NL7907323A - Mantel voor een warmte-uitwisselaar. - Google Patents

Description

£ ' i ΪΓ.Ο. 28.317

Mantel voor een warmte-uitwisselaar.

De uitvinding heeft betrekking op een warmte-uitwisselaar in het bijzonder op een warmte-uitwisselaar die kan worden toegepast bij warmtepijpen of andere pijpen, die een medium bevatten waarnaar of waar vanaf warmte moet worden overgebracht.

5 Warmtepijpen zijn bijvoorbeeld beschreven in het Australische octrooisehrift 455*797. Als beschreven in het octrooischrift zijn warmtepijpen passieve afgedichte eenheden die een werkmedium bevatten met een vrijstaande vloeistof en een grote dampruimte langs in hoofdzaak de gehele lengte van de warmtepijp. Tijdens gebruik wordt 10 warmte automatisch langs de pijp overgebracht als gevolg van een verschil tussen de respectieve temperaturen van warmere en koelere delen van de pijp. Deze warmte-overdracht heeft plaats door een proces van verdamping van het werkmedium in één deel van de pijp en condensatie van het werkmedium in een ander deel van de pijp waar-15 door de latente verdampingswarmte wordt geabsorbeerd en af gegeven.

Bij warmte-uitwisselaars toegepast met warmtepijpen wordt warmte-overdracht verkregen door een overbrengmedium te laten stromen langs een deel van de warmtepijp om warmte vanaf de pijp te verwijderen of warmte aan de pijp over te dragen. Bij tot op heden 20 voorgestelde warmte-uitwisselaars van dit type is de stroombaan van het overbrengmedium langs de warmtepijp betrekkelijk willekeurig. Bijvoorbeeld is een aantal warmtepijpen in het algemeen opgesloten in één of meer kamers, waardoor het overbrengmedium wordt geleid.

De warmte-overdracht verkregen met dit type inrichting is betrekke-25 lijk inefficiënt.

Een doel van de uitvinding is een middel te verschaffen waardoor het rendement van de warmte-overdracht bij dergelijke warmte-uitwisselaars kan worden verbeterd en verder een warmte-overdracht-inrichting te verschaffen die een dergelijk middel omvat.

30 Dienovereenkomstig verschaft de uitvinding een mantel voor een warmte-uitwisselaar omvattende een in hoofdzaak buisvormig lichaam en twee mediumleidingen voor het overbrengen van een medium aanwezig aan tegenover liggende zijden van het lichaam. Elke mediumleiding is met het lichaam verbonden nabij een tegenover liggend einddeel 35 daarvan en kan mediumdicht worden verbonden met een tegenover liggende leiding. Deze tegenover liggende leiding waaraan de leiding van het lichaam kan worden verbonden tijdens gebruik kan een inlaat of een uitlaatleiding zijn waardoor warmte-overdrachtmedium wordt 7907 3 23 * ** 2 geleid naar of vanaf de warmte-uitwisselinrichting, die de mantel omvat. Een dergelijke inrichting kan en dit is meestal het geval, meer dan één mantel omvatten en de tegenover liggende leiding voor elke bepaalde leiding voor het lichaam kan dan direct of via 5 een geschikte verbindingsleiding worden verbonden met een nabij liggende mantel.

ha e

De mantel volgens de uitvinding / m het algemeen het kenmerk dat hij zo is uitgevoerd dat hij een deel van een medium bevattende leiding omgeeft, waarbij ten minste één einde van de 10 mantel mediumdicht kan worden verbonden met de leiding. De mantel volgens de uitvinding heeft verder het kenmerk, dat de mediumlei-dingen zo zijn verbonden dat zij niet radiaal ten opzichte van het lichaam liggen.

Volgens de uitvinding wordt een aantal alternatieve vormen 15 van de warmte-overdrachtinrichting verschaft waarvan elk ten minste één medium bevattende pijp omvat waarvan ten minste één deel in mediumdichte verbinding is omgeven door een mantal van/warmte-uitwisselaar welke mantel de kenmerken heeft volgens de onderhavige uitvinding.

20 De mantel volgens de uitvinding kan zijn vervaardigd in een aantal verschillende vormen, waarvan een aantal hierna meer in detail wordt besproken. Bij elk van deze vormen zijn echter de mediumleidingen zo aangesloten dat zij niet radiaal liggen ten opzichte van het lichaam van de mantel. Gebleken is dat bij één uit-25 voering van de niet radiale plaatsing van de mediumleidingen een invoer of uitvoer in hetzelfde vlak met zich brengt als de langs-hartlijn van het lichaam, maar zojfLat medium dat de leiding verlaat of binnentreedt een baan volgt die niet onder een rechte hoek staat met deze hartlijn. Met andere woorden staat de mediumstroom bij deze 50 uitvoering niet loodrecht op de langshartlijn hoewel hij in hetzelfde vlak ligt als de hartlijn. Bij andere uitvoeringen van een niet-radiale leidingverbinding is de toevoer of de uitlaat zodanig dat de mediumstroombaan vanaf of’ naar de leiding in hoofdzaak loodrecht staat op de straal van het buisvormige lichaam, of met andere 35 woorden, in hoofdzaak tangentiaal met de omtrek van een cirkel in een vlak dwars op de langshartlijn van het lichaam.

