HU187027B

HU187027B - Combined heat exchanger particularly recupearator consists of prefabricable building blocks and mountable in optional position, form and size

Info

Publication number: HU187027B
Application number: HU831106A
Authority: HU
Inventors: Istvan Zorad; Laszlo Marai
Original assignee: Tuezelestechnikai Kutato Es Fe
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1985-10-28

Abstract

A találmány építőkockákból tetszőleges helyzetben, alakban és méretben · összeszerelhető, sugárzó és konvektív hőátadó terekből álló kombinált hőcserélő, főleg rekuperátor. Az építőblokkok előregyárthatók és a hőcserélő csupán szerelő munkával felépíthető. A találmány szerinti hőcserélők hőleadó közeg terében konvektív egységekkel elválasztott, sorosan elrendezett sugárzótereket létrehozó, a hőleadó közeg terét körülvevő építőblokkjainak legalább egy sugárzó egysége és/vagy célszerűen csövekből álló legalább egy konvektív egysége, illetve legalább két sugárzó egysége, valamint két-két sugárzó egység között áramlási kapcsolatot létesítő, ferdén elrendezett, célszerűen csövekből álló konvektív egysége van. A találmány előnyösen alkalmazható lemezkéményekbe, illetve tetszőleges helyzetű lemez füstcsatornákba beépítve, meglévő kéményekbe is könnyen és gyorsan (a kemence néhány órás javítása során is) utólag is beépíthető. Felhasználható égéslevegő, illetve gáz előmelegítésére, csarnokok, öltözők, stb. meleg levegővel történő fűtésére, meleglevegős szárítására stb. -1-The present invention is a combined heat exchanger consisting of radiating and convective heat transfer spaces in any position, shape and size, especially recuperator. The building blocks can be pre-assembled and the heat exchanger can only be built with assembly work. The heat exchangers of the present invention include at least one radiating unit of at least one radiating unit and / or at least one convective unit of the building blocks surrounding the space of the heat transfer medium and / or at least two radiating units, and two radiating units, in the space of the heat exchanger separated by convective units. it has an inclined, preferably tubular convective unit for establishing a flow relationship. The present invention is advantageously incorporated into disc chimneys, or incorporated into the chimney flues of any position, and can also be incorporated into existing chimneys easily and quickly (even after a few hours of refurbishment). Can be used for preheating air or gas, halls, changing rooms, etc. hot air heating, hot air drying, etc. -1-

Description

A találmány építőblokkokból tetszőleges helyzetben alakban és méretben összeszerelhető, sugárzó és konvektív hőátadó terekből álló kombinált hőcserélő, féleg rekuperátor. Az építőblokkok előregyárthatók és a hőcserélő csupán szerelő munkával felépíthető.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a combined heat exchanger, a semi-recuperator, which can be assembled in any shape and size from building blocks in any shape and size. The building blocks can be prefabricated and the heat exchanger can only be assembled by installers.

Az irodalomból és a gyakorlatból a hőcserélők számtalan változata ismeretes. Két alapvető típus különböztethető meg az érintkezéses módon dolgozó konvektív hőcserélők és a sugárzásos hőátadás alapján működő hőcserélők.Numerous versions of heat exchangers are known in the literature and practice. Two basic types can be distinguished: contact convective heat exchangers and radiant heat exchangers.

A konvektív hőcserélők legelterjedtebb formája a csövekből összeszerelt hőcserélő.The most common form of convective heat exchangers is a tubular heat exchanger.

Legegyszerűbb az egyenes, illetve törtvonalú csövekből álló hőcserélő.The simplest is the heat exchanger consisting of straight or broken pipes.

Tyebenykov: Rekuperatorü dija promüslennüh pecsej (Moszkva 1975) című könyvének 45. ábrájából és a Kelinwefers cég Stahlrohr-Rekuperatoren prospektusából keresztáramú rekuperátorok ismerhetők meg, egyenes, illetve törtvonalú csövekből alkotott csőkötegekből összeállítva.Fig. 45 of Tyebenykov's Recuperator Dija Promüslennuh Pecshe (Moscow 1975) and the Stahlrohr-Rekuperatoren Prospectus of Kelinwefers provide cross-flow recuperators assembled from bundles of straight and broken tubes.

Az 1515458 lajstromszámú angol szabadalmi leírásból olyan hőcserélő ismerhető meg, melyben a hőfelvevő közeget szállító csövek a hőleadó közeg áramlási terében egymással párhuzamosan helyezkednek el és a csövek végei kívül össze vannak kötve, így csőkígyót képeznek.British Patent Publication No. 1515458 discloses a heat exchanger in which the heat transfer fluid tubes are disposed parallel to each other in the flow space of the heat transfer fluid and are connected to the outside of the tubes to form a coil.

