupaikka ja toinen yhteinen kanava on tämän väliaineen sisääntulo-paikka.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tertiäärilämmönvaihdin, tunnettu siitä, että kierukkaputkissa näkyy 35 pullistuma kelauksen siinä kohdassa, jossa yhteinen kanava on.