NO132882B

NO132882B -

Info

Publication number: NO132882B
Application number: NO1319/73A
Authority: NO
Inventors: P H E Margen
Original assignee: Atomenergi Ab
Priority date: 1972-04-06
Filing date: 1973-03-30
Publication date: 1975-10-13
Also published as: FR2179201A1; US3850230A; NL7304835A; SE365308B; NO132882C; BE797878A; FR2179201B1; DE2316729A1; GB1431698A

Description

Oppfinnelsen angår en varmeveksler i hvilken den varmeoverfonende flaten er utfort av plast. Det er tidligere kjent at plastror kan brukes i varmevekslere. Vanligvis har-man da utformet varmeveksleren som en konvensjonell rorvarmeveksler, dvs. plastrorene er ...utfort rette, og deres ender har vært innsatt i rorgavlene. nenne konvensjonelle bygningsmåte har imidlertid vist seg ikke på optimal måte å utnytte plastens fordeler, ettersom prisen for rørplater og innfesting av rørene, med stor marginal overstiger prisen for de meget billige plastrørene. Hensikten med oppfinnelsen er å fremskaffe en konstruksjon som passer for plast-rør, særlig tynnveggede plastrør. En hensikt er å oppnå en varmeveksler som kan bygges uten bruk av spesielt verktøy. En annen hensikt er å fremskaffe en varmeveksler med stor varmeoverførende flate som kan brukes for oppvarming av luft ved hjelp av varmt vann, særlig for oppvarming av boliger. Andre siktemål vil fremgå av den følgende beskrivelse. The invention relates to a heat exchanger in which the heat transfer surface is made of plastic. It is previously known that plastic pipes can be used in heat exchangers. Usually, the heat exchanger has been designed as a conventional rudder heat exchanger, i.e. the plastic rudders are straight, and their ends have been inserted into the rudder ends. However, this conventional construction method has not been shown to utilize the advantages of plastic in an optimal way, as the price for pipe sheets and fixing the pipes exceeds the price for the very cheap plastic pipes by a large margin. The purpose of the invention is to provide a construction that is suitable for plastic pipes, especially thin-walled plastic pipes. One purpose is to achieve a heat exchanger that can be built without the use of special tools. Another purpose is to provide a heat exchanger with a large heat transfer surface which can be used for heating air using hot water, in particular for heating homes. Other targets will be apparent from the following description.

Dette oppnås ifølge.oppfinnelsen ved en varmeveksler der de varmeoverførende flatene er utført av plast og som er karakterisert ved at de varmeoverførende flatene består av i det minste to plastrør som er viklet til spiraler (skruelinjeformet), den ene utenpå den andre, at spiralen er atskilt med langsgående, remser eller mellomlegg, fortrinnsvis av plast, at de spiralviklede rørene er korrugert ved hjelp av korrugeringer som strekker seg rundt rørenes omkrets og at de er anordnet i et ringformet rom som begrenses av en indre sylindrisk vegg og en ytre sylindrisk vegg. En foretrukket utførelses form er karakterisert ved at det er anordnet en forvarmer i det rom stam utover begrenses av den indre sylindriske veggen. This is achieved according to the invention by a heat exchanger where the heat-transferring surfaces are made of plastic and which is characterized in that the heat-transferring surfaces consist of at least two plastic tubes that are wound into spirals (helical), one outside the other, that the spiral is separated by longitudinal strips or spacers, preferably of plastic, that the spirally wound tubes are corrugated by means of corrugations extending around the circumference of the tubes and that they are arranged in an annular space limited by an inner cylindrical wall and an outer cylindrical wall. A preferred embodiment is characterized by the fact that a pre-heater is arranged in the space stem outwardly limited by the inner cylindrical wall.