A 829237 lajstromszámú szovjet szerzői tanúsítvány olyan hőcserélőt ismertet, melyben spirálalakban hajlott csövek vannak kötegesen elrendezve, két végükkel az alsó, illetve felső csőfalakba rögzítve. Egymás felett elhelyezett két egység képezi a hőcserélő külső csőköpenyét. A hőcserélő belső részén a tengely körül a köpenyben elhelyezve egy másik csőköteg található, melynek osztott részei nincsenek. Ezzel a megoldással a hőcsere intenzifikálását és a fajlagos fémfelhasználás csökkentését érik el.The Soviet copyright certificate No. 829237 discloses a heat exchanger in which spirally bent tubes are bundled, with their two ends secured to the lower and upper tube walls. The two units placed one above the other form the outer tube casing of the heat exchanger. On the inside of the heat exchanger, another tube bundle is located around the shaft and has no split parts. This solution achieves an intensification of heat exchange and a reduction in specific metal consumption.

Az 149837 lajstromszámú angol szabadalmi leírásból olyan hőcserélő ismerhető meg, mely függőleges füstcső körül elhelyezett köpenyből és a füstcsövön keresztül dugott, a köpenyhez csatlakoztatott csövekből áll. A csövek egy általános csavarvonal mentén helyezkednek el. Az igy elrendezett csövek nem árnyékolják le egymást, így nagy felülettel érintkeznek az átáramló füstgázzal.British Patent Publication No. 149837 discloses a heat exchanger consisting of a jacket placed around a vertical flue and pipes connected to the jacket through a flue. The tubes are located along a common helix. The pipes thus arranged do not shield each other and thus contact a large area with the flue gas flowing through.

Általános törekvés, hogy a csöveken alkalmazott felületnövelő megoldásokkal, illetve a csövek speciális kiképzésével a hőátadást intenzifikálják, jobb hatásfokú hőcserélőket hozzanak létre.It is a general endeavor to intensify the heat transfer through surface enhancement solutions and special pipeline design to create more efficient heat exchangers.

A 4256177 lajstromszámú USA szabadalmi leírás olyan hőcserélőt ismertet, melynél az alsó és felső teret összekötő, függőleges elrendezésű csövekre hőcserélő bordacsoport kapcsolódik, a bordacsoportok között hézaggal. A bordák kígyóvonalúak és háromszög alakban meghajtott lemezekből állnak Két szomszédos bordacsoport bordái csúcsokkal egymás felé vannak elhelyezve. A hűtőközeg a bordák között szabadon áramlik.U.S. Patent No. 4,256,177 discloses a heat exchanger having a heat exchanger rib group connected to the lower and upper space connecting vertical pipes, with a gap between the rib groups. The ribs are serpentine and consist of triangular-driven plates. The ribs of two adjacent groups of ribs are vertically disposed towards each other. The refrigerant flows freely between the ribs.

Ez a hőcserélő egy kiviteli alakja a számtalan változatban ismert autóh ütőknekThis heat exchanger is an embodiment of the car hammers known in many variants

A 4169502 lajstromszámú USA és a 2346660 lajstromszámú francia szabadalmi leírásból olyan kercsztáramú hőcserélő ismerhető meg, mely több csövet tartalmaz, melyek két gyűjtőkamra között áramlási kapcsolatot létesítenek és folyékony hőcsere· közeg szállítására alkalmasak Ezeken a csöveken egymáshoz egész közel elhelyezett, a csövek által merőlegesen tartott lemezbordák vannak A csövek úgy helyezkednek el, hogy keresztmetszetben nézve azok középpontjai· egy olyan vonal mentén helyezkednek el, amely Fűrészfog alakú és az egyes fűrészfogak vonalán három cső helyezkedik elU.S. Pat. No. 4,169,502 and French Patent No. 2,346,660 disclose a circulating heat exchanger comprising a plurality of tubes that provide a flow connection between two collecting chambers and are capable of transporting a fluid heat exchange medium. The tubes are arranged so that they are centered when viewed in cross-section · along a line that is sawtooth-shaped and has three tubes on each saw-tooth line

A 4241785 lajstromszámú USA szabadalmi leírás olyan hőcserélőt ismertet, melynek csövei ívben vannak meghajtva, egymás mellett elhelyezkedő két cső végei ellentétes irányban hajinak úgy, hogy oldalnézetben U vagy V alakban látszanak Ezekre a végekre több bordát helyeznek el. Az így készített bordaegységek egymáshoz képest a csővégeket 180°-nál kisebb szögben helyezkednek el.U.S. Pat. No. 4,241,785 discloses a heat exchanger having tubes bent in a curved manner, the ends of two adjacent tubes being folded in opposite directions so as to have a plurality of ribs on the ends. The rib units thus formed have an angle of less than 180 ° with respect to each other.

A 363038 lastromszámú svájci szabadalmi leírásból olyan hőcserélő ismerhető meg, ahol a hőfelvevő közeget szállító csőrendszer többszörös S alakú csőköteg, mely két oldalon végigfutó, szintén kötegelt csövekre van erősítve és a füstgáztérbe beengedhető szerelési egységet képez. A füstgáz a nagymennyiségű csőből álló rendszeren számtalan iránytörés közben halad át és adja le hőtartalmát.Swiss Patent No. 3,630,338 discloses a heat exchanger in which the heat transfer fluid piping system is a multiple S-shaped pipe bundle, which is mounted on bundled pipes running on both sides and forms an installation unit that can be admitted to the flue gas space. The flue gas passes through the system of large volumes of pipe during countless bends and releases its heat content.

