PL209476B1

PL209476B1 - Spiral counter-flow ventilation heat exchanger

Info

Publication number: PL209476B1
Application number: PL375327A
Authority: PL
Inventors: Mariusz Adamski
Original assignee: Politechnika Białostocka
Priority date: 2005-05-24
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2011-09-30
Also published as: PL375327A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest spiralny przeciwprądowy wymiennik ciepła wentylacyjnego.The subject of the invention is a spiral countercurrent ventilation heat exchanger.

Wymienniki spiralne (rekuperatory) wykonywane są z arkuszy blachy, nawiniętych z zachowaniem stałej odległości między kolejnymi płytami. Znane są konstrukcje o przepływie kanałami o zmiennym promieniu. Mogą być one stosowane w przypadku niedużych ilości powietrza wentylacyjnego, ze względu na niewielkie przekroje poprzeczne kanałów. Przy większych ilościach powietrza wentylacyjnego stosuje się przepływ wzdłużny.Spiral heat exchangers (recuperators) are made of metal sheets, wound with a constant distance between successive plates. Constructions with variable radius flow are known. They can be used in the case of small amounts of ventilation air due to the small cross-sections of the channels. Longitudinal flow is used for larger volumes of ventilation air.

Ze względu na bardziej równomierne pole temperatur w poszczególnych przekrojach poprzecznych strumienia powietrza chłodzonego takie rekuperatory są bardziej odporne na wykraplanie wilgoci, a zjawisko szronienia praktycznie nie występuje. Mogą być eksploatowane przez cały sezon zimowy i eliminują konieczność stosowania nagrzewnic. Ze względu na skuteczne odprowadzanie skondensowanej pary wodnej korzystny jest ich montaż pod kątem co najmniej 15°, aby strumień powietrza chłodzonego przepływał ku górze, a skropliny spływały do rurki ściekowej. W przypadku pomieszczeń klimatyzowanych sprawdzają się przy odzysku chłodu. Odznaczają się bardzo wysoką sprawnością odzysku ciepła (80 - 90%).Due to the more uniform temperature field in the individual cross sections of the cooled air stream, such recuperators are more resistant to moisture condensation, and the frosting phenomenon is practically non-existent. They can be used throughout the winter season and eliminate the need for heaters. Due to the efficient removal of the condensed water vapor, it is advantageous to install them at an angle of at least 15 ° so that the cooled air stream flows upwards and the condensate flows into the sewage pipe. In the case of air-conditioned rooms, they work well for cooling recovery. They are characterized by a very high efficiency of heat recovery (80 - 90%).

Wadą przedstawionych urządzeń jest znaczny wzrost prędkości w obszarze wlotu i wylotu strug powietrza do i z rekuperatora. Powierzchnia przekroju kanałów w obszarze wlotu i wylotu stanowi około połowy powierzchni przekroju kanałów w części środkowej, co powoduje znaczne zmniejszenie prędkości przepływu w części środkowej wymiennika. Jest to niekorzystne, gdyż wiąże się ze zmniejszeniem lokalnych wartości współczynników przejmowania ciepła α1 i α2 po obu stronach przepony i ze zmniejszeniem współ czynnika przenikania ciepł a przez ś ciankę wymiennika.The disadvantage of the presented devices is a significant increase in speed in the area of inlet and outlet of air streams to and from the recuperator. The cross-sectional area of the channels in the area of the inlet and outlet is approximately half the cross-sectional area of the channels in the central part, which results in a significant reduction in the flow velocity in the middle part of the exchanger. This is disadvantageous because it is related to the reduction of the local values of the heat transfer coefficients α1 and α2 on both sides of the diaphragm and the reduction of the heat transfer coefficient through the exchanger wall.

