PL221028B1

PL221028B1 - Pakiet rurowy wymiennika ciepła

Info

Publication number: PL221028B1
Application number: PL395424A
Authority: PL
Inventors: Mariusz Kuźma
Original assignee: Aic Spółka Akcyjna
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2016-02-29
Also published as: PL2724106T3; EP2724106A1; PL395424A1; EP2724106B1; ES2746928T3; WO2012177154A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pakiet rurowy wymiennika ciepła, przeznaczony, zwłaszcza dla wymiennika opalanego.

Znane są rurowe wymienniki ciepła składające się z rur, omywanych przez gorące spaliny, które to rury zamontowane są w dnach sitowych.

Znane są także wymienniki ciepła składające się z rur zamontowanych w dnach sitowych oraz żeber usytuowanych pomiędzy tymi rurami w celu zwiększenia powierzchni wymiany ciepła. Z dokumentu patentowego WO 2011/055515 A1, znany jest element stanowiący użebrowanie w wymienniku ciepła, który jest osadzony pomiędzy rurami.

Znany jest także z dokumentu patentowego EP 0860 674 A1 wymiennik ciepła, który zawiera liczne rury ułożone równolegle w pewnej odległości od siebie oraz liczne pierścieniowe żebra otaczające rury, usytuowane do nich stycznie.

W dokumencie patentowym EP 0618410 ujawniony jest rurowy wymiennik ciepła do kotła kondensacyjnego posiadający zestaw znanych rur lamelowych, ułożonych względem poziomu pod kątem 60°. Od strony komory spalania może posiadać rząd palnikowych rur zaopatrzonych w ścianę czołową, usytuowaną pod kątem 60° do poziomu, połączoną ze ścianami bocznymi tej rury, tworząc w przekroju poprzecznym trójkąt o wydłużonym boku, którego wierzchołek wchodzi w przestrzenie między rurami pierwszego rzędu zestawu rur lamelowych. Nachylenie rur pod kątem 60° względem poziomu powoduje podział zestawu rur na pionowe strefy przepływu spalin biegnące od komory spalania do wylotu spalin.

W dokumencie WO 2008056238 został ujawniony kocioł kondensacyjny wstępnego podgrzewania wody w instalacji grzewczej, z system chłodzenia głowicy palnika powietrzno-gazowego. W szczególności ujawniono chłodzenie dyfuzora stanowiącego część głowicy palnika pozostającej w kontakcie z płomieniem palnika. Głowica palnika przymocowana jest do płyty przykrywającej za pomocą urządzeń mocujących i opiera się na części przewodów chodzących w postaci rur, które umieszczone są we wzdłużnych rowkach, o profilu półkolistym, wykonanych w rozdzielaczu oraz dyfuzorze. Wymiennik ciepła od strony komory spalania 4 zawiera zespół rur połączony z wieloma żebrami, bliżej nieujawnionymi, poniżej którego umieszczony jest zespół rur bez elementów żebrowych.

W dokumencie WO 9517637 ujawniono systemy wymiany ciepła, w szczególności urządzenia rurowe do wymiany ciepła. Istotą tego rozwiązania jest sposób rozmieszczenia rur oraz ich wzajemne połączenie, polegający na ułożeniu rur na planie trójkąta, przy czym rury podzielone są na zestawy równoległych rur połączonych ze sobą, które to zestawy połączone są ze sobą szeregowo. Ponadto pod wierzchołkiem trójkąta mogą znajdować się dodatkowe rury, tak że całość urządzenia ma kształt litery „Y”. Urządzenie zbudowane jest z tego samego rodzaju rur. Dla zwiększenia wymiany ciepła rury wewnątrz mogą posiadać znane przegrody lub inne elementy wewnętrzne oraz znane zewnętrzne żeberka (lamelowe) i pionowe przegrody między rurami. Pierwszy rząd rur ułożony jest wzdłuż podstawy trójkąta a ostatni w wierzchołku lub pod wierzchołkiem trójkąta. Rozwiązanie to przewiduje różne połączenia rur pomiędzy sobą w celu uzyskania żądanej prędkości przepływu czynnika.

Celem wynalazku jest poprawa parametrów wymiany ciepła oraz zwiększenie mocy wymiennika, przy jednoczesnej oszczędności materiału.

Cel ten osiągnięto przez zaprojektowanie pakietu rurowego, składającego się ze stref wymiany ciepła.

Pakiet rurowy wymiennika ciepła, zwłaszcza dla wymiennika opalanego, składający się z dwóch stref wymiany ciepła usytuowanych jedna za drugą względem komory spalania, utworzonych z rur zamocowanych w dnach sitowych oraz użebrowanych elementów wypełniających przestrzeń pomiędzy rurami, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwsza strefa oddziela strefę drugą od komory spalania i utworzona jest tylko z gładkich rur a strefa druga utworzona jest z rur nieokrągłych oraz użebrowanych elementów wykonanych z taśmy z ukształtowanymi blaszkami, usytuowanych pomiędzy tymi rurami.

