NO167235B - Varmeveksler. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en varmeveksler av den art som fremgår av ingressen til det etterfølgende selvstendige krav. Denne oppvarmer eller avkjøler fluider effektivt og hurtig, slik som å varme vann eller generere damp for generelle formål eller for romoppvarming.

I de fleste tilfeller der et fluid blir oppvarmet eller avkjølt holdes det fysisk adskilt fra medie som tilfører varme til det eller mottar varme fra det, ved begrensning i en beholder eller et rør. Likeledes er mediet som tilfører varme til eller mottar varme fra fluidet også vanligvis avgrenset til beholderen eller røret. Beholderen eller røret eller begge utgjør en varmeveksler.

De fleste varmevekslere anvender et rør eller et system av rør som barriere mellom fluidet som oppvarmes eller avkjøles og det oppvarmende eller avkjølende medium. Ofte er det nødvendig, for å maksimere effektiviteten av varmeveksleren, å tilveiebringe et komplisert system av plater og rør og å anvende rør som er bygd opp for å forøke varmeoverførings-graden, f.eks. ved tillegg av ribber, skinner, korrugeringer eller lignende, for varighet blir det ofte brukt temmelig kostbare metaller, slik som kobber. Kompleksiteten av konstruksjonen og de høye materialkostnader gjør effektive, lengelevende varmevekslere svært kostbare.

Mange innretninger som er vidt i bruk og anvender varmevekslere har relativt lav effektivitet. F. eks. boligovner og varmtvannsvarmere fyrt med naturgass eller olje har total-virkningsgrad på kun omkring 50£. Naturgass og oljefyrt utstyr kunne gjøres betraktelig mer effektivt ved å bruke den idag tilgjengelige teknologi i utforming av varmevekslere, men kun ved betraktelig å øke kompleksiteten og størrelsen av utstyret og gjøre det mye mer kostbart.

Det er tilveiebragt, i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, en varmeveksler som er av svært enkel oppbygning og kan derfor tilvirkes til relativt lave kostnader. Den kan også tilveiebringe en vesentlig forbedring i effektivitet uten vesentlig økning av kostnadene, særlig når den sammen-lignes med varmevekslere som er kjent i dag.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen med en varmeveksler av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.

En viktig fordel med oppfinnelsen er at heliumgass i beholderen tilveiebringer en forholdsvis høy varmeoverfør-ingsgrad. Helium har, blant alle gasser, en svært høy varmeledningskoeffisient. Følgelig overføres varme svært hurtig til veggene av beholderen og dermed gjennom veggene inn i fluidmediet til hvilke varme overføres.

En varmeveksler i samsvar med oppfinnelsen gjør det mulig å overføre varme fra en svært høytemperaturig kilde som virker over et nokså lite område til en stor varmeoverføringsflate, nemlig de utvendige vegger av den heliuminneholdende beholder. Temperaturen i beholderveggene fra hvilke varme overføres til fluidet som skal oppvarmes er i hovedsak mindre enn temperaturen! i kilden og kan virkelig utformes for optimale varmeoverføringsbetingelser mellom beholderveggene og fluidet. F.eks>. effektiv varmeoverføring til væske utøves best under temperaturbetingelser under hvilke sjiktkoking ikke oppstår. Den iboende evne hos den foreliggende oppfinnelse til å overføre varme fra en høytemperaturkonsentrert kilde til en relativt lavtempératurig barrierevegg med stor flate med rimelig utstyr er en viktig fordel.

Helium er svært lett. Mens det er mulig med metaller og noen væsker å tilveiebringe en varmeoverføring mellom en konsen-trert høytemperaturflate og en stor overflate, er utstyret som inngår tungt og kostbart. Den enkle oppbygning og den lette vekt av varmevekslere utført Ifølge foreliggende oppfinnelse letter tilvirkningen og installeringen av utstyr som anvender oppfinnelsen.

