FI74806B - Anordning foer vaermevaexling. - Google Patents

Description

Lämmönvaihto laite 7 4 8 0 6 Tämä keksintö koskee lämmönvaihdinta lämmön siirtämiseksi kahden väliaineen välillä. Lämmönvaihdin käsittää putkimaisen vaipan ja tähän vaippaan sovitetun ripaputken, jonka rivat ovat olennaisesti kohtisuoraan putken pituussuuntaa vastaan. Toinen väliaine kulkee vaipassa ripaputken ulkopuolitse ja toinen väliaine kulkee ripaputkessa. Lämmönvaihdin on etenkin tarkoitettu käytettäväksi höyryn lauhduttimissa, esimerkiksi lämpöpumppujen ja sentapaisten laitteiden yhteydessä, joissa höyry kulkee vaipan läpi ripaputken ulkopuolitse ja jäähdy-tysväliaine kulkee ripaputken läpi.

On aikaisemmin tunnettua käyttää ripaputkia lämmönvaihtimissa kahden virtaavan väliaineen välisen lämmönsiirron saamiseksi aikaan. Tällainen tunnettu laite on kuvattu esimerkiksi FR-hakemusjulkaisussa 2 083 547. Tässä julkaisussa esitetään lämmönvaihdin, joka käsittää putkimaisen vaipan ja tähän vaippaan sovitetun ripaputken. Putken rivat ovat olennaisesti kohtisuoraan putken pituussuuntaa vastaan. Vaipan sisäpuolinen poikkileikkauspinta-ala on suurempi kuin ripojen ulkokehän rajoittama pinta-ala. Lauhdutettava höyry kulkee vaipan läpi ripaputken ulkopuolitse ja jäähdytysväliaine höyryn lauh-duttamiseksi kulkee ripaputken läpi. Vaippa on ripaputkella jaettu tiloihin, jotka sijaitsevat ripaputken kummallakin puolella. Ripaputket ovat edullisia suurten lämmönsiirto-pintojensa vuoksi. Vaikkakin näitä tunnettuja lämmönvaihtimia voidaan käyttää höyryn lauhduttamiseksi, niissä on tässä käytössä se epäkohta, että lauhde pyrkii jäämään ripojen pintoihin, mikä vähentää lämmönvaihtimen tehokkuutta ja aiheuttaa hitaamman lauhtumistapahtuman.

Keksinnön päätarkoituksena on saada aikaan lämmönvaihdin, joka käyttää hyväksi ripaputkien suuria lämmönsiirtopintoja, mutta poistaa tai ainakin vähentää lauhteen pyrkimystä jäädä näihin pintoihin.

2 74806

Keksintö koskee näin ollen lämmönvaihdinta höyryn lauhdut-tamiseksi, käsittäen putkimaisen vaipan ja tähän vaippaan sovitetun ripaputken, jonka rivat ovat olennaisesti kohtisuoraan putken pituussuuntaa vastaan, jolloin vaipan sisäpuolinen poikkileikkauspinta-ala on suurempi kuin ripojen ulkokehän rajoittama pinta-ala, ja jolloin sovitelma on sellainen, että lauhdutettava höyry voi kulkea vaipan läpi ripaputken ulkopuolitse ja jäähdytysväliaine höyryn lauh-duttamiseksi voi kulkea ripaputken läpi, jolloin vaippa on jaettu ripaputkella tiloihin, jotka sijaitsevat ripaputken kummallakin puolella, jolle lämmönvaihtimelle on tunnusomaista, että vaippaan on muodostettu ainoastaan kaksi tilaa, jolloin ensimmäinen tila on sovitettu toisen tilan yläpuolelle, ja jolloin ensimmäisessä tilassa on tuloaukko, jonka läpi höyry voidaan johtaa lämmönvaihtimeen ja toisessa tilassa on poistoaukko, jonka läpi lauhde voidaan poistaa lämmönvaihtimesta.