Plastrøret, eller plastrørene, utføres hensiktsmessig korrugert, altså med vekselvis opphøyninger og forsenkninger som strekker seg rundt rørets omkrets. Et slikt korrugert rør er lett å bøye til spiralform, det gir en større varmeoverførende flate enn et slett rør og korrugeringene gir røret en økt ringstyrke, hvilket gjør det mulig å bruke tynnveggede rør. Korrugeringene gjør det mulig å benytte stiv plast, f.eks..stiv PVC. The plastic pipe, or plastic pipes, are suitably corrugated, i.e. with alternating elevations and depressions that extend around the pipe's circumference. Such a corrugated pipe is easy to bend into a spiral shape, it provides a larger heat-transferring surface than a plain pipe and the corrugations give the pipe an increased ring strength, which makes it possible to use thin-walled pipes. The corrugations make it possible to use rigid plastic, e.g. rigid PVC.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en varmeveksler ifølge oppfinnelsen, beregnet.for boligoppvarming. The invention will be described in more detail below with reference to the drawing. Fig. 1 shows a longitudinal section through a heat exchanger according to the invention, intended for home heating.

Fig. 2 viser et snitt etter linjen A-A i fig. 1 og Fig. 2 shows a section along the line A-A in fig. 1 and

fig. 3 viser i større målestokk et snitt etter linjen fig. 3 shows on a larger scale a section along the line

B-B i fig. 1. B-B in fig. 1.

Den illustrerte varmeveksleren inneholder to koaksiale sylindriske vegger, nemlig en indre vegg 2 og en ytre vegg 3- " Ved den ene enden er de sylindriske veggene 2,3 forbundet med hverandre ved hjelp av en endevegg 5- Ved den andre enden er den sylindriske veggen 3 forkynt med en endevegg, 4, og den sylindriske veggen 2 slutter i en avstand fra endeveggen 4, slik at det her dannes en ringformet spalte 11. I det ringformede rommet 14, som dannes mellom veggene 2 og 3, er det anordnet to spiralviklede plastror la og lb. Roret lb bæres av flere langsgående plastremser 17b som er plassert på den indre sylindriske veggen 2. På roret lb er det anordnet langsgående plastremser 17a, og disse bærer det ytre spiralviklede roret la. Plastremsene 17 er forsynt med utsparinger 17c for rorene, og fungerer således som distanseorganer og stotteorganer for rorene. Rorene er forsynt med korrugeringer som loper rundt om-kretsen (se fig. 3)« The illustrated heat exchanger contains two coaxial cylindrical walls, namely an inner wall 2 and an outer wall 3- " At one end, the cylindrical walls 2,3 are connected to each other by means of an end wall 5- At the other end, the cylindrical wall 3 provided with an end wall, 4, and the cylindrical wall 2 ends at a distance from the end wall 4, so that an annular gap 11 is formed here. In the annular space 14, which is formed between the walls 2 and 3, there are arranged two spirally wound plastic rudder la and lb. The rudder lb is supported by several longitudinal plastic strips 17b which are placed on the inner cylindrical wall 2. Longitudinal plastic strips 17a are arranged on the rudder lb, and these carry the outer spirally wound rudder la. The plastic strips 17 are provided with recesses 17c for "

Ved sin ene ende strekker rorene la,lb seg gjennom en irinlopskasse 7 og er tilsluttet til en mot atmosfæren åpen vannbe-holder 6. Varmt vann tilfores beholderen over en ledning 20, og nivået i beholderen holdes konstant ved hjelp av en ventil 21 som styres av en flottor 22. Ved sin andre ende strekker rorene la,lb seg gjennom en utlopskasse 8 og er forbundet med en returvannsled-ning 23. At one end, the pipes la,lb extend through a flow box 7 and are connected to a water container 6 open to the atmosphere. Hot water is supplied to the container via a line 20, and the level in the container is kept constant by means of a valve 21 which is controlled of a float 22. At its other end, the rudders la,lb extend through an outlet box 8 and are connected to a return water line 23.