Welke niet-radiale oriëntatie van de leiding ook wordt gekozen gebleken is dat een dergelijke oriëntatie de warmte-overdracht van het medium stromende in de mantel en gaande over het uitwendige 40 oppervlak van een medium bevattende pijp waarmede de mantel is ver- 7907323 3 bonden tijdens gebruik verwijderd. Be niet-radiale toevoer maakt bet mogelijk gewenste turbulente stroomomstandigheden te handhaven terwijl tegelijkertijd de beweging van het overbrengmedium vanaf de manteltoevoer naar de uitlaat wordt bevorderd. Bovendien vereist 5 een radiale toevoer van het overbrengmedium een plotselinge verandering van de stroomrichting als het medium botst op de een medium bevattende pijp en dit veroorzaakt verlies in stroomsnelheid. Niet-radiale toevoer maakt echter dit botsen minder direct, maakt de wijziging van de stroomrichting meer geleidelijk, en brengt het 10 wervelen in een schroeflijnvormige stroombaan met zich.

Eenvoudigheidshalve zal de uitvinding worden beschreven in verband met het gebruik van een warmte-uitwisselmantel samen met een warmtepijp. Het zal echter duidelijk zijn dat de uitvinding in het algemeen kan worden toegepast bij andere typen medium bevattende 15 pijpen waaraan of waarvan warmte kan worden overgedragen door het leiden van een warmte-overdrachtmedium door een mantel volgens de uitvinding die een deel van de pijp omgeeft.

Aan de/van^de tekening, waarin uitvoeringsvoorbeelden zijn weergegeven, zal de uitvinding hierna nader beschreven.

20 Fig. 1 toont een bovenaanzicht van een verbindingsorgaan voor een warmte-uitwisselaar volgens één uitvoering van de uitvinding.

Fig. 2 toont een zijaanzicht van het verbindingsorgaan volgens fig. 1.

Fig. 5 toont een dwarsdoorsnede over de lijn III-III in fig. 2.

25 Fig, 4 toont een bovenaanzicht van een verb indings orgaan voor een warmte-uitwisselaar volgens de andere uitvoering van de uitvinding.

Fig. 5 toont een dwarsdoorsnede over de lijn Y-Y in fig. 4.

Fig, 6 toont een dwarsdoorsnede over de lijn YI-YI in fig, 5.

Fig. 7 toont een dwarsdoorsnede waarin beide einden van de 30 mantel van de mantel van de warmte-uitwisselaar zijn weergegeven, omvattende verbindingsorganen van het type weergegeven in fig. 4 t/m 6, op een plaats op het einde van een warmtepijp.

Fig. 8 toont een gedeeltelijk bovenaanzicht en een gedeeltelijke dwarsdoorsnede waarin het gebruik van een andere uitvoering van de 35 warmte-uitwisselmantel volgens de uitvinding is weergegeven.

Fig. 9 toont een bovenaanzicht waarin het gebruik van nog een andere uitvoering· van de mantel van de warmte-uitwisselaar volgens de uitvinding is weergegeven.

Fig. 10 toont een doorsnede over de lijn X-X in fig. 9 op 40 groter schaal.

79073 23 • > 4

Twee alternatieve uitvoeringen van het verbindingsorgaan zijn weergegeven in de fig. 1 t/m 3 respectievelijk fig. 4 t/m 6. Het gebruik van deze verbindingsorganen kan het duidelijkst worden beschreven aan de hand van fig. 7» waarin het gebruik van verbindings-5 organen van het type weergegeven in fig. 4 t/m 6 is getoond. Het type verb indings orgaan weergegeven in fig. 1 t/m 3 wordt echter op dezelfde wijze gebruikt bij een verbindingsorgaan weergegeven in de fig. 4. t/m 6, zoals hierna beschreven.

Deze twee alternatieve uitvoeringen van het verbindingsorgaan 10 zijn ontworpen voor toepassing bij een warmte-uitwisselmante 1 omvattende een buisvormig lichaam 1 (fig. 7)» dat aan elk einde open is. Het lichaam 1 heeft een ongeveer constante inwendige diameter en verschaft aldus in gebruik een ongeveer constante ringvromige kamer 2 tussen de mantel 1 en een warmtepijp 3· Een dergelijke constructie 15 vermindert de hoeveelheid water in de warmte-uitwisselaar, wat tijdens gebruik kan bijdragen tot een thermische massa.

