NL8002941A - Warmte-uitwisselaar voor twee fluidums, waarvan er een gasvormig is, in het bijzonder voor condensatieketels. - Google Patents

Description

» s-\t H.O. 29046 * !

Warmte_uitwisselaar voor twee fluïdums, waarvan er één gasvormig is, in het t>i,jzonder voor condensatieketels._

De uitvinding heeft betrekking op een warmte-nitwisselaar van de soort welke wordt gebruikt voor het verkrijgen van een warmteoverdracht tussen twee bewegende fluïdums zonder dat de fluïdums met elkaar in aanraking staan, waarbij één van deze fluïdums gas-5 vormig is.

Dergelijke warmte-uitwisselaars zijn bekend en worden gebruikt voor talrijke toepassingen en komen voor in verschillende uitvoeringsvormen welke in het algemeen twee ruimten bezitten die van elkaar zijn gescheiden door een gemeenschappelijke wand. De fluïdums 10 circuleren respectievelijk in elk van deze ruimten met verschillen» de temperaturen, waarbij een warmte-uitwisseling wordt verkregen door een gemeenschappelijke wand. Bij de meest voorkomende uitvoeringsvorm bestaan de uitwisselaars van deze soort uit een buizenstelsel dat een eerste ruimte vormt en waar doorheen één van de 15 fluïdums stroomt, waarbij dit stelsel is gestoken in een tweede ruimte waar doorheen het andere fluïdum stroomt. Op deze wijze wordt een aanzienlijk uitwisselingsoppervlak verkregen dat bovendien in vele gevallen is vergroot door het toevoegen van inwendige en/of uitwendige wandelementen die al dan niet met elkaar zijn ver-20 bonden.

Er zijn reeds uitwisselaars bekend waarin het buizencircuit is verbonden met een gemeenschappelijke wand die met deze buizen in aanraking staat via een beschrijvende lijn, waarbij deze wand op voordelige wijze over zichzelf is gesloten voor het vormen van 25 een ruimte met een ronde of rechthoekige vorm welke het verwarmings-lichaam vormt dat op zichzelf bekend is in inrichtingen van de soort bestaande uit met gas gestookte warm-watertoestellen of bad-geisers.

Om betere werkingen te verkrijgen en de kostprijs aanzienlijk 30 te verlagen, wordt volgens de uitvinding een warmte-uitwisselaar voorgesteld waarin het gasvormige fluïdum met hoge temperatuur zodanig wordt toegevoerd dat dit een bijzonder lange weg aflegt langs een wand welke de waterbuizen draagt, welke weg wordt verkregen door uit te gaan van een vlakke wand die van te voren is 35 vervaardigd met zijn waterbuizen en die zodanig is gevormd dat het gasvormige fluïdum wordt gedwongen binnen de uitwisselaar een zig-zag-vormig circuit te doorlopen.

800 2 9 41 2

Volgens een hoofdkenmerk van de uitvinding is de vlakke wand door vouwen, huigen of andere dergelijke bewerking gevormd voor het vormen van een uitwisselaar met verscheidene naast elkaar geplaatste verticale schoorstenen, die met elkaar in verbinding staan 5 via hun basis of hun bovenkant, zodanig dat het gasvormige warme fluïdum, dat de uitwisselaar via de onderzijde binnendringt slechts via de bovenzijde kan ontwijken na ten minste één teruggaande weg tot aan de onderzijde van de uitwisselaar via de meest nabije schoorsteen te hebben doorlopen.

10 Volgens een ander kenmerk van de uitvinding is het aanbrengen van het stelsel van waterbuizen op de gemeenschappelijke wand zodanig tot stand gebracht dat het koude retour-water de uitwisselaar binnendringt in het afvoergebied van de warme gassen terwijl het verwarmde water de uitwisselaar verlaat in de inlaatzone van de war-15 me· gassen.

De uitvinding zal thans nader worden uiteengezet aan de hand van de tekening waarin bij wijze van voorbeeld een uitvoeringsvorm van een warmte-uitwisselaar volgens de uitvinding is weergegeven.

Fig. 1 geeft een perspectivisch aanzicht weer van een uitvoe-20 ringsvorm van de uitwisselaars volgens de uitvinding.

Fig. 2 geeft een vereenvoudigd perspectivisch aanzicht weer gelijk aan dat van fig. 1, waarin de weg die het gasvormige fluïdum aflegt is weergegeven.

Fig. 5 geeft een uitslag weer van de uitwisselaar waarbij de 25 gemeenschappelijke wand en het daarbij behorende netwerk van waterbuizen is weergegeven waaruit de warmte-uitwisselaar is gevormd.

