ITRM960191U1 - Perfezionamenti agli impianti di climatizzazione ed in particolare agli scambiatori di calore - Google Patents

Description

Perfezionamenti agli impianti di climatizzazione ed in particolare agli scambiatori di calore.

Gli impianti di condizionamento possono essere classificati ,con riguardo alla loro destinazione in applicazioni civili e applicazioni industriali.I primi applicati nei teatri, e cinematografi, ospedali e alberghi,uffici e abitazioni ecc. hanno lo scopo di mantenere negli ambienti frequentati dalle persone, e per il loro benessere .quelle condizioni di temperatura umidità e purezza dell'aria igienicamente più adatte all'organismo umano di quelle che si stabilirebbero naturalmente. I secondi sono applicati invece per ottenere artificialmente determinate condizioni ambientali che rendono possibile o migliore, la lavorazione di prodotti le cui caratteristiche e qualità sono influenzate dalle temperatura e dalla umidità dall'aria ambiente cosicché,indipendentemente dal clima esterno ,il processo di lavorazione possa svolgersi regolarmente durante tutto l'anno.

Gli impianti di climatizzazione comprende schematicamente ventilatori per la produzione di aria condizionata,batterie per il raffreddamento e riscaldamento ,filtro e umidificatori,serrande di regolazione.dispositivi di regolazione automatica,tubazioni di collegamento e rubinetterie

L'impianto è completato da un gruppo frigorifero per la produzione del freddo e per il funzionamento estivo,caldaia per la produzione di acqua calda o vapore per il funzionamento invernale condotte e bocchette per la mandata dell'aria condizionata e per l'aspirazione dell'aria riciclata.

Una componente fondamentale dell'impianto di climatizzazione è lo scambiatore di calore che sostanzialmente è un dispositivo che realizza lo scambio termico tra due fluidi.GeneTalmente gli scambiatori di calore in uso eono costituiti da una serie di tubazioni contenute in un involucro generalmente cilindrico;nelle tubazioni circola il fluido di raffreddamento mentre all'interno' .del involucro cilindrico che contiene i tubi circola l'altro fluido .

La circolazione del fluido all'interno dei tubi è condotta in modo tale da fargli percorrere due,o quattro volte o più .la lunghezza dello scambiatore mentre il fluido all'esterno compie un percorso a zig-zag attraverso i tubi ad opera di opportuni diaframmi posti trasversalmente ad esse.

Sebbene funzionali, tali scambiatori di calore presentano uno scarso rendimento dovuto sia alla cattiva distribuzione del fluido nelle tubazioni.da parte dei mezzi di immissione del fluido che circola all'interno delle tubazioni ,sia alla cattiva circolazione del secondo fluido all'esterno dei tubi ed all'interno del contenitore.

Attualmente,la distribuzione del fluido all'interno delle tubazioni,avviene per mezzo di un diffusore che è posto in vicinanza dell'inizio del fascio di tubi da alimentare e che grazie ad uno o più deflettori,distribuisce il fluido in uscita verso l'imboccatura delle tubazioni; con tale dispositivo il fluido viene distribuito sicuramente nelle tubazioni che si trovano in asse e più prossime alla bocca di uscita.mentre quelle più lontane e che possono essere raggiunte solo dal fluido deviato dai deflettori ricevono inevitabilmente una quantità di fluido inferiore.

Anche il secondo fluido,che per realizzare lo scambio termico deve circolare tra i fasci di tubi trova delle difficoltà di circolazione dovuta sia alla distribuzione dei diaframmi che si trovano trasversalmente ai tubi e che creano il percorso obbligato che il fluido deve seguire tra le tubazioni .sia alla forma stessa della parte interna del contenitore che causa una cattiva circolazione del secondo fluido,fino ad arrivare al ristagno in alcune zone del contenitore.

E' evidente che quanto detto causa una forte caduta del rendimento dello scambiatore di calore che attualmente deve essere sempre sovra dimensionato per poter soddisfare con sicurezza le esigenze dell'impianto.