De mantel omvat verder een inlaatverbindingsorgaan 4 en een uitlaatverbindingsorgaan 5 aan tegenover elkaar liggende einden van het lichaam 1 van de mantel. Dezelfde vorm van het verbindings-20 orgaan kan worden gebruikt op elk einde van het lichaam. Het zal duidelijk zijn dat het gebruik van. een verbindingsorgaan als inlaat-verbindingsorgaan of als uitlaatverbindingsorgaan afhangt van de stroom van het warmte-overdrachtsmedium, en, als hierna beschreven, kan dit variëren in overeenstemming met de constructie van de 25 warmte-overdrachtinrichting waarin de mantel volgens de uitvinding wordt toegepast.

De verbindingsorganen omvatten een mediumkanaal 6 dat tijdens gebruik kan worden verbonden met een tegenover liggende leiding.

Zoals blijkt uit fig. 7 vormt het verbindingsorgaan tijdens gebruik 30 een verlenging van het lichaam van de mantel omdat hij een deel van de warmtepijp omgeeft. Bij de uitvoering van het verbindingsorgaan weergegeven in de fig. 1 t/m 3 zijn tegenover elkaar liggende einddelen van het verbindingsorgaan zo gevormd dat zij met de warmtepijp, die zij tijdens gebruik omgeven, ringvormige kamers 7 en 8 vormen.

35 Het centrale deel 9 van het verbindingsorgaan is zo gevormd dat het met de warmtepijp, die hij tijdens gebruik omgeeft, een stroomkamer 10 begrenst met een spiraalvormige dwarsdoorsnede die bij de uitvoering volgens de fig. 1 tot 3 overgaat in de ringvormige kamers 7 en 8. Het grote einde van de stroomkamer 10 met spiraalvormieg 40 dwarsdoorsnede gaat over in de mediumleiding 6.

790 73 23 «i ·* 5

De einden 11» 12 van het verbindingsorgaan kunnen mediumdicht worden verbonden met het lichaam 1 van de mantel respectievelijk met de warmtepijp. Het einde 11 kan door solderen of lassen worden verbonden, terwijl het einde 12 bij de uitvoering volgens de.fig. 4 5 t/m 6 van schroefdraad is voorzien zodat een afgedichte verbinding kan worden gevormd onder gebruikmaking van een 0-ring 13, en een afdichtgroef 14· 2e mediumdiehte verbinding aan het einde 12 kan verder worden afgedicht door toepassing van een siliconrubberafdich-ting 15.

10 Bij een andere uitvoering van de uitvinding weergegeven in de fig. 9 en 10 is het lichaam 16 van de mantel nabij zijn tegenover elkaar liggende einden verbonden met de leidingen 17 en 18. In verband met deze bespreking wordt aangenomen dat de leiding 17 een inlaatleiding is, waarbij blijkt, dat de inlaatleiding overgaat 15 vanaf een in hoofdzaak cilindrische leiding 19 naar een inlaat-mondstuk 20, dat verwijdend wigvormig is. Het effect van deze mond-stukvorm is het versnellen van de stroming van het overbrengmedium als dit passeert door het mondstuk in de ringvormige kamer 21 tussen het binnenoppervlak van het lichaam van de mantel en het buiten-20 oppervlak van de warmtepijp 22.

Het zal duidelijk zijn dat de mediumleidingen met het lichaam de van de mantel zijn verbonden bij een opening 23 van complementaire vorm op het einde van het mondstuk in de leiding. De opening 23 kan door het ponsen van een geschikte sleuf in het lichaam worden ge-25 vormd, en bij voorkeur wordt de omtrek van de opening bewerkt voor het verschaffen van uitstekende ondersteuningsoppervlakken, zoals bij 24 en 25, waarbinnen het vrije einde van het mondstuk kan worden geplaatst en waarmede het einde ran het mondstuk medium-afdichtend is aangebracht. De vorming van dergelijke ondersteunings-30 oppervlakken reduceert het onderbreken van de stroombaan van het overbrengmedium als dit passeert vanaf de inlaatleiding naar de ringvormige kamer tussen het lichaam en de warmtepijp.

De verwij derde wigvorm van het inlaatmondstuk wordt bij voorkeur gevormd door eerst het vrije einde van de buisvormige leiding 35 te expanderen en vervolgens het geëxpandeerde deel te vormen tot een gelijkmatig tapstoelopend mondstuk met een opening aan het vrije einde in de vorm van een langwerpige sleuf. Het vrije einde van het mondstuk wordt bij voorkeur bijgesneden onder een hoek als aangegeven bij Ma" in fig. 10, zodat het oppervlak van de opening, die 40 daardoor wordt gevormd, een afnemend stroomoppervlak in dwarsdoor- 790 73 23 • % 6 snede is vergeleken met het stroomoppervlak in het huis vormige deel van de leiding. Bij voorkeur heeft de mondstukopening een stroomoppervlak in dwarsdoorsnede niet meer dan het oppervlak van· -de dwarsdoorsnede van de ringvormige kamer gevormd tussen het lichaam 5 en de warmtepijp.