Sen johdosta, että vaippa on jaettu kahteen tilaan, jotka sijaitsevat ripaputken kummallakin puolella, höyry voi kulkea ripaputken ripojen välitse hyvässä kosketuksessa niihin niin, että saadaan hyvä lämmönsiirto vaipassa ripaputken ulkopuolitse kulkevan höyryn ja ripaputkessa kulkevan jäähdytys-väliaineen välillä. Jos putken rivat ovat vaipan kahta vastakkaista seinää vasten, voidaan myöskin saada hyvä lämmönsiirto ripaputken ja vaipan välillä, jolloin vaippa toimii lämmönsiirtopintana, mikä edelleen parantaa lämmönvaihtimen läpi kulkevan kahden väliaineen välistä lämmönvaihtoa. Sijoittamalla ripaputki vinosti vaippaan niin, että vaipan tulo-päässä ensimmäinen tila vie suurimman osan ripaputken ulkopuolella olevasta tilasta ja vaipan poistopäässä toinen tila vie suurimman osan ripaputken ulkopuolella olevasta tilasta, voidaan aikaansaada suhteellisen suuria tulo- ja poistoaukkoja myös vaipan poikittaisdimension ollessa suhteellisen pieni. Täten voidaan vaippaan syöttää suhteellisen suuria määriä höyryä, joten suhteellisen suuria lämpö-määriä voidaan siirtää höyryn ja jäähdytysväliaineen 2 a 74806 välillä. Ripojen välitse virtaava höyry pyrkii poistamaan lauhteen ripojen pinnoista niin, ettei lauhde jää ripoihin estäen uuden lauhteen muodostumista. Tämä vaikutus on erikoisen selvää, jos vaipan ensimmäinen tila, nimittäin tulotila, sijoitetaan toisen tilan, nimittäin poistotilan yläpuolelle. Muodostamalla vaippa pystykierukaksi, jolla on suuri nousu, voidaan saada aikaan, että lauhde kerääntyy kierukan alaosaan, jossa se ympäröi ripaputken niin, että saadaan aikaan lauhteen alijäähdytys.

Jäljempänä esitetään kaksi keksinnön mukaisen lämmönvaihtimen sovellutusmuotoa viittaamalla oheisiin piirustuksiin.

Kuva 1 esittää ripaputkea sitä ympäröivine suorine vaip-poineen sivulta katsottuna.

Kuva 2 esittää vaipan poikkileikkausta kuvan 1 viivaa II-II pitkin.

Kuva 3 esittää kuvien 1 ja 2 mukaista laitetta, jossa vaippa on tehty kierukkamaiseksi.

3 74806

Kuvassa 1 esitetty keksinnön mukainen laite käsittää putkimaisen ulkovaipan 10, jonka poikkileikkausmuoto on olennaisesti soikio, kuten kuvasta 2 näkyy. Vaippaan 10 on sovitettu ripaputki 11. Tämän putken rivat 12 muodostavat rengasmaiset levyt, jotka on sijoitettu olennaisesti kohtisuoraan ripaputken pituussuuntaa vastaan. Tämän tyyppisten putkien rivat muodostetaan tavallisesti valssaamalla ja mankeloimalla paksuseinäisiä putkia niin, että rivat muodostavat putken kiinteän osan. Rivat voivat myös vaihtoehtoisesti kulkea kie-rukkamaisesti pitkin putken koko pituutta. Ripaputki 11 on sovitettu olemaan rivoillaan 12 vaipan 10 kahta vastakkaista seinää vasten, kuten kuvasta 2 näkyy. Tämän kosketuksen ansiosta saadaan aikaan hyvä lämmönjohtoyhteys ripaputken 11 ja vaipan 10 välille niin, että myös vaipan sisäpinta muodostaa lämmönsiirtopinnan lämmönvaihtoa varten vaipan ja ripaputken läpi kulkevan kahden väliaineen välillä. Ripaputki 11 jakaa tällöin vaipan, jolla on suurempi poikkileikkauspinta-ala kuin ripaputkella, kahteen tilaan 13, 14, joista kumpikin ulottuu vaipan toisesta päästä vaipan vastakkaiseen päähän ja jotka sijaitsevat ripaputken vastakkaisilla puolilla niin, että toiseen tilaan 13 tulevan väliaineen täytyy kulkea putken ripojen 12 välitse päästäkseen toiseen tilaan 14. Kuvissa 1 ja 2 esitetyssä sovellutusmuodossa vaippa 10 on suora putki, johon on sovitettu samoin suora ripaputki 11. Ripaputki 11 on sijoitettu vinosti vaippaan siten, että suuremman osan ripaputken ulkopuolella olevaa tilaa muodostaa vaipan tulopääs-sä tila 13 ja vaipan poistopäässä toinen tila 14. Tämän johdosta voidaan kaksi tilaa helpommin varustaa tulojohdolla 15 vastaavasti poistojohdolla 16, jolloin nämä johdot helposti voidaan tehdä suhteellisen paksuiksi myös vaipan poikkileikkaus-dimensioiden ollessa pieniä. Myös ripaputki 11 on varustettu tulojohdolla 17 ja poistojohdolla 18 ripaputken läpi kulkevaa väliainetta varten, jolloin kuitenkin tulojohto ja poistojoh-to on sijoitettu päinvastoin kuin vaipan vastaavat johdot niin, että molemmat väliaineet tulevat virtaamaan vastavirrassa laitteen läpi. Väliaineiden virtaussuunnat on kuvassa 1 esitetty nuolin.

