Wynalazek niniejszy dotyczy takiego rodzaju powierzchniowej wymiennicy cie¬ pla do cieczy, w jakiej ciecze, miedzy któ¬ rymi ma nastapic wymiana ciepla, plyna po róznych stronach szerokiej powierzch¬ ni przewodzacej, uskuteczniajacej wymia¬ ne ciepla.W dotychczas znanych wymiennicach ciepla starano sie zwykle uzyskac mozliwie najwieksza szybkosc przeplywu cieczy po powierzchni w celu spowodowania szybkiej wymiany ciepla. Urzadzenia te posiadaja te wade, ze utrzymanie znacznej szybkosci cieczy wymaga duzego zuzycia energii.Miedzy innymi, do wzmozenia wymiany ciepla stosowano scianki lub inne przeszko¬ dy, umieszczone na drodze przeplywu cie¬ czy, lub tez powodowano zmiane Kierunku przeplywu cieczy w niewielkich odstepach czasu, przy czym wszystkie te urzadzenia zwiekszaja ilosc energii, potrzebnej do u- ruchamiania wymiennicy ciepla.Wynalazek niniejszy ma na celu utwo¬ rzenie wymiennicy ciepla, usuwajacej w duzym stopniu powyzsze wady i zuzywaja¬ cej stosunkowo malo energii w porówna¬ niu ze znanymi tego rodzaju urzadzeniami.Wymiennica taka posiada naturalnie wiel¬ kie znaczenie techniczne i przemyslowe.W wymiennicy ciepla do cieczy wedlug wynalazku mozna uzyskac duza szybkosc wymiany ciepla miedzy wzglednie goracy-mi i zimnymi cieczami, przy czym spadek cisnienia cieczy przy przeplywie po po¬ wierzchniach, sluzacych clo wymiany cie¬ pla, Jest bardzo maly. Intiymi slowy, wy¬ nalazek niniejszy pozwala na osiagniecie znacznej wymiany ciepla przy stosunkowo malych szybkosciach przeplywu cieczy, a wskutek tego spadek cisnienia cieczy mie¬ dzy wlotem i wylotem urzadzenia jest ma¬ ly, co daje bardzo korzystny wynik.Powyzsza wymiennica ciepla, w której ciecze plyna po róznych stronach po¬ wierzchni, sluzacych do wymiany ciepla, jest znamienna tym, ze wspomniana po¬ wierzchnia posiada taki ksztalt, iz jedna lub obie przylegle powierzchnie, sluzace do wymiany ciepla, albo jedna lub obie scianki zewnetrzne wymiennicy tworza z ta powierzchnia wieksza liczbe zwezonych kanalów, laczacych ze soba szereg komór, przy czym wspomniane kanaly posiadaja ksztalt taki, iz nadaja strumieniowi cieczy, wyplywajacemu z nich, okreslony kierunek przeplywu, np. skierowuja strumien na jedna lub kilka scianek nastepnej komory, sluzacych do wymiany ciepla.Oprócz tego wymiennica ta jest zna¬ mienna jeszcze tym, ze zwezone kanaly, laczace ze soba szereg komór, posiadaja ksztalt i wymiary wi stosunku do komór ta¬ kie, iz przekrój ich jest zasadniczo przekro¬ jem rury Venturiego, wskutek czego stra¬ ta cisnienia cieczy przy przejsciu z jednej komory do drugiej zmniejsza sie do mini¬ mum.Na rysunku uwidoczniono przyklad wy¬ konania wymiennicy, która moze byc latwo i szybko rozbierana w celu czyszczenia, co jest wazne przy niektórych cieczach, np. mleku lub piwie. Jest jednak rzecza jasna, ze zastosowane tutaj zasady moga byc la¬ two uzyte do konstrukcji, w których cecha ta jest niekonieczna, np. do skraplaczy pa¬ ry lub podobnych urzadzen.Fig. 1 przedstawia rame wymiennicy ciepla wedlug wynalazku niniejszego, fig. 2 — przekrój podluzny ramy wedlug linii A —A na fig. 1, fig. 