Oppfinnelsen har tallrike anvendelser i både forbrukerpro-dukter og industriprodukter, særlig for varmevekslere mellom fluider med svært forskjellige temperaturer, i anvendelser hvor to eller flere barrierer mellom de to fluider er nødvendig eller ønskelig og hvor det er ønskelig å ha minimal lagringskapasitet. En særlig viktig anvendelse av en varmeveksler som innehar den foreliggende oppfinnelse, er i vannoppvarming eller dampgenerering for vanlig bruk og for romoppvarming av eneboliger, leiligheter, hoteller, moteller og kontorer, og institusjonelle bygninger. Varmtvannsvarmere som anvender varmevekslere ifølge oppfinnelsen er økonomiske å tilvirke og lette å installere og gjør mulig bruken av forholdsvis små enheter lokalisert nære ved stedet hvor varmtvannet blir brukt. Både kapitalinvesteringer og driftskostnader kan innspares ved å lokalisere små vannopp-varmere i forskjellige steder i en bygning, for derved å eliminere kostbare lange distribusjonssystemer og varmetapene som vil oppstå i slike systemer.

For en bedre forståelse av oppfinnelsen gis henvisninger til de vedlagte tegninger av en eksemplifisert utførelse tatt i forbindelse med figurene i de vedlagte tegninger.

Fig. 1 er en skjematisk fremstilling som viser driftsprin-sippene for en varmeveksler som innehar den foreliggende oppfinnelse og anvendt på en svært enkel

elektrisk varmer,

fig. 2 er nok en skjematisk fremstilling som viser på en generalisert måte en varmeveksler i samsvar med den foreliggende oppfinnelse for å overføre varme fra et

varmt fluid til et kaldt fluid,

fig. 3 er et sidesnitt av en svært enkel og lite kostbar

varmeveksler for å forhåndsavkjøle et varmt kjøle-mlddel 1 et kjølesystem,

flg. 4 er et sldesnitt av en elektrisk vannvarmer som Innehar en varmeveksler i samsvar med den foreliggende oppfinnelse,

fig. 5 er et sidtesnitt av en gassfyrt varmtvannsvarmer som anvender en varmeveksler i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, og

fig. 6 ér et delsnitt av den indre vegg av varmeveksleren

vist i fig. 5.

En svært enkel form for varmeveksler som innehar den foreliggende oppfinnelse, som vist skjematisk i fig. 1. er en liten elektrisk aktivert romvarmer. Den innbefatter en lukkebeholder V som er fylt med hellumgass, fortrinnsvis ved et absolutt trykk på omkring 200kPa til omkring 700 kPa. Skjønt beholderen kan være av enhver form, er det ønskelig å gjøre den av sirkulær sylindrisk form for produksjonsforenk-ling og ensartet varmeoverføring i alle retninger radielt i forhold til sentralaksen. Således innbefatter beholderen V, vist i fig. 1, en sirkulær sylindrisk utvendig vegg og topp-og bunnvegger. En eller flere elektriske varmeelementér H er på egnet måte anordnet i beholderen. Varmeelementene kan være av svært enkel og billig konstruksjon, f.eks. en keramisk bærer viklet med, - en bar motstandstråd som varmeélement. De elektriske ledninger blir forbundet til en strømkilde.

Ved aktivering når varmeelementet H en svært høy temperatur Tl. Varmen ledes av hellumgass radielt utad i alle retninger, som representert, med pilene i beholderen. Som nevnt ovenfor, har helium en relativt høy varmeledningskoeffisient, sammenlignet med luft og andre gasser. Følgelig overføres varmen i varmeelementet ganske hurtig til veggene av beholderen V. I tilfelle av en romvarmer, trekkes omgivende luft fra undersiden av varmeren med en temperatur T2 oppad ved konveksjonsstrømmen som induseres ved den varme veggen av beholderen, som representert ved pilene merket T2 i fig. 2. Etterhvert som luftstrømmen strømmer over den ytre veggen av beholderen, oppvarmes luften til en temperatur T3 og stiger i den retningen som representeres ved pilene T3. De varme veggene av beholderen stråler også varme inn i rommet.