I rommet innenfor den indre sylindriske veggen 2 er det anordnet et knippe av langsgående ror 9a, som hensiktsmessig like-ledes er korrugert for å få stor flate. Ved den ene enden er rorene 9a innfestet i en gavl 19b som er fastsatt ved den ringformede endeveggen 4. Denne ende av rorene 9a kommuniserer' med innlopsdel 19a som. ved hjelp av en flens 19c er festet ved et utlopsror 12 for evakueringsluft fra en bygning. Med sin andre ende strekker rorene 9a seg noe utenfor det ringformede rommets 14 endevegg 5> og er inn— festet i en rorgavl 29b og kommuniserer, med en utlopsdel 29a, som ved hjelp av en:'B.ens 29c er festet ved et utblåsningsror 13 for evakueringsluften. Mellom endeveggen 5 og rorgavlen 29b dannes en, ringformet innlopsspalte 30» Det ringformede rommet 14 kommuniserer nær endeveggen 5, med en utlopsdel 15 som ved hjelp av en flens.31 er festet.ved en innlopskanal 32 for oppvarmet friskluft til bygningen. I utlopsdelen 15 er det anordnet en vifte 16 som drives .av en motor 33• In the space within the inner cylindrical wall 2, a bundle of longitudinal rudders 9a is arranged, which is suitably also corrugated in order to have a large surface. At one end, the rudders 9a are attached to a gable 19b which is fixed at the annular end wall 4. This end of the rudders 9a communicates with the inlet part 19a which. by means of a flange 19c is attached to an outlet pipe 12 for evacuation air from a building. With its other end, the pipes 9a extend somewhat beyond the end wall 5 of the annular space 14 and are fixed in a pipe end 29b and communicate, with an outlet part 29a, which is attached by means of a:'B.ens 29c to an exhaust pipe 13 for the evacuation air. Between the end wall 5 and the rudder end 29b, an annular inlet gap 30 is formed. The annular space 14 communicates close to the end wall 5, with an outlet part 15 which, by means of a flange 31, is attached to an inlet duct 32 for heated fresh air to the building. In the outlet part 15, a fan 16 is arranged which is driven by a motor 33•

Den beskrevne varmeveksleren funksjonerer på folgende måte, idet samtidig noen temperaturer skal oppgis som eksempel. Kald friskluft på 0°C innsuges gjennom innlopsspalten 30 og passerer langs rorene 9a, i motstrom mot den evakueringsluft som strommer i rorene ga. Friskluften 'oppvarmes til 7°C, mens evakueringslufteh kjoles fra 20°C .til 13°C. Den forvarmede friskluften strommer gjennom spalten 11 og passerer deretter gjennmm det ringformede rommet 14 hvorved den oppvarmes av varmt vann i rorene l'til 20°C. Ved denne temperatur blåser luften av viften 16 inn i bygningens forskjellige rom. Varmtvannet tilfores rorene 1 med /\. 0°G og forlater varmeveksleren ved 20°C. The described heat exchanger functions in the following way, while at the same time some temperatures must be given as examples. Cold fresh air at 0°C is drawn in through the inlet gap 30 and passes along the pipes 9a, in countercurrent to the evacuation air flowing in the pipes. The fresh air is heated to 7°C, while the evacuation air is cooled from 20°C to 13°C. The preheated fresh air flows through the gap 11 and then passes through the annular space 14 whereby it is heated by hot water in the pipes 1 to 20°C. At this temperature, the air is blown by the fan 16 into the different rooms of the building. The hot water is supplied to the rudders 1 with /\. 0°G and leaves the heat exchanger at 20°C.

Den illustrerte varmeveksleren utfores hensiktsmessig i sin helhet av plast, og de'forskjellige delene festes hensiktsmessig til hverandre ved liming. Det billige plastmaterialet og billige fremstillingsmåten ved liming forer til meget lave priser. Det en-hetlige materialet unnviker problemer ved forskjellige utvidelses-koeffisienter, vedhefting etc. The illustrated heat exchanger is conveniently made entirely of plastic, and the different parts are conveniently attached to each other by gluing. The cheap plastic material and the cheap manufacturing method of gluing lead to very low prices. The uniform material avoids problems with different coefficients of expansion, adhesion etc.

