ITPN20130061A1 - PERFECTED HEAT EXCHANGER APPLICABLE PREFERABLY BY GASSOUS FURNACES - Google Patents
PERFECTED HEAT EXCHANGER APPLICABLE PREFERABLY BY GASSOUS FURNACESInfo
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Description
Domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: Patent application for industrial invention entitled:
“SCAMBIATORE DI CALORE DI TIPO PERFEZIONATO APPLICABILE PREFERIBILMENTE A FORNI A COMBUSTIBILE GASSOSO" "HEAT EXCHANGER OF A PERFECTED TYPE, PREFERABLY APPLICABLE TO GASEOUS FUEL OVENS"
Il presente trovato ha per oggetto una applicazione di un particolare tipo di scambiatore di calore ottimizzato per una maggiore dissipazione di calore all'interno di un forno a combustibile gassoso. Detto scambiatore di calore per forni a combustìbile gassoso essendo realizzato da elementi tubolari di opportuna lunghezza, estendentisi verticalmente nel fondo del forno, posti sopra gli elementi “bruciatore", in guisa di “canne d'organo”. Gli scambiatori d calore in oggetto risultano provvisti di particolari “bugnature” realizzate al fine di aumentare la superficie di scambio di calore ed al contempo di generare un flusso di gas caldo, all'interno degli elementi tubolari che lo costituiscono, alternativamente accelerato e frenato così da aumentare il tempo di transito dei gas combusti, senza peraltro generare problemi di “tiraggio" e conseguentemente di combustione, ed aumentare in tal modo la corrispondente cessione di calore al vano del forno. Inoltre tale tipo di conformazione suesposta permette una maggiore uniformità di distribuzione del calore lungo gli elementi tubolari realizzanti gli scambiatori di calore e quindi una maggiore uniformità di diffusione del calore stesso all'interno del forno ed una conseguente minore dispersione di energia attraverso il camino del forno stesso. The present invention relates to an application of a particular type of heat exchanger optimized for greater heat dissipation inside a gaseous fuel furnace. Said heat exchanger for gaseous fuel furnaces being made of tubular elements of suitable length, extending vertically into the bottom of the furnace, placed above the "burner" elements, in the manner of "organ pipes". The heat exchangers in question are equipped with particular "embossing" made in order to increase the heat exchange surface and at the same time to generate a flow of hot gas, inside the tubular elements that constitute it, alternately accelerated and braked so as to increase the transit time of the combustion gases, without however generating "draft" and consequently combustion problems, and thus increasing the corresponding heat transfer to the oven compartment. Furthermore, this type of conformation described above allows a greater uniformity of heat distribution along the tubular elements making the heat exchangers and therefore a greater uniformity of diffusion of the heat itself inside the furnace and a consequent lower dispersion of energy through the furnace chimney. same.
Sono ben noti i vari tipi di scambiatori di calore esistenti allo stato della tecnica, essi sono spesso di tipo semplice, ovvero realizzati da elementi variamente conformati al fine dì poter distribuire il calore dei gas combusti, al meglio possibile, all'interno dei forni a gas combustibile. Tali scambiatori di calore spesso risultano scarsamente efficaci, oppure realizzanti elementi radianti di scarsa trasmissione del calore, oppure con disumiformità di distribuzione del calore stesso, ovvero spesso offrono una distribuzione non ottimale del calore stesso nel forno ed in tal modo sono necessari, ancor più di quanto lo sarebbero in realtà, elementi di ventilazione forzata, interni, che, nei casi conosciuti allo stato dell'arte, offrono una migliore distribuzione del calore nel vano forno mediante circolazione forzata di aria calda che lambisce gli scambiatori di calore inseriti nel forno stesso. The various types of heat exchangers existing in the state of the art are well known, they are often of the simple type, i.e. made of variously shaped elements in order to distribute the heat of the burnt gases, as best as possible, inside the furnaces. combustible gas. These heat exchangers are often poorly effective, or create radiant elements with poor heat transmission, or with inhumiform distribution of the heat itself, or often offer a non-optimal distribution of the heat itself in the furnace and in this way are necessary, even more than as in reality, forced ventilation elements, internal, which, in the cases known to the state of the art, offer a better distribution of heat in the oven compartment by means of forced circulation of hot air that touches the heat exchangers inserted in the oven itself.