Fig. 4 geeft schematisch een onderaanzicht weer van de warmte-uitwisselaar.

In de figuren 1 en 5 is een warmte-uitwisselaar weergegeven 30 voor twee fluïdums waarvan de één gasvormig is en de andere vloeibaar, waarbij elk van de fluïdums respectievelijk is aangegeven door de letters G en L, waarbij' hun circulatie-richting is aangegeven door pijlen. De uitwisselaar wordt verkregen uit een wand 2 die een netwerk van buizen 1 voor het circuleren van fluïdum L 35 draagt, waarbij de buizen met deze wand in aanraking staan via hun beschrijvende lijnen.

Volgens een uitvoeringsvorm die op zichzelf bekend is, wordt de montage van de buizen aan de wand bijvoorbeeld op de volgende wijze tot stand gebracht: men last gedeeltelijk met de vlakken tegen 40 elkaar twee platen uit aluminium-legering of een roestvrije legering 800 2 9 41 3

i V

aan elkaar terwijl men niet-gelaste stroken vrij laat. Door op-blazing met behulp van daarvoor geschikte middelen bij de niet gelaste plaatsen worden in lengterichting lopende buisvormige zones verkregen die de buizen 1 vormen. Deze op zichzelf bekende werk-5 wijze is bijzonder geschikt voor het uitvoeren van de onderhavige uitvinding, maar het spreekt vanzelf dat elke andere wijze voor het vervaardigen van de buisvormige wand welke de uitwisselaar vormt, kan worden gebruikt binnen het kader van de uitvinding.

In fig. 3 is een uitslag van de wand 2 en van het netwerk van 10 buizen 1 voor het circuleren van vloeibaar fluïdum I weergegeven.

Deze gemeenschappelijke wand 2 met een in hoofdzaak rechthoekige vorm bezit volgens zijn grootste lengte vijf vouwlijnen AA', BB', CC', DD' en EE'. De wand is in dwarsrichting doorgesneden in zijn midden volgens de lijn Ei", tot aan de centrale uitsparing 3· Twee 15 rechter en linker symetrische delen zijn op deze wijze begrensd door de lijn EE'; deze zijn onderling verbonden door een zijstrook 4 welke is begrensd door twee kleine vouwlijnen HH' en II', waarbij deze strook geen enkele buis 1 bezit.

Het netwerk van buizen 1 is gevormd door een samenstel van 20 hoofdbuizen 1a die onderling zijn verbonden door buizen 1b die evenwijdig tussen de hoofdbuizen 1a zijn aangesloten. De circulatie-richting van het fluïdum L is voldoende duidelijk door de pijlen aangeduid zodat het niet nodig is dit nader te beschrijven.

Het fluïdum wordt gedwongen gericht vanaf de inlaat naar de 25 uitlaat terwijl dit stroomt door een opeenvolging van hoofdbuizen 1a die zijn geplaatst langs het middengebied en zijdelen van de gemeenschappelijk wand 2.

Tussen de vouwlijnen AA'...EE' van deze gemeenschappelijke wand bevinden zich in lengte-richting lopende zones (identiek ter 30 weerszijdenvan de dwarslijn EF') die de verticale wanden van de uitwisselaar vormen.

Uitgaande van deze gemeenschappelijke wand 2 weergegeven in fig. 3> komt men tot de uitwisselaar weergegeven in de figuren 1 en 4 volgens de volgende werkwijze. De eerste in lengte-richting 35 lopende band wordt over een hoek van 90° naar binnen gevouwen volgens de lijn AA', vervolgens opnieuw gevouwen over een hoek van 90° volgens de lijn BB', enz. tot een laatste vouwing volgens de lijn EE', waardoor een soort wikkeling wordt gevormd met in hoofdzaak rechte hoeken en een rechthoekig parallellopipidum ontstaat die 40 zich uitstrekt in lengte-richting van de uitgeslagen wand. De onder- o η n o o £1 4 "breking PI" maakt het vervolgens mogelijk de linker en rechter-delen van dit parallellopipidum langs "scharnieren", die worden gevormd door korte vouwlijnen HH' en II' over een hoek van 90° te draaien. Deze tweede vouwing "brengt de in lengte-richting lopende 5 symetrische zones terug in verticale evenwijdige vlakken die verticale schoorstenen voor de doorgang van warme gassen begrenzen.