3 — plyte, stosowana w polaczeniu z rama wedlug fig. 1, fig. 4 — przekrój podluzny plyty, fig. 5 — plyty i ramy, polaczone w wymiennicy ciepla, fig. 6 — przekrój jednej z komór i jej kanaly: wlotowy i wylotowy w zwiekszonej po- dzialce, fig. 7 — przekrój poprzeczny ply¬ ty wedlug linii B — B na fig. 2 i ramy we¬ dlug fig. 1, fig. 8 — 13 przedstawiaja przy¬ klady róznych odmian wykonania wymien¬ nicy wedlug wynalazku i jej szczególów.Fig. 1 przedstawia otwarta sztywna ra¬ me, zaopatrzona po obu stronach w kanaly do umieszczenia sprezystego materialu u- szczelniajacego, np. pierscieni gumowych 2. W kazdej takiej ramie znajduje sie o- twór wlotowy 3 i wylotowy 4 do jednej cieczy oraz otwory 5 i 6 do drugiej cieczy.W poprzek otworów wlotowych i wyloto¬ wych umieszczone sa listwy podpierajace 7, zapobiegajace odksztalceniu cienkich plytek 8 pod dzialaniem cisnienia cieczy oraz spowodowanemu tym przypuszczalne¬ mu przeciekaniu cieczy. Poza tym wyko¬ nane sa uszka 9, dzieki którym pewna li¬ czba ram i plyt moze byc polaczona ze so¬ ba srubami w jedna calosc.Plyta 8 (fig. 3) jest wykonana z cien¬ kiej plytki metalowej, np. z miedzi, miedzi pocynowanej, stali nierdzewnej i innych materialów, odpowiednio do rodzaju i wla¬ sciwosci stosowanych cieczy. Plyta ta po¬ siada na ogól takie same rozmiary, jak ra¬ ma 1 i jest zaopatrzona w cztery otwory 10, 11, 12, 13. Otwory 10 i 11 odpowiadaja otworom ramy 1 wlotowym i wylotowym 3 i 4 do jednej cieczy, a otwory 12 i 13 od¬ powiadaja otworom 5 i 6 do drugiej cieczy.W razie potrzeby jeden lub kilka otworów 10, 11, 12, 13 moga nie byc wyciete, w za¬ leznosci od kierunku przeplywu cieczy.Wypuklosc lub korytka 14 moga byc wy¬ tlaczane, odlewane lub wyzlabiane, tak ze plyta posiada przekrój poprzeczny, uwi¬ doczniony na fig. 4. Ksztalt korytka przed- — 2 -stawiono w zwiekszonej podzialce na fig. 6.Ramy i plyty sa ulozone na przemian, jak to uwidoczniono w przekroju podluz¬ nym na fig- 5, przy czym, stosownie do ilo¬ sci przeplywajacej cieczy, daje sie odpo¬ wiednia ich liczbe. Jak to uwidoczniono na rysunku, po zlozeniu ram i plyt powstaja liczne komory 15, polaczone ze soba kana¬ lami 16 o mniejszym przekroju, tworzacy¬ mi gardziel miedzy dwiema komorami.Jedna ciecz (np. goraca woda) plynie jed¬ nym szeregiem zespolu komór i kanalów, jak zaznaczono strzalkami H W (fig. 5), a druga ciecz (np, mleko) przeplywa przez komory i kanaly po drugiej stronie po¬ wierzchni, sluzacej do wymiany ciepla, u- tworzonej z plyty 8, najkorzystniej w kie¬ runku przeciwnym, jak zaznaczono strzal¬ ka M, przy czym miedzy tymi dwiema cie¬ czami, które sa od siebie zupelnie oddzie¬ lone gumowymi uszczelkami 2, nastepuje wymiana ciepla, a nieznaczna ilosc cieczy, przeciekajaca dookola otworów wlotowych i wylotowych, uchodzi kanalem 2a, utwo¬ rzonym miedzy wlotem i szczeliwem dooko¬ la zewnetrznej powierzchni ramy.Azeby pomysl wedlug wynalazku mógl byc zastosowany do czesci skladowych, przyleglych do czesci lub scianek zewnetrz¬ nych urzadzenia, miedzy którymi to scian¬ kami sa umieszczone plyty i ramy we wla¬ sciwym polozeniu, jedna