Uit fig. 10 zal het duidelijk zijn dat het overbrengmedium, dat binnentreedt door de leiding 17» een stroombaan heeft, die in hoofdzaak tangentiaal staat op de omtrek van de warmtepijp 22. De versnelling van het overbrengmedium veroorzaakt door de warmte van het 10 mondstuk 20 verhoogt de snelheid en dus de turbulentie van het stromende overbrengmedium. De warmte-overdracht onder turbulente stroomomstandigheden is groter dan die die plaats heeft bij omstandigheden van laminaire stroming. Versnelling van het overbrengmedium in het mondstuk maakt het mogelijk lagere stroomsnelheden'toe te passen 15 en dus treden lagere verliezen op in de leidingen die de mantels van de warmte-uitwisselaar verbinden. De opening treedt vanaf de leiding 17 in de mantel nabij de afdiehtmiddelen 26 en het overbrengmedium wordt daardoor gedwongen om de ringvormige kamer te stromen tussen het lichaam en de warmtepijp met een wervelende of schroef-20 lijnvormige beweging voordat het via de uitlaat de leiding 18 verlaat. De opening voor de uitlaatleiding 18 is overeenkomstig geplaatst nabij de afdiehtmiddelen 27» die, met de afdiehtmiddelen 26 aan het andere einde van de mantel de mantel mediumdicht afdichtend verbinden met de warmtepijp 22.

25 ' In fig. 8 is een verdere andere uitvoeringsvorm van de constructie van de mantel van de warmte-uitwisselaar weergegeven welke mantel is vervaardigd overeenkomstig de uitvinding. Bij deze uitvoering is de mantel 28 zo gevormd dat de einden 29, 30 van de mantel een nauwe glijpassing vormen voor de warmtepijp 31 waarmede de mantel 50 tijdens gebruik is verbonden. De einden 29, 30 zijn dus betrekkelijk beperkt wat betreft hun diameter vergeleken met de rest van het lichaam zodat de rest van het lichaam samen met de warmtepijp een ringvormige kamer vormt waardoor overbrengmedium, dat stroomt door de leidingen 32 en 33, om de warmtepijp kan stromen. De baan van het 55 overbrengmedium dat bijvoorbeeld door de leiding 33 binnentreedt, is niet radiaal en richt het medium naar het andere einde van de mantel vanaf het einde waarop het binnentreedt.

De mantel weergegeven in fig. 8 kan afdichtend worden verbonden met een tegenover liggende leiding. De tegenover liggende leidingen 40 kunnen in aanraking met elkaar worden gebracht en onder toepassing 790 7 3 23 7 van een geschikt huisorgaan worden verbonden. Bij voorkeur is echter één leiding op elke mantel een verdieping als weergegeven hij 34 terwijl het andere einde een uitsteeksel is zoals weerge-geven hij 35· Op deze wijze kunnen de leidingen samenwerken voor 5 het vormen van afdichtende verbinding met de tegenover liggende leiding van een nabij liggende mantel, die in langsrichting over 180° is gedraaid.

Indien gewenst kan de mantel 28 volgens fig. 8 inwendig worden voorzien van geschikte stroomrichtorganen. Voorzieningen kunnen 10 aldus worden getroffen om de turbulentie van de stroming van het overbrengmedium door de mantel te verhogen en/of om de stro.om meer positief in een wervelende of schroeflijnvormige baan te richten. Bergelijke stroomrichtorganen zijn niet weergegeven in fig. 8, maar zij kunnen door middel van geschikte inzetstukken in de mantel 15 worden gevormd of door het vormen van verhogingen vanaf het uitwendige van de mantel, welke verhogingen zich in het inwendige van de mantel uitstrekken.

Verschillende uitvoeringen van niet-radiale verbindingen van de mediumleidingen met het lichaam zijn weergegeven. Be verbinding vol-20 gens fig. 1 t/m 3f 4 t/m 6 en 9 t/m 10 zijn niet-radiaal maar ook in het algemeen tangentiaal ten opzichte van de langshartlijn van het lichaam. Be verbinding volgens de fig. 7 en. 8 is ook niet radiaal maar is ook niet loodrecht op de langshartlijn van het lichaam. Andere niet-radiale verbindingen kunnen worden verschaft 25 die de voordelen geven van deze verbindingsvorm: bijvoorbeeld kunnen leidingen worden verbonden met elk uiterste einde van het lichaam zodat de mediumstroomrichting door de verbinding tussen de leiding en het lichaam zowel in het algemeen tangentiaal en niet loodrecht op de langshartlijn van het lichaam is.

