PL42400B1 - - Google Patents

Description

Znane sa wymienniki ciepla z zebrami prze¬ rywanymi, zaopatrzone w zebra po stronie srodka przenoszacego cieplo o mniejszym wspól¬ czynniku przewodzenia ciepla, przy czym zebra te sa podzielone na waskie paski poprzecznie do kierunku strumienia. Przez takie powtarzajace sie przerwy w powierzchni zeber zapobiega sie tworzeniu grubszej warstwy granicznej, przez co wspólczynnik przewodzenia ciepla jest znacz¬ nie wiekszy, niz w gladkich powierzchniach.Wymienniki ciepla tego rodzaju pracuja, jak wiadomo, nawet z malymi szybkosciami stru¬ mienia srodka plynacego z zewnatrz o duzym wspólczynniku przewodzenia ciepla tak, ze uzy¬ wane sa z reguly z mala stosunkowo szybkoscia strumienia, celem zmniejszenia zapotrzebowania sily napedowej dln wentylacji.W znanych wymiennikach ciepla z zebrami przerywanymi wykonuje sie specjalnym sposo¬ bem zebra posiadajace w kierunku strumienia dlugosc zaledwie kilku mm, a wiec bardzo ma¬ le wymiary, o okreslonym zasadniczym ksztalcie geometrycznym, przy czym cala powierzchnia zeber sklada sie z wielokrotnego powtarzania tego zasadniczego ksztaltu. Obok wspomnianych juz korzystnych wlasnosci technicznych, wy¬ mienniki ciepla z przerywanymi zebrami w ten sposób zbudowane posiadaja równiez wady.Przy malych szybkosciach strumienia tworzy sie mianowicie strumien o przebiegu prawie dokladnie laminarnym, co uwarunkowane jest przez male wymiary zeber. Na skutek powtarza¬ jacego sie zasadniczego ksztaltu, dochodzi do zetkniecia srodka przenoszacego cieplo, który zostal juz do pewnego stopnia ogrzany lub ozie¬ biony na skutek zetkniecia sie z zebrami leza¬ cymi w przeciwpradzie, z zebrami biegnacymi z pradem o jednakowo geometrycznym poloze¬ niu. Tymczasem czastki, których temperatura zmienila sie na skutek bezposredniego zetknie¬ cia sie z zebrami, nie moga sie dostatecznie mie¬ szac, na skutek wlasnie prawie laminarnego strumienia, z czasteczkami, które plyna w wie¬ kszej odleglosci od zeber. W nastepstwie powo-duje to, ze wspólczynnik przewodzenia ciepla nie moze osiagnac najwyzszej teoretycznej war¬ tosci, nawet przez wykonanie przestawionych zeber. % W pewnych przypadkach, np. w generatorach pradu z chlodzeniem za pomoca wodoru albo w turbinach gazowych jest konieczne uzywanie wymienników ciepla z przerywanymi zebrami z duza szybkoscia strumienia. W tym przypad¬ ku nie wystepuja wprawdzie wspomniane po¬ przednio niekorzystne zjawiska, zjawiaja sie jednak inne wlasciwosci, z powodu których za¬ kres stosowania tych wymienników ciepla zosta¬ je ograniczony.Praktyka pokazuje mianowicie, ze zebra tego rodzaju, powyzej pewnej szybkosci strumienia, przechodza w drganie i wydaja gwizd o wyso¬ kim tonie. Przy tym wzrasta równiez opór stru¬ mienia wymiennika ciepla. Wspomniane zja¬ wiska dzwiekowe moga osiagnac taka sile. przy której zastosowanie wymienników ciepla z duza szybkoscia strumienia moze byc w pewnych przypadkach silnie ograniczone albo niemozliwe.Próby pokazaly, ze gwizd o wysokim tonie, po¬ wstajacy w wymiennikach ciepla z przerywa¬ nymi zebrami jest spowodowany przez .wiry, które powstaja na skutek przeplywu z wielka szybkoscia przez poszczególne paski zeber i wprawiaja w drganie metalowy szkielet cale¬ go wymiennika ciepla. Sila dzwieku zmienia sie z wymiarami wymiennika ciepla, przy czym jego wysokosc rosnie z szybkoscia strumienia.Poniewaz w znanych wymiennikach ciepla jego uzebrowan.ie sklada sie z wielokrotnego powta¬ rzania