Den skjematiske illustrasjon i fig. 1 er representativ for grunnprinsippet for drift av alle varmevekslere som innlemmes i den foreliggende oppfinnelse. Heliumgassen, som er i den lukkede beholder V, mottar varme fra enhver egnet kilde, lokalisert innvendig av beholderen som representert ved det elektriske varmeelement H i fig. 1. Den indre varmekilde kan være en varm væske eller gass som ledes gjennom én eller flere rør i beholderen eller passerer fullstendig gjennom et indre rør i beholderen. Varme overføres fra kilden i beholderen ved heliumgassen til den ytre vegg av beholderen. Beholderen kan være delvis eller fullstendig innlemmet i en ytre beholder C, som representert i fig. 1 ved en sirkulær sylindrisk kappe med én eller flere innløp og utløp bragt i avstand fra hverandre og som definerer en passasje C for en gass eller væskestrøm som skal oppvarmes ved de varme veggene i beholderen. Følgelig opererer oppfinnelsen ved opptak av varme i helium fra en kilde med en temperatur Tl, overføring av denne varmen i heliumet til beholderveggene og varme-overføring gjennom beholderveggene til et fluid (væske eller gass som strømmer i kontakt med beholderveggene, idet temperaturen i fluidet heves fra T2 til T3.

Fig. 2 viser skjematisk noen foretrukne egenskaper i varmevekslere som innehar den foreliggende oppfinnelse, og som er påsatt utstyr for å overføre varme fra en væske eller gass av høyere temperatur til en væske eller gass av lavere temperatur. Hellumgass er opptatt i en rørformet beholder som, som nevnt ovenfor, kan være av enhver egnet form, men er fortrinnsvis en sirkulær sylinder. For det foreliggende beskrivelsesformål, kan det antas at fig. 2 avbilder en beholder V med en sirkulær sylindrisk yttervegg EW, en sylindrisk indre vegg IW og ringformede topp- og bunnvegger

TW og BW. Beholderen vist i flg. 2 er videre underinndelt i et stort antall individuelle ringformede kammere av separa-sjonsplater S som er forbundet på egnet måte til de indre og ytre vegger. Separasjonsplåtene minimaliserer konvektiv varmeovergang langs lengden av beholderen, og øker således temperaturgradienten fra ende til ende. Følgelig er det ikke nødvendig å ha en gasstett forbindelse mellom platene og beholderveggene.

Et varmt fluid med en temperatur Tl blir innført i og passerer gjennom passasjen definert av den indre veggen IV av beholderen. Varme blir overført fra det varme fluid til den Indre veggen. Følgelig forlater fluidet passasjen med en temperatur T2 under temperaturen Tl. Varmen mottatt av den indre veggen av varmeveksleren blir overført radielt ved ledding gjennom heliumgassen til den ytre vegg, ved kon-veks jonsstrømmer av heliumgassen og ved stråling. Et fluid som skal varmes opp tilføres i den kalde enden av varmeveksleren med en temperatur T3, og strømmer langs den ytre vegg EW av kammeret og utgår fra varmeveksleren med en høyere temperatur T4. I de fleste tilfeller er fluidstrømmen som skal oppvarmes avgrenset av en beholder C som mottar en del av eller hele den heliuminneholdende beholder og det er representert i flg. 2 skjematisk ved en sylindrisk kappe.