30 Be leidingen aan tegenover elkaar liggende einddelen van de respectieve mantels weergegeven in de tekening zijn alle in hoofdzaak in hetzelfde vlak gelegen. Beze uitvoering is essentieel voor de mantel weergegeven in de fig. 7 en 8 en verschaft geen enkel probleem bij de mantel volgens de fig. 1 t/m 3 en 4 t/m 6 als de 35 leidingen van nabij liggende mantels op één lijn liggen eenvoudigweg door het draaien van de mantel in langsrichting over 180°. Bij de uitvoering weergegeven in de fig. 9 en 10 is echter het eenvoudigweg op één lijn brengen van de leidingen in nabij elkaar liggende mantels hierdoor niet mogelijk. Bit oriëntatieprobleem kan worden 40 overwonnen zonder dat het noodzakelijk is beurtelings spiegelbeeldige 79073 23 8 of tegengesteld gerichte mantels te vervaardigen- en te gebruiken door het verlengen van de betreffende leidingen in tangentiale richting aan tegenover elkaar liggende einddelen van elke mantel hetzij (a) vanaf dezelfde zijde van de mantel onder een hoek om 5 met de leiding van een nabij liggende over 180° gekeerde mantel te oriënteren of (b) vanaf tegenover elkaar liggende zijden van de mantel in evenwijdige vlakken.

Alle weergegeven warmte-uitwisselmantels zijn aangegeven met beide einden open zodat een warmtepijp kan worden geleid in en door 10 de mantel vanaf elk einde. Als het echter gewenst is kan de mantel ten minste aanvankelijk zo worden gevormd dat hij aan één of beide einden gesloten is en het of elk gesloten einde wordt verwijderd voor het inbrengen van de warmtepijp. Het heeft de voorkeur het einddeel van de warmtepijp direct door de mantel te leiden waaraan 15 het einddeel moet worden verbonden, omdat dit tegendruk vermijdt tussen het einde van de warmtepijp en een afgedicht einde van de mantel, welke druk de neiging heeft de leiding en de mantel uit elkaar te drukken.

De mantels volgens onderhavige uitvinding kunnen bij verschil-20 lende uitvoeringen van warmte-uitwisselinrichting worden toegepast·. De relatieve plaatsen van. de mantel of mantels en de warmtepijp of warmtepijpen toegepast bij een bijzondere overbrenginriehting hangt af van de aard van de inrichting en het doel waarvoor hij wordt gebruikt. De mantels volgens de uitvinding zijn echter in het bijzon-25 der ontwikkeld voor toepassing samen met een zonnewarmtecollector die wordt gebruikt bij een inrichting voor het verwarmen van water. Bij deze toepassing is elke warmtepijp bij voorkeur verbonden met twee zich zijdelings uitstrekkende vinnen geplaatst op tegenover elkaar liggende zijden van de warmtepijp en lopende over de lengte 30 van de warmtepijp afzonderlijk vanf het einddeel of de einddelen van de warmtepijp die moeten worden aangebracht in een warmte-uitwisselmantel, De vinnen kunnen op elke geschikte wijze worden verbonden onder voorwaarde dat een efficiënte warmtegeleiding plaats heeft tussen de vinnen en de pijp. De vinnen kunnen dus op de pijp 35 worden gelast of geklonken. De vinnen kunnen ook als één geheel met de warmtepijp worden geëxtrudeerd in welk geval een deel van de vinnen moet worden verwijderd op het deel van de warmtepijp waarmede de warmte-uitwisselmantel moet worden verbonden. Bij voorkeur wordt echter de warmtepijp geëxtrudeerd met een paar bovenste en 40 onderste organen waarbij elk paar zich zijdelings uitstrekt op 79073 23 * ·” . * 9 tegenover liggende zijden van de pijp. Deze organen kunnen de rand van een ermee samenwerkende vin bevatten en kunnen worden verbonden met de ermee samenwerkende vin, bijvoorbeeld door het leiden door geschikte rollen om de organen samen te drukken met de rand van de 5 vin daartussen. De techniek gebruikt voor het verbinden van de warmtepijp en de ermee samenwerkende vinnen kan van het type zijn als beschreven voor het vormen van een druknaadverbinding en stik-naadverbinding volgens de Amerikaanse octrooischriften 3*722.052 en 3.789.563.

10 Het gebruik van'de voorgevormde vinnen die door organen worden verbonden die als één geheel zijn geëxtrudeerd met de warmtepijp heeft de voorkeur. Voorgevormde vinnen met een dikte in de orde van 0,5 tot 1,8 mm maken een reduktie mogelijk in materiaal boven de hoeveelheid vereist voor een geëxtrudeerde ééndelige van vinnen 15 voorziene warmtepijp en in de thermische massa van de warmte-uit-wisselinrichting. De vinnen kunnen worden gevormd met een getrapte rand complementair met de organen op de warmtepijp om het verbinden van deze componenten te bevorderen. De vrije rand van de vin tegenover de warmtepijp kan ter verstijving zijn geribd.

20 De plaats van een ééndelig gevormde vinconstructie 36 is aan gegeven in fig. 8. In deze figuur strekt de eendelig gevormde vinconstructie zich continu uit in een vlak dat een tangent vormt op de omtrek van de warmtepijp. Deze vervorming verschaft een aantrekkelijke afwerking voor een samenstel van naast elkaar liggende warmte-25 overdrachtinrichtingen die een zonnewarmtecollector vormen.