pewnego zasadniczego ksztaltu geome¬ trycznego, wzbudzenie moze wzrosnac, w przy¬ padku sklonnosci do drgania tego zasadniczego ksztaltu geometrycznego, na skutek wielokrot¬ nego powtarzania w ten sposób, ze w koncu caly uklad moze wpasc w drganie.Wynalazek ma na celu wykorzystanie bez reszty znanych korzystnych wlasciwosci wy¬ mienników ciepla z przerywanymi zebrami przez wyeliminowanie wspomnianych wyzej wad lub przez poprawienie tych wymienników, na skutek podniesienia wspólczynnika przewodze¬ nia ciepla przy malych szybkosciach strumie¬ nia i przez usuniecie przeszkadzajacych zjawisk dzwiekowych przy duzych szybkosciach stru¬ mienia.W wymiennikach ciepla z przerywanymi zebrami obie wspomniane niekorzystne wlasci¬ wosci moga byc w koncu sprowadzone do tego, ze powierzchnia zeber sklada sie z wielokrotnie powtarzajacych sie " ksztaltów zasadniczych, jednakowych geometrycznie. Jezeli jednak zebra wykonane zostana nie jako zwielokrotnienie jednego pojedynczego ksztaltu, lecz jako kolejna zmiana róznych zasadniczych ksztaltów; obie niekorzystne wlasciwosci znikaja równoczesnie.W tym przypadku, powstaja mianowicie na skutek nierównomiernej geometrycznie budowy ozebrowania pewne zaburzenia równiez przy malych szybkosciach. Z tego samego powodu czasteczki ogrzane wzglednie oziebione przez zebra, lezace na drodze pradu nie moga sie jednak zetknac na dlugosci wielu warstw ze¬ browych z zebrami lezacymi jednakowo geo¬ metrycznie. Równiez w strumieniu o charakte¬ rze laminarnym nowe czastki dochodza przeto w danym przypadku do bezposredniego zetknie¬ cia z zebrami.Powierzchnia z zeber zbudowana z róznych zasadniczych ksztaltów nie wpada w drganie nawet przy wysokich szybkosciach strumienia.Mianowicie tak czestotliwosc drgania ciala wzbudzajacego, jak i czestotliwosc drgania wlasna elementów rózniacych sie od siebie, sa rózne. Uklad nie ma sklonnosci do drgania, przez co takze wspomniane zjawiska dzwieko¬ we nie dochodza do skutku.Na podstawie rysunku sa opisane dla przykla¬ du postacie wykonania powierzchni wymienni¬ ków ciepla, które skladaja sie z róznych geo¬ metrycznie ksztaltów zasadniczych.Fig. 1 pokazuje przekrój podluzny czesci wy¬ miennika ciepla, który sklada sie z pewnej ilosci rur 1 i zeber 2. Srodek o wyzszym wspól¬ czynniku przewodzenia ciepla plynie w rurach 1, na których osadzone sa zebra 2 przy polacze¬ niu zapewniajacym dobre przewodzenie ciepla.Srodek o malym wspólczynniku przewodzenia ciepla przeplywa poprzecznie do plaszczyzny przechodzacej przez osie rur. Plyty tworzace zebra 2 sa rozszczepione przez wytlaczanie na waskie paski 3, 4, 5 poprzecznie do kierunku strumienia ze srodkiem o mniejszym wspólczyn¬ niku przewodzenia ciepla, przy czym paski zo¬ staja wytloczone z pierwotnego polozenia, tj. z plaszczyzny zebra 2 na rózne odstepy. Te waskie paski pozostaja polaczone z plyta na obu koncach.Na fig. 2 ten sam wymiennik ciepla jest przed¬ stawiony w przekroju poprzecznym. Kierunek przeplywu zewnetrznego srodka jest zaznaczo¬ ny strzalkami. Paski wytloczone w plycie, tj. zebra, leza poprzecznie do tego kierunku. Fig. 1 i 2 przedstawiaja wspólnie przyklad wykona¬ nia, w którym wyprasowane zebra 3, 4 i 5 po¬ siadaja rózne odstepy od ich pierwotnego polo-zenia, przy czym paski lezace miedzy nimi za¬ trzymuja swoje pierwotne polozenie.Ten sam przyklad wykonania jest przedsta¬ wiony równiez na fig. 3. Strzalki pokazuja kie¬ runek strumienia zewnetrznego srodka. Rury oznaczone sa przez 