NO159880B - Anordning ved varmeveksler. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved varmeveksler for varmeveksling mellom to medier, særlig gass og væske, omfattende et av det ene medium gjennomstrømmet, langstrakt og stort sett sylindrisk kammer med et i den ene ende anordnet innløp og et i den annen ende anordnet utløp samt en vegg som avgrenser kammeret radialt og som omfatter en utadvendende, skruelinjeformet renne og en innadvendende, skruelinjeformet rygg, idet veggen i det minste delvis avgrenser et radialt utenfor veggen liggende kammer hvorigjennom det andre medium skal strømme.

Det er kjent varmevekslere som består av en stort sett sylindrisk yttermantel hvis ender er utstyrt med henholdsvis et innløp og et utløp for det ene medium, fortrinnsvis gassen, og en skrueformet rørspiral som er innmontert i yttermantelens inner-kammer og som kan gjennomstrømmes av det annet medium, fortrinnsvis væsken. På kjent måte blir mediumstrømmene ledet i hver sin retning. Det varme medium som innstrømmer i den ene ende av yttermantelen, kan innledningsvis ha en roterende bevegelse slik at det vil stryke langs rørspiralen, men denne bevegelse avtar hurtig og gassen strømmer stort sett lineært gjennom yttermantelen, dvs. gjennom rommet i rørspiralen, og varmevekslingen i den del av yttermantelen som befinner seg lengst fra innløpet, vil derfor bli mangelfull.

Formålet med oppfinnelsen er å oppnå en vesentlig forbedret virkningsgrad ved modifisering av varmevekslere av den ovennevnte type.

Anordningen ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved

a) at innløpet til det sylindriske kammer er tangentialt anordnet slik at tangentlinjen gjennom innløpet er stort sett

parallell med en tangent trukket fra veggens skruelinjeformede renne eller rygg,

b) at det mellom det sylindriske kammers to ender er anordnet legemer i et antall som sikrer ønsket sirkulasjonsbevegelse av

alt første medium, idet legemene stort sett blokkerer i aksial retning det sentrale parti av kammeret mellom ryggene og er innrettet til ved utadstyring av det gjennom kammeret strømmende medium mot veggen å benytte den skruelinjeformede renne som ledelement for opprettholdelse av mediumsirkulasjonen.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til den medfølgende tegning, hvori: Fig. 1 viser et perspektivriss, delvis i snitt, av en varmeveksler ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser likeledes et perspektivriss av en utførelses-form av en konstruksjonsdel for opprettholdelse av sirkulasjonen. Fig. 3 og 4 viser perspektivriss av andre utførelsesformer av samme konstruksjonsdel.

Fig. 5 viser et delsnitt av en annen utførelsesform.

Fig. 6 viser et riss i forminsket målestokk, som illustrerer anvendelsen av konstruksjonen ifølge fig. 5. Fig. 7 viser et riss, delvis i snitt, av en ytterligere ut-førelsesf orm av varmeveksleren.

Det er vist en stort sett sylindrisk yttermantel 1 som danner et rom eller kammer som kan gjennomstrømmes av det ene medium, dvs. gassen. Det er ved den ene ende av yttermantelen anordnet et tangentialt innløp 3 hvorigjennom den varme gass fra en varmgasskilde, eksempelvis en kompressor i en varmepumpe, kan innstrømme i kammeret 2. Kammeret 2 i yttermantelen 1 opptar en skrueviklet rørspiral 4 med et innløp 5 og et utløp 6. Utløpet 7 fra yttermantelen 1 kan ligge aksialt men kan selvsagt også være anordnet tangentialt.

Grunnet det tangentiale innløp 3 vil det innstrømmende medium bibringes en rotasjonsbevegelse, og for å opprettholde denne bevegelse under et innledende stadium, er det anordnet en koaksialt plassert styreflate 9 ved yttermantelens endevegg 8. Fra innløpsåpningen vil mediet derved ledes gjennom en spalte 10 mellom styreflaten 9 og mantelveggen 1 og fremføres langs veggen av kammeret 2.

Etter å ha forlatt spalten 10 mellom styreflaten 9 og yttermantelen 1, vil mediet strømme langs rørspiralen 4 og hovedsake-lig inn i mellomrommet 11 mellom spolevindingene. Når hastigheten gradvis avtar vil innvirkningen av sentrifugalkraften reduseres slik at mediet i stedet vil fortsette gjennom rommet i rør-spiralen, med derav følgende, vesentlig reduserte varmeveksling.

For å unngå dette og bibeholde rotasjonsbevegelsen er det ifølge oppfinnelsen, i hvert fall i ett punkt mellom de to ender av rørspiralen 4, anordnet en konstruksjonsdel for opprettholdelse av sirkulasjonen. I utførelsesformen ifølge fig. 1 består denne konstruksjonsdel av en brikke 12 med en diameter som er tilnærmelsesvis lik innerdiameteren av yttermantelen 1. Brikken innbefatter en utsparing 13 og er vridd i skrueform for å kunne innføres mellom rørspiralens 4 vindinger.