En viktig fordel, ved oppfinnelsen er evnen til å overføre varme fra en kilde med svært høy temperatur til en ut-gangsoverflate for varmeoverføring med stor flate. Varmeveksleren fordeler, ifølge sakens natur, varme som er mottatt over en relativt liten flate fra en kilde med høy temperatur og fordeler varmen over det store området for utgangsoverflaten som utgjøres av de ytre vegger av beholderen. Idet den gjør slik fordeling, vil temperaturen på utgangsoverflaten, ifølge sakens natur, i hovedsak reduseres fra kildens temperatur, antatt selvfølgelig, at varmen blir overført vekk fra utgangsoverflaten av varmeveksleren. Varmevekslerens evne til å fordele varme over en stor overflate er av fordel ved anvendelse av oppfinnelsen hvor kjølefluid av en eller annen grunn, ikke kan utsettes for en høy temperatur, slik som kjemisk nedbryting eller uønsket fordampning. Varmeveksleren kan utformes slik at kjølevæske ikke utsettes for en temperatur høyere enn en forhåndsbestemt sikkerhetsverdi.

Et eksempel på nytten av denne egenskap er romoppvarmeren beskrevet kort ovenfor. En romoppvarmer kan utformes til å fordele varmeinngangen over en tilstrekkelig stor flate til at de gitte varmeovergangskarakteristikkene mellom overflaten av de ytre beholdervegger og luften, de ytre vegger ikke når en temperatur tilstrekkelig høy til å være skadelig. Den ytre overflate må holdes godt under temperaturen som ville bevirke vesentlig ubehag for den som måtte røre varmeren.

For de fleste væsker er det ønskelig å unngå sjiktkoking av væsken ved den ytre overflaten av beholderen. En varmeveksler som innehar den foreliggende oppfinnelse kan utformes til å overføre varme under kokepunktet eller innenfor området av boblekoklng ved overflaten.

Andre fordeler ved oppfinnelsen er åpenbare fra den svært enkle varmeveksleren vist i fig. 3 blant tegningene. En rørlengde 50 definerer den indre veggen av en rørformet lukket beholder 52 og tjener som en passasje for en strøm av varm væske. F.eks. er det ønskelig i kjølesystemer å forhåndskjøle det varmkomprimerte kjølemiddel, slik som freon.

For å gjøre effektiv bruk av varmeinnholdet i kjølemiddelet, er den kalde siden av varmeveksleren drikkevann som blir brukt i bygningen. Varmeveksleren 1 denne anvendelsen er brukt som en varmtvannsvarmer for å tilføre deler av eller hele varmtvannsbehovet til bygningen. Bygningsregler krever en dobbelt barriere mellom kjølemiddelet og drikkevannet, slik at hvis kjølemiddelrørledningen i varmeveksleren bryter sammen og frigir kjølemiddel, vil en andre barriere forhindre kjølemiddelet fra å entre varmtvannstilførselen. En varmeveksler som innehar den foreliggende oppfinnelse møter dette krav.

Særlig tilveiebringer den rørformede beholder 52 den nødvendige doble barriere mellom kjølemiddelet og vannet ved hjelp av den ytre veggen 53 og rørledningen 50. Varmevekslerbeholderen 52 som inneholder helium unden trykk, er lukket i hver ende med em ringformet endeplate 54 sveiset ved de indre og ytre diametere til den indre og ytre veggen. Varmevekslerbeholderen 52 omgis av en beholder definert ved en sylindrisk vegg 56 på ringformede endeplater 58 som er sveiset ved den indre og ytre diameter av veggene 50 og 53. Vann som skal varmes opp blir tilført den ringformede passasjen som er definert ved beholderen og som omgir varmevekslerbeholderen gjennom et innløp 59, strømmer gjennom den ringformede passasjen, som representert ved pilene, og utgår gjennom et utløp 60. Varme blir overført fra kjølemiddelet, som strømmer gjennom røret 50, til helium hvor heliumet overfører varme til den ytre vegg 53 og vannet mottar varme fra den ytre vegg.