d.i.6

Opgemerkt wordt dat de in lengte-richting· lopende vlakken,.worden begrensd door de lijnen AA' en EE' verschillende breedten bezitten voor het verkrijgen van naast elkaar liggende schoorstenen met 10 overeenkomstige breedten. Zo wordt de uitwisselaar verkregen waarvan de vorm is weergegeven in fig. 2. Er zijn slechts enkele lasplaat-sen 5 nodig om wanden die met delen tegen elkaar liggen aan elkaar te bevestigen. Een zijdelings aangebrachte band 6 (zichtbaar in fig. 1) sluit de centrale schoorsteen 7 af aan de onderzijde waarvan 15 het gasvormige fluïdum G wordt toegelaten. Twee afsluitpluggen 9 (eveneens zichtbaar in fig. 1) zijn aangebracht onder de zijdelingse onderopeningen van de uitwisselaar. Deze pluggen dragen eventueel ten minste een buisje 8 dat is bestemd om af dichtend te worden aan-r gebracht in de uitlaatbuis van het vloeibare fluïdum L. Het gasvor-20 mige fluïdum stroomt door de uitwisselaar zoals aangegeven door de pijlen in fig. 2. Aan het bovengedeelte van de centrale schoorsteen 7 stoot dit tegen een keerschot , welke wordt gevormd door de hiervoor vermelde zijdelingse band 4· De warme gassen worden op deze wijze gedwongen om van boven naar beneden te circuleren in twee andere 25 centrale schoorstenen 10 die liggen naast de centrale schoorsteen 7, om vervolgens opnieuw te stijgen door de twee zijdelingse boven/ schoorstenen 11 tot aan het gedeelte van de uitwisselaar van waaruit zij ontsnappen ter weerszijde van het keerschot - 4 (zie eveneens fig. 4)· 30 Tijdens hun doorgang door de uitwisselaar worden de gassen G, die bijvoorbeeld bestaan uit verbrandingsgassen van een gasbrander, afgekoeld bij aanraking met de wanden van de uitwisselaar waarin kouderwater van de verwarming circuleert. Omgekeerd wordt het water dat circuleert in de buizen 1 in toenemende mate verwarmd. Het re-35 tourwater L van het verwarmingscircuit dringt in het buizenstelsel 1 in tegenstroom met de gassen, dat wil zeggen vanaf de zijde die grenst aan de gasuitlaat van de schoorstenen 11, waarna dit water in tegenstroom met de gassen naar de onderzijde van de uitwisselaar circuleert, vervolgens weer in bovenwaartse richting en weer 40 opnieuw in benedenwaartse richting, waarna het water weg^stroomt 800 2 9 41

* V

5 naar het begin van het verwarmingscircuit in de ingangszone van de warme gassen onder aan de centrale schoorsteen 7· Op deze wijze wordt een zeer goede uitwisseling verkregen, waardoor het dauwpunt van de rookgassen kan worden bereikt met vorming van condensatie 5 beperkt tot de zijdelingse schoorstenen 11, welke condensaties worden verzameld ter hoogte van de afsluitingen 9· Waar de binnenwanden· van de schoorstenen zijn gevormd door de gemeenschappelijke binnenwand terwijl daar doorheen waterbuizen lopen, is het rendement van de inrichting bijzonder belangwekkend. De hiervoor beschreven uit-10 wisselaar heeft twee ingangen en twee uitgangen voor het water L. Overbruggende koppelingen (niet weergegeven) die zijn geplaatst aan het bovengedeelte en aan het ondergedeelte van de uitwisselaar kunnen worden aangebracht om één enkele wateringang en -uitgang te verkrijgen.

15 Tenslotte wordt opgemerkt dat de zone van het keerschot 4 min of meer kan worden afgekoeld al naar gelang de toegepaste kringloop. Tenslotte zouden de rookgassen, als deze het dauwpunt hebben bereikt in de aangrenzende in lengterichting lopende zones van hun uitlaat naar wens in deze zone opnieuw kunnen worden verwarmd. Het 20 voordeel van deze verwarming is dat de temperatuur van deze rookgassen hoger zullen worden dan het dauwpunt waardoor de rookgassen zonder condensatie kunnen worden gevoerd in een traditioneel schoorsteenkanaal.

Opgemerkt wordt dat de uitvinding niet is beperkt tot de hier-25 boven beschreven uitvoeringsvorm. In het bijzonder kan de samenstelling van het buizenstelsel dat is verbonden met de gemeenschappelijke wand worden gewijzigd zonder de tweede buiten het kader van de uitvinding. Bovendien kan de hierboven vermelde geleiding van het keerschot 4 bijvoorbeeld tot stand worden gebracht door klei-50 ne lussen 12 die zijn afgeleid van de hoofdbuis 1a in deze zone weergegeven door streeplijnen.

