NL2006151C2

NL2006151C2 - Warmtewisselaar waarin akoestische golven worden gebruikt tegen aangroei van organismen.

Info

Publication number: NL2006151C2
Application number: NL2006151A
Authority: NL
Inventors: Petrus Carolus Johannes Soest; Roy Semo L Soemotinojo; Peter Leeuwen
Original assignee: Gea Bloksma B V
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2012-08-08
Also published as: EP2485003A1

Description

- 1 -

WARMTEWISSELAAR WAARIN AKOESTISCHE GOLVEN WORDEN GEBRUIKT TEGEN AANGROEI VAN ORGANISMEN

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een 5 warmtewisselaar voor vaartuigen, welke is voorzien van een toe- en afvoer die aangesloten zijn op een daarin lopend buizenstelsel voor het uitwisselen van warmte tussen daarin stromend water en buitenboord water, welk buizenstelsel parallel aan elkaar in lengterichting lopende buizen heeft 10 waartussen in het middelloodvlak van de warmtewisselaar een zich over genoemde lengterichting uitstrekkende ruimte zit.

De onderhavige uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze waarbij aangroei van organismen wordt tegengegaan.

15

Een dergelijke warmtewisselaar of koeler, en een dergelijke werkwijze zijn bekend. In het bijzonder is het bekend om de buizen of leidingen van een buizenstelsel in de warmtewisselaar uit een koperlegering te vervaardigen, 20 waarbij door de inzet van een anti-fouling systeem koper op electro-chemische wijze aan anodes van dat systeem wordt onttrokken. Hierdoor kunnen organismen, speciaal micro-organismen zoals die in zeewater aanwezig zijn, zich praktisch niet aan de buitenzijde op de koperen buizen 25 afzetten.

Deze bekende werkwijze vervuild het uitgaande water echter met koper, en vraagt een aanzienlijke hoeveelheid permanent beschikbaar elektrisch vermogen om continu operationeel te zijn ter voorkoming van de aangroei.

30 Bovendien moeten de allengs meer elektro-chemisch aangevreten en dunner wordende koperen buizen na verloop van tijd vernieuwd worden. Dit is een tijdrovende klus die gezien de lengte van de noodzakelijke periode tot aanzienlijke kosten en gederfde inkomsten leidt vanwege het 35 dan niet inzetbaar zijn van het betreffende vaartuig.

- 2 -

Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterde warmtewisselaar voor vaartuigen en dito werkwijze die elk bedrijfszeker zijn, en tot minder 5 onderhoud- en stilstandtijd leiden, en waarvan de aanpassingen en het ruimtebeslag zowel van de warmtewisselaar als bij inbouw ter plaatse, minimaal zijn.

Daartoe heeft de warmtewisselaar overeenkomstig de 10 uitvinding de kenmerken van conclusie 1 en heeft de dienovereenkomstige werkwijze de kenmerken van conclusie 9.

Voordeel van de warmtewisselaar volgens de uitvinding is dat de langwerpig uitgevoerde ultrasone golven voortbrengende orgaan of organen, hierna ook akoestische 15 omzetter of transductor genoemd, qua vorm optimaal zijn toegerust zijn om te zorgen voor een brede overdracht van akoestisch vermogen naar het binnenkomende buitenboord water. Onder omstandigheden zijn de omzetters in staat om over desgewenst de volledige lengte van de buizen en 20 dienovereenkomstige ruimte, voor een brede verspreiding en transmissie van akoestische golven langs en tussen de buizen in de warmtewisselaar of koeler te zorgen.

Een uitvoeringsvorm van de warmtewisselaar 25 overeenkomstig de uitvinding heeft het kenmerk dat de buizen zodanig zijn gerangschikt dat deze de voornoemde ruimte insluiten, wat in het bijzonder het geval is bij een verdere verfijning waarbij de buizen U-vormig zijn en de ruimte waarin voornoemde organen zijn aangebracht binnen 30 die vorm opgesloten ligt, en als het ware daardoor omsloten wordt. In combinatie met het voorgaande ontstaat een voorkeursuitvoeringsvorm van de warmtewisselaar volgens de uitvinding waarbij ook de ultrasone golven voortbrengende organen, zoals de elektro-akoestische of piëzo elektrische 35 omzetter organen elektrische aansluitingen hebben die zich - 3 - aan dezelfde bovenzijde van de warmtewisselaar bevinden. Zowel de elektrische als de thermische 'aansluitingen' zitten dan met voordeel aan eenzelfde goed bereikbare zijde van de warmtewisselaar.

5

Verder toe te lichten mogelijke uitvoeringsvormen die in de overige conclusies zijn uiteen gezet, zijn samen met de daarbij behorende voordelen in de navolgende beschrijving vermeld.

