ITPN20070017U1 - "HEAT EXCHANGER FOR GAS COMPRESSED DRYERS" - Google Patents
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Description
Descrizione Description
del brevetto per modello di utilità avente per titolo: of the utility model patent entitled:
“SCAMBIATORE DI CALORE PER ESSICCATORI DI GAS “HEAT EXCHANGER FOR GAS DRYERS
COMPRESSI" TABLETS "
Il presente trovato si riferisce ad uno scambiatore di calore adatto, in particolare, all’applicazione in essiccatori di gas compressi, utilizzati in impianti industriali che impiegano, ad esempio, aria compressa The present invention refers to a heat exchanger suitable, in particular, for application in compressed gas dryers, used in industrial plants that use, for example, compressed air
La domanda di brevetto italiana PN2005A000090 della medesima richiedente descrive un essiccatore di gas compressi che comprende uno scambiatore di calore a piastre in cui una pluralità di piastre sono impilate e reciprocamente associate a tenuta lungo il perimetro di piastre adiacenti. Le piastre adiacenti definiscono una serie di canali per guidare due o più fluidi in relazione di scambio termico. Lo scambiatore definisce una sezione di recupero di calore, in cui il gas in pressione umido viene pre-raffreddato, e una sezione di raffreddamento in cui il gas viene portato ad un determinato punto di rugiada. The Italian patent application PN2005A000090 by the same applicant describes a compressed gas dryer which comprises a plate heat exchanger in which a plurality of plates are stacked and mutually associated in tightness along the perimeter of adjacent plates. Adjacent plates define a series of channels for guiding two or more fluids into heat exchange relationship. The exchanger defines a heat recovery section, in which the pressurized wet gas is pre-cooled, and a cooling section in which the gas is brought to a certain dew point.
Sostanzialmente, quindi, lo scambiatore di calore descritto nella domanda di brevetto citata prevede la realizzazione in un unico gruppo funzionale di due scambiatori di calore: uno scambiatore gas compresso/ gas compresso e uno scambiatore gas compresso/ fluido freddo (come fluido freddo può per esempio essere impiegato refrigerante in evaporazione alimentato da un circuito frigorifero esterno) per ottenere la richiesta condensazione del'umidità del'aria compressa. Questa soluzione, pur essendo tecnicamente funzionale, presenta due inconvenienti: realizza sensibili perdite di pressione nel circuito dell’aria compressa concentrate nei fori di ingresso ed uscita dai due scambiatori, permette uno scambio di calore tra gli stessi scambiatori. Di conseguenza l’efficienza del gruppo scambiatore risulta ridotta. Substantially, therefore, the heat exchanger described in the cited patent application provides for the realization in a single functional group of two heat exchangers: a compressed gas / compressed gas exchanger and a compressed gas / cold fluid exchanger (as a cold fluid it can for example use of evaporating refrigerant fed by an external refrigerant circuit) to obtain the required condensation of the humidity of the compressed air. This solution, while being technically functional, has two drawbacks: it creates significant pressure losses in the compressed air circuit concentrated in the inlet and outlet holes of the two exchangers, it allows heat exchange between the exchangers themselves. Consequently, the efficiency of the exchanger group is reduced.
Scopo principale del presente trovato è quello di proporre uno scambiatore di calore per essiccatori di gas compresso che elimini gli inconvenienti del dispositivo precedente sopra descritti. The main object of the present invention is to propose a heat exchanger for compressed gas dryers which eliminates the drawbacks of the previous device described above.
Inoltre si ottiene la riduzione della potenza richiesta per l’essiccamento delfaria compressa e per la compressione della stessa sino alla pressione della linea di utenza. Furthermore, a reduction in the power required for drying the compressed air and for compressing it up to the pressure of the user line is obtained.
Questi ed altri scopi vengono raggiunti in uno scambiatore di calore in cui la sezione di recupero di calore e la sezione di raffreddamento sono fisicamente separate, come precisato nelle rivendicazioni che concludono la presente domanda. These and other purposes are achieved in a heat exchanger in which the heat recovery section and the cooling section are physically separated, as specified in the claims which conclude the present application.