4 74806

Keksinnön mukaista lämmönvaihdinta voidaan käyttää höyryn lauh-duttamiseen ja se muotoillaan tällöin edullisesti niin, että vaippa muodostaa pystykierukan, jolla on suuri nousu. Laitteen tällainen sovellutusmuoto on esitetty kuvassa 3, jossa on käytetty samoja viitemerkkejä kuin kuvan 1 mukaisista vastaavista osista. Myös tässä sovellutusmuodossa ripaputki 11 on sovitettu vinosti vaippaan 10 niin, että ripaputken liitäntä johto 17 sijaitsee vaipan poistopäässä vaipan yläosassa ja liitäntäjohto 18 vaipan poistopäässä sijaitsee vaipan alaosassa. Täten vaipan ensimmäinen tila 13 tulee sijaitsemaan toisen tilan 14 yläpuolella, mikä on erikoisen sopivaa lauhtumisen yhteydessä, sillä vaipan läpi kulkeva höyry myötävaikuttaa tällöin tehokkaasti lauhteen poisvalumiseen ripojen pinnoilta, koska höyry virtaa ripojen välitse olennaisesti samassa suunnassa kuin lauhteen valumissuunta, nimittäin alaspäin.

Koska vaippa 10 on muodostettu pystykierukaksi, jolla on suuri nousu, lauhde kerääntyy kierukan alaosaan, jolloin jo suhteellisen pieni lauhdemäärä riittää, jotta ripaputki on kokonaan lauhteen ympäröimänä. Täten lauhde voidaan alijäähdyttää, eli sen lämpötila voidaan alentaa sitä lämpötilaa alhaisemmaksi, jossa lauhtuminen tapahtuu, koska lisäjäähdytys saadaan aikaan ripaputkessa olevalla väliaineella. Kierukan alapäähän on sovitettu poistojohto 19 lauhteen poislaskemiseksi.

