HU195317B

HU195317B - Round heat exchanger made of prefabricable members particularly chimney recuperator mountable into optional length

Info

Publication number: HU195317B
Application number: HU86371A
Authority: HU
Inventors: Miklos Kuehne; Mucsi Gyoergyi Tircsne
Original assignee: Tuezelestechnikai Kutato Fejle
Priority date: 1986-01-27
Filing date: 1986-01-27
Publication date: 1988-04-28
Also published as: EP0230982A2; ATE49470T1; DE3761399D1; EP0230982A3; HUT43718A; EP0230982B1

Abstract

1. Cylindrical heat exchanger manufactured of prefabricated components, especially chimney recuperator to be assembled to a selected length, comprising a plurality of heat exchange pockets (1) disposed in a circular arrangement, in axial planes, and spaced from each other in the direction of circumference of the exchanger, which heat exchange pockets (1) are connected to at least one inlet opening (9) and at least one outlet opening (10) and are surrounded by a cylindrical exterior envelope (6), a flow-preventing guide member (13) being provided in the thermally inactive space defined by the radially inner ends of the heat exchange pockets (1), characterised in that the heat exchange pockets (1) are connected to annular flow chambers (8) through a respective radial inlet conduct (2) and a respective radial outlet conduct (3) axially arranged one above the other, the annular flow chambers (8) being formed between the exterior envelope (6) and an inner cylindrical envelope (5) surrounding the heat exchange pockets (1) and formed by mutual connection of the walls of the inlet and outlet conducts and by their connection with jacket sheets (4), the annular flow chambers (8) being separated from each other by annular dividing walls (7), and the inlet and outlet conducts (9, 10) leading radialy or axially into a respective annular flow chamber (8).

Description

A találmány főleg alacsony hőmérsékletű közegek elsősorban füstgázok hőjének rekuperatív hőhasznosítására alkalmas berendezés, mely vékony lemezekből sajtolással előállított táskákat tartalmaz, melyekből változtatható elemszámmal és elrendezéssel az igények nek megfelelő, különböző alakú és fűtőfelületű egységek építhetők fel.The invention relates mainly to apparatus for recuperative heat recovery of the heat of flue gases in low-temperature media, comprising bags made of thin sheets of extrusion, from which various shapes and heating surfaces can be assembled to varying number and arrangement.

Az irodalomból és a gyakorlatból az előregyártható elemekből felépíthető hőcserélők sok változata ismeretes.Many variants of heat exchangers made of prefabricated elements are known from the literature and practice.

Az egységnyi térfogatban elrendezhető fűtőfelület növelését célozza több cég — köztük a Kraftanlegen Heidelberg, és a Corner Schmidt - hőcserélő megoldása. Előbbiekhez hasonlót ír le a DE 3102523 Al számú német szabadalmi leírás, azzal a megoldással, hogy a közegek közlekedtetésére szögletesre, vagy hullámvonalszerűre, hajlított lemezekből, azok kétoldali lezárásával kis keresztmetszetű csatornákat képez ki. Az így kialakított elemekből, pl.minden másodikat az elsőre merőleges irányítottsággal, vagy hegyes szöget bezáróan összeépítve alakítja ki az azonos irányítottságúakból az egyik, illetve másik közeg számára az áramlási keresztmetszetet. Az ismertetett berendezések hátrányos tulajdonsága, hogy a készülék illesztése a hőleadó rendszerekhez, valamint a közegek elosztása és összegyűjtése sok — a hőcserében szerepet nem játszó — elem kiépítését igényli és ezáltal nőnek az előállítási költségek.The heat exchanger solution of several companies, including Kraftanlegen Heidelberg and Corner Schmidt, aims to increase the unit space heating area. DE 3102523 A1, similar to the foregoing, discloses a solution for forming channels of low cross-section through curved plates for the transport of fluids, which are rectangular or wavy-like. From the elements thus formed, for example, each of the two is formed with a perpendicular orientation to the first, or assembled at an acute angle to form a flow cross-section for one or the other medium with the same orientation. A disadvantage of the described devices is that the device's adaptation to the heat transfer systems and the distribution and collection of the media require the construction of many elements which are not involved in the heat exchange and thus increase the production costs.