Caratteristiche e vantaggi del presente trovato risultano evidenti dalla descrizione che segue, a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui. Characteristics and advantages of the present invention are evident from the following description, by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which.
la Figura 1 mostra una vista in prospettiva esplosa di uno scambiatore di calore secondo la tecnica nota; Figure 1 shows an exploded perspective view of a heat exchanger according to the prior art;
la Figura 2 mostra una vista in prospettiva esplosa di uno scambiatore di calore secondo il presente trovato. Lo scambiatore di calore secondo la tecnica nota (Fig. 1) è sostanzialmente costituito da uno scambiatore multicircuito 11, comprendente una sezione di recupero di calore 12 e una sezione di raffreddamento 13, che sono unite e comunicanti, formando un unico componente funzionale. Lo scambiatore I l e preferibilmente costituito da fogli di alluminio con interposte alette per definire i canali di passaggio di fluido, come descritto nella domanda di brevetto italiana PN2005A000090. Figure 2 shows an exploded perspective view of a heat exchanger according to the present invention. The heat exchanger according to the known art (Fig. 1) is substantially constituted by a multi-circuit exchanger 11, comprising a heat recovery section 12 and a cooling section 13, which are joined and communicating, forming a single functional component. The exchanger 11 is preferably constituted by aluminum sheets with interposed fins to define the fluid passage channels, as described in the Italian patent application PN2005A000090.
Lo scambiatore 11 è racchiuso in un involucro formato da un primo semiguscio 24 e da un secondo semiguscio 25, atti ad essere associati ermeticamente mediante mezzi di serraggio, in modo da definire una cavità in cui è disposto e contenuto Io scambiatore 1 1 . Lo scambiatore 1 1 comprende inoltre un separatore di condensa 22, ad esempio del tipo cosiddetto “demister” realizzato con filo metallico, o in plastica a celle aperte, atto ad intercettare il gas in pressione raffreddato che circola aH’interno dell’involucro e che passa dalla sezione di raffreddamento 13 alla sezione di recupero di calore 12 attraverso intagli ricavati sulla sommità dello scambiatore 12. The exchanger 11 is enclosed in a casing formed by a first half-shell 24 and a second half-shell 25, able to be hermetically associated by means of clamping means, so as to define a cavity in which the exchanger 11 is arranged and contained. The exchanger 11 also comprises a condensate separator 22, for example of the so-called "demister" type made of metal wire, or of open cell plastic, suitable for intercepting the cooled pressurized gas circulating inside the casing and which it passes from the cooling section 13 to the heat recovery section 12 through notches made on the top of the exchanger 12.
I mezzi collettori 30, che comunicano con l’esterno attraversando in tenuta l’involucro formato dai semigusci 24 e 25, conducono il fluido freddo allo scambiatore 13. The collector means 30, which communicate with the outside by tightly crossing the envelope formed by the half-shells 24 and 25, lead the cold fluid to the exchanger 13.
L’involucro comprende un foro di scarico, previsto in una zona di accumulo delle particelle di liquido e collegato ad un dispositivo di scarico (noto e non mostrato), per scaricare all’esterno dello scambiatore la condensa che si raccoglie. The casing includes a drain hole, provided in an accumulation area of the liquid particles and connected to a drain device (known and not shown), to discharge the collected condensate outside the exchanger.
Infine, il semiguscio 24 è provvisto di un ingresso 16 del gas in pressione caldo e umido e di un’uscita 17 del medesimo gas essiccato e postriscaldato. Finally, the half-shell 24 is provided with an inlet 16 for the hot and humid pressurized gas and an outlet 17 for the same dried and postheated gas.
In Fig. 1 le frecce L mostrano schematicamente il percorso del gas all’interno dell’involucro in cui è racchiuso lo scambiatore 11 che, come si vede, costituisce un unico gruppo funzionale per la deumidificazione del gas (ad esempio, aria) che lo attraversa. In Fig. 1 the arrows L schematically show the path of the gas inside the casing in which the exchanger 11 is enclosed which, as can be seen, constitutes a single functional group for the dehumidification of the gas (for example, air) which passes through.
La soluzione innovativa dello scambiatore di calore, secondo il trovato, è invece rappresentata in Fig. 2, nella quale gli elementi comuni con la Fig. 1 sono indicati con i medesimi riferimenti numerici. The innovative solution of the heat exchanger, according to the invention, is instead represented in Fig. 2, in which the elements common to Fig. 1 are indicated with the same numerical references.