De vinconstructie 37 weergegeven in fig.' 9 toont een vin·, die met een stiknaad is verbonden met de organen 38 en 39 > die met de warmtepijp zijn geëxtrudeerd, en liggen op tegenover elkaar zijden ervan.

3° Dij de toepassing van de uitvinding voor een zonnewarmtecol lector heeft het gewoonlijk de voorkeur een aantal naast elkaar liggemde warmtepijpen en ermee samenwerkende mantels samen te voegen om een geschikt oppervlak te verschaffen voor het opvangen van de invallende zonnestraling. Een dergelijk samenstel omvat bij 35 voorkeur een aantal warmtepijpen die met hun langshartlijnen evenwijdig zijn aangebracht en met hun einddelen op één lijn liggen.

Eén einddeel van elke warmtepijp wordt voorzien van een warmte-uitwisselmantel en naast elkaar liggende warmte-uitwisselmantels worden op geschikte wijze verbonden zodat een doorgaande stroming van warmte-overdrachtsmedium mogelijk is.

79073 23 * =¾ 10

Alternatief kan een warmte-uitwisselinrichting volgens de uitvinding bestaan uit een samenstel van ten minste één groep van twee warmtepijpen die met hun langshartlijnen op één lijn zijn geplaatst en met hun tegenover elkaar liggende einden nabij elkaar en in 5 mediumdichte verbinding met een enkele warmt e-ui twi sselmant el. Bij deze uitvoering van de warmte-overdrachtinriehting kan men een enkele mantel gebruiken voor het overbrengen van warmte naar of vanaf afzonderlijke warmtepijpen aan elke zijde van de mantel.

Een verdere alternatieve uitvoering van de warmte-overdracht-10 inrichting volgens de uitvinding omvat ten minste één warmtepijp aangebracht met elk einde ervan in mediumdichte verbinding op een afzonderlijke warmte-uitwisselmantel. Het zal duidelijk zijn dat hoewel bij deze uitvoering als de bovenbeschreven uitvoering een aantal warmtepijpen en ermee samenwerkende mantels kan worden samen— 15 gevoegd waarbij de mantels op geschikte zijn zijn verbonden voor doorgaande stroming.

Hoewel in het bovenstaande de uitvinding is beschreven in verband met zijn toepassing bij warmtepijpen, zal het duidelijk zijn dat andere uitvoeringen van een warmte-uitwisselinrichting ten 20 opzichte van die beschreven in de hierboven vermelde alinea's kan worden samengesteld onder gebruikmaking van andere typen medium bevattende pijpen. Bij andere dergelijke pijpen brengen de vormen van de geconstrueerde inrichting gewoonlijk het gebruik van een mantel of mantels met zich anders dan aan een einddeel van de 25 medium-transporterende pijp.

Als bovenaangegeven omvatten de verschillende uitvoeringen van de warmte-overdrachtinriehting, die kan worden samengesteld onder gebruikmaking van de warmtepijp en de mantel volgens onderhavige uitvinding bij voorkeur een aantal warmtepijpen en ermee samenwer-50 kende mantels waarbij de mantels op geschikte wijze zo zijn verbonden dat doorgaande stroming van het warmte-overdrachtmedium mogelijk is. Nabij elkaar liggende mantels kunnen zo met elkaar worden verbonden dat het warmte-overdrachtmedium stroomt door de mantels hetzij in seie hetzij parallel. Be werkwijze voor het ver-55 binden, die hierbij is toegepast, hangt af van de resultaten die moeten worden bereikt met de bepaalde warmte-overdrachtinriehting.

Als de warmte-overdrachtinriehting zo is samengesteld dat een seriestroming van het warmt e-overdrachtmedium mogelijk is, dan stroom het medium achtereenvolgens vanaf de ene mantel naar de 40 volgende waarbij een deel van de warmte van elke mantel wordt opge- 790 73 23 * * 9 11 opgenomen. Dit resulteert in de uitlaat van de warmte-overdracht-inrichting, zoals een zonnecollector, waarbij de mantels die op deze wijze zijn verbonden, worden gebruikt, dat wordt gewerkt bij een belangrijk hogere temperatuur dan aan de inlaat zij de, en dit 5 veroorzaakt hogere warmteverliezen op deze zijde van de inrichting.

Bij een grote meervoudige warmtepijp zonnecollector kan door deze temperatuurgradiënt een verschillende spanning op de glasbekleding van de collector optreden, wat resulteert in glasbreuk. Bovendien brengt een verbinding voor seriestroming met zich dat het volledige 10 inlaatstroomvolume loopt door elke warmte-uitwisselmantel, zodat de totale stromingsvolume wordt beperkt door de maximale stroming die toelaatbaar is bij de warmte-overdrachtinriehting die niet resulteert in botsingscorrosie van de binnenoppervlakken ervan.