scianka zewnetrz¬ na moze posiadac korytka, wykonane na jej powierzchni i rozmieszczone, podobnie do korytek w plytach, podczas gdy druga scianka zewnetrzna posiada wystepy, od¬ powiadajace wypuklej czesci korytek tak, aby utworzyc wspomniane zwezone kana¬ ly i znajdujace sie miedzy nimi komory pomiedzy zewnetrznymi powierzchniami czesci skladowych i sciankami zewnetrzny¬ mi. W niektórych przypadkach moze zajsc potrzeba uzycia tylko jednej plyty 8 do wymiany ciepla. W tym razie scianki ze¬ wnetrzne wymiennicy wspóldzialaja bez¬ posrednio z jedna plyta, przy czym na ich powierzchniach powinny byc wykonane ko¬ rytka i wystepy, jak opisano wyzej. Jeze¬ li jednak w jakimkolwiek przypadku jest pozadane, aby tylko jedna z cieczy prze¬ plywala przez zwezone kanaly i komory, wówczas plyta lub scianka zewnetrzila po drugiej stronie plyty, sluzacej do wymia¬ ny ciepla, moze byc plaska.Jak to uwidoczniono na fig* 5 i 6, ksztalt kanalu 16 przypomina ksztalt rury Venturiego tym, ze kanal stopniowo zweza sie do najmniejszego przekroju po¬ przecznego, a potem znowu sie rozszerza.Najkorzystniejszy stosunek miedzy roz¬ maitymi rozmiarami rury Venturiego, t. \. stopien szybkosci zwezenia i rozszerzenia oraz stosunek jego do wielkosci najmniej¬ szej szerokosci jest znany. Wlasnoscia ru¬ ry Venturiego jest to, ze strata cisnienia plynacej przez nia cieczy jest najmniejsza, a wobec tego nadanie kanalom tego ksztal¬ tu powoduje male straty cisnienia cieczy, przeplywajacej przez urzadzenie wedlug wynalazku, Nie jest konieczne wedlug wynalazku niniejszego, aby ksztalt kanalu 16 byl ko¬ niecznie dokladnie taki sam, jak ksztalt ru¬ ry Venturiego, Wystarcza zupelnie, aby ksztalt kanalu w przyblizeniu byl taki sam, jak ksztalt tej rury, stwierdzono bowiem, ze zupelnie dobre wyniki mozna uzyskac, gdy ksztalt kanalu jest zblizony do ksztal¬ tu rury Venturiego, t, j,, gdy zapewnia stopniowe zwezenie i nastepnie rozszerze¬ nie, Poza tym wlasciwoscia kanalu opisa¬ nego powyzej jest to, ze kanal ten nadaje plynacej przezen cieczy scisle okreslony kierunek. Jest to dalsza wazna cecha ni¬ niejszego wynalazku. Strumien cieczy, wy¬ plywajacej z kanalu 16 (fig. 6), jest skie¬ rowany na scianke 14a komory 15; scian¬ ka 14a styka sie z druga ciecza, znajduja¬ ca sie w odpowiedniej komorze, a dzieki znacznej szybkosci wyplywu strumienia — 3 —cieczy z kanalu 16 i uderzeniu bezposred¬ nio o powierzchnie 14a, osiaga sie znaczny stopien wymiany ciepla jednej cieczy po- pttez scianke 14a komory z druga ciecza, znajdujaca sie po drugiej stronie scianki.Przeprowadzono badania i doswiadczenia W celu wykazania Mnij przeplywu cieczy przez kanaly 16 i komore 15, przy czym stwierdzono, ze dzieki urzadzeniu wedlug Wynalazku niniejszego, o ile stosunkowe wymiary sa odpowiednio dobrane, mozna skierowac strumien cieczy na scianke 14a, a stad glówna czesc cieczy na scianke 17, podczas gdy reszta strumienia zostaje od¬ chylona na scianke 14. Dzieki temu osiaga sie to, iz w kazdej komorze i dla kazdej cieczy istnieje co najmniej jeden punkt, w W którym strumien cieczy uderza bezpo¬ srednio o