PL232220B1

PL232220B1 - Kondensacyjny wymiennik ciepła

Info

Publication number: PL232220B1
Application number: PL413025A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof SZCZEPAŃSKI; Krzysztof Szczepański; Maciej BERNACIAK; Maciej Bernaciak
Original assignee: Aic Spolka Akcyjna
Priority date: 2015-07-05
Filing date: 2015-07-05
Publication date: 2019-05-31
Also published as: PL413025A1; WO2017007353A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest kondensacyjny wymiennik ciepła mający zastosowanie w instalacjach centralnego ogrzewania oraz wody użytkowej.

Znane są wymienniki ciepła zaopatrzone w zespół elementów rurowych, przez które przepływają gorące spaliny, zamocowanych pomiędzy dwoma ścianami sitowymi i umieszczonych w komorze otoczonej płaszczem zewnętrznym, w której cyrkuluje ogrzewana woda, doprowadzana króćcem wlotowym, usytuowanym w dolnej części płaszcza zewnętrznego a odbierana króćcem wylotowym usytuowanym w górnej części płaszcza zewnętrznego. W wymiennikach tych komora spalania umieszczona jest nad górnym dnem sitowym, a pod dolnym dnem sitowym usytuowana jest miska spływu kondensatu.

Znany jest z opisu patentowego PL 216 290 B1, wymiennik ciepła mający płaszcz zewnętrzny, wewnątrz którego znajduje się zespół pionowych elementów rurowych zamocowanych na swych końcach z obu stron w ścianach sitowych i wyposażony w komorę spalania gazu usytuowaną nad górną ścianą sitową oraz zamontowane w poprzek elementów rurowych, przegrody z otworami, przez które przechodzą elementy rurowe oraz zaopatrzony w króćce wlotu i wylotu cieczy usytuowane w ścianie bocznej płaszcza zewnętrznego.

Z dokumentu WO 2013141728 A2, znany jest wymiennik ciepła posiadający w górnej części komorę spalania zaopatrzoną w otwór do wprowadzenia palnika, rury płomienne zamontowane w dnach sitowych otoczone płaszczem zewnętrznym, wewnątrz którego utworzona jest komora dla ogrzewanej cieczy oraz zaopatrzonym w króciec wlotowy i wylotowy ogrzewanej cieczy, zbiornik na skropliny zaopatrzony w króciec odprowadzania skroplin oraz króciec odprowadzania spalin do komina, przy czym rury płomienne mają ukształtowane nagnioty skierowane do środka rury.

Z dokumentu patentowego US 2008029243 A1 znany jest rurowy wymiennik ciepła, w którym rury płomienne posiadają nagnioty skierowane do środka, przy czym odległość pomiędzy nagniotami wewnątrz rury wynosi co najwyżej 1,0 mm.

Celem opracowania wynalazku jest zmniejszenie oporów przepływu gazów spalinowych przez wymiennik.

Cel ten osiągnięto poprzez dobranie optymalnych relacji wymiarowych pomiędzy poszczególnymi elementami wymiennika, w zależności od obwodu przekroju poprzecznego rury płomiennej, omywanego przez gazy spalinowe i przy zachowaniu kondensacyjnego charakteru wymiennika.

Kondensacyjny wymiennik ciepła posiadający w górnej części komorę spalania zaopatrzoną w otwór do wprowadzenia palnika, rury płomienne zamontowane w dnach sitowych otoczone płaszczem zewnętrznym, wewnątrz którego utworzona jest komora dla ogrzewanej cieczy oraz zaopatrzonym w króciec wlotowy i wylotowy ogrzewanej cieczy, zbiornik na skropliny zaopatrzony w króciec odprowadzania skroplin oraz króciec odprowadzania spalin do komina, przy czym rury płomienne mają ukształtowane nagnioty skierowane do środka rury tak, że odległość pomiędzy wierzchołkiem nagniotu a ścianą rury płomiennej, wewnątrz tej rury wynosi co najwyżej 1,0 mm, według wynalazku charakteryzuje się tym, że stosunek długości rury płomiennej do jej obwodu przekroju poprzecznego omywanego przez gazy spalinowe wynosi od 2,5 do 6,5, przy czym wysokość komory spalania odpowiada co najwyżej trzykrotnemu wymiarowi obwodu przekroju poprzecznego rury płomiennej omywanego przez gazy spalinowe, a wysokość wymiennika wynosi od sześciu do ośmiu wymiarów obwodu przekroju poprzecznego rury płomiennej omywanego przez gazy spalinowe.

Opracowane proporcje w zakresie wymiarów wymiennika ciepła zapewniają zachowanie kondensacyjnego charakteru zjawisk zachodzących w wymienniku przy jednoczesnym zmniejszeniu oporów przepływu gazów spalinowych przez wymiennik.