10

Thans zullen de warmtewisselaar en de dienovereenkomstige werkwijze volgens de onderhavige uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van de onderstaande figuren, waarin overeenkomstige onderdelen van dezelfde 15 verwijzingscijfers zijn voorzien. Daarbij toont:

Figuur 1 een opengewerkte aanzicht op het inwendige van een voorkeursuitvoeringsvorm van een warmtewisselaar volgens de uitvinding; en

Figuur 2 een rechter aanzicht op de doorsnede ter 20 plaatse van een in de warmtewisselaar van figuur 1 aangebrachte ultrasone omzetter.

De figuren 1 en 2 tonen elk aanzichten op het inwendige van een koeler of warmte wisselaar 1, waarin voor 25 de duidelijkheid alleen de positie van de daarin ontbrekende behuizing 2 is aangegeven. Dergelijke warmtewisselaars 1 worden gebruikt aan boord van vaartuigen zoals schepen. De warmtewisselaar 1 is voorzien van doorvoeren d.w.z. toe- en afvoeren 3, 4 die aangesloten 30 zijn op een zich in de behuizing bevindend buizenstelsel 5 voor een veelal te koelen vloeibaar medium, hier koelwater, dat in dit geval over diverse plaatsen in het schip over verbruik apparaten wordt verdeeld en dan naar de koeler 1 wordt teruggeleid. In de koeler 1 vindt een uitwisselen van 35 warmte tussen het zeewater en het koelwater plaats.

- 4 -

Zoals figuur 1 toont heeft het buizenstelsel 5 daartoe parallel aan elkaar in lengterichting door de warmtewisselaar 1 lopende buizen 6, waartussen een in de figuren 1 en 2 zichtbare ruimte 7 zit. De ruimte 7 ligt 5 ingebed tussen de buizen 6, zit in het middelloodvlak van de warmtewisselaar 1 en heeft een langwerpige vorm, waarbij deze zich bij voorkeur over nagenoeg de gehele lengte van de buizen 6 uitstrekt. De warmtewisselaar 1 is voorzien van in de ruimte 7 aangebrachte bij voorkeur eveneens 10 langwerpig uitgevoerde ultrasone golven voortbrengende organen 8. Op die manier past de vorm van de ruimte 7 goed bij de vorm van de organen 8. Een compacte warmtewisselaar is het gevolg en de overdracht van akoestisch vermogen van de organen 8 naar het veelal koelende medium of zeewater 15 vindt dan effectief en over bij voorkeur nagenoeg de gehele lengte van de langwerpige organen 8 plaats.

De ultrasone golven voorbrengende organen 8 staan ook bekend als elektro-akoestische of piëzo elektrische omzetters of converters die hier echter een special aan de 20 vorm van de ruimte aangepaste langgerekte buis- of cilindervorm hebben, met een lengte van bijvoorbeeld 1 tot veelal maximaal 2 meter. Het kan zijn dat er ruimte tussen de buizen 6 moet worden vrijgemaakt om daarin de akoestische omzetter 8 of het langgerekte pakket aan 25 individuele omzetters 8 in onder te brengen, opdat de buizen 6 zodanig zijn te rangschikken dat deze de voornoemde ruimte als het ware in- of omsluiten.

In de in de gezamenlijk geziene figuren 1 en 2 getoonde uitvoering heeft de warmtewisselaar 1 hier alleen 30 aan de bovenzijde een plaat 9, waarop de respectieve toevoeren 3 en afvoeren 4 voor de media zijn aangebracht.

In de uitvoering met de U-vormige buizen 6 die bij voorkeur verticaal staan opgesteld, eindigen die ook in de plaat 9, waarin de betreffende stroom wordt verdeeld. Ook eindigen 35 de elektrische aansluitingen 10 hier, zodat daarmee alle - 5 - noodzakelijk aansluitingen, zowel voor de beide waterstromen als die voor het vereiste elektrische vermogen aan diezelfde bovenkant.

Het elektrisch aandrijven van de in de 5 warmtewisselaar 1 aangebrachte ultrasone organen 8 vindt bij voorkeur intermitterend plaats, omdat dit minder elektrisch vermogen kost en de effectiviteit ten aanzien van het weren van de aangroei niet negatief beïnvloedt. Dat wil zeggen dat de organen 8 slechts in een bepaalde 10 tijdspanne waarin zij elektrisch gevoed worden actief zijn. Die tijdspanne is bij voorkeur instelbaar, zodat bij instelling rekening kan worden gehouden met de verwachte mate van veelal biologische aangroei van organismen en micro organismen op het buitenoppervlak van de buizen 6, de 15 plaat 9 en de binnenkant van de behuizing 2. De akoestische organen 8 worden bedreven bij een frequentie en met een akoestisch vermogen die zodanig zijn ingesteld dat binnen de gegeven opbouw en geometrie van warmtewisselaar 1 maximaal akoestisch vermogen wordt overgedragen op het 20 water in de warmtewisselaar 1. Het akoestische vermogen van de organen 8 kan liggen tussen 2-4 KW en in het bijzonder rond 3 KW liggen om toch nog effectief te zijn. De frequentie van de ultrasone golven dient kleiner te zijn dan ongeveer 50 KHz, in het bijzonder kleiner dan 40 KHz en 25 zeer in het bijzonder tussen 20-40 KHz te liggen. Dit specifiek gekozen frequentiebereik wordt ingegeven door het feit dat de golflengte voldoende groot moet zijn in relatie tot eventuele bellen of vervuilende deeltjes in het zeewater, zodat de akoestische golven hier omheen kunnen 30 propageren en er niet in opgaan of worden geabsorbeerd.

