ITMI942007A1 - Scambiatore di calore a superfice tubolare con elementi turbolatori - Google Patents

Description

Forma oggetto della presente invenzione uno scambiatore di calore a superficie, tubolare, comprendente almeno un elemento turbolatore del fluido circolante all'interno dello scambiatore, così da generare nel fluido circolante all'interno del tubo scambiatore delle turbolenze tali da aumentarne lo scambio termico. E' noto introdurre negli scambiatori di calore tubolari elementi turbolatori, ad esempio del tipo a elica o a piattelli sfalsati; tali elementi possono essere infilati nello scambiatore solo dalla bocca di ingresso o da quella di uscita e, generalmente, essendo rigidi non risulta possibile posizionarli in un tratto rettilineo dello scambiatore compreso tra due tratti curvi del tubo scambiatore stesso, ad esempio, in un tratto centrale di un tubo piegato a esse, a meno di inserire una giunzione nel tratto suddetto. Per lo stesso motivo non risulta generalmente possìbile inserire gli elementi turbolatori in un tratto non rettilineo del tubo scambiatore.

Le operazioni necessarie per infilare correttamente gli elementi turbolatori nei tubi scambiatori non sono inoltre generalmente nè semplici, nè rapide, soprattutto nel caso di scambiatori di calore di lunghezza elevata.

Gli elementi turbolatori inoltre sono generalmente semplicemente infilati nei tubi scambiatori capita sovente che a causa delle dilatazioni termiche a cui sono sottoposti essi si spostino all'interno dello scambiatore stesso dando luogo in tal modo a rumori e/o vibrazioni particolarmente fastidiose, soprattutto nel caso gli scambiatori siano utilizzati in generatori di calore o condizionatori, utilizzati in abitazioni o uffici.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare uno scambiatore di calore a superficie, tubolare, comprendente elementi turbolatori che possono essere previsti in un qualunque tratto dello scambiatore stesso, anche tra due parti curvilinee dello scambiatore o addirittura in un tratto non rettilineo.

Un ulteriore scopo è quello di realizzare uno scambiatore di calore, di semplice realizzazione e che, in particolare, presenti elementi turbolatori, realizzabili in modo semplice e rapido.

Un ulteriore scopo è quello di realizzare un tubo scambiatore, provvisto di elementi turbolatori che non necessiti l'uso di giunzioni meccaniche o di saldature.

Un ulteriore scopo è quello di realizzare uno scambiatore di calore, che non sia rumoroso ed in cui gli elementi turbolatori non possano spostarsi per dilatazione termica od altri usuali motivi.

Questi ed altri scopi che appariranno evidenti ad un esperto del ramo vengono raggiunti da uno scambiatore di calore conforme alle rivendicazioni annesse.

Per una migliore comprensione del presente trovato si allegano a titolo esemplificativo, ma non limitativo, le seguenti figure, in cui:

la figura 1 è una vista schematica laterale, parzialmente in sezione, di una prima parte di uno scambiatore di calore a superficie, tubolare presentante un elemento turbolatore secondo il trovato ;

le figure 2,3,4 sono viste in sezione prese secondo le linee 2/2, 3/3, 4/4 di figura 1;

le figure 5A,B,C,D sono viste in sezione trasversale di cinque possibili varianti dell'elemento turbolatore di uno scambiatore di calore tubolare;

la figura 6 è una vista schematica laterale di una seconda parte di uno scambiatore di calore a superficie, tubolare;

le figure 7,8,9,10,11 sono viste in sezione prese secondo le linee 7/7, 8/8, 9/9, 10/10, 11/11 di figura 6.

Con riferimento alle figure 1-4, in esse è rappresentata una parte di uno scambiatore di calore 1 a superficie, di forma tubolare, nell'esempio di sezione circolare, presentante un elemento turbolatore ricavato per deformazione di un tratto 2 del tubo stesso. Il tratto 2 è deformato in modo tale che il tubo scambiatore presenti, in tale tratto, due camere tubolari parallele tra loro (come rappresentato in figura 3).

Il flusso del fluido circolante nello scambiatore di calore tubolare quando incontra il tratto deformato 2 viene spezzato in due rami; in tal modo all'interno del fluido vengono indotte turbolenze di tipo sostanzialmente analogo a quelle indotte dagli usuali elementi turbolatori inseriti negli scambiatori noti.