A csőmennyiség csökkentése érdekében az egyenes csöveket különböző módon alakítják ki a hőátadás fokozása céljából. A csövek különleges kiképzésével részben a hoátadó felület növelését, részben a turbulencia fokozását érik el.To reduce the amount of pipe, straight pipes are formed in various ways to increase heat transfer. The special design of the tubes achieves, in part, an increase in the discharge surface and, in part, an increase in turbulence.

Az 1343412 lajstromszámú angol szabadalmi leírásban ismertetett megoldás szerint a csőfelület keresztmetszetben csillag alakúra - nagy számú kiszögeléssel - hosszirányban csavart kiképzéssel alakítják kiAccording to the solution described in British Patent No. 1343412, the tube surface is formed into a star shape in a cross-section with a large number of protrusions and is longitudinally screwed.

A 2310315 lajstromszámú NSZK közzétételi iratból olyan csőkiképzés ismerhető meg, melynél a cső átmérőjéhez viszonyítva kis menetemelkedéssel mozgó hengerlő szerszámmal hullámos felületkiképzést valósítanak meg.German Patent Publication No. 2310315 discloses a tubular arrangement in which a rolling die with a small pitch relative to the diameter of the tube is provided with a corrugated surface.

A 2064211 lajstromszámú francia szabadalmi leírásban ismertetett megoldásnál hasonló módon, de nagy menetemelkedéssel hengerük a csövek felüleét, mely így olyan mint egy drótfonat külső része.In the solution described in French Patent No. 2064211, they roll the surface of the tubes in a similar way, but with a high pitch, which is like the outside of a wire braid.

A 2132320 lajstromszámú NSZK közzétételi irat csőkiképzése hasonló jellegű, nyolc körív képezi a cső külső részét, mely menetemelkedés szerinti előrehaladással adja a felületet.The pipe design of the publication No. 2132320 of the Federal Republic of Germany is of a similar type, with eight circular arcs forming the outer part of the pipe, which gives the surface as the thread progresses.

Az 1551483 lajstromszámú NSZK közzétételi iratból olyan hengerlési eljárás ismerhető meg, mellyel metszetben konfuzor-dinuzor belső kialakítású cső készíthető. Ez a konfuzor-diffuzor vagy készíthető. Ez a konfuzor-diffuzor vagy menetemelkedéssel van kiképezve, vagy a metszetben szemben' lévő kialakítás azonos. A cső külső alakja sima, bordás, csavarvonal kiképzésű vagy dudorokkal van ellátva.From German Patent Publication No. 1551483, there is described a rolling process for making a sectional tube of configurator-internal design. This confuser diffuser can either be made. This diffuser diffuser is either formed with a pitch or has the same configuration opposite the section. The outer shape of the tube is smooth, ribbed, helical, or provided with bumps.

A 175428 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás . szerinti csövek esetében a konfuzor-diffuzor kiképzés által alkotott dudorok között egyenes csőszakaszok . vannak.Hungarian Patent Application No. 175428. In the case of pipes according to Figs. are.

A szerelés egyszerűsítésére szolgáló törekvések hozták létre az előre gyárott egységeket, melyek a helyszínen végzendő munka nagymérvű csökkentését eredményezik.Efforts to simplify assembly have resulted in prefabricated units that result in a significant reduction in on-site work.

Az 54-13014 lajstromszámú japán szabadalmi leírásból olyan hőcserélő ismerhető meg, melynél a csőkötegek végei egy gyűjtőkamrába vannak erősítve, a gyűjtőkamrákat egymásra helyezve tetszőleges csőmennyiséggel rendelkező hőcserélő hozható létre.Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-13014 discloses a heat exchanger in which the ends of the tubing bundles are secured in a collecting chamber, and a heat exchanger of any number of tubes can be created by stacking the collecting chambers on top of each other.

A gyűjtőkamrák egymással áramlási kapcsolatban vannak.The collection chambers are in fluid communication with each other.

Az 54-21576 lajstromszámú japán szabadalmi lei-21Japanese Patent Publication No. 54-21576, incorporated herein by reference

187.027 rás hőcserélője is egymásra helyezett építőelemekből van összeállítva. A függőleges elrendezésű keresztáramú hőcserélő függőleges csőkötegére vannak ráhúzva a keresztáramot biztosító építőelemek.The 187,027 slot heat exchanger is also made up of superimposed building blocks. The vertical pipe bundle of the cross-flow heat exchanger, which is arranged in a vertical arrangement, is fitted with cross-flow building blocks.

A 2338472 lajstromszámú francia szabadalmi leírásból megismerhető hőcserélő nagyteljesítményű, vízszintes elhelyezésű, levegő csöves, önszabályzó fejjel ellátott blokkokból álló vízhűtő, mely egymás mellé sorosan elhelyezett, két függőleges fallal határolt több egymást követő modul elemből áll.French Patent No. 2338472 discloses a heat exchanger consisting of a high-performance, horizontal, air-tube, self-regulating head water cooler, consisting of a series of modules arranged in series adjacent to each other and bounded by two vertical walls.

