PL220701B1 - Rura wymiennika ciepła - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest rura wymiennika ciepła przeznaczona zwłaszcza do wymiany ciepła pomiędzy dwoma lub trzema różnymi czynnikami. Rura ma zastosowanie zwłaszcza w opalanych wymiennikach ciepła stosowanych w instalacjach centralnego ogrzewania.

Znany jest z dokumentu patentowego WO 2005/088200 (PCT/DK2005/000179) wymiennik ciepła zawierający rurę posiadającą wewnątrz wzdłużną przegrodę, która dzieli wnętrze rury na dwa przewody dla przepływu czynnika przez rurę. Ujawniona przegroda jest w postaci płaskiej ścianki lub z zagięciami tworzącymi sekcje w kształcie litery V, wykonana z materiału elastycznego, korzystnie z gumy.

Znana jest z chińskiego opisu wzoru użytkowego CN 2364422Y, przegroda o kształcie podwójnej spirali, usytuowana w korpusie wymiennika, dzieląca korpus na dwie komory. Przegroda utworzona jest z dwóch półeliptycznych płaskowników, zaopatrzonych w płytki w kształcie równoległoboku, kierujące przepływem czynnika.

Znana jest także z chińskiego opisu wynalazku CN 1102704 A, przegroda spiralna wymiennika ciepła, o skręcie zgodnym z kierunkiem przepływu płynu.

Z amerykańskiego opisu wynalazku US2008/0060788 A1, znany jest wymiennik ciepła dla systemów chłodzenia o zwiększonej sprawności cieplnej i elektrycznej, zawierający spiralną przegrodę usytuowaną pomiędzy rurami przepływu czynników wymiany ciepła, w celu wywołania ruchu wirowego czynnika.

Znany jest z polskiego opisu zgłoszenia wynalazku PL 384956 A1 grzejnik radiacyjnokonwekcyjny, zwłaszcza centralnego ogrzewania, w którym wewnątrz rury środkowej, radiacyjnokonwekcyjnej, umieszczona jest korzystnie trwale, spiralna kierownica powietrza, mająca kształt sinusoidalnie zwiniętego płaskownika.

Celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie konstrukcji rury z dwoma wewnętrznymi kanałami, pozwalającej na prowadzenie wymiany ciepła pomiędzy dwoma lub trzema czynnikami, zapewniającej zwiększenie współczynnika wymiany ciepła w odniesieniu do znanych rozwiązań oraz zwiększenie parametrów wytrzymałościowych.

Rura wymiennika ciepła zawierająca przegrodę o kształcie spiralnym i długości równej lub mniejszej od długości korpusu rury, dzielącą jej wnętrze na dwa kanały dla przepływu czynnika, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przegroda wykonana jest z prostokątnego paska blachy, skręconego wokół jego pionowej osi symetrii tak, że stosunek skoku skrętu przegrody do średnicy wewnętrznej korpusu rury wynosi nie mniej niż 1/2, korzystnie 1/2.

Korzystnie, przegroda połączona jest szczelnie z korpusem rury na całej jej długości.

Korzystnie, rura wykonana jest ze stali nierdzewnej.

Rura według wynalazku pozwala na prowadzenie wymiany ciepła pomiędzy trzema różnymi czynnikami tj. przepływającymi w oddzielnych dwóch kanałach wewnątrz rury i na zewnątrz rury, bez wzajemnego mieszania się tych czynników. Ponadto połączenie pomiędzy przegrodą oraz korpusem rury, jak również jej spiralny kształt zapewnia zwiększenie powierzchni wymiany ciepła oraz wymusza turbulentny przepływ czynnika/czynników w kanałach, co znacznie wpływa na poprawę parametrów wymiany ciepła.

Połączenie przegrody z korpusem rury radykalnie wpływa na zwiększenie wytrzymałości rury, co pozwala na zastosowanie rury w systemach, w których panuje wysokie ciśnienie, lub na zmniejszenie grubości ścianki korpusu rury, co z kolei polepsza parametry wymiany ciepła. Doświadczalnie ustalono, że stosunek skoku s skrętu przegrody 1 do średnicy wewnętrznej d korpusu 2 rury powinien wynosić nie mniej niż 1/2, korzystnie 1/2.

Wynalazek przedstawiono przykładowo na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przegrodę w widoku z boku osadzoną częściowo w korpusie rury, a fig. 2 przedstawia rurę w przekroju osiowym z przegrodą o długości mniejszej niż długość korpusu rury.

Rura według wynalazku przedstawiona przykładowo na fig. 1 posiada korpus 2 o przekroju kołowym, wykonany ze stali nierdzewnej, w którym osadzona jest przegroda 1, wykonana ze stali nierdzewnej o kształcie spiralnym. Przegroda uformowana jest w wyniku skręcenia prostokątnego paska blachy wokół jego pionowej osi symetrii. Skręt przegrody 1 może być wykonany w prawo lub w lewo. Przegroda 1 może mieć tę samą długość jak korpus 2 rury lub może być krótsza, jak pokazano na fig. 2, przy czym odległość x przegrody 1 od górnej powierzchni czołowej korpusu 2 rury oraz odległość y przegrody 1 od dolnej powierzchni czołowej korpusu 2 rury może być dowolna.

PL 220 701 B1

Wielkość skoku s skrętów przegrody 1 wpływa znacząco na prędkość przepływu czynnika oraz jego turbulizację. Doświadczalnie ustalono, że stosunek skoku s skrętu przegrody 1 do średnicy wewnętrznej d korpusu 2 rury powinien wynosić nie mniej niż 1/2, korzystnie 1/2.

Przegroda 1 jest trwale połączona z korpusem rury np. przez lutowanie lub spawanie. Przegroda 1 dzieli wnętrze korpusu 2 rury na dwa szczelne kanały, w których może przepływać ten sam czynnik lub w każdym z kanałów może przepływać inny czynnik.

Przykładowe zastosowanie wynalazku.

Rury według wynalazku przyłącza się do komory spalania. Gazy powstałe w komorze spalania transportowane są w rurach w dół w kierunku przyłącza kominowego i miski spływu kondensatu. Przegroda 1 wywołuje turbulentny przepływ gazów. Gazy ulegają ochłodzeniu oddając ciepło czynn ikowi ogrzewanemu. W tym przypadku gazy ochładzane są poniżej temperatury punktu rosy co powoduje kondensację pary wodnej w nich zawartej i powstanie kondensatu będącego mieszaniną wody i agresywnych produktów powstałych w procesie spalania.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Rura wymiennika ciepła zawierająca przegrodę o kształcie spiralnym i długości równej lub mniejszej od długości korpusu rury, dzielącą jej wnętrze na dwa kanały dla przepływu czynnika, znamienna tym, że przegroda (1) wykonana jest z prostokątnego paska blachy, skręconego wokół jego pionowej osi symetrii tak, że stosunek skoku (s) skrętu przegrody (1) do średnicy wewnętrznej (d) korpusu (2) rury wynosi nie mniej niż 1/2, korzystnie 1/2.
2. 2. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że przegroda (1) połączona jest szczelnie z korpusem (2) rury na całej jej długości.
3. 3. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że wykonana jest ze stali nierdzewnej.