Pierwsza strefa ma na celu wstępne schłodzenie spalin dla uniknięcia przegrzania oraz zniszczenia wysoką temperaturą użebrowanych elementów strefy drugiej, które mają za zadanie zwiększenie powierzchni wymiany ciepła oraz turbulizację czynnika przepływającego przez nie. Korzystnie, rury strefy pierwszej mają kołowy przekrój poprzeczny.

Korzystnie, rury strefy drugiej mogą być płaskie albo owalne.

Na całej wysokości strefy drugiej pomiędzy odpowiednimi sąsiadującymi rurami może znajdować się jeden użebrowany element albo dwa lub kilka użebrowanych elementów.

PL 221 028 B1

Jeden użebrowany element może znajdować się tylko pomiędzy dwoma sąsiednimi rurami.

Blaszki użebrowanego elementu, ukształtowane mogą być prostopadle względem rur strefy drugiej.

Blaszki użebrowanego elementu, ukształtowane mogą być pod kątem -90° względem rur strefy drugiej i wówczas blaszki mogą być nachylone w tym samym kierunku albo naprzemiennie.

Rury strefy pierwszej oraz rury strefy drugiej mogą być zamocowane do wspólnych odpowiednich den sitowych, albo do oddzielnych den sitowych.

Rury strefy pierwszej i rury strefy drugiej mogą być ułożone względem siebie równolegle albo pierścieniowo.

Korzystnie w strefie pierwszej ukształtowana jest komora spalania.

Konstrukcja pakietu składającego się z dwóch stref według wynalazku, pozwala na uzyskanie dużej mocy wymiennika przy jednoczesnej oszczędności materiału i zwiększonej żywotności. Usytuowanie strefy drugiej za strefą pierwszą, która oddziela strefę drugą od komory spalania, powoduje, że schłodzone spaliny w strefie pierwszej nie powodują przegrzania oraz zniszczenia blaszek użebrowanych elementów strefy drugiej, które mają za zadanie zwiększenie powierzchni wymiany ciepła oraz turbulizację czynnika przepływającego przez nie. Ponadto schłodzone spaliny w strefie pierwszej nie powodują przegrzania czynnika roboczego czy też doprowadzenia go do wrzenia.

Wynalazek przedstawiono przykładowo na rysunku, na którym fig. 1 i fig. 2 przedstawia pakiet w rzucie aksonometrycznym, fig. 3 przedstawia wnętrze pakietu, fig. 4 przedstawia fragment strefy drugiej, fig. 5 do fig. 10 przedstawia pakiet o różnych konfiguracjach stref, w rzucie prostokątnym, fig. 11 przedstawia pakiet z odrębnymi dnami sitowymi stref, fig. 12 przedstawia strefy pakietu, fig. 13 przedstawia jeden użebrowany element na wysokości całej strefy drugiej z blaszkami ukształtowanymi pod kątem prostym względem rur strefy drugiej, fig. 14 przedstawia dwa elementy użebrowane z blaszkami ukształtowanymi pod kątem prostym względem rur strefy drugiej fig. 15 przestawia cztery elementy użebrowane z blaszkami ukształtowanymi pod kątem prostym względem rur strefy drugiej, fig. 16 przestawia jeden użebrowany element na wysokości całej strefy drugiej z blaszkami ukształtowanymi pod kątem -90° względem rur strefy drugiej, fig. 17 przedstawia dwa elementy użebrowane z blaszkami ukształtowanymi pod kątem -90° względem osi rur, nachylone w różnym kierunku, fig. 18 przedstawia dwa elementy użebrowane z blaszkami ukształtowanymi pod kątem - 90° względem osi rur, nachylone w tym samym kierunku, fig. 19 przedstawia cztery elementy użebrowane z blaszkami ukształtowanymi pod kątem - 90° względem osi rur, nachylone względem siebie naprzemiennie, fig. 20 przestawia cztery elementy użebrowane z blaszkami ukształtowanymi pod kątem - 90° względem osi rur, nachylone względem siebie w tym samym kierunku.