A hőcserélők másik nagy csoportja a sugárzásos elven működő hőcserélők, elsősorban a nagyobb hőmérsékleteken üzemelő rekuperátorok.Another large group of heat exchangers are radiant heat exchangers, especially recuperators operating at higher temperatures.

A 184276 lajstromszámú osztrák szabadalmi leírás olyan rekuperatív hőcserélőt ismertet, ahol egy, vagy több párhuzamos nagyméretű füstágzelvezető csövet áramló levegővel vesznek körül, mely levegőt vagy iáfujják a hőátadó felületre, vagy kígyóvonalú csöveken vezetik keresztül, A füstgáz sugárzással adja át a hőmennyiséget, mely a hőmérséklet negyedik hatványával arányos.Austrian Patent Publication No. 184276 discloses a recuperative heat exchanger in which one or more parallel large flue gas discharge pipes are surrounded by flowing air, which is either flushed to the heat transfer surface or passed through serpentine tubes, proportional to the fourth power.

A 162006 lajstromszámú magyar, a 2105978 lajstromszámú NSZK és a 309652 lajstromszámú osztrák szabadalmi leírásban szereplő találmány sugárzó rekuperátor, mely a hagyományos hőcserélő kamra falazatának elhagyásával vázszerkezetre szerelt hőcserélő elemekkel zárt, gáztömör, kívül szigetelt hőcserélő. A hőcserét végző elemek zárt blokkszerű elemek, melyekbe a levegőt a hőcserélő felületre merőlegesen vezetik be minden elembe külön-külön. Az egyes elemek sorba is kapcsolhatók.The invention, disclosed in Hungarian Patent Application No. 162006, German Patent Application No. 2105978 and Austrian Patent Application No. 309652, is a radiant recuperator which is a gas-tight, heat-sealed exterior heat exchanger enclosed with a heat exchanger mounted on a frame structure by leaving the wall of the conventional heat exchanger chamber. The heat exchange elements are closed block-like elements in which air is introduced perpendicularly to the heat exchange surface of each element. Individual items can also be connected in series.

A 2908825 lajstromszámú NSZK közzétételi iratból és a 203950 lajstromszámú csehszlovák szabadalmi leírásból olyan sugárzó rekuperátor elem ismerhető meg, melynek szintén blokkrendszerű hőcsere eleme van és a hőcsere elemben a hőcsere intenzitásának fokozására segédhőcserefelület is van elhelyezve.The German Patent Publication No. 2908825 and Czechoslovak Patent Application 203950 disclose a radiant heat exchanger element which also has a block heat exchanger element and an auxiliary heat exchange surface for increasing the heat exchange intensity.

Az NSZK GEF1 cég Ratre és Ratredó típusú sugárzó rekuperátorai kettős köpennyel veszi körül a füstgázteret. A levegő a köpenyek között áramlikThe Ratre and Ratredó radiant heat exchangers of the German company GEF1 encircle the flue gas enclosure. Air flows between the mantles

A Kleinewefers cég Stahlrohr-Rekuperatoren prospektusából olyan sugárzó rekuperátorok ismerhetők meg, melyek hőfelvételre alkalmas füstgázteret körülvevő fala függőlegesen futó esősorból van kialakítva, melyek aluffelül egy-egy gyűjtőcsatornával vannak összefogva.The Stahlrohr-Rekuperatoren prospectus of Kleinewefers offers radiant recuperators whose walls are surrounded by a vertically running rainfall surrounded by a flue gas space that can be absorbed by heat and are connected to a collecting channel at the bottom.

A hőcserélők harmadik csoportjánál konvektív és sugárzó hőátadás együttes alkalmazásával alakítják ki a hőcserefelületeket. E hőcserélők is elsősorban rekuperátorok.In the third group of heat exchangers, convective and radiant heat transfer are used together to form the heat exchange surfaces. These heat exchangers are also primarily recuperators.

A GEF1 cég prospektusában ismertetett Kövön típusú rekuperátor külső része falazott, az alul-felül körbefutó gyűjtő csövet körben elrendezett szűkülő, majd bővülő burkolóprofilt adó esősorral kötik össze. Az átáramló füstgáz nagy csúcsszögű V alakban meghajtott csöveket alul is és felül is éri, így konvektív hőátadás keletkezik, Ugyanakkor a füstgáz és a falazat is éri a csöveket. A 'Rákon típusú rekuperátornál a külső falazat helyett kettősfalú köpeny található, melyben levegő áramlik. A Ratrekon típusnál alul cső a csőben köpeny van, mely önmagában csak sugárzó rekuperátor és több méter magas, fölül pedig egy Rákon típusú kombinált rekuperátor található.The exterior of the Kövön recuperator, as described in the prospectus of GEF1, is bricked, with a downwardly expanding casing profile that connects the downstream and downstream collecting pipe with a rainstorm. The flue gas passes through both the top and bottom of the high-pitched V-shaped tubes, resulting in convective heat transfer. At the same time, the flue gas and masonry are exposed to the tubes. The 'Rákon' recuperator has a double-walled jacket instead of the outer masonry, in which air flows. The Ratrekon type has a tube in the bottom of the tube, which in itself is only a radiant recuperator and several meters high, and above it is a combined recuperator of the Rákon type.