Fig. 4 viser bruken av en varmeveksler i samsvar med den foreliggende oppfinnelse i en elektrisk varmer for å varme et fluid. Den innbefatter en ytre beholder 10 med en sirkulær sylindrisk sidevegg 12, en toppvegg 14 og en bunnvegg 16. En lukket beholder 18, som består av en sirkulær sylindrisk sidevegg 20, en toppvegg 22 og en bunnvegg 16 av beholderen, innehar ethvert egnet antall av elektriske motstandsvarmeelementer 24. Hvert varmeelement innbefatter en keramisk støtte og en spiralformet vikling av konvensjonell nikromtråd. Fortrinnsvis er trådene av varmeelementene 24 forbundet i serier ved et system av samleskinner (ikke vist), og egnede elektriske forbindelser 26 leder elektrisk strøm til det første element og fra det siste element i serien. Bruken av varmeelementer forbundet i serie muliggjør at nikromtråd med større mål kan anvendes, for derved å sikre lang levetid, men parallelle trådelementer og muligheten for å ha to eller flere grupper av serier med trådelementer, med gruppene anordnet i parallell er selvfølgelig fullt mulig. Parallelt trådlagte elektriske varmeelementer presenterer også muligheten for å tilveiebringe variabel varmeutkomme ved å variere antallet av elementer som er tilkoblet ved ethvert øyeblikk i respons av egnede styreinnretnlnger.

Det antas fordelaktig for tanken 10 og beholderen 18 å være av en fullstendig sveiset konstruksjon for sikring mot lekkasje, og dette er tilfelle med utførelsen vist i tegningen. Det er likevel tatt I betraktning at varmenheten (dvs. beholderen 18 med elektriske varmeelementer 24) kan bygges opp slik at den kan fjernes fra tanken 10. Det er ulike måter som vil være nærliggende for fagmannen som en ordinær fagmannssak å tilvirke varmeenheten avtagbar. For noen servicefunksjoner, særlig med tanke på avleiringer i tanken på grunn av fluidegenskapene, kan muligheten til å fjerne varmeenheten fra tanken også være ønskelig for å tilveiebringe adkomst til beholderen for grundig rengjøring fra tid til annen. For service med væsker vil det vanligvis være ønskelig å tilveiebringe et ventiler tappeutløp (ikke vist) i bunnen av tanken.

Fluid som skal varmes opp tilføres tanken 10 gjennom et innløp 26 i toppen inntil den ytre veggen 12. Et grenrørs-fordelingssystem (ikke vist) kan være plassert mellom innløpet og det ringformede rommet mellom sideveggen 12 av tanken og sideveggen 20 av beholderen, eller multiple innløp kan anordnes for å fordele de innkommende fluid relativt jevnt rundt den øvre del av tanken. Det ringformede rom mellom veggene 12 og 20 er underinndelt i et innløpskammer 30 og et utløpskammer 32 ved en sirkulær sylindrisk ledeplate 28 som forløper nær hele avstanden fra toppveggen 14, til hvilke den er sveiset, til bunnveggen 16 av tanken. Fluidet som entrer Innløpet 26 blir tvunget av ledeplaten 28 å strømme ned gjennom innløpskammeret til bunnen av tanken og så vende og strømme oppad gjennom utløpskammeret til toppen av tanken. Det da oppvarmede fluid strømmer radielt innad mot aksen av tanken og entrer et utløpsrør som forløper vertikalt gjennom beholderen 18 og utgår gjennom bunnveggen 16 av tanken til et utløp 36. Beholderen 18 inneholder hellumgass med et egnet trykk, fortrinnsvis i området av omkring 200 kPa til omkring 700 kPa. Beholderen 18 kan være, men ikke nødvendigvis, evakuert før den fylles med helium. Heliumsatmosfæren i beholderen sørger' for hurtig overføring av varme fra de elektriske motstandsvarmeelementer 24 1 beholderen til veggene av beholderen 18 og røret 34.