Zgodnie z przykładami wynalazku, pakiet zawiera dwie strefy wymiany ciepła. Pierwsza strefa 1 utworzona jest tylko z gładkich rur 3 o przekroju kołowym, ułożonych względem siebie równolegle. Komora spalania 8 znajduje się w strefie pierwszej 1, w jej wnętrzu, co przedstawiono na fig. 1, fig. 5, fig. 7 lub częściowo otoczona jest przez rury 3 strefy pierwszej 1, co przedstawiono na fig. 9 i fig. 10 albo w innym wykonaniu wynalazku, jak na fig. 2, fig. 6, fig. 8, komora spalania znajduje się nad strefą pierwszą 1. Bezpośrednio za strefą pierwszą 1 znajduje się strefa druga 2, utworzona z rur 4, o przekroju prostokątnym, ułożonych również względem siebie równolegle, pomiędzy którymi osadzone są użebrowane elementy 5, które stanowi taśma z ukształtowanymi blaszkami 6, co przedstawiono na fig. 4. Na całej wysokości strefy drugiej, pomiędzy odpowiednimi sąsiadującymi rurami, osadzony jest jeden użebrowany element, co przedstawiono na fig. 13, fig. 16. W innym wykonaniu osadzone są dwa użebrowane elementy 5, co przedstawiono na fig. 14, fig. 17, fig. 18, a w jeszcze innym wykonaniu jeden użebrowany element 5 znajduje się tylko pomiędzy dwoma rurami 4, co przedstawiono na fig. 15, fig. 19, fig. 20. Blaszki 6 elementu użebrowanego 5 w jednym wykonaniu wynalazku ukształtowane są prostopadle względem rur 4, co przedstawiono na fig. 13 do fig. 15, a w innym wykonaniu pod kątem # 90°, co przedstawiono na fig. 16 do fig. 20. W przypadku dwóch lub kilku elementów użebrowanych 5, osadzonych na wysokości strefy drugiej 2, blaszki 6 są nachylone w tym samym kierunku, co przedstawiono na fig. 18, fig. 20 lub naprzemiennie, co przedstawiono na fig. 17 i fig. 19. Rury 3 strefy pierwszej oraz rury 4 strefy drugiej zamocowane są do wspólnych odpowiednich den sitowych 7, co przedstawiono na fig. 5 do fig. 10 albo w innym wykonaniu wynalazku są zamocowane do oddzielnych den sitowych 7, co przedstawiono na fig. 11.

Przykładowe kształty pakietu przedstawiono na fig. 5 do fig. 10.

Spaliny powstałe w komorze spalania 8 w pierwszej kolejności omywają rury 3 strefy pierwszej 1, gdzie ulegają ochłodzeniu, a następnie przedostają się do strefy drugiej 2 gdzie omywają rury 4 oraz

PL 221 028 B1 elementy użebrowane 5, gdzie podlegają turbulizacji oraz oddają ciepło. W rurach 3 strefy pierwszej 1 oraz w rurach 4 strefy 2 krąży czynnik który przejmuje ciepło.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Pakiet rurowy wymiennika ciepła, zwłaszcza dla wymiennika opalanego, składający się z dwóch stref wymiany ciepła usytuowanych jedna za drugą względem komory spalania, utworzonych z rur zamocowanych w dnach sitowych oraz użebrowanych elementów wypełniających przestrzeń pomiędzy rurami, znamienny tym, że pierwsza strefa (1) oddziela strefę drugą (2) od komory spalania (8) i utworzona jest tylko z gładkich rur (3) a strefa druga (2) utworzona jest z rur (4) nieokrągłych oraz użebrowanych elementów (5) wykonanych z taśmy z ukształtowanymi blaszkami (6), usytuowanych pomiędzy tymi rurami (4).
2. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że rury (3) strefy pierwszej (1) mają kołowy przekrój porzeczny.
3. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że rury (4) strefy drugiej są płaskie.
4. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że rury (4) strefy drugiej są owalne.
5. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że na całej wysokości strefy drugiej (2) pomiędzy odpowiednimi sąsiadującymi rurami (4) znajduje się jeden użebrowany element (5).
6. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że na całej wysokości strefy drugiej (2) pomiędzy odpowiednimi sąsiednimi rurami (4) znajdują się dwa użebrowane elementy (5).
7. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że na całej wysokości strefy drugiej (2) pomiędzy odpowiednimi sąsiednimi rurami (4) znajduje się kilka użebrowanych elementów (5).
8. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że jeden użebrowany element (5) znajduje się tylko pomiędzy dwoma sąsiednimi rurami (4).
9. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że blaszki (6) użebrowanego elementu (5), ukształtowane są prostopadle względem rur (4) strefy drugiej (2).
10. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że blaszki (6) użebrowanego elementu (5), ukształtowane są pod kątem -90° względem rur (4) strefy drugiej (2).
11. Pakiet według zastrz. 10, znamienny tym, że blaszki (6) użebrowanych elementów (5) nachylone są w tym samym kierunku.
12. Pakiet według zastrz. 10, znamienny tym, że blaszki (6) użebrowanych elementów (5) nachylone są naprzemiennie.
13. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że rury (3) strefy pierwszej (1) oraz rury (4) strefy drugiej zamocowane są do wspólnych odpowiednich den sitowych (7).
14. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że rury (3) strefy pierwszej (1) oraz rury (4) strefy drugiej zamocowane są do oddzielnych den sitowych (7).
15. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że rury (3) strefy pierwszej (1) ułożone są względem siebie równolegle.
16. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że rury (4) strefy (2) drugiej ułożone są względem siebie równolegle.
17. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że rury (3) strefy pierwszej (1) ułożone są pierścieniowo.
18. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że rury (4) strefy drugiej (2) ułożone są pierścieniowo.
19. Pakiet według zastrz. 1 albo 15, albo 17, znamienny tym, że w strefie pierwszej (1) ukształtowana jest komora spalania (8).