Az 56-31504 lajstomszámú japán szabadalmi leírásból olyan hőcserélő ismerhető meg, melynél a hőcserélő belső terében elrendezett csavarvonal kialakítású csőkígyó található. A csőkígyó középvonalának átmérője azonban periodikusan bővülő-szűkülő, s így a csőkígyó belső terében, illetve annak külső felületén áramló közeg változó keresztmetszetű téren halad keresztül, mely a hőátadást és az egyenáramban vezetett közeg szintén csavarvonal mentén halad, mivel a kettős köpeny csavarvonal alakjában elrendezett kamrában áramlik. A hőfelvevo közag a kamrából a csőrendszerbe jut ellenáram hőcserélőt képezve.Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-31504 discloses a heat exchanger having a helical tube snake arranged in the interior of the heat exchanger. However, the diameter of the centerline of the snake is periodically widening and narrowing, so that the fluid flowing inside and outside the snake passes through a variable cross-sectional area that also passes through the heat transfer and dc conducting fluid, It flows. The heat-absorbing medium enters the chamber from the chamber into a counter-current heat exchanger.

A már hivatkozott Tyebenykov könyv 75. ábráján olyan rekuperátor látható, melynél két csőkígyó kiképzésű hőfelvevő felület képezi a sugárzó és a felette elrendezett kettős, szintén kígyószerűen kiképezett, jóval kisebb átmérőjű csőrendszer alkotja a konvektív rekuperátor szakaszt.Fig. 75 of the already cited Tyebenykov book shows a recuperator having two convoluted heat-absorbing surfaces formed by two snake-like surfaces and forming a convective recuperator section with a double, also snake-shaped, tubular system with a much smaller diameter.

A 76. árából olyan kétrészből álló rekuperátor ismerhető meg, melynél az egyuc rész· sugárzó ellenáramú a másik függőleges csévekből álló konvektív ellenáramú. A 86. ábrán látható rekuperátor hasonló kialakítású, de mindkét részben függőleges csőelrendezés van és a sugárzó rész egyenáramú.The price of 76 is known as a two-part recuperator in which one part · radiant countercurrent and the other convective countercurrent consisting of vertical coils. The recuperator shown in Fig. 86 is similar in design but has a vertical tube arrangement on both parts and the radiating portion is direct current.

Az ismert hőcserélők közös tulajdonsága, hogy a hőátadás egyik, vagy másik változatára készülnek, legfeljebb soron kapcsolásban.A common feature of known heat exchangers is that they are designed for one or another version of the heat transfer, at most in series.

A találmány célkitűzése olyan rekuperátor létrehozása, mely kis méretben egyesíti a sugárzó és a konvektív rekuperátor jó tulajdonságait, a hőátadási tényező maximális értéken tartásával jó hatásfokot biztosít, emellett egyszerű, könnyen elkészíthető.It is an object of the present invention to provide a recuperator that combines the good properties of a radiator and a convective recuperator in a small size, provides good efficiency while keeping the heat transfer coefficient at its maximum, and is simple and easy to construct.

A találmány előregyártható, építőblokkokból álló, tetszőleges helyzetben, alakban és méretben összeszerelhető kombinált hőcserélő, főleg rekuperátor, ahol a hőleadó közeg terében konvektív egységekkel elválasztott, sorosan elrendezett sugárzótereket létrehozó, a hőleadó közeg terét körülvevő építőblokkjainak legalább egy sugárzó egysége és/vagy célszerűen csövekből álló legalább egy konvektív egysége, illetve legalább két sugárzó egysége, valamint két-két sugárzó egység között áramlási kapcsolatot létesítő, ferdén elrendezett célszerűen csövekből álló konvektív egysége van.The present invention relates to a prefabricated composite heat exchanger, in particular a recuperator, which can be assembled in any position, shape and size, consisting of building blocks. at least one convective unit, or at least two radiating units, and a convective unit, preferably consisting of tubes, that inclines the flow connection between the two radiation units.

A találmány létrehozása azon felismerésen alapszik, hogy a hosszú sugárzó tér részekre osztásakor (például) csövekkel olyan sugárzást felvevő felület keletkezik, mely több hőmennyiséget képes felvenni, mint a hőmérsékletcsökkenés okozta sugárzásos hőfelvétel csökkenés.The present invention is based on the discovery that dividing a long radiation space into sections (for example) by tubes produces a radiation-absorbing surface capable of absorbing more heat than a reduction in radiant heat uptake due to temperature reduction.

Hagyományos csöves rekuperátorok egymás mögötti esősorain ugyanis a konvektív hőátadási tényező a megelőző esősorok örvénykeltő hatása miatt egyre nő, viszont a csövek által sugárzás útján átvett hő a csövek közötti kis sugárzó gázrétegvastagság miatt igen csekély.The convective heat transfer coefficient in the successive rows of conventional pipe recuperators is increasing due to the vortex effect of the preceding rows of rain, but the heat transmitted by the tubes by radiation is very low due to the small radiating gas layer thickness between the tubes.