Al fine di ovviare agli inconvenienti menzionati sono stati apportati agli scambiatori di calore dei perfezionamenti riguardanti il dispositivo di distribuzione del fluido all'interno del fascio di tubazioni e la circolazione e distribuzione del fluido tra le tubazioni nonché alla parte interna dell'involucro esterno,che consentono di aumentare in modo considerevole il rendimento dello scambiatore riducendone al contempo anche la rumorosità. " .

Secondo l'invenzione l'alimentazione del fascio di tubi interni dello scambiatore di calore con il fluido previsto ,ad esempio freon,viene effettuata per mezzo di un distributore che prevede una condotto principale di adduzione del fluido che si innesta in una camera di distribuzione dalla quale si dipartono dei corti condotti,in numero uguale ma di diametro leggermente inferiore,ai tubi dello scambiatore di calore da alimentare ,in modo tale che ogni tubo del fascio di tubazioni da alimentare con il fluido, che compone lo scambiatore di calore, sia alimentato direttamente in misura uguale agli altri tubi indipendentemente dalla posizione rispetto al condotto principale di adduzione .

Un secondo oggetto dell'invenzione è quello dì migliorare la circolazione del secondo fluido all'interno dell'involucro esterno dello scambiatore che racchiude il fascio di tubazioni in modo tale che lo scambio di calore avvenga in maniera costante ed uniforme, secondo l'invenzione in prossimità della bocca di ingresso e della bocca di uscita del fluido che circola tra le tubazioni sono disposti dei deflettori,che hanno una inclinazione che parte dal perimetro della bocca di ingresso verso la paratia più vicina,che traversa le tubature, impedendo in tal modo che il secondo fluido ad esemplo acqua si disperda all'ingresso costringendolo ad incanalarsi attraversando in senso trasversale tutto il fascio di tubazioni;il secondo fluido ,ad esempio acqua ,segue poi un percorso obbligato, come è usuale , determinato da una serie di paratie, parallele alla prima,che sono disposte tra le tubazioni ad intervalli regolari perpendicolarmente al loro asse longitudinale. Secondo l'invenzione le tubazioni sono disposte all'interno del contenitore esterno con una disposizione tale,che viste frontalmente, le tubazioni od ogni fascio di queste, presenta un perimetro esterno assimilabile ad una quadrato o ad rettangolo cosi che,disponendo all'interno del contenitore due pareti longitudinali,una per lato, parallele all'asse orizzontale del contenitore che passa per la bocca di alimentazione, si riduce la curvatura interna del contenitore esterno delle tubazioni, aumentando la forza del fluido che lo attraversa ed evitando zone morte nei tubi periferici dove il fluido o non arriva o ristagna compromettendo lo scambio termico tra il fluido che circola all'interno delle tubazioni e quello che circola esternamente.

Sempre per il motivo prima esposto,all'estremità opposta a quella di alimentazione delle tubazioni è disposta una seconda paratia che accompagna la sagoma di ingombro delle tubazione costringendo il fluido a circolare più velocemente evitando di disperdersi in zone nelle quali le tubazioni non sono presenti.

Quanto fino ad ora sommariamente detto potrà essere meglio compreso dalla descrizione dettagliata che segue data con riferimento ai disegni allegati in cui:

La fig.l mostra una vista in sezione verticale dello scambiatore di calore di cui alla presente invenzione.

La fig.2 mostra una vista in sezione orizzontale dello scambiatore di calore di cui alla figura 1. La fig. 3 mostra una vista frontale di una possibili disposizioni dei fasci di tubazioni all'interno dello scambiatore.

La fig.4 mostra una sezione frontale dello scambiatore di calore

Le fig. 5 una vista in pianta dell'alimentatorediffusore del fluido nelle tubazioni

La fig.6 una vista in sezione del alimentatore diffusore di cui alla fig.5

La fig. 7 e 8 possibili varianti dell'alimentatore- diffusore del fluido nelle tubazioni.