Bij de werking met parallelle stroming wordt echter het stroom-15 volume verdeeld tussen elke warmt e-uitwisselmant el door inlaat en uitlaatkanalen, en het stroomvolume en de snelheid in elk is daardoor belangrijk lager dan in het geval van een serieschakeling.

Als de maximale stroomsnelheidbegrenzing gesteld door de noodzakelijkheid om botsingscorrosie te vermijden in elke warmte-uitwissel-20 mantel wordt bereikt kan zoals duidelijk zal zijn een veel grotere stroomsnelheid worden verkregen in de inlaat en uitlaat van de betreffende leidingstelsels. Bovendien resulteert deze uitvoering in slechts een kleine temperatuurtoename die in de gehele collector optreedt en omdat de totale temperatuur lager is dan in het geval van 25 een serieschakeling is het warmteverlies naar de omgeving kleiner.

Et wordt ook geen of slechts een zeer kleine temperatuurgradiënt in een glasbekleding geïnduceerd. Een ander voordeel van de parallelle stroomverbinding is dat als de stroomsnelheid in elke warmte-uitwisselmantel tot onder de maximale stroomsnelheid wordt geredu-30 ceerd, maar de stroomsnelheid nog wordt gehandhaafd in het noodzakelijke gebied een turbulente stroming wordt verkregen in de ringvormige kamer zodat een geringer verlies wordt verkregen in het kanaal door de ermee verbonden warmte-uitwisselmantels. Desalniettemin wordt dit kleinere verlies bereikt terwijl nog een groter totaal 35 stroomformule mogelijk is dan in het geval van serieschakeling en een meer efficiënte warmte-overdracht bij lagere temperatuur. Een reduktie van genoemd verlies is een belangrijk resultaat bij grote installaties waar honderden collectoren worden toegepast, omdat kleinere pompen kunnen worden gebruikt dan vereist voor de serie-40 schakeling.

790 73 23

* V

12

De materialen gebruikt voor het vervaardigen van de mantel en de warmtepijpen hangt af van de toepassing waarvoor de componenten zijn bedoeld. Als de mantel moet worden gebruikt bij een huishoudelijk of ander heetwatersysteem, wordt hij bij voorkeur 5 gevormd uit koperen buis met geschikte diameter. Als echter de mantel bijvoorbeeld moet worden gebruikt in een verwarmingssysteem voor een zwembad, kan hij gegoten worden of op andere wijze worden gevormd uit een geschikt kunststofmateriaal.

Bij een zonnewarmtecollector zijn de warmtepijpen zelf en 10 de ermee verbonden vinnen bij voorkeur gevormd uit aluminium. Om corrosieproblemen te reduceren, die worden ondervonden bij het gebruik van aluminium in stromende watersystemen, heeft het de voorkeur het einde van de warmtepijp waaraan de mantel moet worden verbonden tijdens gebruik te bekleden met een koperen of andere 15 beschermende huls uit warmtegeleidend materiaal. Het gebruik van een koperen huls bevordert ook het afdichten van de mantel ten opzichte van de warmtepijp. De de voorkeur hebbende koperen huls kan op de warmtepijp worden aangebracht door middel van een krimp-passing, uitwalsen of trekken. Een dichte passing tussen de huls 20 en de pijp kan daardoor worden verkregen zodat het mogelijk is dat een efficiënte warmtegeleiding plaats heeft tussen de warmtepijp en de beschermende huls. Als een niet-waterig warmte-overbrengmedium moet worden gebruikt, dat niet corrosief is ten opzichte van aluminium, dan is geen koperen huls noodzakelijk op de warmtepijp 25 en de warmte-uitwisselmantel kan ook uit aluminium worden vervaardigd. Het gebruik van een volledige aluminium warmte-overdracht-inrichting en een niet waterig warmte-overbrengmedium, dat kookt bij 100°C, kunnen temperaturen boven 100°C door de inrichting worden overgebracht.

790 7 3 23

Claims (14)

1. Warmt e-uitwisselmant el omvattende een in hoofdzaak 'buisvormig lichaam en twee mediumleidingen die aan tegenover elkaar liggende zijden van het lichaam liggen, waarbij elke leiding is 5 verbonden met het lichaam nabij een tegenover liggend einddeel ervan en een mediumdichte verbinding kan vormen met een tegenover liggende leiding, met het kenmerk, dat de mantel een deel van een medium bevattende pijp kan omgeven, waarbij ten minste één einde van de mantel mediumdieht kan worden verbonden met de 10 pijp, terwijl de mediumleidingen zo zijn verbonden dat zij niet radiaal liggen ten opzichte van het lichaam.

2. Mantel volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat de mediumleidingen op zodanige wijze zijn gevormd en verbonden met het lichaam dat een turbulente wervelbaan of schroeflijnvormige 15 baan wordt medegedeeld aan het medium dat stroom door het lichaam.

