ITVI980044U1 - Scambiatore di calore ad alto rendimento - Google Patents

Description

" SCAMBIATORE DI CALORE AD ELEVATO RENDIMENTO "

DESCRIZIONE

Il presente trovato si propone la realizzazione d'una superficie a sezione circolare ad elevato coefficiente di scambio termico.

Come è noto, il trasferimento di calore tra due fluidi separati da una parete di materiale buon conduttore termico è principalmente governato dalla differenza di temperatura tra i due fluidi e dalla loro velocità di flusso.

Tuttavia, la velocità di flusso di uno o di entrambi i fluidi non è un parametro che influisce in modo lineare sulla trasmissione del calore; tra l'altro, perchè ad esempio, a velocità di flusso molto basse o mo deste tra le pareti ed il fluido si viene quasi sempre a creare uno strato o velo relativamente statico sul quale può scorrere il fluido in movimento e che costituisce, peraltro, una barriera termicamente isolante la quale abbassa notevolmente il coefficiente di scambio termico, a parità di altre condizioni.

Uno scopo della presente invenzione è quello di mette re a disposizione una superficie scambiante in grado di assicurare un elevato coefficiente di scambio termico per il riscaldamento di un fluido a mezzo di un altro fluido più caldo tra loro separati da una parete di trasferimento del calore, oppure per il raffred damento di un fluido a mezzo di un altro fluido più freddo per refrigeratori e condizionatori in genere. Secondo l'invenzione si fornisce uno scambiatore di calore tra un fluido relativamente caldo e fluente at traverso uno spazio anulare o tubolare delimitato da una parete conduttrice di calore ed un fluido relativamente freddo che circonda ed avvolge esternamente, almeno parte di detto spazio anulare o tubolare e si caratterizza per il fatto che sulla superficie interna vengono a contatto uno o più settori di materiale, buon conduttore termico-che provvedono a trasportare il calore dalla sezione ove il fluido affluisce velocernente verso la intercapedine.

Ulteriori aspetti e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata di alcuni suoi specifici esempi di rea lizzazione preferiti, dati a titolo illustrativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la FIGURA 1 è una vista schematica in sezione longitu dinaie di uno scaldacqua tradizionale di tipo industriale;

la FIGURA 2 è una vista schematica di un settore, secondo la presente invenzione;

la FIGURA 3 è una vista laterale del settore di Figura 2;

la FIGURA 4 è una vista schematica, in sezione longitudinale dello scambiatore, secondo la presente inven zione ;

la FIGURA 5 è una vista schematica in sezione longitu dinaie di uno scaldacqua di tipo industriale, secondo la presente invenzione.

Nelle varie Figure del disegno parti o componenti ugu ali o simili sono state contraddistinte con gli stessi numeri di riferimento.

- FIGURA 1 - 11 recipiente 1) contiene l'acqua da riscaldare. Il bruciatore 2), fornito di bocca 3) per l 'aspirazione dell'aria comburente e di condotto 4) per la immissione del combustibile, produce la fiamma nella camera di combustione 5). I gas di combustione ascendono all'interno dei tubi-fumo 7) e fuoriescono al camino tramite il condotto 9). I tubi-fumo 7) sono saldati al cielo in 6) ed alla parete superiore 8). I gas di combustione che aderiscono alla superficie interna dei tubi-fumo 7) rimangono più freddi rispetto a quelli affluenti nella parte centrale e quindi fungono da barriera alla trasmissione del calore.

Per ovviare a questo inconveniente vengono inseriti,— all'interno di detti-tubi-fumo, i ben noti turbolatori; questi aumentano il coefficiente di trasmissione termica però in misura molto limitata.

I tubi-fumo 7) devono sopportare una rilevante pres-, sione dall'esterno, pertanto sono realizzati con tubo di acciaio di apposito spessore.

- FIGURA 2 - FIGURA 3 - E' schematizzato l'inserto se condo il presente trovato, che viene avvitato all'interno del tubo-fumo.18). L'inserto 11) è periferica-, mente munito di filettatura 12); è dotato di alettatu re 13), tra loro collegate dall'anello periferico 17) I gas di combustione passano tra le alettature, lungo le gole 14). Opportuni incavi 15) provvedono ad ammor lizzare le dilatazioni termiche. L'inserto ha, nella sua parte centrale, un vano 16).

Viene costruito con materiale buon conduttore, preferibilmente in lega di alluminio pressofuso. Ciò consente di realizzare alettature particolarmente lunghe é di trasmettere il calore alla parete del tubo anche negli interspazi tra dette alettature dell'anello periferico 17).