Secondo la presente invenzione lo scambiatore di calore è costituito da una serie di tubazioni 1 disposte come si può vedere dalle figure 1 e 2 in modo tale che il fluido con cui sono alimentate percorra la lunghezza della scambiatore due volte; le tubazioni 1 sono disposte all'interno di un involucro esterno 2 sostanzialmente cilindrico chiuso ad una estremità con una coperchio tondeggiante 3 .mentre all'estremità opposta viene chiuso dall'insieme costituito dal alimentatore-diffusore 4. In prossimità del blocco alimentatore-diffusore sulla parte superiore dell'involucro 1 è prevista la bocca 5 di ingresso del secondo fluido, ad esemplo acqua, mentre in corrispondenza circa del coperchio 3 è prevista la bocca di uscita 6 del secondo fluido.

Come precedentemente accennato, le tubazioni 1 disposte all'interno d.el contenitore 2 sono alimentate con il fluido necessario per mezzo del alimentatore diffusore 4, che come si può vedere dalla figura 6 è costituito da un condotto 7 attraverso il quale il fluido. ad esempio il freon, viene alimentata all'interno della camera 8 nella quale sono presenti tanti condotti corti 9, disposti in modo tale che ognuno dei condotti 9 grazie al diametro leggermente inferiore rispetto a quello delle tubazioni 1. si inserisca all'interno della tubazione 1 stessa; quando nella camera 8 viene Immesso per mezzo del condotto 7 il fluido da Immettere nella tubazioni 1 ognuna delle tubazioni 1 viene direttamente alimentata evitando così la non uniformità che presentano i sistemi di alimentazione attualmente in uso. Nella fig.7 è mostrata una possibile variante della soluzione descritta in cui tutti i condotti di alimentazione 9 vengono fatti convergere in un unico collettore al quale viene allacciata la bocca di carico del fluido da immettere nelle tubazioni 1.

Nella figura 8 sono mostrati come ulteriore variante dell'alimentatore descritto,una serie di beccucci ottenuti per stampaggio che inseriti nelle tubazioni permetto l'alimentazione con il fluido. Al fine di migliorare la circolazione del secondo fluido presente all'interno dell'involucro 2, ma all'esterno delle tubature 1 è previsto adiacente alla bocca di mandata del fluido , che può ad esempio essere acqua, un deflettore 11 che convoglia il fluido in entrata direttamente sulle tubazioni 1 costringendolo fin dall'inizio al percorso che tale fluido dovrà necessariamente seguire grazie ai diaframmi 12 presenti ad intervalli regolari lungo tutta la lunghezza delle tubazioni 1 fino alla bocca di uscita 6.

Un ulteriore miglioramento della circolazione del fluido intorno alle tubazioni 1 è stato ottenuto disponendo ,come si può facilmente vedere dalla figura A, le tubazioni 1 in modo tale che il disegno della sezione trasversale sia assimilabile ad un quadrato o ad un rettangolo cosi che per mezzo di apposite paratie 13 disposte parallelamente all'asse longitudinale dello scambiatore di calore, a fianco delle tubazioni 1. si ottenga un restringimento del volume interno dell'involucro esterno Z e un conseguente aumento della pressione con cui il fluido circola tra le tubazioni,impedendo allo stesso tempo.il crearsi di zone morte non raggiunte dal fluido o nelle quali la circolazione del fluido avviene molto lentamente o vi è stagnazione; sempre per il motivo ora esposto una ulteriore paratia 14 è disposta nella parte finale delle tubature 1 in corrispondenza del della parte interna del coperchio 3.

La disposizione dei diaframmi 12 ed in particolare il paesaggio delle tubazioni all'interno di esse permette di avere un fascio di tubi esente dalla vibrazioni causate dal passaggio del seconda fluido .vibrazioni che comportano un aumento notevole della rumorosità ed il rischio di rotture delle tubazioni con il passare del tempo.