Abban az esetben, ha a rekuperátor egy sorba kapcsolt sugárzó és az azt követő csövek rekuperátorból áll, a csöves rész a sugárzó hőcserében úgyszólván nem vesz részt részben a már említett kis rétegvastagság miatt, részben amiatt, hogy a sugárzó rekuperátor nagy rétegvastagságú füstgázterének intenzív sugárzásából a csöves résznek legfeljebb csak az első két sora részesül (árnyékoló hatás).In the case where the recuperator consists of a series of radiator and subsequent tubes recuperator, the tubular part does not participate in the radiator heat exchange, so to speak, partly because of the low film thickness of the radiator recuperator the tubular part only receives the first two rows (shading effect).

Ha azonban a sugárzó teret és a csőköteget úgy osztjuk fel, hogy egy megfelelő méretű sugárzó tér után négy esősor következzék, majd ismét sugárzó tér, akkor az egymás utáni esősorok árnyékoló hatása megszűnik, mivel a esősorokat követő sugárzó tér visszasugároz és a harmadik, negyedik esősor a következő tér viszonylatában (eltolt sorokat értveHowever, if the radiant space and the bundle are divided so that a rainbow of appropriate size is followed by four rows of rain, and then again a radiant space, the shading effect of successive rows of rain is eliminated as the rays following the rain rays bounce back and in relation to the next space (meaning offset rows

187.027 ezalatt) úgy viselkedik, mint az első kettő.187,027 during this time) behaves like the first two.

így minden esősor sugrázásos hő felvételére is alkalmas lesz.Thus each rain line will be able to absorb shaking heat.

A találmányt ábráink segítségével ismertetjük, ahol azThe invention will be described with reference to the drawings, in which:

1. ábra a kombinált hőcserélő egyenes csöves kiviteli alakját ábrázolja hosszmetszetben, aFigure 1 is a longitudinal sectional view of a straight tubular embodiment of a combined heat exchanger,

2. ábra az egyenes csöves kiviteli forma A-A metszeti képét ábrázolja, aFigure 2 is a sectional view of the straight tubular embodiment A-A, a

3. ábra a kombinált hőcserélő ferde csöves kiviteli alakját ábrázolja hosszmetszetben.Figure 3 is a longitudinal sectional view of an inclined tubular embodiment of the combined heat exchanger.

A kombinált hőcserélő 1 építblokkjai 2 belső köpennyel és 3 külső köpennyel rendelkeznek, melyek között elhelyezkedő tér a 4 közeg tér. A 2 belső köpeny az 5 hőleadó közeg terét veszi körül. Az 1 építőblokk egységekből áll, mely egységek attól függően, hogy milyen hőátadást valósítanak meg 6 sugárzóegység, vagy a 7 csövekből vagy más elemekből összeállított 8 konvektív egység lehet. A 7 csövek 9 esősorokat alkotnak, melyek végei a 2 belső köpenybe vannak beépítve. A 9 esősorok egyenes és ferde elrendezésűek lehetnek, így a kombinált hőcserélő is a két típus szerinti építhető fel. Mind az egyenes, mind a ferde lerendezésű 9 esősorokkal rendelkező hőcserélő alapmegoldása az, hogy a 6 sugárzó egységeket mindig elválasztjuk a 9 esősorok által alkotott 8 konvektív egységekkel.The building blocks 1 of the combined heat exchanger have an inner jacket 2 and an outer jacket 3, the space between which is the fluid space 4. The inner jacket 2 surrounds the space of the heat transfer medium 5. The building block 1 consists of units, which depending on the heat transfer by the radiation unit 6 or the convective unit 8 formed from the tubes 7 or other elements. The tubes 7 form rain rows 9, the ends of which are integrated into the inner jacket 2. The rain lines 9 can be straight and oblique, so that the combined heat exchanger can be built according to the two types. The basic solution of the heat exchanger having both straight and oblique rain lines 9 is that the radiating units 6 are always separated by convective units 8 formed by the rain lines 9.

A füstgáz először mindig egy 6 sugárzó egységbe kerül. így tulajdonképpen az 1 építőblokk hőátadás szempontjából két lépcsőt foglal magában.The flue gas always enters the radiating unit 6 first. Thus, in fact, the building block 1 comprises two steps in terms of heat transfer.

A 3 külső köpeny a 4iő felvevő közeg hőmérsékletének megfelelő anyagból készült 10 szigeteléssel van ellátva. A 2 belső köpeny és 3 külső köpeny végei a 11 alaplemezzel, illetve a 12 zárólemezzel vannak lezárva, melyek egyben az építőblokkok összeszerelésére, összekapcsolására is szolgálnak.The outer jacket 3 is provided with an insulation 10 made of a material corresponding to the temperature of the recording medium 4i. The ends of the inner jacket 2 and outer jacket 3 are sealed with the base plate 11 and the closing plate 12, which are also used to assemble and connect the building blocks.