Bruk av korrugerte ror gir den fleksibilitet som kreves for på en enkel måte å kunne vikle rorene i foarm av spiraler eller skruer uten særskilt verktoy, og gir samtidig en okt flate og okt The use of corrugated rudders provides the flexibility required to be able to easily wind the rudders in the form of spirals or screws without special tools, and at the same time provides an even surface and

turbulens for varmeoverforingen. Skrueformen forer til motstrom mellom vann og luft, slik at det varmeste vannet moter den varmeste luften, noe som er fordel for varmeoverforingen; Skrueformen tillater at man kan oppnå den onskelige lange lengden på stromnings-veien på vannsiden for dels å gi akseptable hoye vannhastigheter, dels relativt små og derved billige rorplater og gavler, Spiral-formen tillater endelig tverrstromming for luftstrømmen, noe som oker turbulensen og således forbedrer varmeoverforingen. turbulence for the heat transfer. The screw shape leads to a counter current between water and air, so that the hottest water opposes the hottest air, which is an advantage for the heat transfer; The screw shape allows one to achieve the desirable long length of the flow path on the water side to partly provide acceptable high water speeds, partly relatively small and therefore cheap rudder plates and gables, the spiral shape finally allows cross flow for the air flow, which increases the turbulence and thus improves the heat transfer.

Den koaksiale sammenbygning av veggene 2,3 og rorknippet 9a, der disse deler er forbundet bare ved en ende med hverandre, tillater fri ekspansjon av alle disse deler og unnviker således temperaturspenninger ved temperaturforskjeller mellom disse delene. Videre medforer den koaksiale konstruksjonen stor kompakthet og bruk av minimum materiale ettersom f.eks. samme vegg 2 utgjor innervegg i hovedvarmeveksleren og yttervegg i forvarmeren samtidig som utlopsåpningen 11 for forvarmeren utgjor innlopsåpningen for hovedvarmeveksleren. The coaxial assembly of the walls 2,3 and the rudder bundle 9a, where these parts are connected to each other only at one end, allows free expansion of all these parts and thus avoids temperature stresses due to temperature differences between these parts. Furthermore, the coaxial construction results in great compactness and the use of a minimum of material, as e.g. the same wall 2 forms the inner wall of the main heat exchanger and the outer wall of the preheater, while the outlet opening 11 for the preheater forms the inlet opening for the main heat exchanger.

Bruk av korrugerte ror også for forvarmeren gir okt varmeoverforende flate og turbulens, hvilket er særlig betydningsfullt her ettersom stromningen er parallell med rorene. The use of corrugated rudders also for the preheater gives a good heat transfer surface and turbulence, which is particularly important here as the flow is parallel to the rudders.

Korrugeringene gir også storre styrke mot internt, (og eksternt) overtrykk pr. enhet varmeoverforende. flate og gitt vegg-tykkelse, enn for slette ror, noe som er betydningsfullt særlig for rørene 1. The corrugations also provide greater strength against internal, (and external) overpressure per unit heat transfer. flat and given wall thickness, than for flat pipes, which is particularly important for pipes 1.

Den åpne tanken 6 begrenser overtrykket på rørene 1. The open tank 6 limits the overpressure on the pipes 1.

Hele enheten kan lett koples løs ved løsning av to vann-og tre luftrørflenser, hvoretter eventuell feil enhet kan erstattes av en reserveenhet eller en ny enhet under reparasjonstiden. The entire unit can be easily disconnected by loosening two water and three air pipe flanges, after which any faulty unit can be replaced by a spare unit or a new unit during the repair period.

Claims

1. Heat exchanger where the heat-transferring surfaces are made of plastic, characterized in that the heat-transferring surfaces consist of at least two plastic pipes (la,lb) which are wound into spirals (helical), one outside the other, that the spiral is separated with longitudinal strips or spacers (17a), preferably made of plastic, that the spirally wrapped tubes (1) are corrugated by means of corrugations that extend around the circumference of the tubes and that they are arranged in an annular space (1<*>0 which is limited by an inner cylindrical wall (2) and an outer cylindrical wall (3).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that a pre-heater (9a) is arranged in the space which is externally limited by the inner cylindrical wall (2).