IT8922201U1

IT8922201U1 - Gruppo di scambio termico per aerotermi e per apparecchi similari per trattamento dell'aria calda

Info

Publication number: IT8922201U1
Application number: IT1989U22201U
Authority: IT
Original assignee: Tecnoclima
Priority date: 1989-12-06
Filing date: 1989-12-06
Publication date: 1991-06-06
Also published as: ES2045728T3; EP0431446A1; IT219055Z2; DE69003657T2; IT8922201V0; EP0431446B1; ATE95298T1; DE69003657D1

Description

Descrizione del Modello Industriale di Utilit? dal titolo: "GRUPPO DI SCAMBIO TERMICO PER AEROTERMI E PER APPARECCHI SIMILARI PER TRATTAMENTO DELL'ARIA CALDA"

DESCRIZIONE

Il presente trovato si riferisce in generale agli aerotermi e apparecchi similari per il trattamento dell 'aria calda e, pi? in particolare, ad un gruppo perfezionato di scambio termico per il trattamento dell 'aria calda.

Come ? noto gli aerotermi sono apparecchi usati per il rapido riscaldamento di locali industriali e sono in genere costituiti da un radiatore, spesso a tubi nervati, attraverso il quale un elettroventilatore soffia l 'aria del locale da riscaldare. Al posto del radiatore si usano anche usuali scambiatori di calore in cui il fluido di scambio termico ? costituito dai fumi generati in una camera comunicante direttamente con detto scambiatore e dall 'aria spinta dall 'elettroventi latore e che li attraversa in genere in corrente incrociata. Per generare i fumi si possono usare sorgenti di calore usuali , come per esempio bruciatori a gas o a gasolio.

E' anche noto che negli aerotermi il rendimento ? dato in massima parte dalla cessione del contenuto termico o scambio di calore che avviene nello scambiatore. Per aumentare questa cessione del contenuto termico, a parit? di superficie e di salto di temperatura, si usano alcuni accorgimenti tra i quali si citano l 'uso di appositi turbolatori introdotti nei tubi di fumo per dare luogo ad un flusso turbolento, l 'aumento della velocit? relativa di circolazione nonch? la speciale conformazione dei tubi di fumo.

Il primo sistema da luogo ad una sensibile resistenza al percorso dei fumi che provoca uno stato di pressurizzazione nella camera di combustione e quindi esso risulta sconsigliabile.

II secondo sistema ricorre per esempio alla depressione creata dal tiraggio del camino e ci? risulta quasi impossibile per i bassi valori di depressione cos? ottenibili .

Il terzo sistema ? attualmente quel lo pi? impiegato e con esso si possono ottenere 1 seguenti vantaggi :

- massimizzare, a parit? di superficie di scambio, la cessione del contenuto termico dei fumi portandoli ad una temperatura d'uscita ottimale;

- pttenere una omogenea e regolare distribuzione della tem peratura superficiale esterna senza mai arrivare alla soglia di condensazione che potrebbe provocare condense acide, fortemente aggressive e ossidanti , che corrodono il metallo; non avere una perdita di carico nell 'avanzamento dei fumi che possa creare una pressurizzazione nella camera di combustione; e

- mantenere uniforme la velocit? dei fumi nel loro avanzamento

Il presente trovato si pone pertanto il compito di realizzare un gruppo di scambio termico per aerotermi e apparecchi similari per il trattamento dell 1 aria calda il quale, giocando su una speciale conformazione dei tubi di fumo, sia in grado di impartire ad essi un grandissimo rendimento.

Pi? in particolare, il gruppo di scambio termico per aerotermi e apparecchi similari per il trattamento dell 'aria calda secondo il presente trovato ? caratterizzato dal fatto che presenta le seguenti caratteristiche:

- i tubi d'aria hanno, in sezione, la forma di un trapezio isoscele con la base minore rivolta verso il basso;

- i tubi d'aria sono disposti affiancati tra loro in modo tale da formare volta per volta tra essi un tubo di fumo; - la parte inferiore dei tubi d'aria costituisce il cielo della camera di combustione;

- i tubi di fumo presentano quindi una sezione a forma di trapezio isoscele con la base minore rivolta verso l 'alto; - le pareti laterali dei tubi d'aria sono munite di impronte destinate ad evitare che si abbia un flusso laminare dei fumi e ad impartire ad essi la turbolenza necessaria.

Il presente trovato verr? ora descritto pi? i n dettaglio in base alla sua applicazione ad un aerotermo alimentato a gas e in relazione ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 mostra una vista in sezione trasversale di un aerotermo alimentato a gas secondo il presente trovato;

la figura 2 ? una vista in pianta dall'alto dell ' aerotermo della figura 1 ;

la figura 3 ? una sezione eseguita lungo la linea I I I - I I I della figura 1 ; e

la figura 4 ? una vista prospettica parziale della conformazione dei tubi d'aria, e quindi dei tubi dei fumi, e della disposizione degli stessi per formare lo scambiatore di calore.