A két lépcső a füstgáz áramlási irányához képest ellen- és egyenáramban is kapcsolható. Az egységek 13 csonkjai is kapcsolhatók. Előbbi esetben a felmelegítendő közeg mennyisége növelhető.The two steps can be connected upstream and downstream of the flue gas flow direction. Units 13 of the units can also be switched. In the former case, the amount of medium to be heated may be increased.

A hőleadó közeg, — mely rekuperátor esetében a füstgáz ) az egyenes és ívelt szakaszokból összeállítható, célszerűen sokszögkeresztmetszetű 2 belső köpeny által alkotott csatorna kialakítású 5 hőleadó közeg terében áramlik és áthalad a 6 sugárzó egységeken és a 8 konvektív egységeken. A hot a 2 belső köpenynek elsősorban sugárzással, a 8 esősoroknak konvekcíóval és sugárzással adja át.The heat transfer medium, which in the case of the recuperator is the flue gas, flows from and passes through the radiating units 6 and the convective units 8 through a channel shaped heat transfer fluid 5 having a polygonal cross-sectional inner shell 2 formed of straight and curved sections. The hot one transmits the inner jacket 2 primarily by radiation, and the raincoat 8 by convection and radiation.

Hogy a 8 konvektív egység hány 9 esősorból álljon, mindig a hőcserélővel szemben támasztott feladat határozza meg. Hőátadás szempontjából legjobb a négy 9 esősor alkalmazása, mivel így két esősor az egyik- két esősor a másik (a követő) sugárzó teret látja és így nincs olyan esősor, melyet egy másik leárnyékol.How many rows of convective units 8 consist of 9 rows of rains is always determined by the task facing the heat exchanger. From the point of view of heat transfer, it is best to use the four 9 rows of rain, because two rows of rain show the other (the following) radiating space and so there is no rain shade that one shades.

Ugyanakkor a 9 esősorokon a hőleadó közeg pl. füstgáz hőmérséklcsökkenése még nem olyan mérvű, hogy a következő 6 sugárzó egységben a hőmérséklet negyedik hatáványával arányos sugárzásos hőleadás csökkenést a 7 csövek sugárzásos hőt felvevő felületnövekménye ne kompenzálná, illetve ne lépné túl·At the same time, in the 9 rain lines, the heat transfer medium e.g. the temperature reduction of the flue gas is not yet such that the reduction in radiant heat output in the next 6 radiator units, proportional to the fourth radius of temperature, would not be compensated for or exceeded by the radiant heat absorption surface of the pipes 7 ·

Ferdecsöves 8 konvektív egység esetében a 7 csövek, illetve a 9 esősorok elhelyezési szögét úgy kell megválasztani, hopy a hőleadó közeg célszerűen nagyobb mint 60 szögben metssze a csöveket. Ez részben biztosítja, hogy a konvektív hőátadási tényező csupán jelentéktelen mértékben csökken (max. 5%) részben biztosítja, hogy a 9 esősorok árnyékoló hatása a sugárzásos hőt felvevő 2 belső köpenyre ne legyen jelentős.In the case of a convective unit with a hollow tube 8, the angles of placement of the pipes 7 and of the rain rows 9 should be chosen so that hopy intersects the pipes at an angle greater than 60. This partly ensures that the convective heat transfer coefficient is reduced only insignificantly (max. 5%) and partly ensures that the shielding effect of the rain lines 9 on the inner heat-absorbing mantle 2 is not significant.

A hőfelvevő közeg a 13 csonkon belépve a 4 közegtérbe először nekiütközik a 2 belső köpeny felületének (ütközéses konvekvió), majd kétfelé oszolva a kétoldalt megfelelő mértékben leszűkített 4 közegtérben felgyorsulva ismét konvekcíóval vesz fel hőt. A közegelosztás egyenletesebbé tételére célszerű a 3 külső köpenyen függőlegesen egy-egy 14 gyűjtőcsatornát (2. ábra) elhelyezni a 13 csonkok folytatásaként, ahol a közeg sebessége lecsökken. A hő felvevő közeg ezután a 7 csövekbe jut, ahol ismét fel-t gyorsulva konvekcíóval vesz fel hőt. A hőfelvevő oldalon a hőátadás minden egységben konvektív.The heat-absorbing medium entering the nozzle 13 first contacts the surface of the inner jacket 2 (collision convection) and then divides the two sides in a suitably narrowed fluid space 4 to accelerate again by convection. In order to make the distribution of the fluid more even, it is advisable to place a collecting channel 14 (Fig. 2) vertically on the outer jacket 3 as a continuation of the connections 13, where the velocity of the medium decreases. The heat-absorbing medium then enters the tubes 7, where it is accelerated again by absorbing heat by convection. The heat transfer side is convective on the heat transfer side.

A 6 sugárzó egység és a 8 konvektív egység egymáshoz viszonyított aránya attól függ, hogy milyen követelményeket támasztunk a hőcserélővel szemben.The relative ratio of the radiating unit 6 to the convective unit 8 depends on the requirements for the heat exchanger.

Mind a 6 sugárzó egységek, mind a 8 konvektív egységek egymástól eltérő nagyságú hőátadó felülettel is rendelkezhetnek.Both the radiating units 6 and the convective units 8 may have different heat transfer surfaces of different sizes.