Etterhvert som fluidet som entrer innløpet 26 strømmer ned gjennom lnnløpskammeret 30 mellom ledeplaten 28 og veggen 12 av beholderen blir det gradvis forvarmet, Idet fluid som strømmer opp gjennom utløpskammeret 32 strømmer i direkte kontakt med den varme ytre vegg 20 av beholderen og overfører noe av den varmen den mottar fra beholderveggen ut til ledeplaten som, i sin tur, overfører den til fluidet som strømmer gjennom lnnløpskammeret. Fluidet som strømmer opp langs den varme ytre vegg 20 av beholderen, blir hurtig oppvarmet i den relativt tynne kanal definert mellom veggen 20 og ledeplaten 28. Veggen 20 tilveiebringer et svært stort overflateareal til hvilket varme overføres fra et egnet antall varmeelementer 24 i beholderen svært hurtig ved heliumsatmosfæren. Således er varmere ideelt anpasset for vesentlig øyeblikkelig oppvarming av et fluid. Varmetap fra varmeren er holdt ved et minimum, på grunn av at den inngående fluid skaper en isolerende barriere. Ettersom varmeoverføring er en funksjon av forskjellen 1 temperaturene på motstående sider av en barriere, holdes varmetapet gjennom den ytre vegg 12 Tav på grunn av at den innkommende fluid er kun noe oppvarmet,, sammenlignet med den mye høyere temperatur 1 fluidet som strømmer gjennom utløpskammeret. Denne naturlige barriere av den innkommende fluid i kammeret 30 bidrar til den høye effektivitet av enheten.

Det er fordelaktig for utløpskammeret å være svært tynt for å forfremme turbulent strømning av fluidet, og turbulensen og overflatearealet kan økes ved å tilveiebringe en korrugert ytre vegg på beholderen eller ved å tilveiebringe vinger eller andre innretninger for å forfremme turbulens.

Når toppen av utløpskammeret 32 nås, strømmer fluidet innad tvers over toppen av beholderen, hvor det mottar ytterligere varme, og passerer så gjennom utløpsrøret 34, som igjen mottar varme fra rørveggen til hvilken varme blir hurtig og effektivt overført ved heliumatmosfæren i beholderen.

Varmeelementene 24 kan styres ved ethvert egnet termostat-styresystem, fortrinnsvis en som måler temperaturen av det innkommende fluid nær innløpet ved hjelp av et termoelement 38 som måler temperaturen i fluidet etter det har vært vesentlig oppvarmet,slik som ved termoelementet 40 og vender elementene 24 av og på i samsvar med noen integrerte verdier som tar i betraktning både innkommende og utgående temperaturer. Mange slike systemer er kjent i faget og er vist skjematisk i tegningen ved hjelp av blokken 24' "styreinn-retning". Evnen til heliumatmosfæren i beholderen til å overføre varme hurtig til veggene langs hvilke fluid passerer og ved hvilke fluid oppvarmes, forbedrer reaksjonsgraden til styresystemet.

Utførelsen vist i tegningen er en enhet av momentantypen, ettersom den praktisk talt ikke har noen lagringskapasitet. Den kan styres for å opprettholde temperaturen i fluidet 1 nærheten av termoelementet 40 noe oppvarmet, men ikke oppvarmet, men ikke oppvarmet til utgangstemperaturen. Når fluid kreves fra utløpet 36, detekterer termoelementet 38 en senkning i temperaturen og styreinnretningen 42 slår på varmeelementene 24. På noen få sekunder begynner heliumatmosfæren i beholderen å overføre varme fra varmeelementene til veggen 20 og røret 34, og fluidet som strømmer fra utløpet blir hurtig varmere inntil det når en ønsket temperatur. Varmeelementet blir så styrt primært av termoelementet 40 til å alternere varmeelementene på og av og opprettholde en tilnærmet konstant temperatur i fluidet som kommer fra utløpet 36. Når fluid ikke lenger trekkes fra varmeren, vil termoelementet 38 detektere en økning i temperatur som indikerer det faktum at kaldt fluid ikke lenger entrer gjennom innløpet 26, og en slik indikasjon behandles i styreinnretningen 42 og slår av varmeelementene.