Pertanto, lo scambiatore di Fig. 2 comprende un involucro formato da due semigusci 24, 25 che racchiudono il gruppo scambiatore 11, formato da una sezione di recupero di calore 12 e da una sezione di raffreddamento 13. Lo scambiatore comprende inoltre un separatore di condensa 22, ad esempio del tipo cosiddetto “demister” realizzato con filo metallico, o in plastica a celle aperte, posizionato neilo spazio che si genera tra scambiatori e involucro e, in alternativa o aggiunta, tra gli scambiatori stessi. La sezione di recupero di calore 12 è costituita da uno scambiatore gas compresso/gas compresso, mentre la sezione di raffreddamento 13 è costituita da uno scambiatore gas compresso/ fluido freddo (per esempio refrigerante in evaporazione proveniente da un circuito frigorifero esterno). Therefore, the exchanger of Fig. 2 comprises a casing formed by two half-shells 24, 25 which enclose the exchanger assembly 11, formed by a heat recovery section 12 and a cooling section 13. The exchanger also comprises a condensate separator 22, for example of the so-called “demister” type made with metal wire, or in plastic with open cells, positioned in the space that is generated between the exchangers and the casing and, alternatively or in addition, between the exchangers themselves. The heat recovery section 12 consists of a compressed gas / compressed gas exchanger, while the cooling section 13 consists of a compressed gas / cold fluid exchanger (for example evaporating refrigerant from an external refrigeration circuit).
Secondo il trovato, la sezione di recupero di calore 12 e la sezione di raffreddamento 13 sono fisicamente distinte e separate. Risultano di conseguenza impediti mutui flussi termici tra gli scambiatori. Un distanziale interposto 35 può essere adottato per tenere in posizione gli scambiatori. Il passaggio di fluido tra le due sezioni è consentito attraverso il manicotto 36, che può convenientemente essere prodotto solidale al distanziale. Sulle superfìci esterne degli scambiatori 12 e 13 è possibile praticare molteplici fori per l’ingresso e l’uscita del gas compresso. I fori sono praticabili sia sulle superfìci piane della prima e ultima piastra di ogni scambiatore (in particolare anche sulle superfìci dei due scambiatori reciprocamente affacciate), sia sui bordi di tutte le piastre, ottenendo cosi ampie sezioni di passaggio e riducendo conseguentemente le perdite di pressione subite dal gas compresso che li attraversa. According to the invention, the heat recovery section 12 and the cooling section 13 are physically distinct and separate. Consequently, mutual thermal flows between the exchangers are prevented. An interposed spacer 35 can be adopted to hold the exchangers in position. The passage of fluid between the two sections is allowed through the sleeve 36, which can conveniently be produced integral with the spacer. On the external surfaces of the exchangers 12 and 13 it is possible to drill multiple holes for the inlet and outlet of the compressed gas. The holes can be practiced both on the flat surfaces of the first and last plate of each exchanger (in particular also on the surfaces of the two mutually facing exchangers), and on the edges of all the plates, thus obtaining large passage sections and consequently reducing pressure losses. suffered by the compressed gas that passes through them.
Inoltre, il separatore di condensa 22 circonda almeno parzialmente la sezione di recupero di calore 12 e la sezione di raffreddamento 13, in modo da aumentare l’efficienza della raccolta e scarico della condensa. In alternativa, o in aggiunta, il separatore di condensa 22 può essere inserito tra gli scambiatori stessi. Furthermore, the condensate separator 22 at least partially surrounds the heat recovery section 12 and the cooling section 13, so as to increase the efficiency of the condensate collection and discharge. Alternatively, or in addition, the condensate separator 22 can be inserted between the exchangers themselves.
In Fig. 2 le linee con frecce mostrano schematicamente i percorsi di flusso del gas compresso: il gas compresso caldo e umido entra attraverso l’ingresso 16 {linea LI) e attraversa lo scambiatore 12 (linea L2), sottoponendosi ad un primo raffreddamento. Quindi, passa attraverso il manicotto 36 del distanziale 35 (linea L3) per entrare nella sezione 13 dove si raffredda ulteriormente (linea L4). Dalla sezione 13, Tana esce riempiendo l’intemo dell’involucro (linea L5) e ritorna nello scambiatore 12 (linea L6), dal quale esce postriscaldato attraverso il condotto di uscita 17. In Fig. 2 the lines with arrows schematically show the flow paths of the compressed gas: the hot and humid compressed gas enters through the inlet 16 (line LI) and passes through the exchanger 12 (line L2), undergoing a first cooling. Then, it passes through the sleeve 36 of the spacer 35 (line L3) to enter the section 13 where it cools further (line L4). From section 13, Tana exits filling the inside of the envelope (line L5) and returns to the exchanger 12 (line L6), from which it exits post-heated through the outlet duct 17.
La soluzione descritta consente quindi, come premesso, di ridurre le perdite di pressione in uno scambiatore di calore applicabile in essiccatori di gas compresso e impedire scambi termici tra gli scambiatori 12 e 13, migliorando, conseguentemente, l’efficienza dello scambiatore stesso. The solution described therefore allows, as stated, to reduce the pressure losses in a heat exchanger applicable in compressed gas dryers and prevent heat exchanges between the exchangers 12 and 13, consequently improving the efficiency of the exchanger itself.
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