scianke, sluzaca do wymiany cie¬ pla, i ze uderzenie moze byc osiagniete w jednym lub kilku punktach, przy czym martwe przestrzeniei sa zmniejszone do mi¬ nimum. W ten sposób uzyskuje sie bardzo wysoki stopien zdolnosci wymiany ciepla, przy bardzo malym spadku cisnienia cie¬ czy, plynacej przez wymiennice. To sa dwie bardzo doniosle cechy wymiennicy ciepla.Wielkosc i ksztalt kanalów 16 sa zalez¬ ne od ksztaltu boków 17 korytka, a kat, pod jakim strumien cieczy pada na scian¬ ke lub scianki komory 15, jest równiez za¬ lezny od tych samych przyczyn. Stwierdzo¬ no, ze w celu wykonania konstrukcji o du¬ zej sprawnosci dzialania i jednoczesnie dajacej sie latwo wytwarzac oraz czyscic, kat, który bok 17 korytka tworzy z pla¬ szczyzna plytki 8, nie powinien byc wiek¬ szy od 120° ani mniejszy od 100°. Boki ko¬ rytka sa najkorzystniej (lecz nie koniecz¬ nie) plaskie na wiekszej swej czesci, jak to uwidoczniono na fig. 6, i przechodza w dno korytka oraz dochodza do plyty w la¬ godnych krzywiznach, dzieki czemu po¬ wstaje kanal, w przyblizeniu podobny do rury Venturiego..Ksztalt komory 15 i kanalów 16 oprócz tego zalezy od stosunku wymiarów— i — (fig. 6). Stwierdzono,; ze dla osiagniecia la¬ twego czyszczenia i dogodnych warunków produkcji, przy duzych szybkosciach wy¬ miany ciepla i malym spadku cisnienia dla cieczy, posiadajacych lepkosc, zblizona mniej wiecej do lepkosci wody, pozadany jest stosunek — w granicach od 4 do 5,5. a c Co sie tyczy stosunku wymiarów— , to za¬ dawalajace wyniki daja urzadzenia, w któ¬ rych stosunek ten waha sie w granicach od % do V2, lecz wynalazek niniejszy nie o- granicza sie do tych stosunków wymiarów.Wielkosc kanalu 16 zalezy oczywiscie od rodzaju uzytej cieczy. Przy uzyciu np. brzeczki piwnej, zawierajacej chmiel, lub mleka, które pod wplywem goraca straca (wydziela) sernik, kanal, w celu zapobie¬ zenia zatkaniu, moze byc wiekszy, niz przy stosowaniu wody, podczas gdy ciecze lep¬ kie, takie jak smietana, moga równiez wy¬ magac stosunkowo szerokiego kanalu. Z powyzszego wynika jasno, ze przez pewne poswiecenie szybkosci wymiany ciepla moz¬ na zmieniac w szerokich granicach zadane cisnienie.W niektórych okolicznosciach moze zajsc potrzeba, aby glówne osie otworów 3 i 4 byly pochylone w kierunku korytek, a nie równolegle do nich, jak to uwidocz¬ niono na fig. 1. Moze to zapewnic równo¬ mierniej szy rozdzial cieczy na plytach, zwlaszcza, gdy szerokosc otworu wynosi tylko polowe dlugosci korytek, jak to uwi¬ doczniono na fig. 1 i 8. Otwory 5 i 6 (fig. 1) i otwory 10, 11, 12 i 13 plyty (fig. 3) be¬ da wtedy podobnie nachylone. Miedzy o- twory i pierwsze korytko mozna tez wsta¬ wic stozkowa przeszkode, która moze byc wykonana w ksztalcie podkladki na plycie, albo drazka na plycie lub na ramie.Fig. 7 przedstawia przekrój poprzeczny zespolu plyty i ramy prostopadly do kie- ^- 4 --runku przeflywu cieczy. Przedstawiono tu ksztalt konców korytka 14. Pozadane jest, aby konce 18 korytka, które sa równolegle do kierunku przeplywu cieczy, posiadaly zasadniczo ten sam kat nachylenia do pla¬ szczyzny plyty, co boki 17 korytka, które