NL192134C - Hulpwarmtewisselaar voor een verwarmingsketel. - Google Patents

Description

1 192134

Hulpwarmtewisselaar voor een verwarmingsketel

De uitvinding hééft betrekking op een hulpwarmtewisselaar voor het onttrekken van warmte, waaronder condensatiewarmte aan rookgassen bij een verwarmingsketel, voorzien van een rookgaskanaal met 5 gesloten buitenwand, dat een verticaal kanaaldeel heeft, dat in bedrijf van boven naar onder door rookgassen doorstroombaar is en waarbinnen zich althans één volgens een verticaal vlak verlopend plat vloeistofleidingpakket nauw zijdelings begrensd bevindt, welk leidingpakket in een warmtewisselcircuit opneembaar is.

Een dergelijke hulpwarmtewisselaar is bekend uit het artikel ”Les chaudières è condensation de petites 10 puissances; les matériels agréés” in CHAUD-FROID PLOMBERIE, volume 37, april 1983, (PARIS, FR) T.

DE VICARIS, blzn. 61-62.

Hierbij heeft de hulpwarmtewisselaar boven elkaar gelegen in één verticaal vlak verlopende leidingdelen ais vloeistofleidingpakket.

Bij een dergelijke samenstelling van het vloeistofleidingpakket komt een relatief weinig rendabele 15 warmte-uitwisseling tot stand, omdat het oppervlak van het vloeistofleidingpakket, voor warmte-uitwisseling met het langs de leidingdelen gevoerde verbrandingsgas, zeer beperkt is. Ook wordt het langs de leidingdelen gevoerde verbrandingsgas door de opstelling in een vlak van de leidingdelen niet voldoende tussen leidingdelen door geforceerd, hetgeen eveneens een nadelig gevolg heeft voor het thermische rendement.

De uitvinding beoogt voor het boven beschreven probleem een oplossing te bieden en voorziet daarvoor 20 in een hulpwarmtewisselaar van voomoemde soort, die het kenmerk heeft dat het leidingpakket is gevormd door meerdere serpentines, die elk in een verticaal vlak verlopen waarbij een leiding voor het vormen van een serpentine zigzag verloopt met een bocht van meer dan 180° tussen boven elkaar gelegen leidingdelen, waarbij de serpentines nagenoeg identiek zijn gevormd en parallel ten opzichte van elkaar in evenwijdige dicht op elkaar gelegen vlakken dakpansgewijs zijn gestapeld en waarbij de serpentines tijdens gebruik 25 worden gevoed met een primaire stroom uit één en dezelfde verdeler.

Door de maatregelen van de uitvinding wordt een hulpwarmtewisselaar verschaft die door zijn eenvoudige en compacte constructie enerzijds een bijzonder gunstig thermisch rendement heeft als gevolg van het grote contactoppervlak en een geforceerde meandervormige rookgasgeleiding tussen de dicht bij elkaar liggende leidingdelen wordt gedwongen, en waarbij anderzijds de afzonderlijke serpentines eenvoudig en 30 individueel kunnen worden vervangen.

Opgemerkt wordt dat uit het Amerikaanse octrooischrift 1.895.720 een warmtewisselaar bekend is, waarbij naast elkaar geplaatste serpentines uit één en dezelfde verdeler met water worden gevoed. Daarbij zijn de serpentines echter op relatief grote onderlinge afstand aangebracht, in plaats van in evenwijdige dicht op elkaar gelegen vlakken te zijn gestapeld.

35

In de tekening zijn uitvoeringsvoorbeelden van een verwarmingsketel met hulpwarmtewisselaar volgens de uitvinding weergegeven. Daarbij toont; figuur 1 een schematisch zij-aanzicht van een dwarsdoorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van de verwarmingsketel van het type met geforceerde afvoer; 40 figuur 2 een schematisch aanzicht overeenkomstig figuur 1, van een tweede uitvoeringsvorm van de verwarmingsketel, waarbij de afvoer via een schoorsteen plaatsvindt; figuur 3 een vooraanzicht van een hulpwarmtewisselaar; figuur 4 een vooraanzicht van een uitvoeringsvorm van een hulpwarmtewisselaar volgens de uitvinding; figuur 5 een schematisch zij-aanzicht in verticale doorsnede van een verwarmingsketel, voorzien van de 45 hulpwarmtewisselaar volgens figuur 4; en figuren 6 en 7 overeenkomstige aanzichten als figuren 4 en 5, van een andere uitvoeringsvorm van een hulpwarmtewisselaar volgens de uitvinding.