A quanto fino ad ora descritto ed illustrato potranno essere apportate tutte le modifiche dettate dalla attuazione pratica e dai tecnici del ramo senza esulare dall'ambito dell'invenzione quale appare dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.Perfezìonamenti agli impianti di climatizzazione ed in particolare agli scambiatori di calore in cui lo scambiatore di calore è costituita da una serie di tubazioni 1 disposte in modo tale che il fluido con cui sono alimentate percorra la lunghezza della scambiatore due o più volte; le tubazioni 1 sono disposte all'interno di un involucro esterno 2 sostanzialmente cilindrico chiuso ad una estremità con una coperchio tondeggiante 3 .mentre all’estremità opposta viene chiuso dall'insieme costituito dal alimentatore-diffusore 4; in prossimità del blocco alimentatore-diffusore sulla parte superiore dell'involucro 1 è prevista la bocca 5 di ingresso del secondo fluido, ad esempio acqua, mentre in corrispondenza circa del coperchiò'3 è prevista la bocca dì uscita 6 del secondo fluido ; detto scambiatore essendo CARATTERIZZATO dal fatto che l'alimentatore diffusore 4, è costituito da un condotto 7 attraverso il quale il fluido,ad esempio il freon, viene alimentato all'interno della camera 8 nella quale sono presenti tanti condotti corti 9, disposti in modo tale che ognuno dei condotti 9 grazie al diametro leggermente inferiore rispetto a quello delle tubazioni 1, si inserisca all'interno della tubazione 1 stessa per cui, quando nella camera 8 viene immesso per mezzo del condotto 7 il fluido da immettere nella tubazioni 1 ognuna delle tubazioni 1 viene direttamente alimentata in modo uniforme rispetto'alla quantità di fludio immessa ed alle altre tubazioni indipendentemente dalla sua posizione all'interno del fascio di tubazioni 1 2.Perfazionamenti agli impianti di climatizzazione ed in particolare agli scambiatori di calore secondo la rivendicazione precedente CARATTERIZZATO dal fatto che i condotti di alimentazione 9 sono raggruppati in un unico collettore al quale viene allacciata direttamente la bocca di carico del fluido da immettere nelle tubazioni 1. 3.Perfazionamenti agli impianti di climatizzazione ed in particolare agli scambiatori di calore secondo la rivendicazione precedente CARATTERIZZATO dal fatto all'interno dell'involucro 2, è previsto adiacente alla bocca di mandata del secondo fluido , un deflettore 11 che convoglia il fluido in entrata direttamente sulle tubazioni 1 costringendolo fin dall'inizio al percorso che tale fluido dovrà necessariamente seguire grazie ai diaframmi 12 presenti ad intervalli regolari lungo tutta la lunghezza delle tubazioni 1 fino alla bocca di uscita 6. 4.Perfezionamenti agli impianti di climatizzazione ed in particolare agli scambiatori di calore secondo la rivendicazione precedente CARATTERIZZATO dal fatto che le tubazioni 1 .all'inte rno del contenitore sono disposte in modo tale che il disegno della sezione trasversale sia assimilabile ad un quadrato o ad un rettangolo cosi che per mezzo di apposite paratie 13 disposte parallelamente all'asse longitudinale dello scambiatore di calore, a fianco di dette tubazioni 1, si ottenga un restringimento del volume interno dell'involucro esterno 2 ed un conseguente aumento della pressione con cui il fluido circola tra le tubazioni evitando anche il formarsi di zone di stagnazione. 5 .Perfezionamenti agli impianti di climatizzazione ed in particolare agli scambiatori di calore secondo la rivendicazione precedente CARATTERIZZATO dal fatto che una ulteriore paratia 14 è disposta nella parte finale delle tubature 1 in corrispondenza della parte interna del coperchio 3 del contenitore 2 per aumentare la velocità di circolazione e evitare zone di stagnazione. 6. Perfezionamenti agli impianti di climatizzazione ed in particolare agli scambiatori di calore in cui il gruppo diffusore alimentatore è costituito da una serie di beccucci ottenuti per stampaggio.