A 2 048452 A számú angol szabadalmi leírásban ismertetett berendezés két, nagyfelületű, pl. sajtolással egymás tükörképének megfelelő alakúra kiképzett és pl. hegesztéssel összeépített vékonyfalú lemezfélből áll. A hőcserében résztvevő egyik közeg számára a két lemez közt áramlási keresztmetszettel, egyik végén beömlővel, másik végén kiömlővel rendelkező kettősfalú szerkezetet spirál alakúra hajtják. Az így kialakított készüléket a spirál síkjában mindkét végén lezárják úgy, hogy az egyik oldalon a spirál közepe szabadon marad, pl. a hőleadó közeg beléptetésére, mely azután szétoszolva a palást mentén áramlik a spirál vonalát követve egyre távolodva a spirál középtengelyétől és a palástok közötti nyíláson, tangenciális irányban hagyja el a rendszert.The apparatus disclosed in British Patent No. 2,048,452 A is characterized by two large surface areas, e.g. molded into each other's mirror image and eg. consists of a thin-walled sheet half assembled by welding. For one of the fluids involved in the heat exchange, the double-walled structure having a flow cross-section with an inlet at one end and an outlet at the other end is folded into a spiral. The device thus formed is closed at both ends in the plane of the spiral so that the center of the spiral remains free on one side, e.g. to enter the heat transfer medium, which then flows along the mantle, following the spiral line, moving away from the center axis of the spiral, and leaving the system tangentially in the opening between the mantles.

Az ismertetett berendezés hőcsere jellemzői olyan közegek esetén kedvezőek, melyeknél a hőleadó, illetve hőfelvevő anyag térfogata lényegesen eltér egymástól, ilyen pl. gázfázisú hőleadó és folyadék fázisú hőfelvevő közeg. A konstrukció lényegéből adódik, hogy az áramlási keresztmetszetek a hőleadó, illetve hőfelvevő közeg oldalán lényegesen eltérnek, így a kedvező hőcsere jellemzők nem biztosíthatók akkor, ha a két közeg térfogata közel egyenlő. A készülék alkalmazási területét korlátozza az is, hogy a kettősfalú szerkezet spirál alakúra hajlítása nehézkes, a kialakítható fűtőfelületet korlátozza a 2 gyárthatóság, így az alkalmazási terület nem széles. Csak a kis hőteljesítmény tartományban alkalmazható. Gáz-gáz típusú hőcserélőként való alkalmazása nem lehetséges kielégítő hőcsere paraméterekkel.The heat exchange characteristics of the described apparatus are favorable in the case of media in which the volume of the heat transfer or heat-absorbing material differs significantly from one another, e.g. gas phase heat transfer fluid and liquid phase heat transfer medium. It is inherent in the construction that the flow cross-sections on the side of the heat transfer or heat transfer medium differ substantially, so that favorable heat exchange characteristics cannot be achieved when the volumes of the two media are nearly equal. The field of application of the device is also limited by the difficulty of bending the double-walled structure into a spiral shape, the heating surface being limited by the manufacturability 2, so that the field of application is not wide. Applicable only in the low heat output range. It is not possible to use it as a gas to gas type heat exchanger with satisfactory heat exchange parameters.