Volgens de tekening is de verwarmingsketel 10 voorzien van een brander 12, een warmtewisselaar 14, 50 welke direct boven de brander is geplaatst, in de stromingsbaan van de verbrandingsgassen, een zuig-ventilator 16 en een afvoerieiding voor verbrandingsgassen 18. In het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 1 wordt gebruik gemaakt van een verwarmingsketel met een zij-afvoer 20, terwijl bij het tweede uitvoeringsvoorbeeld, weergegeven in figuur 2, gebruik wordt gemaakt van een verwarmingsketel met een schoorsteenafvoer 20'.

55 In beide gevallen is een tweede warmtewisselaar aangebracht voor het terugwinnen van calorieën uit de verbrandingsgassen (deze warmtewisselaar wordt in het algemeen aangegeven met ’’condensor”), welke warmtewisselaar is aangebracht in het achterdeel 22 van de verwarmingsketel, welk deel een expansievat

Claims (5)

192134 2 24 bevat buiten het actieve deel van de verwarmingsketel. De condenserende hulpwarmtewisselaar 28 is aangebracht in een been van een bij voorkeur U-vormig kanaal 26, dat is vervaardigd uit een niet-oxiderend staal. Het kanaal strekt zich uit tussen de afvoer voor verbrandingsgassen naar buiten, 20 en 20' en de uitgang 18 van de ventilator 16. De warmtewisselaar 28 is verticaal aangebracht in het luchtdichte kanaal 26 5 en bestaat uit een groep van verticale ribben waardoorheen zich een waterbuis 30, voor de terugvoer van warmte naar de hoofdwarmtewisselaar 14 uitstrekt. Bij de ingang 32 van de hulpwarmtewisselaar 28, is de buis 30 verbonden met de terugvoer van de verwarmingsinstallatie (radiatoren van de centrale verwarming), waarbij de gedwongen circulatie van het water wordt opgewekt door een pomp 34. In het onderste deel is het kanaal 26 voorzien van de condensuitlaat 36 die is afgesloten door een vlotter (niet weergegeven in de 10 tekening). Het ondereinde van elke ribbe heeft een puntvorm, zodanig, dat de stroming van condensatiewater wordt bevorderd en de doorgang tussen de ribben wordt vrijgemaakt voor de verbrandingsprodukten. In figuur 1 is te zien dat verse lucht tot de verwarmingsketel wordt toegelaten via een de zij-afvoer 20 omgevende leiding 38. De verbrandingsgassen die de hoofdwarmtewisselaar 14 doorstromen worden door 15 de ventilator 16 door leiding 18 gestuwd en worden verder geleid door de hulpwarmtewisselaar 28, alvorens naar buiten te worden geleid door de zijafvoer 20. De verbrandingsgassen staan warmte af in de hoofdwarmtewisselaar 14 en verwannen daarbij het water dat door de warmtewisselaar middels buizen 33 wordt geleid. De verbrandingsgassen, met een nog steeds hoge temperatuur, bereiken vervolgens de hulpwarmtewisselaar 28, en staan daarbij restwarmte door condensatie, af aan het water, dat circuleert door de 20 hulpwarmtewisselaar 28. Het water dat de hulpwarmtewisselaar 28 binnentreedt is afkomstig van de verwarmingsterugvoer en wordt naar de hulpwarmtewisselaar 28 geleid door middel van de buizen 30 en