Ben si comprende che, chiaramente, le varie ventole di distribuzione del calore, tramite movimentazione forzata dell'aria calda presente nel vano del forno, che sono presenti nei forni, non sono solo inserite ad uniformare il calore nell'ambiente di cottura, ma anche a lambire con il loro flusso di movimentazione dell'aria calda del forno, i dissipatori di calore, o scambiatori di calore che pur magari non uniformemente scaldati, a questo punto, risultano stabilizzati ed uniformati dal punto di vista termico, dai flussi forzati di fluido caldo presenti nel vano forno stesso. It is well understood that, clearly, the various heat distribution fans, through forced movement of the hot air present in the oven compartment, which are present in the ovens, are not only inserted to uniform the heat in the cooking environment, but also to touch with their flow of movement of the hot air of the oven, the heat sinks, or heat exchangers which, even if not uniformly heated, at this point, are stabilized and uniform from the thermal point of view, by the forced flows of fluid in the oven compartment itself.
Non ci si dilunga ulteriormente a descrivere o discutere problematiche e/o difetti dello stato dell'arte in quanto noti al tecnico medio del settore e/o al tecnico medio in genere in grado di valutare e non di meno a conoscenza di un minimo di teoria di trasmissione del calore. We do not dwell further on describing or discussing problems and / or defects of the state of the art as they are known to the average technician in the sector and / or to the average technician in general able to evaluate and at least aware of a minimum of theory heat transfer.
Scopo del presente trovato è quello di ovviare agli inconvenienti e limitazioni, difetti e carenze riscontrabili nelle comuni tipologie di scambiatori di calore esistenti allo stato dell'arte applicati a forni a gas combustibile in uso ed in commercio. The object of the present invention is to obviate the drawbacks and limitations, defects and shortcomings which can be found in the common types of heat exchangers existing in the state of the art applied to combustible gas ovens in use and on the market.
Per meglio comprendere le caratteristiche ed i vantaggi ottenibili con gli scambiatori di calore oggetto del presente trovato, il tutto in una preferita forma realizzativa ed a solo titolo esemplificativo e non limitativo viene qui di seguito illustrato con riferimento alle figure allegate in cui: In order to better understand the characteristics and advantages obtainable with the heat exchangers object of the present invention, all in a preferred embodiment and by way of non-limiting example only is illustrated below with reference to the attached figures in which:
- la figura 1 illustra, in vista di 3/4, un forno convenzionale a gas combustibile; Figure 1 is a 3/4 view of a conventional fuel gas furnace;
- la figura 2 illustra lo stesso forno di figura 1 , in linea sottile, con evidenziati in linea più grossa i bruciatori posti sotto il gruppo degli scambiatori di calore e gli scambiatori di calore stessi; - figure 2 shows the same oven of figure 1, in a thin line, with the burners placed under the group of heat exchangers and the heat exchangers themselves highlighted in a thicker line;
- la figura 3 illustra il semplice gruppo bruciatori/scambiatori di calore evidenziati in linea grossa in figura 2; - figure 3 illustrates the simple burner / heat exchanger group shown in thick line in figure 2;
- la figura 4 è una vista in spaccato di un tratto di un preferito scambiatore di calore in cui è evidenziato, con linea sottile e lunga e con linea grossa e corta il flusso teorico del gas caldo combusto all'interno degli scambiatori di calore; Figure 4 is a cut-away view of a section of a preferred heat exchanger in which the theoretical flow of the hot gas burned inside the heat exchangers is highlighted with a thin and long line and a thick and short line;
Si fa rilevare che i particolari comuni saranno indicati con gli stessi riferimenti numerici o letterali. It should be noted that the common details will be indicated with the same numerical or literal references.