sa poprzeczne do kierunku przeplywu cie¬ czy, a to w celu zmniejszenia przeplywa¬ nia cieczy poza korytkami i przez prze¬ strzen 19 miedzy koncem korytka i wspól¬ dzialajaca rama, nie utrudniajac niepo¬ trzebnie czyszczenia korytka. Wewnetrzna krawedz ramy moze byc równiez scieta u- kosnie, a to w tym celu, aby posiadala ksztalt przestrzeni 19, uwidocznionej na fig.7, i aby wskutek tego zmniejszala prze¬ plywanie cieczy poza korytkami dzieki wypelnieniu przestrzeni, która inaczej zo¬ stalaby niezapelniona.Fig. 8 przedstawia odmienny ksztalt ramy i plyty wymiennicy, w której ciecz odbywa po plycie droge w ksztalcie litery U. Korytka sa rozmieszczone w dwóch ze¬ spolach! obok siebie, jak to uwidoczniono na rysunku, a ciecz jest prowadzona przez o- bydwa zespoly kolejno za pomoca wysta¬ jacego zebra 20, które jest przeprowadzone od glównej ramy / i oddziela od siebie oby¬ dwa zespoly korytek, lecz pozostawia prze¬ strzen 21, przez która ciecz moze przeply¬ wac od jednego zespolu do drugiego. Ze¬ bro 20, jak i rama /, moze byc zaopatrzone w gumowe uszczelnienie. Wystajace zebro na ramie do kierowania cieczy moze byc zastapione plytka lub wypukloscia, wyko¬ nana w plycie. W razie potrzeby wierzch wypuklosci moze byc zaopatrzony w zlo¬ bek, w którym mozna umiescic szczeliwo.Fig. 9 przedstawia dalsza odmiane ra¬ my i plyty wedlug wynalazku niniejszego.W tym przypadku korytka sa rozmieszczo¬ ne w trzech zespolach, a zebra 20, prze¬ prowadzone od ramy, zmuszaja ciecz do trzykrotnego przeplywu po plycie miedzy otworem wlotowym i wylotowym. W razie potrzeby zebra 20 moga byc zastapione wypuklosciami, wykonanymi na plytach, jak to opisano w zwiazku z urzadzeniem, uwidocznionym na fig. 8, Dlugosc otworów 3a, 4a, 5a, 6a równa sie najkorzystniej sze¬ rokosci korytek, a to w tym celu, zeby za¬ pewnic równomierny rozdzial cieczy na plytach i zmniejszyc w miare moznosci straty cisnienia przy wejsciu na plyte i o- puszczeniu jej. Jasnym jest, ze mozna sto¬ sowac dowolna liczbe takich zmian kierun¬ ku przeplywu cieczy.Fig. 10 przedstawia odmiane wymien¬ nicy, w której ramy 23 sa przylutowane do plyt 8 lub tworza z' nimi jedna calosc. Jest to korzystne w pewnych razach i pozwala zmniejszyc o polowe liczbe potrzebnych uszczelnien gumowych. W razie potrzeby górna rama 23 (fig. 10) moze byc odwróco¬ na i przymocowana do dolnej plyty, tak ze ramy 23 sa przymocowane po obydwóch stronach do jednego zespolu plyt, podczas gdy brzegi kolejnych (nastepujacych na przemian) plyt sa plaskie. Rama 23 o prze¬ kroju korytkowym moze byc równiez zasta¬ piona przez dwa równolegle kolnierze, przymocowane do plyty w celu utworzenia kanalu do uszczelnienia, lub tez szczeliwo moze byc przymocowane albo przyklejone bezposrednio do brzegu plyty, mozna tez sie obyc bez obydwu kolnierzy; takie wy¬ konanie wymiennicy umozliwia dalsze zmniejszenie odleglosci miedzy plytami.Fig. 11 przedstawia wymiennice w mysl wynalazku niniejszego, wykonana z lanych plyt, przy której ramy sa zbyteczne. Ply¬ ty 24 sa odlane w ksztalcie, uwidocznio¬ nym na rysunku, i posiadaja zebra 25, po¬ przeczne