PL222960B1 - Wymiennik ciepła - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wymiennik ciepła, znajdujący zastosowanie w szczególności w i nstalacjach służących do odzysku ciepła odpadowego.

W znanych wymiennikach ciepła zachodzi proces przekazywania ciepła między przeważnie dwoma czynnikami, ciekłymi lub gazowymi, o różnych temperaturach, przy czym podczas tego procesu nie dochodzi do bezpośredniego kontaktu i tym samym mieszania się tych czynników.

Znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego P.386411 wymiennik ciepła do podgrzewania cieczy, zwłaszcza w instalacjach centralnego ogrzewania, zawierający zestaw szczelnie połączonych elementów umieszczonych w walcowatym płaszczu wyposażonym w elementy dopływowe i odpływowe, w których przepływa podgrzewana ciecz. Wymiennik składa się z szeregu kołowych, ustawi onych pionowo i koncentrycznie, pierścieniowych elementów walcowych, tworzących pierścieniowa przestrzenie zamknięte u góry i u dołu, którymi przepływa podgrzewana ciecz. Elementy walcowe ustawione są w pewnych odstępach od siebie dla utworzenia pierścieniowych szczelin do przepływu czynnika wymieniającego ciepło, a wszystkie zamknięte przestrzenie wewnętrzne pierścieniowych elementów walcowych połączone są wzajemnie u dołu i u góry za pomocą króćców rurowych. Na dole w osi wymiennika jest umieszczony palnik, nad palnikiem umieszczony jest deflektor - kierownica spalin, zbudowany jako naczynie w kształcie dysku wypełnione przepływającą cieczą, który wraz z rurą odpr owadzającą stanowią dodatkowe elementy wymiany ciepła.

Znany jest z polskiego zgłoszenia wzoru użytkowego U.111645 wymiennik ciepła, który składa się z wygiętych w łuk tafel przepon, utrzymywanych względem siebie w stałym dystansie przez przepuszczalne dla mediów elementy dystansowa. Bryła wymiennika wpasowana jest w prostopadłościenną konstrukcję nośną, w której dwie ściany boczne wymiennika są utworzone z prostych brzegów tafel, a przez jego podstawy są wprowadzane i wyprowadzane media. Konstrukcja ma w przestrzeni między podstawnikami n-1 kanałów, przyporządkowanych trwale mediom tak, że kanały medium A umieszczone są na przemian z kanałami medium B. Dla skierowania mediów do przeznaczonych im kanałów każda z podstaw wymiennika podzielona jest na 2, 4, 6 lub 8 sektorów, z których połowa prowadzi medium A, mając zamknięte wejście do kanału medium B, a druga połowa prowadzi medium B, mając zamknięte wejście do kanału medium A. Sektory rozmieszczone są na przemian, gdzie sektorom medium A na jednej podstawie odpowiadają umiejscowieniem sektory medium B na podstawie drugiej.

Z innego polskiego zgłoszenia patentowego P.375454 znany jest spiralny wymiennik ciepła, który umożliwia wymianę ciepła pomiędzy czynnikami mogącymi podlegać przemianom fazowym. Wymiennik jest wykonany z przewodów o dużej przewodności cieplnej, które są ułożone współosiowo względem siebie. Na powierzchni zewnętrznej, wzdłuż przewodu wewnętrznego, wytłoczone są spiralne wgłębienia, nadające przepływającemu w nim czynnikowi obiegowemu ruch wirowy, intensyfikując proces wymiany ciepła pomiędzy czynnikiem obiegowym, a czynnikiem roboczym, przemieszczającym się w spiralnej przestrzeni międzyrurowej.

Wymiennik ciepła według wynalazku, zawiera elementarne wymienniki ciepła o kulistej obudowie, posiadające wewnątrz żebra wewnętrzne, które w przekroju mają kształt gwiazdy, są wyposażone w umieszczone po przeciwnych stronach obudowy kanał dolotowy i kanał wylotowy, przez które przepływa czynnik roboczy, przy czym elementarne wymienniki ciepła są połączone w sekcję elementarnych wymienników, którą tworzą co najmniej cztery elementarne wymienniki ciepła, która to sekcja jest umieszczana w naczyniu przepływowym, które jest wypełnione medium odpadowym, przy czym naczynie przepływowe z jednego końca jest połączone poprzez przewód dolotowy z kolektorem dolotowym, a na drugim końcu poprzez przewód wylotowy jest połączone z kolektorem wylotowym.

Korzystnie czynnikiem roboczym jest ciecz lub gaz lub medium zmienno-fazowe.

Korzystnie co najmniej dwie sekcje elementarnych wymienników łączy się w grupę elementarnych wymienników, przy czym każda z sekcji elementarnych wymienników jest połączona przewodem dolotowym z tym samym kolektorem dolotowym i przewodem wylotowym z tym samym kolektorem wylotowym.

Zaletą wymiennika ciepła, według wynalazku, jest możliwość wykorzystania ciepła odpadowego z mediów technicznych i nagrzania dzięki niemu czynnika roboczego, np. niskowrzącego.