A DE 2921770 C2 számú NSzK szabadalmi leírás egy két félből — amelyek egymásnak tükörképei — általában hegesztéssel összeépített hőcsereelemet ír le. A. két fél fémből és műanyagból álló rétegelt szerkezet, — az előzőekben leírt berendezéshez hasonlóan — a kiképzett áramlási keresztmetszet viszony miatt csak a hőcsereközegek lényegesen eltérő térfogatviszonya esetén alkalmazható eredményesen. Ezt célozza a hőleadó közeg bevezetésének és kiléptetésének kiképzése is. Főként kommunális fűtőberendezések elemeként alkalmazható és csak alacsony hőmérséklettartományban. Erre utal az alalki kiképzésen túlmenően a burkoló héj műanyagbevonata is. Méretekkel is behatárolt, hőátadás szempontjából kedvező equivalens átmérőjű csatornák képezhetők ki a 3011011 C2 lajstromszámú NSzK szabadalmi leírásból megismerhető elemekből. A hőcsere közegek áramoltatására szolgáló csatornák a rendkívül nagy pontosságú megmunkálást igénylő, alakos elemek kötegelésével alakulnak ki. A leírásból megismerhető elemekből összeálló hőcserélőkészülék csak olyan közegek közti hőcserére alkalmas, amelyek hőmérséklete között kicsi a különbség, a hőfeszültségek nem okozhatják a nagy pontossággal megmunkált elemek deformációját, é$ ebből adódó tömítetlenségeket. A készülék a füstgáz és égéslevegőhőmérsékleti viszonyai között nem alkalmazható. További hátránya, hogy a közegek be, illetve elvezetésének problémájára nem ad megoldást.DE 2921770 C2 discloses a heat exchange element generally assembled by welding from two sides which are mirror images of one another. A. A laminated structure consisting of two halves of metal and plastic, similarly to the apparatus described above, can be used effectively only with substantially different volume ratios of heat exchange fluids due to the developed flow cross-section relationship. This is also the purpose of training the introduction and withdrawal of the heat transfer medium. It is mainly used as an element in communal heating systems and only at low temperatures. In addition to the Alalki training, this is also indicated by the plastic coating of the wrapping shell. Dimensionally heat-transferable channels of equivalent diameter may be formed from the elements known in US Patent No. 3011011 C2. The channels for the flow of heat exchange fluids are formed by bundling shaped elements that require extremely high precision machining. The heat exchanger, which consists of elements known from the description, is only capable of exchanging heat between fluids having a small temperature difference, heat stress cannot cause deformation of the precision machined elements and the resulting leaks. The appliance is not suitable for use in flue gas and combustion air temperatures. A further disadvantage is that it does not provide a solution to the problem of media inlet and outlet.

A találmány célkitűzése olyan hőcserélő létrehozása, mely előregyártható elemekből köralakban felépíthető, az egységnyi térfogatban elrendezhető fütőfelület a lehető legnagyobb, bármilyen közegpár esetén megfeleljen és alkalmazható legyen.It is an object of the present invention to provide a heat exchanger which can be made of prefabricated elements in a circular shape, and which is suitable and suitable for the largest possible surface area of any medium.

A találmány előregyártható elemekből készült köralakú hőcserélő főleg tetszőleges hoszszúságban összeszerelhető kéményrekuperátor, melynek U alakú belső áramlást biztosító hőcseretáskái, beömlőcsatornája, illetőleg kiömlőcsatornája egymáshoz és/vagy palástlemezhez kapcsolása által kialakított belső burkoló hengerpalástja, a belső hurkoló hengerpalást körül elrendezett külső hengerpalástja, a belső burkoló hengerpalást és a külső hengerpalást között kialakuló legalább két átömlőtere, az átömlőtereket elválasztó gyürűalakú válaszfala, az átömlőterek soros és/vagy párhuzamos kapcsolása esetén a kapcsolástól függően legalább egy kör, és/vagy gyűrűalakú beömlőnyílása és kiömlőnyílása, a hőcseretáskák végei által meghatározott hőátadási holttérben elhelye-2195317 zett legalább egy áramlást akadályozó terelő eleme van.BACKGROUND OF THE INVENTION The circular heat exchanger of prefabricated elements is a chimney recuperator, which can be assembled in any length, having a U-shaped internal flow heat exchanger, an inlet or outlet channel, and an inner liner to anneal the outer cylinder and at least two flow spaces between the outer cylindrical shell, the annular partition separating the flow spaces, and in the case of serial and / or parallel connection of the flow spaces, at least one circle and / or annular inlet and outlet, At least one flow restricting element is provided.