Znaczne zwiększenie prędkości przepływu w obszarze wlotu i wylotu strug powietrza do i z rekuperatora (prędkości około dwa razy większe niż w części środkowej) zwiększają niekorzystnie opory przepływu i są źródłem dodatkowych szumów. Wprawdzie zwiększają się również lokalne wartości współczynnika przejmowania ciepła α1, ale po drugiej stronie przepony są obszary o minimalnych prędkościach przepływu i lokalne wartości współczynnika przejmowania ciepła α2 mają nieznaczne wartości. W efekcie wzrost współczynnika przenikania ciepła przez ściankę wymiennika w obszarze wlotu i wylotu jest minimalny, może nawet nastąpić zmniejszenie jego wartości.A significant increase in the flow velocity in the area of the inlet and outlet of air streams to and from the recuperator (velocities approximately twice as high as in the central part) increases the flow resistance adversely and is a source of additional noise. It is true that the local values of the heat transfer coefficient α1 also increase, but on the other side of the diaphragm there are areas with minimum flow velocities and the local values of the heat transfer coefficient α2 have insignificant values. As a result, the increase in the heat transfer coefficient through the wall of the exchanger in the area of inlet and outlet is minimal, it may even decrease its value.

Spiralny przeciwprądowy wymiennik ciepła wentylacyjnego według wynalazku odznacza się tym, że płaszczyzna wlotowa i płaszczyzna wylotowa wymiennika ciepła są usytuowane ukośnie, co zwiększa powierzchnie przekroju kanałów w obszarze wlotu i wylotu.The spiral countercurrent ventilation heat exchanger according to the invention is peculiar in that the inlet plane and the outlet plane of the heat exchanger are oblique, which increases the cross-sectional areas of the channels in the inlet and outlet area.

Przedstawione rozwiązanie wymiennika ciepła eliminuje lub znacznie zmniejsza występowanie niekorzystnych efektów i powoduje osiąganie lepszych parametrów.The presented heat exchanger solution eliminates or significantly reduces the occurrence of unfavorable effects and results in better parameters.

W rozwią zaniu tym p ł aszczyzny wlotu i wylotu został y ustawione ukoś nie w celu zwiększenia powierzchni przekroju kanałów w obszarze wlotu i wylotu, co powoduje zmniejszenie masy wymiennika oraz prędkości przepływu w tych obszarach. Wyeliminowano tym samym również obszary o maksymalnych prędkościach, co wpływa na zmniejszenie szumów w wymienniku i oporów przepływu.In this solution, the inlet and outlet planes have been angled in order to increase the cross-sectional area of the channels in the inlet and outlet area, which reduces the mass of the exchanger and the flow velocity in these areas. Thus, the areas with maximum speeds were also eliminated, which reduces the noise in the exchanger and the flow resistance.

Przedmiot wynalazku przedstawiony zostanie w przykładzie wykonania w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia fragment przekroju wzdłużnego spiralnego wymiennika ciepła, fig. 2 - poprzeczny przekrój wymiennika ciepła, zaś fig. 3 - pakiet zwiniętych płyt wymiennika ciepła, z ukośnie ustawionymi wlotami i wylotami.The subject of the invention will be presented in an exemplary embodiment based on the drawing, in which fig. 1 shows a fragment of a longitudinal section of a spiral heat exchanger, fig. 2 - a cross-section of a heat exchanger, and fig. 3 - a bundle of rolled up heat exchanger plates with oblique inlets and outlets.

Spiralny przeciwprądowy wymiennik ciepła wentylacyjnego wykonywany jest z arkuszy blachy, nawiniętych z zachowaniem stałej odległości między kolejnymi płytami. Płaszczyzna wlotowa 3 i płaszczyzna wylotowa 2 wymiennika ciepła 1 są ustawione ukośnie co zwiększa powierzchnie przekroju kanałów w obszarze wlotu i wylotu po stronie jednego kanału, zaś po drugiej stronie kanału zmniejsza obszary zastoinowe.The spiral counter-flow ventilation heat exchanger is made of metal sheets, wound with a constant distance between successive plates. The inlet plane 3 and the outlet plane 2 of the heat exchanger 1 are inclined, which increases the cross-sectional areas of the channels in the inlet and outlet area on the side of one channel, and on the other side of the channel reduces stagnant areas.

Claims

A spiral counter-flow ventilation heat exchanger made of metal sheets, wound with a constant distance between successive plates, characterized in that the inlet (3) and outlet (2) of the heat exchanger (1) are oblique, which increases the cross-sectional areas of the channels in the area of the inlet and departure.