Az 1. ábrán egyenes csöves kombinált hőcserélő metszeti képe látható.Figure 1 is a sectional view of a straight tubular combined heat exchanger.

Az egyenes csöves hőcserélő 1 építő blokkjainak kiképzése igen változatos lehet, Állhat külön-külön előregyártott 6 sugárzó egységből és 8 konvektív egységből. Tartalmazhat egyet-egyet, de lehet olyan blokk is melyben · két 8 konvektív egység fog közre egy 6 sugárzó egységet. Ez esetben azonban egy 6 sugárzó egységet külön építőblokkban kell kialakítani. Célszerű az egységesítés miatt egy-egy sugárzó és konvektív egység összeépítése. Az 1 építőblokk azonban több párba rendezett 7 sugárzó egységet és 8 konvektív egységet is egyesíthet.The construction blocks 1 of the straight tubular heat exchanger can have a variety of configurations, each consisting of prefabricated radiating units 6 and convective units 8. It may contain one, or it may be a block in which: · two convective units 8 surround a radiating unit 6. In this case, however, a radiating unit 6 must be constructed in a separate building block. For the sake of unification, it is expedient to assemble a radiating and convective unit. However, the building block 1 may combine several radiation units 7 and convective units 8 in pairs.

A 2. ábrán látható ferdecsöves kombinált hőcserélő esetében a 8 esősorok kettéosztják a 6 sugárzó egységet, hogy az építés megkönnyítését elősegítő blokkosítás megoldható legyen, így az 1 építőblokk legalább egy 9 esősorokból álló 8 konvektív egység és két oldalán elrendezett egy-egy 6 sugárzó egységből áll. A hőcserélő hosszméretétől függően olyan építblokkok is készíthetők, amelyek több egységet is tartalmazhatnak.In the case of the combined heat exchanger with hollow tube shown in Figure 2, the rows 8 divide the radiator unit 6 so as to facilitate blocking for ease of construction, so that the building block 1 consists of at least one convective ridge unit 9 and one radiator unit 6 . Depending on the length of the heat exchanger, building blocks may be made which may contain several units.

Olyan esetben amikor egy építőblokk több egységet tartalmaz a 6 sugárzó egység, a 8 konvektív egység, illetve két 6 sugárzó egység között 17 térelválasztó falat kell elhelyezni.In the case where a building block comprises a plurality of units, a partition wall 17 must be placed between the convective unit 8 and the two radiation units 6.

A blokkok, illetve egységek között a hőfelvevő közeg áramlási kapcsolatát a közvetlen egységen belüli kialakítású 18 nyílással, vagy külső kialakítású 19 átvezetővei biztosíthatjuk.The flow connection of the heat-absorbing medium between the blocks or units may be provided by an aperture 18 formed inside the unit or by an external passageway 19.

Mind az egyenes, mind a ferde csöves változatnál a 8 konvektív egységek megosztják az 5 hőleadó teret és sorosan elrendezettt 15 sugárzó tereket és 16 konvektív tereket hoznak létre. így a kombinált hőcserélő 15 sugárzóterek és 16 konvektív terek sorozatából áll.In both the straight and oblique tube versions, the convective units 8 divide the heat output space 5 and create a series of radiating spaces 15 and convective spaces 16. Thus, the combined heat exchanger comprises a series of radiant spaces 15 and convective spaces 16.

A hőcserélő előnye, hogy a hőfelvevő közeg építőblokkokban megtett útja során a hőleadó közeggel állandó hőcserében van, a hőcsere-felületek nagyságához képest a hőcserélő kis helyet igényel, különböző teljesítményű hőcserélők állíthatók össze.The heat exchanger has the advantage that the heat transfer medium is constantly exchanged with the heat transfer medium during its journey in building blocks, and the heat exchanger requires a small space relative to the size of the heat exchange surfaces, and heat exchangers of different power can be assembled.

A találmány előnyösen alkalmazható lemezkéményekbe, illetve tetszőleges helyzetű lemez füstcsatornákba beépítve, meglévő kéményekbe is könynyeri.és gyorsan (a kemenve néhány órás javítása során is) utólag is beépíthető. Felhasználható égéslevegő, illetve gáz előmelegítésére, csarnokok, öltözők, stb. meleg-levegővel történő fűtésére, meleglevegős szárításra, stb.The invention is advantageous for use in plate chimneys or when installed in plate chimneys of any position, it can also be obtained in existing chimneys and can be incorporated quickly (even after a few hours of repairing the furnace). It can be used to preheat combustion air or gas, in halls, changing rooms, etc. hot-air heating, hot air drying, etc.

Claims

A prefabricated composite heat exchanger consisting of building blocks, which can be assembled in any position, shape and size, in particular a recuperator, characterized in that in the heat transfer medium space (5) separated by inactive units (8), at least one radiating unit (6) and / or at least one convective unit 10 (8) or at least two radiating units (6) and / or at least two radiating units (6) surrounding the building block (1) surrounding the heat release medium (5) and and a convective unit (8) for forming a flow connection between the radiating unit (6) and arranged obliquely, preferably consisting of tubes (7).