Eventueel zijn het buitenoppervlak van de buizen 6 en/of de binnenwand van de behuizing 2 voorzien van een aangroeiwerende en/of akoestische golven reflecterende laag.

Claims

1. Warmtewisselaar voor vaartuigen, welke is voorzien van een toe- en afvoer die aangesloten zijn op een daarin 5 lopend buizenstelsel voor het uitwisselen van warmte tussen daarin stromend water en buitenboord water, welk buizenstelsel parallel aan elkaar in lengterichting lopende buizen heeft waartussen in het middelloodvlak van de warmtewisselaar een zich over genoemde lengterichting 10 uitstrekkende ruimte zit, met het kenmerk dat de warmtewisselaar is voorzien van in de ruimte aangebrachte ultrasone golven voortbrengende organen die een zodanig langwerpige vorm hebben dat de organen zich over de genoemde ruimte uitstrekken. 15

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de buizen zodanig zijn gerangschikt dat deze de voornoemde ruimte insluiten.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk de buizen U-vormig zijn en de ruimte waarin voornoemde organen zijn aangebracht binnen die vorm opgesloten ligt.

4. Warmtewisselaar volgens één van de conclusies 1-3, met het kenmerk dat de eerder genoemde toe- en afvoer zich aan de te noemen bovenzijde van de warmtewisselaar bevinden, en dat de ultrasone golven voortbrengende organen elektro-akoestische of piëzo elektrische omzetter organen 30 zijn wiens elektrische aansluitingen zich aan de bovenzijde bevinden.

5. Warmtewisselaar volgens één van de conclusies 1-4, met het kenmerk dat de ultrasone golven voortbrengende 35 organen buisvormig zijn. - 7 -

6. Warmtewisselaar volgens één van de conclusies 1-5, met het kenmerk dat de ultrasone golven voortbrengende organen in één en dezelfde cilinder in de ruimte zijn 5 ondergebracht.

7. Warmtewisselaar volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk dat de in de warmtewisselaar aangebrachte ultrasone golven voortbrengende organen intermitterend worden 10 aangedreven, en in het bijzonder slechts gedurende een instelbare duur werken.

8. Warmtewisselaar volgens één van de conclusies 1-7, met het kenmerk dat het buitenoppervlak van de buizen en/of 15 de binnenwand van een eventuele behuizing van de warmtewisselaar zijn voorzien van een aangroeiwerende en/of akoestische golven reflecterende laag.

9. Werkwijze waarbij de aangroei van organismen wordt 20 tegengegaan door het in een warmtewisselaar opwekken van ultrasone golven in een ruimte die is gelegen tussen parallel aan elkaar lopende en zich in lengterichting uitstrekkende buizen waarin te koelen water voor vaartuigen stroomt en langs welke buizen buitenboord water stroomt, 25 welke ruimte zich over het middelloodvlak van de behuizing en genoemde lengterichting uitstrekt, en waarbij de ultrasone golven voortbrengende organen een zodanig langwerpige vorm hebben dat deze nagenoeg geheel in de genoemde ruimte liggen. 30

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk dat de voornoemde organen worden bedreven bij een frequentie en met een akoestisch vermogen die zodanig worden ingesteld dat binnen de gegeven opbouw en geometrie 35 van warmtewisselaar maximaal akoestisch vermogen wordt - 8 - overgedragen op het water in de warmtewisselaar en zich daarin voortplant, in het bijzonder naar het buitenoppervlak van de diverse buizen en/of de binnenwand van de behuizing van de warmtewisselaar. 5

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk dat het akoestisch vermogen van de voornoemde organen tussen 2-4 KW in het bijzonder rond 3 KW ligt.

12. Werkwijze volgens één van de conclusies 9-11, met het kenmerk dat de frequentie van de ultrasone golven kleiner dan ongeveer 50 KHz, in het bijzonder kleiner dan 40 KHz en zeer in het bijzonder tussen 20-40 KHz ligt.