A találmány szerinti hőcseréló't ábráink segítségével ismertetjük, ahol azThe heat exchanger of the present invention will be described with reference to the drawings, wherein:

1. ábra a párhuzamos kapcsolású hőcserélő fél metszet fél nézeti képe, aFig. 1 is a side elevational view of a parallel-connected heat exchanger half, a

2. ábra a hőcserélő egység felülnézeti képe, aFigure 2 is a plan view of the heat exchanger unit, a

3. ábra a soros kapcsolású hőcserélő nézeti képe az átömlőterek kapcsolásának kitörésével, aFig. 3 is a perspective view of a serially-connected heat exchanger with a burst of fluid space switching,

4. ábra a beömlő és kiömlőcsatornák öszszekapcsolása kétsoros párhuzamos kapcsolású kivitel esetén, azFigure 4 shows the connection of inlet and outlet ducts in a double row parallel circuit design,

5. ábra gyűrűalakú beömlő és kiömlő csatornával rendelkező hőcserélő nézetben részkitöréssel, aFigure 5 is a partial exploded view of a heat exchanger with annular inlet and outlet duct,

6. ábra egy alsó gyűrűalakú beömlőnyí lássál rendelkező hőcserélő nézetben, részkitöréssel.Figure 6 is a partial view of a heat exchanger view with a lower annular inlet.

A hengeres kialakítású hőcserélőben egy, kettő, vagy több sorban sugárirányban helyezkednek el az 1 hőcseretáskák, melyek sajtolt kivitelben készülnek célszerűen két félből összehegesztve és belső részükben U alakú áramlást biztosítanak. Az 1 hőcseretáskák a közeg be, illetve kiáramlásának biztosítására az 1 hőcseretáskák szélességi méreténél jóval szélesebb nyújtott hatszögprofillal rendelkező 2 beömlőcsatornával és 3 kiömlőcsatornával vannak ellátva, melyek oly kialakításúak, hogy az áramló közeg minél kisebb ellenállásnak legyen kitéve. Kétsoros hőcserélő esetén a 2 beömlőcsatornák és 3 kiömlőcsatornák részben egymáshoz kapcsolódnak, részben a 4 palástlemezekhez csatlakoznak, így az 5 burkoló hengerpalástot alakítják ki, mely így a hőcserélő egység középvonala irányába hengeralakú zárófelületet alkot.In the cylindrical heat exchanger, the heat exchanger bags 1 are arranged in radial directions in one, two or more rows, which are preferably formed in two extruded sections and provide a U-shaped flow inside. The heat exchanger bags 1 are provided with an inlet duct 2 and an outlet duct 3 having a stretched hexagonal profile which is much wider than the width of the heat exchanger bags and is designed to minimize the resistance of the flowing medium. In the case of a double-row heat exchanger, the inlet ducts 2 and the outlet ducts 3 are partly connected to one another and partly connected to the peripheral plates 4, thus forming the casing roll 5 which forms a cylindrical sealing surface towards the centerline of the heat exchanger unit.

A hőcserélő egység természetesen úgy is készülhet, hogy csak egy sorban helyezzük el az 1 hőcseretáskákat, így az 5 burkoló hengerpalástot a 2 beömlőcsatornák és 3 kiömlőcsatornák 4 palástlemezekhez való csatlakoztatásával alakítjuk ki.Of course, the heat exchanger unit can also be made by placing the heat exchange bags 1 in a single row, so that the wrapper cylinder shell 5 is formed by connecting the inlet channels 2 and the outlet channels 3 to the peripheral plates 4.

Az így kialakított „betétet körülvesszük a 6 külső hengerpalásttal és az 5 belső burkoló hengerpalást és 6 külső hengerpalást között gyűrűalakú 7 válaszfalakat helyezünk el, s így alakulnak ki a 8 átömlőterek.The insert thus formed is surrounded by the outer cylindrical shell 6 and annular partitions 7 are provided between the inner wrapping cylinder shell 5 and the outer cylindrical shell shell 6 to form the passageways 8.

A 8 átömlőterek egymáshoz való -kapcsolásával párhuzamos kapcsolású hőcserélő (1. ábra), soros kapcsolású hőcserélő (3. ábra) alakítható ki, de több sorban elrendezett 1 hőcseretáskák esetében a vegyes kapcsolás is létrehozható. A céloknak megfelelő variálható kapcsolási lehetőség széleskörű felhasználási területet biztosít. A 8 átömlőterek kapcsolásától függően a 9 beömlőnyílás (ok) a kiömlőnyílás (ok) elrendezése más és más.By interconnecting the flow spaces 8, a parallel-connected heat exchanger (Fig. 1) and a serially connected heat exchanger (Fig. 3) can be formed, but in the case of multiple rows of heat exchanger bags 1, a mixed connection can also be provided. Variable switching capability for the purpose provides a wide range of applications. Depending on the connection of the outlet spaces 8, the inlet (s) 9 have different arrangement of the outlet (s).