33. Het herverwarmde water wordt door de buizen 31 naar de radiatoren van de centrale verwarming geleid. Het op de hulpwarmtewisselaar gecondenseerde water wordt verzameld onderin het kanaal 26, vanwaar het wordt verwijderd door middel van de uitlaat 36 via een vlotter. Het kanaal 26 is in het bovendeel 25 voorzien van een opening, welke opening op luchtdichte wijze wordt afgesloten door een deksel 39 (figuur 3). Hierdoor kan de hulpwarmtewisselaar 28 worden gedemonteerd. Bij de andere uitvoeringsvorm volgens figuur 2 wordt een schoorsteen gebruikt als uitlaat voor de verwarmingsketel. Bij die verwarmingsketel heeft de aanvoer van verse lucht direct in het onderstel van de verwarmingsketel plaats. Overigens is deze verwarmingsketel identiek aan de verwarmingsketel volgens 30 figuur 1. Volgens de figuren 4 en 5 bestaat de hulpwarmtewisselaar 28 uit vier serpentinebuizen 46, die in evenwijdige vlakken verlopen volgens een ”streng-”configuratie, d.w.z. dat de hartlijnen van de verschillende buizen als serpentines, onderling zijn versprongen. De serpentines zijn op één en dezelfde verdeler als ingang 32 voor het water aangesloten, dat herverwarmd dient te worden en dat afkomstig is uit het 35 verwarmingscircuit, dat gevoed wordt door de verwarmingsketel 10. Het serpentinesamenstel van de warmtewisselaar 28 is geplaatst in een blokvormig been van het kanaal 26, dat de uitlaat 36 voor condensaat in het onderste deel heeft, en dat de verbrandingsgassen van boven naar beneden leidt. De verbrandingsgassen, afkomstig van de verwarmingsketel 10, worden na doorstroming door de hoofdwarmtewisselaar door de ventilator 16, via leiding 18, in het kanaal 26 gestuwd.

40 De verbrandingsgassen staan met name door condensatie restwarmte af aan het water dat vanaf de verdeler 32 door de serpentines van de warmtewisselaar 28 stroomt. Het water wordt hierdoor opgewarmd en wordt vervolgens via de leiding 30 naar de hoofdwarmtewisselaar van de verwarmingsketel 10 geleid. Om de hulpwarmtewisselaar aan te passen aan de verschillende gebruiksomstandigheden is de mogelijkheid van twee circulatiebanen voor verbrandingsprodukten in het ontwerp opgenomen.

45 Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens de figuren 4 en 5, is het samenstel van serpentines 46 alleen aangebracht in het been van het kanaal 26 dat neergaand wordt doorstroomd door verbrandingsgas, afkomstig van de verwarmingsketel 10, terwijl bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens de figuren 6 en 7, een tussenschot 42 zodanig in het kanaal 26' is aangebracht, dat een deel 44 van de bundel van serpentines ligt in het been van het kanaal 26 dat door verbrandingsgassen bovenwaarts wordt doorstroomd en voert 50 naar de afvoer 20".

55 Hulpwarmtewisselaar voor het onttrekken van warmte, waaronder condensatiewarmte aan rookgassen bij een verwarmingsketel, voorzien van een rookgaskanaal met gesloten buitenwand, dat een verticaal kanaaldeel heeft, dat in bedrijf van boven naar onder door rookgassen doorstroombaar is en waarbinnen 3 192134 zich althans één volgens een verticaal vlak verlopend plat vloeistofleidingpakket nauw zijdelings begrensd bevindt, welk leidingpakket in een warmtewisselcircuit opneembaar is, met het kenmerk, dat het leiding-pakket is gevormd door meerdere serpentines, die elk in een verticaal vlak verlopen waarbij een leiding voor het vormen van een serpentine zigzag verloopt met een bocht van meer dan 180° tussen boven elkaar 5 gelegen leidingdelen, waarbij de serpentines nagenoeg identiek zijn gevormd en parallel ten opzichte van elkaar in evenwijdige dicht op elkaar gelegen vlakken dakpansgewijs zijn gestapeld en waarbij de serpentines tijdens gebruik worden gevoed met een primaire stroom uit één en dezelfde verdeler (32). Hierbij 5 bladen tekening