Le turbolenze possono anche essere indotte con forma diversa del tratto 2, il quale non necessariamente deve dividere in più rami il flusso del fluido circolante nel tubo scambiatore; ad esempio, con sezioni del tipo di quelle presentate nelle figure 5A,5C,5D e 5E le turbolenze vengono indotte in seguito alla variazione di sezione del tubo scambiatore.

Il tratto 2 può essere ottenuto, ad esempio, deformato a freddo, mediante convenzionali mezzi pressori presentanti usuali opportuni elementi maschio- femmina atti a realizzare la deformazione voluta. E’ da sottolineare che i tratti 2, essendo ottenuti per deformazione del tubo scambiatore, possono essere realizzati in una qualunque parte dello scambiatore stesso, ed in particolare, anche in un suo tratto rettilineo compreso tra due tratti curvilinei o anche in un tratto non rettilineo.

Ciò non era possibile negli scambiatori noti in cui gli elementi turbolatori, sostanzialmente rigidi, devono essere spinti all'interno del tubo scambiatore .

I tratti deformati 2 inoltre, essendo realizzati in pezzo con lo scambiatore di calore non sono soggetti a dilatazioni che potrebbero indurre vibrazioni o rumori durante il funzionamento dello scambiatore stesso.

Come già precedentemente accennato, i tratti deformati 2 dello scambiatore di calore tubolare possono avere sezione trasversale di forma qualunque, nelle figure <‘>5A-E sono state rappresentate, a titolo di esempio, quattro diverse possibili sezioni del tratto deformato.

Vantaggiosamente, inoltre, lungo una parte rettilinea di un tubo scambiatore possono essere previsti più tratti deformati, aventi sezioni trasversali diverse tra loro, ad esempio, come rappresentato in figura 6, tratti deformati 2A,2B con sezione trasversale avente forma uguale, ma con 1'asse maggiore M di un tratto deformato ruotato di 90° rispetto all'asse maggiore M' dell'altro tratto deformato.

In tal modo, si è verificato sperimentalmente che si riesce ad aumentare ulteriormente la turbolenza indotta nel fluido circolante nello scambiatore di calore e quindi a migliorarne lo scambio termico. E' da sottolineare che l'invenzione si è rilevata particolarmente efficace per scambiatori tubolari rettilinei di elevata lunghezza (ad esempio superiori ai due metri), ma anche per scambiatori di calore tubolari per piccoli impianti a gas per la generazione di aria calda; infatti, grazie all'invenzione è possibile realizzare scambiatori tubolari di limitato ingombro con andamento spiraliforme e presentanti una pluralità di elementi turbolatori atti ad aumentare lo scambio termico.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore a superficie, tubolare, del tipo comprendente almeno un elemento tubiforme presentante almeno un elemento turbolatore del fluido circolante all'interno di detto elemento tubolare, caratterizzato dal fatto che l'elemento turbolatore è almeno un tratto (2;2A,2B) dell'elemento tubiforme (1), e presenta sezione trasversale di forma diversa rispetto a quella di detto elemento tubiforme così da indurre turbolenze nel fluido transitante nello scambiatore.
2. 2. Scambiatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il tratto (2;2A,2B), atto ad indurre turbolenze nel fluido circolante nello scambiatore, è realizzato in pezzo con detto elemento tubiforme (1) per deformazione di una parte di detto elemento.
3. 3. Scambiatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'elemento tubiforme (1) prevede almeno due tratti (2A,2B) atti ad indurre turbolenze nel fluido transitante nello scambiatore, detti tratti avendo sezione trasversale di forma diversa tra loro.
4. 4. Scambiatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'elemento tubiforme (1) prevede almeno due tratti (2A,2B), atti ad indurre turbolenze nel fluido transitante nello scambiatore, aventi sezioni trasversale di forma uguale, ma ruotate una rispetto all'altra.
5. 5. Scambiatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'elemento tubiforme (1) ha sezione trasversale circolare e che il tratto (2), atto ad indurre turbolenze nel fluido transitante nello scambiatore ha sezione trasversale a forma di otto.
6. 6. Scambiatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il tratto (2), atto ad indurre turbolenze nel fluido transitante nello scambiatore, ha sezione trasversale di forma arcuata e con almeno una strozzatura (figure 5A,-B,-C,-D)
7. 7. Scambiatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere utilizzato in generatori di aria calda alimentati a gas.