1, a plyty z zebrami przez 2.Jak widac z tego przekroju, zebra 3, 4 i 5 leza w róznych odstepach od ich pierwotnego polo¬ zenia.Istota wynalazku jest dobrze widoczna z fig. 1, 2 i 3. Wspomniane jiiz zasadnicze geometrycz¬ ne ksztalty sa utworzone, w kierunku strumie¬ nia zaznaczonym strzalkami, przez dwa zebra idace jedno za drugim. Pierwszy ksztalt za¬ sadniczy sklada sie. zatem z zeber 2 i 3, drugi z zeber 2 i 4 i trzeci z zeber 2 i 5, które róznia sie od siebie i z których uwielokrotnienia utwo¬ rzona moze byc cala powierzchnia przewodze¬ nia ciepla.Fig. 4 przedstawia przekrój plyty z zebrami 2, w której zebra 6, 7, 8, 9 i 10 idace jedne za drugimi sa wytloczone równiez na rózne odstepy.Fig. 1 do 4 przedstawiaja jedynie zasady, z po¬ moca których moze byc rozwiazane zadanie wy¬ zej postawione. Z reguly jest mozliwe utworze¬ nie powierzchni przewodzenia ciepla przez ko¬ lejne powtarzanie dwu tylko rózniacych sie od siebie geometrycznie ksztaltów, z wyjatkiem jednak przypadku, w którym oba ksztalty sa odwróconymi wzajemnie jak w lustrze obra¬ zami. W tym mianowicie przypadku zebra, któ¬ re wytloczone zostaly z plyt sasiednich albo le¬ zacych obck siebie jako odwrócone jak w lustrze obrazy, daja .uklad z zebrami dokladnie albo prawie dokladnie równomierny.Na fig. 5 rury sa oznaczone przez 1, a plyty z zebrami przez 2. W tym przykladzie wykona¬ nia powstaja ksztalty rózniace sie od siebie geometrycznie w ten sposób, ze szerokosci poszczególnych zeber oznaczonych na rysunku przez 11 do 17, w kierunku strumienia srodka zewnetrznego zaznaczonym przez strzalki, sa rózne. Przez to osiaga sie, ze kazde dwa naste¬ pujace po sobie zebra nawet wtedy tworza rózne od siebie ksztalty zasadnicze, jezeli np. zebra 12, 14 i. 16 wytloczone zoatana z ich pier¬ wotnego polozenia na jednakowe odstepy. Tego rodzaju wykonanie moze byc naturalnie skombi- nowane równiez z wyprasowaniem zeber na rózne odstepy.Na fig. 6 jest przedstawiony przyklad wyko¬ nania, w którym ksztalty zasadnicze rózniace sie od siebie powtarzaja sit przez to, ze tlocze¬ nie poszczególnych zeber 18 do 24 nastepuje wzdluz krawedzi, które nie sa do .siebie równo¬ legle i których wzajemny odstep nie jest jedna¬ kowy.Na fig. 7 jest przedstawiona czesc wymienni¬ ka ciepla, który sklada sie z wielu szeregów rur, które wykonane zostaly inaczej niz w którym¬ kolwiek z wyzej opisanych przykladów albo niz wedlug wymienionych. zasad, przy czym 1 ozna¬ cza rury, a 2 zebra. Paski plyty na fig. 7 moga odpowiadac wyzej opisanym ksztaltom albo ich kombinacjom. Ten przyklad wykonania poka¬ zuje równoczesnie dalsza mozliwosc, jak mozna spowodowac odmiane zasadniczego ksztaltu przez uksztaltowanie zeber. Zebra 25, 26, 271 itd. utworzone przez wytlaczanie nie wypelniaja przeto dokladnie odstepu miedzy obydwoma rurami 1, lecz w srodku zostaje pozostawiony pasek plyty 28 w jego pierwotnym polozeniu.Tym samym paski plyty 25, 26 i 27, itd, sa na¬ ciagniete na jednym koncu bezposrednio w po¬ blizu rury 1, a na drugim koncu na pasku ply¬ ty 28. Sposób naciagniecia nie jest za tym jedna¬ kowy na obu koncach. Poza tym zebra 29, 30 i 31, które pod wzgledem technicznym przeplywu bardzo silnie róznia sie od siebie, zostaly polo¬ zone obok siebie miedzy obydwoma szeregami rur, tak ze zanika dzialanie wzbudzajace drga¬ nie zeber. Dalsza zaleta tego ukladu polega na tym, ze pasek plyty 28 umozliwia przewodzenie ciepla od rur do konców zeber 25, 26, 27 itd., przez co przenoszenie