Når én eller flere konstruksjonsdeler, eksempelvis i form av brikken 12, er anordnet i hvert fall i ett punkt i rørspiralen 4, vil gassen som fremdeles fremstrømmer med relativ stor hastighet, at det ledes inn i en skrueformet bane og derved igjen bringes i nær kontakt med rørspiralen.

Istedenfor brikken 12 som er vist i fig. 1 og 2 kan det, som det fremgår av fig. 3, anvendes én eller flere plugger 12' som er inntredd på en stang 14 som er innmontert i det frie rom i rør-spiralen. Det kan også tilvirkes en pluggliknende del 12" som er slik utformet at den vil passe inn i rørspiralen 4 og fastholdes av denne. En slik plugg bør hensiktsmessig ha en skråstilt endeflate 15.

I likhet med pluggene 12<*> og 12" vil brikken 12 bevirke at mediet ledes utad mot ytterpartiet av kammeret 2, og derved for-søker å finne sin vei gjennom mellomrommet 11 mellom rørvind-ingene. Mediet vil derved påføres en roterende bevegelse.

Det er konstatert at det ved anvendelse av konstruksjonsdeler av ovennevnte type i en varmeveksler av den utførelsesform som omfattes av oppfinnelsen, vil oppnås en virkningsgradøkning av ca. 50%, jevnført med en varmeveksler uten slike konstruksjonsdeler.

I utførelsesformen ifølge fig. 5 er selve mantelveggen 1, istedenfor mantelveggen og rørspiralen 4, skrueformet og danner derved en skrueformet renne 16 som avgrenses aksialt av like, skrueformete rygger 17. Som det fremgår kan et rom som befinner seg radialt utenfor veggen 16-17, gjennomstrømmes av det annet medium.

Ifølge oppfinnelsen er det også i dette tilfelle anordnet en konstruksjonsdel 12' eller 12" som forhindrer aksialstrømning gjennom kammeret 2" og er tilpasset for å lede gassen i kammeret 2' utad mot den skrueformete vegg.

Utførelsesformen ifølge fig. 5 er særlig egnet for sammen-satte varmevekslere hvor flere enheter kan være montert i en felles tank 18, slik det fremgår av fig. 6, og hvor tanken danner et gjennomløpskammer for væsken.

Ved den ytterligere utførelsesform ifølge fig. 7 er selve rørspiralen 4, istedenfor mantelveggen 1, utformet som en mantel-vegg, idet de tettvundne rørviklinger er sammensveiset eller sammenloddet, som vist ved 19. Det er også i dette tilfelle innmontert en sperredel 12' som vil lede mediet i kammeret 2' utad mot spiralveggen.

Claims (6)

1. Anordning ved varmeveksler for varmeveksling mellom to medier, særlig gass og væske, omfattende et av det ene medium gjennomstrømmet, langstrakt og stort sett sylindrisk kammer (2,2') med et i den ene ende anordnet innløp (3) og et i den annen ende anordnet utløp (7) samt en vegg (1,4;16,17) som avgrenser kammeret radialt og som omfatter en utadvendende, skruelinjeformet renne (11;16) og en innadvendende, skruelinjeformet rygg (4;17), idet veggen i det minste delvis avgrenser et radialt utenfor veggen liggende kammer hvorigjennom det andre medium skal strømme, karakterisert veda) at innløpet (3) til det sylindriske kammer (2,2') er tangentialt anordnet slik at tangentlinjen gjennom innløpet er stort sett parallell med en tangent trukket fra veggens skruelinjeformede renne (11;16) eller rygg (4;17), b) at det mellom det sylindriske kammers to ender er anordnet legemer (12,12',12") i et antall som sikrer ønsket sirkulasjonsbevegelse av alt første medium, idet legemene (12,12',12") stort sett blokkerer i aksial retning det sentrale parti av kammeret (2,2') mellom ryggene og er innrettet til ved utadstyring av det gjennom kammeret (2,2') strømmende medium mot veggen å benytte den skruelinjeformede renne (11;16) som ledelement for opprettholdelse av mediumsirkulasjonen.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det blokkerende legeme består av en radialt slisset brikke (12) som ved periferien er bøyet stort sett i skruelinje-form som er innpasset med periferien i et omløp av den skruelinjeformede renne (11;16).

3. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det blokkerende legeme består av en plugg (12') som er inntredd på en stang (14) som er anbrakt i det sylindriske kammer og som har ytterdiameter som er stort sett lik innerdiameteren i kammerets sentrale parti.

4. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det blokkerende legeme består av en sylindrisk propp (12") med en skråstilt endeflate (5) som vender mot mediets strømningsretning.

5. Anordning i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at det andre medium er innrettet til å strømme gjennom en skruelinjeformet rørspiral (4) som er anordnet i en stort sett sylindrisk mantel (1), idet rørspiralen og mante-len avgrenser det stort sett sylindriske kammer for det første medium.

6. Anordning i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at det stort sett sylindriske kammer (2) er avgrenset av en vegg som er utstyrt med en skruelinjeformet preg-ning eller liknende som danner minst én renne (16) som forløper skruelinjeformet og er avgrenset av mellomliggende rygger (17).