Wynalazek przedstawiono przykładowo na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wymiennik w przekroju osiowym, fig. 2 - rurę płomienną w rzucie izometrycznym, fig. 3 i fig. 4 - rurę płomienną w widoku z boku, fig. 5 - rurę płomienną w widoku z góry, fig. 6 i fig. 7 - rurę płomienną w przekroju osiowym, fig. 8 - rurę płomienną w przekroju poprzecznym.

Wymiennik ciepła w przykładowej realizacji wynalazku ma w górnej części komorę spalania 3 zaopatrzoną w otwór do wprowadzenia palnika, rury płomienne 1 zamontowane w dnach sitowych 4, 5, otoczone płaszczem zewnętrznym 6, wewnątrz którego utworzona jest komora 7 dla ogrzewanej cieczy oraz zaopatrzonym w króciec wlotowy 8 i wylotowy 9 ogrzewanej cieczy. W dolnej części płaszcza zewnętrznego 6 zamontowany jest zbiornik 10 na skropliny zaopatrzony w króciec 11 odprowadzania skroplin oraz króciec odprowadzania spalin do komina 12, co pokazano na fig. 1. Rury płomienne 1 mają ukształtowane nagnioty 2 skierowane do środka rury 1. Na zadanej wysokości rura płomienna 1

PL 232 220 B1 ma ukształtowane dwa nagnioty 2 usytuowane naprzeciw siebie i tworzące sekcję, co pokazano na fig. 2 do fig. 8. Odległość pomiędzy wierzchołkami nagniotów 2 wewnątrz rury płomiennej w sekcji wynosi 0,5 mm, a stosunek długości L rury płomiennej 1 do jej obwodu przekroju poprzecznego omywanego przez gazy spalinowe wynosi 3,5. Sąsiadujące ze sobą sekcje nagniotów 2 usytuowane są względem siebie na długości rury płomiennej 1, pod kątem 90°. Wysokość H wymiennika wynosi siedem wymiarów obwodu przekroju poprzecznego rury płomiennej 1 omywanego przez gazy spalinowe, a wysokość S komory spalania odpowiada dwukrotnemu wymiarowi obwodu przekroju poprzecznego rury płomiennej omywanego przez gazy spalinowe.

W innych wariantach wykonania opisanego wyżej, odległość pomiędzy wierzchołkami nagniotów 2 wewnątrz rury płomiennej 1 w sekcji nie może być większa niż 1,0 mm a stosunek długości L rury płomiennej 1 do jej obwodu przekroju poprzecznego omywanego przez gazy spalinowe mieści się w przedziale od 2,5 do 6,5, przy czym wysokość S komory spalania odpowiada co najwyżej trzykrotnemu wymiarowi obwodu przekroju poprzecznego rury płomiennej 1 omywanego przez gazy spalinowe, a wysokość H wymiennika wynosi od sześciu do ośmiu tego wymiaru.

Stwierdzono, że dla temperatury gazu spalinowego od 1450 do 1550°C, na wejściu do rury płomiennej i przepływie 0,83-0,89 kg/h gazu spalinowego w rurze (dla gazu ziemnego, CO2 = 9%) oraz dla temperatury początkowej 30°C i dT = 20 K ogrzewanej cieczy przy przeciwprądowym przepływie 22-26 l/h przypadającym na rurę, w odległości 165-235 mm od wlotu rury gaz spalinowy osiąga punkt rosy, a spadek ciśnienia nie jest większy niż 375 Pa.

Zastrzeżenie patentowe

Claims

1. Kondensacyjny wymiennik ciepła posiadający w górnej części komorę spalania zaopatrzoną w otwór do wprowadzenia palnika, rury płomienne zamontowane w dnach sitowych otoczone płaszczem zewnętrznym, wewnątrz którego utworzona jest komora dla ogrzewanej cieczy oraz zaopatrzonym w króciec wlotowy i wylotowy ogrzewanej cieczy, zbiornik na skropliny zaopatrzony w króciec odprowadzania skroplin oraz króciec odprowadzania spalin do komina, przy czym rury płomienne mają ukształtowane nagnioty skierowane do środka rury tak, że odległość pomiędzy wierzchołkiem nagniotu a ścianą rury płomiennej (1), wewnątrz tej rury wynosi co najwyżej 1,0 mm, znamienny tym, że stosunek długości (L) rury płomiennej (1) do jej obwodu przekroju poprzecznego omywanego przez gazy spalinowe wynosi od 2,5 do 6,5, przy czym wysokość (S) komory spalania odpowiada co najwyżej trzykrotnemu wymiarowi obwodu przekroju poprzecznego rury płomiennej (1) omywanego przez gazy spalinowe, a wysokość (H) wymiennika wynosi od sześciu do ośmiu wymiarów obwodu przekroju poprzecznego rury płomiennej (1) omywanego przez gazy spalinowe.