Utførelsen i fig. 4 er anvendbare til væskevarmende utstyr for lagring, hvilke utstyr kan innbefatte utførelser kjent ifølge teknikkens stand så langt som temperaturstyring, og mulig resirkulering av fluid fra beholderen gjennom varmeren og lignende utformingsfaktorer. Den er også godt egnet for oppvarming av prosessgasser, da den er en enhet med rør eller kanaler som passerer gjennom rommet i beholderen. Sideveggene i beholderen kan bli korrugert 1 lengderetningen for større styrke og overflateareal for en gitt totalstørrelse og vekt.

Fig. 5 og 6 viser også en fluidvarmer som anvender en varmeveksler bygd opp i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Varmeren innbefatter en type pulserende forbrennlngskammer 101 av en art som i og for seg er kjent. Luft injiseres gjennom et innløp 116 til kammeret 101 og naturgass injiseres gjennom innløpet 117. En tenner starter en eksplosjon av brenselgassblandlngen i kammeret. Eksplosjonskraften driver det varme forbrenningsprodukt ut av kammeret og ned gjennom passasjen 102 definert ved den indre vegg 120 av en lukket beholder 122. Beholderen har en sirkulær sylindrisk ytre vegg 118 og er underinndelt til et flertall av ringformede rom ved plater 110. Beholderen kan sammenstilles ved å sveise platene 110 til den indre veggen 120 og så føre den ytre veggen 118 på den sveisede indre sammenstilling. Hvis ønsket, kan tetninger installeres mellom den ytre perimeter og platene 110 og den ytre vegg 118, skjønt det er trolig unødvendig å gjør dette ettersom formålet med platene kun er å hindre konvektiv strøm av hellumgass i beholderen 122 og derved å øke temperaturgradienten langs lengden av varmeveksleren.

De varme forbrenningsprodukter strømmer ned fra forbrennings-kammeret 101 gjennom passasjen 102 i en tilstand av svært høy turbulens, på grunn av eksplosjonskraften ved hvilke de er drevet. For å forøke- varmeovergangen mellom de varme forbrenningsprodukter og den indre veggen 120, er den indre overflaten av veggen 120 rillet, som vist i fig. 6. I tillegg er veggen 120 av temmelig stor tverrsnittykkelse, slik at den virker som et varmereservoar for varme som mottas fra de varme gasser slik at varme lagres i veggen under periodene mellom forbrenningspulsene. De varme gasser fra forbrenningen blir hurtig avkjølt etterhvert som de strømmer ned gjennom passasjen 102 og når bunnen ved en relativt lav temperatur. Kondensat fra forbrenningsprosessen blir samlet i et avgassplenum ved bunnen av varmeren og tappes gjennom et utløp 107, gjennom en felle (ikke vist) og så til en avløpsledning. Avgasser utgår gjennom et utløp 105.

Beholderen 122 er omgitt på sidene og toppen av en tank med en sylindrisk sidevegg 113 og en ringformet toppvegg 113a. Tanken definerer med det ytre av beholderen 122 en tynn passasje 114. Et fluid som skal varmes opp blir introdusert gjennom et innløp 104 til kammeret 114. Etterhvert som fluid strømmer oppad gjennom kammeret, mottar det varme fra det store overflatearealet av den varme ytre veggen 118 av beholderen, hvilke i sin tur hurtig mottar varme fra den indre veggen 120 som er overført gjennom helium til den ytre vegg. Varmt fluid slippes ut fra varmeren gjennom et utløp 103.