Con riferimento in particolare a figura 1 si fa notare che siamo di fronte ad un comune forno F a combustibile gassoso, che per brevità definiremo “forno a gas”, oppure “forno" F, il quale è provvisto di un comune camino C per l'evaquazione dei gas combusti non più utili a scaldare il forno F medesimo, inoltre tale forno F è provvisto di un dispositivo di circolazione forzata dell'aria calda, ovvero un ventilatore V, presente nel fondo della cella del forno F stesso e prossimale agli scambiatori di calore SC di seguito illustrati nelle figure seguenti e conseguentemente descritti. With reference in particular to figure 1, it should be noted that we are dealing with a common furnace F with gaseous fuel, which for the sake of brevity we will define "gas furnace", or "furnace" F, which is equipped with a common chimney C for the 'evacuation of the burnt gases no longer useful for heating the furnace F itself, furthermore this furnace F is equipped with a forced circulation device of the hot air, or a fan V, present in the bottom of the cell of the furnace F itself and proximal to the exchangers of heat SC below illustrated in the following figures and consequently described.
Passando a figura 2 rileveremo che, nel fondo del forno F in oggetto, sono collocati uno o più elementi definiti bruciatori B, sopra i quali (B) sono disposti una pluralità di elementi tubolari T, e fino a qui non vi è nulla di nuovo, ma il concetto di novità sta nel fatto che i suesposti elementi tubolari T risultano provvisti di bugnature B ed in tal modo detti elementi tubolari T provvisti di bugnature B realizzano scambiatori di calore SC migliorativi rispetto a quelli presenti allo stato della tecnica. Moving on to figure 2, we will notice that, in the bottom of the furnace F in question, one or more elements defined as burners B are placed, above which (B) a plurality of tubular elements T are arranged, and so far there is nothing new , but the novelty concept lies in the fact that the aforementioned tubular elements T are provided with bosses B and in this way said tubular elements T provided with bosses B produce heat exchangers SC which are better than those present in the state of the art.
Detti elementi tubolari T, provvisti delle suesposte bugnature B, per quanto suesposto, risultano realizzare degli scambiatori di calore SC di tipo migliorativo rispetto a quelli presenti allo stato della tecnica per almeno due motivi che di seguito si andranno ad elencare, i.e. : Said tubular elements T, provided with the aforementioned embossing B, for what has been described above, result in the creation of heat exchangers SC of an improved type compared to those present in the state of the art for at least two reasons that will be listed below, i.e. :
- La prima motivazione risiede nel fatto che le bugnature B, ricavate sugli elementi tubolari T, realizzanti lo scambiatore di calore SC, primariamente, implicano un aumento della superficie di scambio del calore dello scambiatore di calore SC stesso, precisamente tra l’elemento tubolare T provvisto di bugnature B e l'ambiente, definito “cella”, realizzato dal vano del forno F, e già, in questo modo, si ha un aumento del rendimento termico nella trasmissione di calore nella cella del forno F, aumentando la quantità di calore ceduto alla cella del forno F stesso. - The first reason lies in the fact that the bosses B, obtained on the tubular elements T, making the heat exchanger SC, primarily, imply an increase in the heat exchange surface of the heat exchanger SC itself, precisely between the tubular element T equipped with bosses B and the environment, defined as "cell", created by the oven compartment F, and already, in this way, there is an increase in the thermal efficiency in the transmission of heat in the oven compartment F, increasing the amount of heat transferred to the cell of the furnace F itself.