800 2 9 41

Claims (10)

1. Warmte-uitwisselaar voor twee fluïdums waarvan er één gasvormig is, welke uitwisselaar een buizenstelsel bezit voor het circuleren van het vloeibare fluïdum, waarbij deze buizen zijn verbonden met een gemeenschappelijke wand waarmede zij in aanraking 5 staan via hun beschrijvende lijnen, met het kenmerk, dat de uitwisselaar is verkregen uitgaande van deze gemeenschappelijke wand (2), welke door vouwen of andere dergelijke bewerking zodanig is gevormd dat deze wand verscheidene verticaal naast elkaar liggende schoorstenen (7, 10, 11) bezit die van elkaar zijn geschei-10 den door delen van de genoemde wand, en die via hun onderzijde of hun bovenzijde met elkaar in verbinding staan, en welke schoorstenen een ononderbroken circuit vormen voor het gasvormige fluïdum G dat ten minste éénmaal vanaf de onderzijde naar de bovenzijde en vervolgens vanaf de bovenzijde naar de onderzijde in de uitwisselaar 15 circuleert voordat dit de uitwisselaar verlaat.

2. Warmte-uitwisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gemeenschappelijke wand (2) met een in hoofdzaak rechthoekige vorm vouwlijnen bezit (AA' tot EE') welke in lengte-richting lopende zones begxrenzen die zijn bestemd om de 20 verticale wanden van de schoorstenen te vormen.

3· Warmte-uitwisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gemeenschappelijke wand in zijn midden in dwarsrichting is doorgesneden volgens de lijn EE' tot aan een centrale uitsparing (3)· 25

4· Warmte-uitwisselaar volgens conclusie 1, met het k e nme r k, dat de rechter en linker symmetrische delen begrensd door de snijlijn EE' onderling met elkaar zijn verbonden door een zijband (4) die wordt begrensd door twee vouwlijnen HH' en II'.

5. Warmte-uitwisselaar volgens conclusies 1 en 2, met 30 het kenmerk, dat deze wordt verkregen door een eerste reeks in lengte-richting lopende vouwen over een hoek van 90° volgens de lijnen AA' tot EE' gevolgd door een tweede dwarsvouwing volgens HH' en II' die de in lengte-richting lopende^mmetrische zones terugbrengt in verticale evenwijdige vlakken en de centrale 35 schoorsteen 7 voor het toelaten van warme gassen begrens't.

6. Wamte-uitwisselaar volgens conclusies 1 en 5i met het kenmerk, dat de warme gassen die zijn toegelaten in de centra- n λ - 11 ö V V mm ^ * ^ Ίτ le schoorsteen in het "bovengedeelte daarvan in botsing komen met een keerschot (4) gevormd door de zijdelingse band die zorgt voor de verbinding tussen de zijwanden van de centrale schoorsteen.

7· Warmte-uitwisselaar volgens conclusie 1, met het 5 kenmerk, dat een stelsel van hoofdbuizen (la) die onderling zijn verbonden door buizen (1b) die evenwijdig tussen de hoofdbuizen (1a) daarmede zijn verbonden het buizenstelsel (l) vormt voor het circuleren van het vloeibare fluïdum.

8. Warmte-uitwisselaar volgens conclusies 1 en 7» met 10 h e t kenmerk, dat het vloeibare verwarmingsretourfluïdum L doordringt in een eerste hoofdbuis (la) die is geplaatst aan het bovengedeelte van de warmte-uitwisselaar in de uitlaatzone van de warme gassen en dat dit warme fluïdum een laatste hoofdbuis (la) verlaat die is geplaatst in het onderste gedeelte van de warmte-15 uitwisselaar in de inlaatzone van de warme gassen.

9· Warmte-uitwisselaar volgens conclusies 1 en 6, met het kenmerk, dat het gasvormige fluïdum G na het keerschot (4) van boven naar beneden naar de onderzijde van de warmte-uitwisselaar stroomt via twee centrale schoorstenen (10) die liggen 20 naast de centrale schoorsteen (7), vervolgens opnieuw omhoog stroomt via de twee zijdelingse schoorstenen (11) tot aan het bovengedeelte waar dit gasvormige gas de warmte-uitwisselaar verlaat.

10. Warmte-uitvisselaar volgens conclusies 1 en 6, met het kenmerk, dat het keerschot (4) is afgekoeld door een 2^ aanvullend circuit (12) voor het wijzigen van het dauwpunt in de naast elkaar liggende zones en het doen wegstromen van het gas zonder condensatie in een normaal rookkanaal. ---000O000--- 8 00 2 9 41