PL 222 960 B1

Zaletą wymiennika ciepła, według wynalazku, jest zwiększenie powierzchni wymiany ciepła w elementarnym wymienniku przez zastosowanie wewnętrznej ożebrowanej powierzchni składającej się z trzech płyt wewnętrznych, połączonych w przekroju na kształt gwiazdy, ściśle przylegających do ścian elementarnego wymiennika.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie realizacji oraz na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wymiennika w widoku z góry, fig. 2 przedstawia przekrój elementarnego wymiennika ciepła w płaszczyźnie bocznej, fig. 3 przestawia elementarne wymienniki ciepła połączone w sekcje, fig. 4 przedstawia grupę sekcji elementarnych wymienników.

P r z y k ł a d 1

Elementarny wymiennik ciepła WC jest zbudowany z materiału posiadającego dobre właściwości cieplne. Wewnątrz elementarnego wymiennika ciepła WC znajdują się żebra wewnętrzne ZW, które w przekroju mają kształt gwiazdy natomiast obudowa OB, ma kształt kulisty. Elementarny wymiennik ciepła WC w obudowie OB posiada kanał dolotowy DO, a po jego przeciwnej stronie znajduje się kanał wylotowy WY. Kanałem dolotowym DO i kanałem wylotowym WY prowadzi się transport cieczowego czynnika roboczego. Następnie łączy się poprzez kanały dolotowe DO i kanały wylotowe WY ze sobą cztery elementarne wymienniki ciepła WC, które tworzą sekcję elementarnych wymienników SW. Sekcję elementarnych wymienników SW montuje się w naczyniu przepływowym NP, w którym jest zamontowany przewód dopływowy PD. Przewód dopływowy PD jest połączony poprzez kanał dolotowy DO z pierwszym z elementarnych wymienników ciepła WC z sekcji elementarnych wymienników SW. Cieczowy czynnik roboczy z sekcji elementarnych wymienników SW jest odprowadzany przez przewód wylotowy PW, który jest połączony z kanałem wylotowym WY ostatniego z elementarnych wymienników ciepła WC z sekcji elementarnych wymienników SW. Naczynie przepływowe NP na jednym końcu jest poprzez przewód dolotowy PD połączone z kolektorem dolotowym KD, a na drugim końcu poprzez przewód wylotowy PW jest połączone z kolektorem wylotowym KW. Sekcja elementarnych wymienników SW jest zanurzona w medium odpadowym MO, które wypełnia naczynie przepływowe NP. Temperatura medium odpadowego MO wypełniającego naczynie przepływowe NP jest wyższa niż temperatura cieczowego medium roboczego przepływającego przez sekcję elementarnych wymienników SW.

P r z y k ł a d 2

Sekcja elementarnych wymienników SW wykonana tak jak w przykładzie 1, z tą różnicą, że jest zbudowana z dwudziestu elementarnych wymienników ciepła WC, a czynnikiem roboczym jest medium zmiennofazowe doprowadzane do układu ORC.

P r z y k ł a d 3

Sekcja elementarnych wymienników SW wykonana tak jak w przykładzie 1, z tą różnicą, że jest zbudowana ze stu elementarnych wymienników ciepła WC, a czynnikiem roboczym jest gaz.

P r z y k ł a d 4

Sekcja elementarnych wymienników SW wykonana tak jak w przykładzie 1, z tą różnicą, że sekcje elementarnych wymienników SW są połączone w grupę elementarnych wymienników GW. Każda z sekcji elementarnych wymienników SW jest z jednej strony połączona przewodem dolotowym PD z tym samym kolektorem dolotowym KD, a z drugiej strony przewodem wylotowym PW z tym samym kolektorem wylotowym KW.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wymiennik ciepła zawierający elementarne wymienniki ciepła o kulistej obudowie, wyposażone w kanał dolotowy i kanał wylotowy, znamienny tym, że elementarny wymiennik ciepła (WC) posiada wewnątrz obudowy (OB) żebra wewnętrzne (ZW), które w przekroju mają kształt gwiazdy, a po przeciwnych stronach obudowy (OB) elementarnego wymiennika ciepła (WC) jest usytuowany kanał dolotowy (DO) i wylotowy (WY), przez które przepływa czynnik roboczy, przy czym układ co najmniej czterech elementarnych wymienników ciepła (WC) tworzy sekcję elementarnych wymienników (SW), która jest umieszczana w naczyniu przepływowym (NP) wypełnionym medium odpadowym (MO), przy czym naczynie przepływowe (NP) z jednego końca jest połączone poprzez przewód dolotowy (PD) z kolektorem dolotowym (KD), a na drugim końcu poprzez przewód wylotowy (PW) jest połączone z kolektorem wylotowym (KW).

   PL 222 960 B1
2. 2. Wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, że czynnikiem roboczym jest ciecz lub gaz lub medium zmienno-fazowe.
3. 3. Wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej dwie sekcje elementarnych wymienników (SW) łączy się w grupę elementarnych wymienników (GW), przy czym każda z sekcji elementarnych wymienników (SW) jest połączona przewodem dolotowym (PD) z tym samym kolektorem dolotowym (KD) i przewodem wylotowym (PW) z tym samym kolektorem wylotowym (KW).