Esaminando ora i disegni, e in particolare le figure 1,2 e 3, in esse ? mostrato un aerotermo alimentato a gas che comprende un involucro 1 munito di un fondo 2 e di un pannello di sonorit? 3, nonch? di un pannello anteriore 4 munito di un'apertura 5 (figura 3) per l'uscita dell'aria calda. Quest?aria pu? essere orientata mediante deflettori 6. Posteriormente all'involucro ? disposto l 'elettroventilatore 7 che serve ad insufflare l'aria dall'esterno attraverso lo scambiatore di calore 8. Al di sotto dello scambiatore di calore 8 ? disposta una camera di combustione 9 e con 10 ? indicato un estrattore dei fumi uscenti dalla camera di combusti one 9. Una serie di bruciatori 11 serve per la combustione del gas nell a caniera di combustione 9. Al di sopra del bruciatore 11 ? disposto un usuale apparecchio d'accensione 12, collegato al pannello di comando 13 e una valvola 14 aerve per comandare l ' alimentazione del gas combustibile al bruciatore.

Fino a qui l 'aerotermo ricalca il tipo di progetto tradizionale.

La caratteristica di questo aerotermo ? data dalla conformazione del suo scambiatore di calore 8. Questo ? formato da una serie di tubi d'aria 15 disposti affiancati tra loro e sostenuti alle due estremit? cio? quella d'entrata e d'uscita dell 'aria, da usuali elementi di sostegno. I tubi d'aria 15 sono disposti distanziati tra loro in modo da formare tra di essi delle intercapedini 16 che formano i tubi di fumo 17. In questo modo la parte inferiore dei tubi d'aria viene a costituire il cielo della camera di combustione.

Le pareti laterali dei tubi d'aria 15 presentano delle serie sfalsate di impronte 18 di forma circolare (vedi figura 3) che servono ad impartire ai fumi che attraversano i tubi di fumo 17 cos? formati, la turbolenza richiesta allo scopo di evitare il flusso laminare che influenzerebbe negativamente il funzionamento dello scambiatore di calore. In particolare, il rango superiore delle impronte 18 ? realizzato in modo da garantire la corretta di stanzi atura della aarte di uscita del tubo di fumo e di assicurare la comoda possibilit? di eseguire la pul i zi a.

la conformazione e l a disposizione dei tubi d'aria e quindi dei risultanti tubi di fumo si pu? vedere meglio di tutto in figura 4.

Ogni tubo d ' aria 15 ? formato a partire da un unico sbozzato in lamiera d' acciaio che viene sottoposto ad un'operazione di stampaggio in modo da formare un tubo di sezione a forma di trapezio isoscele con la base minore che costituisce la parete di fondo 19 e la base maggiore nte costituisce la parete di sommit? 20. I lati inclinati del trapezio isoscele sono formati dalle pareti laterali 21 del tubo cos? stampato. La parete di fondo 19 ? leggermente curva, come si vede nel disegno e ci? si ottiene per imbuti -tura.

Nell 'operazione di stampaggio dello sbozzato si formano anche le flange 22 che si estendono lungo tutta l 'altezza delle pareti laterali 21 del tubo d'aria 15 e presentano alette d'estremit? 23 che sono destinate ad essere saldate a corrispondenti alette d'estremit? 23 di un tubo d'aria adiacente, come indicato con S. Le due pareti laterali 21 sono inclinate tra loro di un angolo ? rispetto alla verticale e questa inclinazione delle pareti laterali permette di far s? che il tubo di fumo 17 formato tra due tubi d'aria 15 abbia una sezione che decresce dal basso verso l 'alto in modo da esercitare sui fumi che entrano in esso un effetto di tipo venturi che fa aumentare la loro velocit? d'attraversamento. Per la formazione delle pareti di sommit? 20 di ogni tubo d'aria, nello sbozzato di partenza si formano per stampaggio anche due flange superiori 24 presentanti delle alette d'estremi t? 25 piegate a 90? , fl ange che vengono piegate in dentro in modo che le due alette d'estremit? 25 entrino in contatto tra loro per essere saldate, come Indicato anche qui con S.

Lo scambi atore di calore cos? risultante presenta quindi dei tubi d' ari a 15 che hanno in sezione la forma di un trapezio isoscele con l a base minore rivolta verso i l basso e i tubi di fumo 17 formati ciascuno tra una coppi a di tubi d' aria 15 hanno in sezione la forma di un trapezio isoscele con la base minore rivolta verso l ' alto,

Quando lo scambi atore di calore 8 viene fissato nel -l ' aerotermo, la parte inferiore dei tubi d ' aria assiemati 15 costituisce vantaggiosamente i l cielo del la camera di combustione 9 e ci? in virt? della soluzione costruttiva sopra descritta. Tale soluzione elimina anche l 'esigenza di prevedere le usuali piastre tubiere da saldare ai tubi e quindi il costo di tale saldatura. Inoltre, questa soluzione elimina anche una zona di discontinuit? e un punto debole. La sagomatura curva della parete di fondo 19 del tubo d'aria 15 favorisce il deflusso dei fumi , minimizzando la resistenza ed avendo una direzione preferenziale che reagisce meglio alla dilatazione. La sagomatura longitudinale del tubo d'ari a 15 sul le pareti 21 viene raccordata per mezzo dell'imbutitura in modo da consentire una saldatura trasversale retti linea e semplice.