Vaikkakin on esitetty ja selostettu vain kaksi keksinnön mukaisen laitteen sovellutusmuotoa, on ilmeistä, että monta eri sovellutusmuotoa ja muunnelmaa on mahdollisia keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Vaipalla ei tarvitse olla soikeata tai pitkänomaista poikkileikkausta, vaan poikkileikkaus voi olla myös pyöreä, jolloin kuitenkin on sovitettava tiiviste-elimet ripaputken ja vaipan seinien väliin niin, että vaippaan muodostuu kaksi erillistä tilaa, jotka ovat yhteydessä toistensa kanssa ainoastaan putken ripojen välitilojen kautta. Tällaisia tiiviste-elimiä voidaan mahdollisesti käyttää myös kun vaipan poikkileikkaus on soikea tai pitkänomainen. Ripa-putken ei tarvitse kulkea vinosti vaipan läpi, vaan se voi 5 74806 vaihtoehtoisesti kulkea pitkin vaipan keskiakselia, jolloin vaippa kuitenkin on suljettava päistään erikoisilla seinillä. Piirustuksessa esitetyissä sovellutusmuodoissa vaipan sulkeminen päistään voidaan saada aikaan muuttamalla vaipan muotoa asettumaan tulo- ja poistojohtoja vasten, jolloin täydellinen tiivistäminen voidaan saada aikaan esimerkiksi juottamalla. Vaipan ollessa kierukan muotoinen vaipan pitkänomaisen poikkileikkauksen suurakseli voi edullisesti olla yhdensuuntainen lieriömäisen kierukan akselin kanssa, koska tällöin on helpompaa muodostaa kierukka pienellä läpimitalla. Tärkeätä on kuitenkin, että vaipan alemmalla seinäpinnalla on muoto, joka ainakin jonkin verran poikkeaa ripojen muodosta, niin että lauhdetta voi valua vaipassa pitkin sen koko pituutta.

Claims (8)

74806

1. Lämmönvaihdin höyryn lauhduttamiseksi, käsittäen putkimaisen vaipan (10) ja tähän vaippaan sovitetun ripaputken (11), jonka rivat (12) ovat olennaisesti kohtisuoraan putken pituussuuntaa vastaan, jolloin vaipan sisäpuolinen poikkileikkauspinta-ala on suurempi kuin ripojen (12) ulkokehän rajoittama pinta-ala, ja jolloin sovitelma on sellainen, että lauhdutettava höyry voi kulkea vaipan läpi ripaputken ulkopuolitse ja jäähdytysväliaine höyryn lauhduttamiseksi voi kulkea ripaputken läpi, jolloin vaippa (10) on jaettu ripaputkella (11) tiloihin, jotka sijaitsevat ripaputken (11) kummallakin puolella, tunnettu siitä, että vaippaan (10) on muodostettu ainoastaan kaksi tilaa (13, 14), jolloin ensimmäinen tila (13) on sovitettu toisen tilan (14) yläpuolelle, ja jolloin ensimmäisessä tilassa on tuloaukko, jonka läpi höyry voidaan johtaa lämmönvaihtimeen ja toisessa tilassa on poistoaukko, jonka läpi lauhde voidaan poistaa lämmönvaihtimesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että vaipalla (10) on pitkänomainen poikkileikkauspinta-ala ja että putken (11) rivat (12) ovat vaipan kahta vastakkaista seinää vasten.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että mainittu tuloaukko (15) on vaipan (10) toisessa päässä ja mainittu poistoaukko (16) on sen vastakkaisessa päässä, jolloin ripaputki (11) on vaipan (10) tulopäässä sijoitettu vaipan alaosaan ja vaipan poistopäässä vaipan yläosaan niin, että vaipan tulopäässä ensimmäinen tila (13) vie suurimman osan ripaputken ulkopuolella olevasta tilasta ja vaipan poistopäässä toinen tila (14) vie suurimman osan ripaputken ulkopuolella olevasta tilasta.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että vaippa (10) on muodostettu pystyssä olevaksi kierukaksi, jolla on suuri nousu. 7 74806

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että vaipan (10) poikkileikkauspinta-alan suurakseli on olennaisesti yhdensuuntainen lieriömäisen kierukan akselin kanssa.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että tuloaukko (15) on sijoitettu kierukan yläosaan ja että kierukan alaosassa on tuloaukko (17) jäähdytysväliaineen johtamiseksi ripaputkeen (11), johon kierukan alaosaan lauhteen poistoelimet (19) on sovitettu .

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että vaipan (10) alemmalla seinällä ja rivoilla (12) on sellainen muoto, että lauhde voi valua vaipassa pitkin tämän koko pituutta.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että kumpikin tila (13, 14) ulottuu vaipan (10) toisesta päästä sen vastakkaiseen päähän. 74806 8