En andre rørformet lukket tank 115 omgir delvis den indre tank 113. Fluid blir levert til et innløp 111 til den ringformede passasjen i tanken 115 og mottar varme ved overgang fra fluid i passasjen 114 gjennom veggen 113. Således blir også fluidet i den ytre tank oppvarmet idet den passerer opp det ringformede kammer, og varmt fluid slippes ut gjennom et utløp 112.

En høyst fordelaktig bruk av fluidvarmeren vist i fig. 5 og 6 er som en kombinert ovn og varmtvannsvarmer. Varmt vann fremstilt i det indre kammer og levert gjennom utløpet 103 kan bringes til varmtvannskonveksjonsanordninger gjennom rommet som betjenes av ovnen, hvor dette vannet er ved en relativt høy temperatur. Vannet som slippes ut gjennom utløpet 112 vil være ved en noe lavere temperatur, særlig når det er et behov for både å varme vann og varmtvann for generelle bruksformål i bygningen. Systemet kan betjenes samtidig eller separat under styring av egnede termostat-styreinnretninger for brenneren. Når det ikke er behov for varme, sirkulerer ikke vannet i den indre tank og funksjon-erer kun som et varmeoverføringsmedium for å overføre varme fra beholderen til den ytre tank, så mindre inngangsvarme behøves.

Fluidvarmeren vist i fig. 5 og 6 kan modifiseres til å anvende en pulserende kombinasjonsbrennerenhet plassert i bunnen. I tillegg kan andre typer brenselbrennere erstattes for den pulserende forbrenningsenhet. Blant fordelene som denne enheten har, er den enkle beskaffenhet og den resul-terende lave kostnad for å tilvirke den og forholdsvis høye effektivitet, særlig med en pulserende forbrenningsenhet, som muliggjør at i hovedsak hele varmeinnholdet i brenselet overføres slik at svært lite varme går ut med avgassene.

Claims (3)

1. Varmeveksler innbefattende en beholder (18;52;122) med termisk ledende omkretsvegger (20;53;118) og en varmekilde (24;50,102) i minst et område inne i beholderen for å tilføre varme til de omkretsmessige vegger, karakterisert ved at beholderen (18;52;122) er lukket mot innstrømming og utstrømming av fluider, at beholderen (18;52;122) inneholder hellumgass ved et initielt trykk ved omgivelsestemperaturen på ikke mindre enn omkring 200 kPa abs., og at varmekilden (24,50,102) på kjent måte innbefatter et rør tilpasset til å lede et varmt fluid for varmeover-føring eller et eller flere elektriske motstandsvarmeelementer plassert inne i beholderen og i avstand fra de termisk ledende omkretsvegger.
2. 2. Varmeveksler ifølge krav 1, karakterisert ved at det er anordnet avgrensende vegger (12;56;113) innbefattende en vegg kort avstandsplassert utvendig av og som omgir beholderens omkretsvegger (20;53;118) og danner med beholderens omkretsvegger (20;53;118) et kammer (30) for mottak av et uttømbart fluid som skal oppvarmes, et fluldinn-løp (26;59;104;111) til kammeret og et fluidutløp (36;60; 103;112) fra kammeret avstandsplassert fra fluidinnløpet som etablerer en fluidstrømning gjennom kammeret, idet innløpet og utløpet er plassert slik at fluidet strømmer gjennom kammeret langs en bane som er kontinuerlig tett inntil beholderens omkretsvegger.
3. 3. Varmeveksler ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at beholderen (118) har tverrgående delevegger (110) som definerer et antall adskilte tilstøtende hulrom i beholderen for å fremme en stor

   temperaturgradient langs banen for fluidstrømmen gjennom røret. 4.

   Varmeveksler Ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at minst et termisk ledende metallrør (34) løper gjennom beholderen (18), at røret (34) har et innløp ved én ende av beholderen for mottak av en væske som skal oppvarmes fra en tilførsel, og et utløp (36) ved beholderens (18) andre ende for å tømme ut væske derfra, hvorved væsken som løper derigjennom mottar varme fra rørveggene.