- Secondariamente, ma non per importanza, l'effetto suesposto non è il solo effetto che risulta realizzarsi a miglioramento della trasmissione di calore dagli scambiatori d calore SC definiti dagli elementi tubolari T provvisti di bugnature B alla cella del forno F, ma vi è un altro effetto migliorativo, ovvero le “strizioni” e le conseguent “espansioni” generate dalle bugnatura B lungo gli elementi tubolari T, generanti lo scambiatore di calore SC, provocano, per un ben noto principio fisico che non stiamo a descrivere, ma che nominiamo solamente, i.e. effetto “venturi”, una stasi del gas caldo combusto entro le zone di espansione dello scambiatore di calore SC, ed una zona di movimento più veloce nelle zone ove sono presenti le strizioni dovute alle bugnature B, quindi il fluido gassoso cakJoctprodotto dai bruciatori B, in buona sostanza, si sposta entro lo scambiatore dì calore SC in modo più lento in quanto ha zone di stasi alternate a zone di vera e propria accelerazione dei gas combusti, con una prevalenza funzionale delle zone di stasi. La prevalenza funzionale, da prove effettuate, delle zone di stasi, i.e., di espansione, rispetto alle zone di accelerazione, che sono zone di strizione, fa si che il gas combusto si muova con maggiore lentezza negli scambiatori di calore SC cedendo in tal modo una quantità di calore maggiore e non di meno tale cessione avviene in modo molto uniforme, proprio grazie a questo lento scorrimento del detto gas combusto, inoltre tale disposizione non inficia l'evacuazione dei gas di scarico, ovvero il tiraggio naturale risulta comunque essere efficace. - Secondly, but not least, the aforementioned effect is not the only effect that is achieved by improving the transmission of heat from the heat exchangers SC defined by the tubular elements T provided with bosses B to the cell of the furnace F, but there is a another ameliorative effect, that is the "constrictions" and the consequent "expansions" generated by the embossing B along the tubular elements T, generating the heat exchanger SC, cause, for a well-known physical principle that we are not describing, but which we only name , i.e. "venturi" effect, a stasis of the hot gas burned within the expansion zones of the heat exchanger SC, and a faster movement zone in the areas where there are the constrictions due to the bosses B, therefore the cakJoct gaseous fluid produced by the burners B, in essence, it moves more slowly within the heat exchanger SC as it has stasis zones alternating with zones of real acceleration of the burnt gases, with a functional prevalence of the stasis zones. The functional prevalence, from tests carried out, of the stasis zones, i.e., of expansion, with respect to the acceleration zones, which are narrowing zones, causes the burnt gas to move more slowly in the SC heat exchangers, thus yielding a greater quantity of heat and nevertheless this transfer occurs in a very uniform way, thanks to this slow flow of the said burnt gas, furthermore this arrangement does not affect the evacuation of the exhaust gases, or the natural draft is in any case effective.
Ben si intende che le zone di strizione definite dalle bugnature B e di espansione proprie dell'elemento tubolare TU che generano lo scambiatore di calore SC, sono state studiate, dimensionate, alternate e poste a distanze adatte fra loro al fine di non provocare, come suesposto, stasi di alcun tipo dei gas combusti, ma comunque di far si che il gas combusto scorra entro essi (SC) lentamente, ma allo stesso tempo di ottimizzarne il “tiraggio” naturale sino al camino C ove il gas caldo residuo potrà essere evacuato per normale tiraggio del camino che si aggetta all'esterno, oppure per tramite di un aspiratore che getta, sempre tramite camino esterno al forno, il gas combusto non più utile, verso l'esterno dell'ambiente ove il forno si viene a trovare. It is well understood that the narrowing zones defined by the bosses B and the expansion zones of the tubular element TU which generate the heat exchanger SC have been studied, dimensioned, alternated and placed at suitable distances between them in order not to cause, as outlined above, stasis of any type of combustion gases, but in any case to ensure that the burned gas flows within them (SC) slowly, but at the same time to optimize the natural "draft" up to chimney C where the residual hot gas can be evacuated by normal draft of the chimney that projects outside, or by means of an aspirator that throws, again via the chimney outside the oven, the no longer useful burnt gas, towards the outside of the environment where the oven is located.
Ben si comprende che varianti diverse potranno venire apportate al presente trovato senza peraltro uscire dall'ambito di quanto descritto e qui di seguito rivendicato e dal dominio della presente privativa industriale. It is well understood that different variants may be made to the present invention without however departing from the scope of what is described and claimed hereinafter and from the domain of the present industrial patent.
Claims (1)
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