Da quanto sopra descritto si pu? vedere che i fumi prodotti dal gas combusto nei bruciatori 11 sale attraverso i tubi di fumo 17 formati dalle Intercapedini 16 esistente tra ogni coppia di tubi d'aria 15 (figura 1). Nel salire attraverso questi tubi di fumo i fumi aumentano di velocit? per l'effetto venturi creato dall'inclinazione delle pareti laterali 21 ed entrano in contatto con le impronte 18 in modo tale da venire deviati alternativamente in un senso e nell'altro in modo da seguire cos? un percorso sinuoso che serve a generare la turbolenza necessaria in essi. Una volta usciti dai tubi di fumo 17 i fumi vengono estratti dall ' estrattore di fumi 10. Nel contempo l'aria insufflata dall ' elettroventilatore 7 attraversa i tubi d'aria 15 in direzione perpendicolare alla direzione dei fumi e l'aria viene cos? riscaldata uscendo dall'apertura 5 esistente nell'involucro 1 , orientata in direzione dai deflettori 6. La sinuosit? dei tubi di fumo formata dalle impronte si pu? vedere anche in figura 2.

Come si pu? rilevare da quanto sopra descritto, il punto focale del trovato ? costituito dai tubi di fumo 17 ottenuti affiancando tra loro i tubi d'aria 15 e saldando poi tra loro questi tubi d'aria come sopra descritto. Una prima peculiarit? di questi t?bi di fumo ? data dalla forma, dalle dimensioni e dalla disposizione delle impronte 18 la cui funzione principale ? quella di evitare che avvenga un flusso laminare attraverso essi e di creare quindi in essi una turbolenza che li mescoli continuamente, azzerando nel contempo la perdita di carico.

Una seconda peculiarit? dei tubi di fumo secondo il trovato ? rappresentato dalla forma trapezi a. Lo scopo principale di questa forma trapezi a ? di mantenere alta per effetto venturi la velocit? di deflusso dei fumi che, a causa del loro raffreddamento, diminuiscono di volume.

Inoltre, si ha una migliore distribuzione della temperatura superficiale esterna, con conseguente aumento del rendimento dello scambiatore di calore.

E' evidente che lo scambiatore di calore secondo il presente trovato offre anche il vantaggio di essere di facile costruzione in quanto ? sufficiente eseguire solamente un'operazione di tranciatura per ottenere lo sbozzato di partenza del relativo tubo d'aria, una successiva operazione di stampaggio che formi il tubo d'aria con le relative flange di sommit? e laterali e un'operazione finale di saldatura continua che saldi tra loro le flange di sommit? del tubo d'aria e le flange laterali di un tubo d'aria con una relativa flangia laterale di un tubo d'aria adiacente.

Questo tipo di scambiatore ad alto rendimento, favorito dalla scarsa resistenza opposta al passaggio dei fumi , si pu? evidentemente impiegare, oltre che sugli aerotermi con estrattore e camera stagna, come quelli descritti , anche su apparecchi a tiraggio naturale.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 ) Gruppo di scambio termico per aerotermi o apparecchi similari di trattamento dell 'aria calda alimentati a combustibile liquido o gassoso, caratterizzato dal fatto che presenta le seguenti caratteristiche: - i tubi d' aria hanno, in sezione, la forma di un trapezio isoscele con la base minore rivolta verso il basso; - i tubi d' aria sono disposti affiancati tra loro in modo tale da formare volta per volta tra essi un tubo di fumo; - la parte inferiore dei tubi d' aria cos? assiemati costituisce il cielo della camera di combustione; - 1 tubi di fumo hanno quindi una sezione a forma di trapezio con la base minore rivolta verso l 'alto; - le pareti laterali dei tubi d'aria sono munite di impronte destinate ad evitare che si abbia un flusso laminare dei fumi e ad impartire ad essi la turbolenza necessaria.
2) Gruppo di scambio termico secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che i tubi d'aria sono ottenuti da un unico sbozzato di lamiera che viene stampato e saldato.
3) Gruppo di scambio termico secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che le impronte delle pareti laterali.dei tubi d'aria sono disposti in file sfalsate in modo da creare un percorso sinuoso per i fumi che attraversanoi tubi di fumo formati tra ogni coppia di tubi d'aria.
4) Gruppo di scambio termico secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il rango superiore delle impronte ? realizzato in modo da garantire la corretta discontinuit? della parte d'uscita del tubo di fumo ed assicurare la comoda possibilit? di eseguire la pulizia.
5) Gruppo di scambio termico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i tubi d'aria sono saldati tra loro in disposizione affiancata in modo da formare le chiusure laterali dei tubi di fumo.
6) Gruppo di scambio termico per aerotermi e apparecchi similari per il trattamento dell'aria calda, alimenati a combustibile liquido o gassoso, il tutto come sopra descritto e come illustrato nei disegni allegati.