ciepla jest lepsze ewen¬ tualnie przy jednakowym przenoszeniu ciepla moze byc zwiekszony wzajemny odstep rur.To daje niskie koszty wykonania.Na fig. 8 przedstawiony jest wymiennik ciepla, którego powierzchnie wymiany ciepla skladaja sie z cienkich metalowych pretów 32, które oplywa poprzecznie srodek przenoszacy cieplo 32, jak zaznaczono strzalkami na fig. 8. Równiez w tym ukladzie kazdy zasadniczy ksztalt utwo¬ rzony jest przez dwa szeregi, które nastepuja po sobie w kierunku strumienia. Ksztalty moga byc zrobione jako rózniace sie od siebie w ten sposób, ze zmienia sie podzial w szeregu albo wzajemny odstep poszczególnych szeregów albo prety posiadaja rózne srednice albo rózne prze¬ kroje (kolowy, owalny, ksztaltu kropli).Jezeli wymiana ciepla ma byc spowodowana miedzy dwoma srodkami (np. miedzy dwoma gazami), których wspólczynniki przewodzenia ciepla sa w przyblizeniu jednakowo duze, moze sie zdarzyc, ze obie strony powierzchni dla wy¬ miany ciepla musza byc wykonane z zebrami.W tym przypadku to, co zostalo powiedziane poprzednio, odnosi sie naturalnie do obu stron wymiennika ciepla. — 3 — PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe 1. Wymiennik ciepla z zebrami nierównomier¬ nie przerywanymi, którego powierzchnia wy¬ miany sklada sie, co najmniej po stronie srodka przenoszacego cieplo o mniejszym wspólczynniku przewodzenia ciepla, z wielu ale krótkich metalowych zeber mierzonych w kierunku strumienia, znamienny tym, ze wzajemne polozenie zeber, które znajduja sie w kazdych z dwu nastepujacych po sobie w kierunku strumienia szeregach zeber, nie jest jednakowe, lecz odrózniaja sie co naj¬ mniej takimi dwoma odmianami wzdluz po¬ wierzchni wymiany, które sa odwróconymi, jak w lustrze, obrazami, 2. Wymiennik ciepla wedlug zastrz. 1, zna¬ mienny tym, ze zebra metalowe znajdujace sie w kazdych z dwu, bezposrednio postepu¬ jacych za soba w7 kierunku strumienia sze¬ regach, posiadaja niejednakowe i rózne od siebie przekroje odpowiednio do dwu co naj¬ mniej odmian wzdluz powierzchni wymiany ciepla. 3. Wymiennik ciepla wedlug zastrz. 1, zna¬ mienny tym, ze zebra metalowe nie sa od¬ dzielone przez równolegle do siebie lezace powierzchnie i ze wzajemne poloznie zeber metalowych, znajdujacych sie w kazdych dwu szeregach nastepujacych po sobie w kie¬ runku strumienia sa niejednakowe i sa rózne od siebie odpowiednio do co najmniej dwu odmian wzdluz powierzchni wymiany ciepla. 4. Wymiennik ciepla wedlug zastrz. 1, zna¬ mienny tym, ze uksztaltowanie zeber, zmie¬ niajace sie w kierunku strumienia, powsta¬ je jako kombinacja odmian zastrzezen 1 do 3. 5. Wymiennik ciepla, którego powierzchnia wy¬ miany ciepla po stronie srodka przenoszac2- go cieplo o mniejszym wspólczynniku prze-* wodzenia ciepla sklada sie z wielkiej liczby metalowych zeber, posiadajacych male wy¬ miary w kierunku strumienia, znamienny tym, ze powierzchnia wymiany sklada sie z plyt metalowych, które nasuniete sa na wiazke rur z rurami przestawionymi w sze¬ regach, a plyty sa wytloczone, celem otrzy¬ mania krótkich zeber biegnacych w kie¬ runku strumienia, w ten sposób, ze te rury kazdego drugiego szeregu rur, które leza za soba w kierunku strumienia, polaczona sa przez jeden pasek metalowy przy^^l^z^N niu pozostawiony bez tloczenia./, v/ ^:fe^ Y£\. „L i c e n c i a" TalaJAJegy/ Ertekesitb y^ufSCJ. Zastepca: mgr Józef Kaminski rzecznik patentowy ni Wzór jednoraz. CWD, zam. PL/Ke, Czest. zam. 2422 5. I. 59 100 *gz. Al pism. ki.

1. PL