- FIGURA 4 - Indica il tubo-fumo 18) munito di inserti. Il tubo-fumo è al suo interno filettato 12') ed è saldato nella sua parte inferiore al cielo 6) dello scaldacqua e nella sua parte superiore alla parete 8) Gli inserti sono posizionati in modo sfalsato tra loro: 13) e 13').

Il volume centrale viene ostruito mediante il tampone 19) costruito con materiale buon isolante termico. La filettatura oltre a garantire il fissaggio meccani co dell'inserto al condotto, provvede ad aumentare anche la superficie di contatto tra di essi e quindi la superficie di scambio termico.

Lo scaldacqua tradizionale da 300 litri di capienza è munito di sei tubi-fumo del diametro di 60 millimetri E' possibile ottenere maggiore potenzialità termica è maggiore rendimento con un solo tubo-fumo avente diametro di 160 millimetri, munito di quattro inserti la cui altezza complessiva è di 200 millimetri.

Oltre al considerevole risparmio economico di materia le e di costruzione, vengono ridotti i problemi di di latazione termica, di porcellanatur a e, soprattutto, di pulizia ( eliminazione delle incrostazioni di calpare ) che negli scaldacqua tradizionali è pressocchè impossibile effettuare completamente.

FIGURA 5 - Viene schematizzata una versione origina le di scaldacqua di tipo industriale, utilizzante la presente invenzione.

Il gruppo 21) costituisce sia la camera di combustione sia la superficie scambiante. Esso è flangiato al serbatoio 11. Sulla estremità esterna al serbatoio è montato il bruciatore stagno di tipo tradizionale, co sicchè il suo boccaglio 24) occupa il vano centrale degli inserti 13), al posto del tampone. Gli inserti hanno le alettature disposte coassialmente. L'estremità posteriore del gruppo 21) è otturata da un fondello. La fiamma si sviluppa nella sezione centrale del condotto; i gas di combustione invertono il movimento rispetto alla fiamma, passano attraverso gli in terspazi tra le alettature degli inserti e fuoriescoho dal condotto 23) per affluire al camino.

Le ridotte dimensioni del gruppo 21) permettono il suo posizionamento con asse orizzontale e consente la eventuale installazione di un secondo apparecchio riscaldante; 21'), 22') e 23'). Questa ultima soluzione apporta principalmente due vantaggi: raddoppia la potenzialità di riscaldamento e, soprattutto, garantisce continuità di funzionamento nel caso di avaria di uno dei due apparecchi.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1,- Scambiatore di calore tra un fluido relativamentecaldo fluente attraverso uno spazio anulare delimitato da una parete conduttrice del calore ed un fluido relà tivamente freddo che circonda ed avvolge esternamente, detto spazio anulare o tubolare e si caratterizza peril fatto che all'interno di detto spazio anulare o tubolare, fissati alla parete conduttrice, sono posti uno o più inserti aventi una elevata superficie di scam bio dovuta alle alettature. 2 - Scambiatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la superficie interna della pare te conduttrice di calore è preferibilmente filettata e su detta filettatura è/sono avvitati gli inserti. 3 - Scambiatore secondo le rivendicazioni 1 e 2, carat terizzato dal fatto che il fluido riscaldante passa tra gli interspazi creati dalle alettature di detti in sèrti, essendo il calore assorbito dalle alettature. 4 - Scambiatore secondo le rivendicazioni da 1 a 3, ca ratterizzato dal fatto che gli inserti sono costruiti con materiale buon conduttore del calore, preferibilmente in lega di alluminio pressofuso; ciò consente di ottenere alettature particolarmente lunghe e, soprattutto di distribuire la trasmissione termica su tutta la superficie del/degli inserti a contatto con la pare rete conduttrice . 5 - Scambiatore secondo le rivendicazioni da 1 a 4, ca ratterizzato dal fatto che sulla superficie,periferica degli inserti sono intagliati opportuni incavi od altro artifizio al fine di neutralizzare la sovrappressione,derivata alla diversa dilatazione termica/ tra detti inserti e la parete conduttrice. 6 - Scambiatore secondo le rivendicazioni da 1 a 5,caratterizzato dal fatto che le alettature di un inserto possono essere allineate oppure sfalsate rispetto al- . le alettature degli inserti contigui. - Scambiatore secondo le rivendicazioni da 1 a 6,car ratterizzato dal fatto che la superficie esterna della parete conduttrice può essere dotata di alettature,nervature od altro, al fine di aumentare la superficie di scambio termico verso il fluido riscaldato.