3. Mantel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de mediumleidingen met het lichaam zijn verbonden via verbin-dingsorganen die een verlenging vormen van het lichaam en een stroom-kamer met spiraalvormige dwarsdoorsnede omvatten op ten minste het 20 centrale deel van het verbindingsorgaan, waarbij het grotere einde van de spiraalvormige dwarsdoorsnede overgaan in een opening bij de mediuml ei dingverb inding.

4. Mantel volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk, dat het einde van ten minste genoemde mediumleiding, dat inkomend 25 medium kan opnemen, een kleiner stroomoppervlak in dwarsdoorsnede bezit waar hij is verbonden met het lichaam.

5· Mantel volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het verkleinde stromingsoppervlak in dwarsdoorsnede niet meer is dan het oppervlak in dwarsdoorsnede van het ringvormige stroom- 30 kanaal dat tijdens gebruik wordt gevormd tussen het lichaam en de Pijp·

6. Mantel volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat het kleinere stroomoppervlak in dwarsdoorsnede wordt gevormd door eerst een einddeel van de mediumleiding te expanderen tot een 35 afgeknot kegelvormige vorm en vervolgens het aldus geëxpandeerde einddeel te vormen tot een mondstuk met zich verwijdende wigvorm, waarbij het vrije einde ervan na bijsnijden het gewenste oppervlak in dwarsdoorsnede bezit.

7. Mantel volgens conclusie 6, met het kenmerk, 40 dat het mondstuk op mediumdichte wijze is af gedicht in een opening 790 7 3 23 ·» in het lichaam, welke opening is gevormd voor het verschaffen van uitstekende ondersteuningsoppervlakken binnen en nabij waar het vrije einddeel van het mondstuk kan komen te liggen.

8. Warmte-overbrenginrichting omvattende ten minste één warmte-5 pijp die met één einddeel ervan is aangebracht in een warmte-uitwis- selmantel waardoor een medium kan worden geleid voor het overbrengen van warmte tussen het medium en een werkmedium in de warmtepijp, met het kenmerk, dat de of elke warmtepijp in medium-dichte verbinding is aangebracht op een afzonderlijke warmte-uitwi s-10 selmantel als aangegeven in één of meer van de voorgaande conclusies.

9. Warmte-overbrenginrichting omvattende ten minste één warmtepijp die met elk einde daarvan is aangebracht in een mantel van een warmte-uitwisselaar waardoor een medium kan worden geleid voor het overbrengen van warmte tussen genoemd medium en een werkmedium in 15 de warmtepijp, met het kenmerk, dat de of elke warmtepijp aan elk-einde in mediumdichte verbinding is aangebracht op een afzonderlijke, mantel van de warmte-uitwisselaar volgens één of meer van de conclusies 1 tot ?.

10. Warmte-overbrenginrichting omvattende ten minste twee 20 warmtepijpen elk waarvan met één einde is aangebracht in een warmte-uitwisselaarmantel waardoor een midum kan worden geleid voor het overbrengen van warmte tussen het medium en een werkmedium in de . warmtepijp, met het kenmerk, dat genoemde uitwissel— inrichting ten minste één groep van twee warmtepijpen omvat die met 25 hun langshartlijnen op één lijn zijn aangebracht en die met hun tegenover liggende einden bij elkaar liggen en mediumdicht zijn verbonden met een enkele warmte-uitwisselmantel volgens één of meer van de conclusies 1 tot 7·

11. Warmte-overbrenginrichting volgens conclusie 8, m e t 50 het kenmerk, dat twee zich zijdelings uitstrekkende vinnen aanwezig zijn op tegenover liggende zijden van de warmtepijp en lopen over de lengte van de pijp met uitzondering van het einddeel dat in de mantel van de warmte-uitwisselaar is aangebracht, welke vinnen zodanig met de warmtepijp zijn verbonden dat een efficiënte warmte-55 overdracht tussen de vinnen en de pijp plaats heeft.

12. Warmte-overbrenginrichting omvattende ten minste één medium, bevattende pijp, waarbij een deel van de pijp is omgeven door een warmte-uitwisselmantel waardoor een overbrengmedium kan worden geleid door het overbrengen van warmte tussen het overbreng- 40 medium en het medium in de pijp, met het kenmerk, dat 790 7 3 23 S' « de of elke pijp mediumdicht is verbonden met een warmte-uitwissel-mantel als beschreven in één of meer van de conclusies 1 tot 7·

13· Warmte-overbr enginr iehting volgens één of meer van de conclusies 9 tot 12, met het kenmerk, dat een aantal 5 van dergelijke inrichtingen is samengevoegd nabij elkaar waarbij de warmtepijpen evenwijdig zijn en de mantels onderling zijn verbonden voor stroming in serie van het warmte-overbrengmedium.

14· Warmte-overbrenginrichting volgens één of meer van de conclusies 9 tot 12, met het kenmerk, dat een aantal 10 van genoemde inrichtingen nabij liggend met elkaar samen is gevoegd waarbij de warmtepijpen parallel zijn en de mantels onderling zijn verbonden voor parallelstroming van het warmte-overbrengmedium. * 790 73 23