Az 1. ábrán látható párhuzamos kapcsolás esetén két 9 beömlőnyílás és egy 10 kiömlőnyílás található a leggyakrabban használtIn the parallel circuit shown in Figure 1, two inlets 9 and an outlet 10 are the most commonly used

11 szűkítővei ellátott karimás kivitelben. A 3.11 with flanged version. THE 3.

ábrán látható soros kapcsolás esetén egy 9 beömlőnyílás és egy 10 kiömlőnyílás található.In the case of the series connection shown in FIG. 6A, there is an inlet 9 and an outlet 10.

A 2. ábrán láthatóan az 1 hőcseretáskák végei egy hengerpaláston helyezkednek el a 12 hőátadási holtteret határolva. Hogy itt közegáramlás, mely a hőhasznosításban nem vesz részt, ne legyen, vagy hengeres kivitelű, vagy több darabból álló kör, kúp stb. ki15 alakítású 13 áramlást akadályozó, terelő elemet helyezünk el a 12 hőátadási holttérbe.As shown in Fig. 2, the ends of the heat exchanger bags 1 are located on a cylindrical shell defining the heat transfer dead space 12. To avoid fluid flow that is not involved in heat recovery, it should be either cylindrical or multi-piece circles, cones, etc. a baffle baffle 13 formed in the shape of a15 is inserted into the heat transfer dead space 12.

A 9 beömlőnyílás (ok) és 10 kiömlőnyílás (ok) más alakban is készülhetnek.The inlet (s) and outlet (s) 10 may be made in other shapes.

Az 5. ábrán olyan hőcserélő látható, mely20 nél a 9 beömlőnyílást és a 10 kiömlőnyílást a 6 külső hengerpalást célszerűen teljes kerületén gyürűalakban alakítjuk ki, például a 6 külső hengerpalást perforálásával.Figure 5 shows a heat exchanger in which the inlet 9 and the outlet 10 are preferably annularly formed around the entire circumference of the outer cylinder 6, for example by perforating the outer cylinder 6.

A 6. ábrán olyan hőcserélő látható, ahol ²⁵ a 10 kiömlőnyílás a hagyományos köralakkíképzésű, míg a 9 beömlőnyilás a hőcserélő egység fenékrészén’’ van gyürűalakban kialakítva. A hőcserélők egymás után való helyezésével kéménybe építhető, kellő hőhasz30 nosítású ellen vagy egyenáramú rekuperátor készíthető, de lemezkémények esetén a kéménytest részét is képezheti.Fig. 6 shows a heat exchanger where the outlet ^{25 is} of a conventional circular shape and the inlet 9 is annularly shaped at the bottom of the heat exchanger unit. By placing heat exchangers one after the other, it can be built into a chimney, can be built against a sufficiently high heat utilization or a DC recuperator, or it can be part of the chimney body in the case of plate chimneys.

Claims

Circular coil made of premanufactured elements mainly arbitrary lengths assembled kéményrekuperátor, air input and outlet channels átömlőkkel, the heat dissipating ⁴⁰ fluid flow behind liners or above each other arranged radially in multiple rows hőcseretáskákkal, characterized in that the thermal transfer bag providing internal flow U (1) , the inlet duct (2), the inlet duct (3) for connecting the air inlet duct (3) to one another and / or the sheath (4), the outer cylindrical sheath (6) arranged around the inner sheathing roller sheath (5), the inner sheathing bur50 At least two circular spaces (8) formed between (5) and the outer cylindrical shell (6), at least one circle depending on the serial and / or parallel connection of the flow spaces (8), and / or an annular inlet sa (9) and an outlet (10) for blocking at least one flow in the heat transfer dead space (12) defined by the ends of the heat exchange bags (1),

It has 60 deflector elements (13).