do kierunku przeplywu cieczy wystajace tak, ze gdy plyty sa polaczone, komory 15 lacza sie ze soba kanalami 16 o ksztalcie, zblizonym do rury Venturie- go, i utworzone sa w taki sam sposób, jak w wymiennicy, uwidocznionej na fig. 5. W razie potrzeby jednak uklad zeber moze byc rózny po obydwóch stronach plyty, np. wspóldzialajace zebra na dwóch przy- — 3 -leglych plytach moga byc rozmieszczone tak, ze komory po jednej stronie plyty po* siadaja wymiary inne, niz komory po dru¬ giej stronie, albo tez ciecze po obydwóch stronach plyty nie plyna równolegle, np. obie ciecze moga plynac pod katem pro¬ stym do siebie, przy czym zebra sa w tym celu odpowiednio wykonane. Plyty posia¬ daja otwory wlotowe, wylotowe i przewo¬ dowe do cieczy, podobnie jak w poprzed¬ nich przykladach wykonania wymiennicy.Na fig. 12 i 13 uwidoczniono odmiany wykonania korytek wedlug wynalazku ni¬ niejszego. Korytka, uwidocznione na fig. 12, posiadaja przekrój poprzeczny, podob¬ ny do zebów pily, przy czynu kat 26 wyno¬ si okolo 90° lub nieco wiecej. Plyty, uwi¬ docznione na fig. 13, posiadaja ksztalt ta¬ ki, iz po zmontowaniu tworza z przylegly¬ mi plytami kanaly o ksztalcie skurczonych zyl. Jak to uwidoczniono na rysunku, stru¬ mien cieczy, wyplywajacy np. z kanalu 28, jest skierowany na scianki 29 nastepnej komory, a strumien drugiej cieczy, wyply¬ wajacy z kanalu 30, jest równiez skierowa¬ ny na druga strone scianki 29, podtrzymu¬ jac w ten sposób dobra wymiane ciepla miedzy dwiema cieczami z bardzo mala strata cisnienia.Wynalazek dotyczy równiez wymienili- cy ciepla, która jest dogodna w pewnych warunkach i moze byc wykonana w ten sposób, ze tworzy sie powierzchnie wymia¬ ny ciepla przez wygiecie plyty metalowej na calej jej szerokosci, tak ze posiada ona przekrój poprzeczny, uwidoczniony na fig. 4, a nastepnie przylutowuje sie ja lub przy- paja do plyt bocznych w celu zamkniecia konców 18 korytek 14. Jezeli w celu utwo¬ rzenia wymiennicy ciepla laczy sie kilka plyt, wówczas jedna plyta, przymocowana w poprzek kazdego boku, sluzy do przy¬ trzymywania w miejscu calego szeregu plyt. Krawedz plyty,, na której odbywa sie wymiana ciepla i która jest wykonana albo w powyzej opisany sposób, albo w sposób, Uwidoczniony tia fig. 3, moze byc wygiete do góry i przypojona lub przylutowana do nastepnej plyty, tworzac spojenie szczelne dla cieczy.Oprócz tego, we wszystkich powyzej ó- pisanych wymiennicach plyty moga posia¬ dac dodatkowe male wglebienia lub wy¬ stepy, które moga byc umieszczone w pew¬ nych odstepach wzdluz boków lub denek korytek 14. Wystepy te stykaja sie z przy¬ legajacymi plytami i sluza do utrzymywa¬ nia prawidlowego odstepu plyt. Zapobiega¬ ja one zginaniu sie plyt pod dzialaniem nadmiernego cisnienia na jeden bok, co mogloby zmienic wymiary gardzieli 16. W zastosowaniu do konstrukcji, opisanej w poprzednim ustepie, mozna pominac uzy¬ cie oddzielnych ram do oddzielenia plyt.Wymiennica ciepla wedlug wynalazku niniejszego moze posiadac zamiast plaskich powierzchni, sluzacych do wymiany cie¬ pla, powierzchnie o innych ksztaltach, np. walcowe lub stozkowe. PL