PL69058B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 14.VI.1967 (P. 121 142) Opublikowano: 30.04.1974 69058 KI. 17£,5/24 MKP F28d 7/02 ^niOTEJuj Wspóltwórcy wynalazku: Arpad Aranyi, Gusztav Gergely Wlasciciel patentu: Elektromos, Termikus es Femmunkas Kisipari Termelo Szóvetkezet, Nyiregyhaza (Wegry) Wymiennik ciepla i Przedmiotem wynalazku jest wymiennik ciepla zapewniajacy przeplyw turbulencyjny.Znany jest wymiennik ciepla posiadajacy spirale rurowe wsparte w kierunku wzdluznym za po¬ moca szeregu pretów podtrzymujacych. Medium plynace przez wymiennik moze przeplywac bez wymiany ciepla, ponadto wymiana ciepla moze nie zachodzic równiez miedzy plaszczem a ze¬ wnetrzna spirala rurowa. W celu osiagniecia prze¬ plywu turbulencyjnego do znanego wymiennika nalezy wbudowac dodatkowa czesc.Wada znanych wymienników ciepla jest to, ze dodatkowe czesci wplywaja zarówno na pojemnosc jak i na ciezar, co powoduje wzrost ich ceny.Ponadto zwieksza sie opór hydrauliczny tak u- ksztaltowanego wymiennika.Znane wymienniki, posiadajace wbudowane do ich wewnetrznej komory, kierownice lub podobne elementy, które zapewniaja przeplyw turbulencyj¬ ny czynnika, wywoluja jednak turbulencje nie¬ kontrolowana, nie dajaca sie zmierzyc. Z tego powodu znane rozwiazanie nie pozwala osiagnac maksymalnej sprawnosci wymiennika ciepla.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wyzej wymienionych wad i skonstruowanie wymiennika ciepla zapewniajacego maksymalna wymiane ciepla i optymalny dajacy sie obliczyc przeplyw turbu¬ lencyjny.Istota wynalazku wymiennika ciepla, w którym dwa czynniki (czynnik chlodzacy lub ogrzewajacy) 10 15 20 przeplywaja oddzielnie wewnatrz obudowy polega na tym, ze sklada sie on z cylindrycznej obudowy i z wbudowanego wspólosiowo do tej obudowy rdzenia, przy czym w przestrzeni zawartej pomie¬ dzy wewnetrznym plaszczem obudowy i zewnetrz¬ nym plaszczem rdzenia umieszczone sa co najmniej dwie rury skierowane przeciwnie i majace ksztalt linii spiralnej lub srubowej, a powierzchnie tych rur spiralnych stykaja sie ze soba wzajemnie oraz z powierzchnia wewnetrzna obudowy wzgled¬ nie z zewnetrzna powierzchnia plaszcza rdzenia.Zastosowane w wymienniku ciepla wedlug wy¬ nalazku, rury spiralne korzystnie zaopatrzone sa w zebra.W wymienniku ciepla wedlug wynalazku samo uksztaltowanie powierzchni wymiany ciepla za¬ pewnia optymalny i dajacy sie obliczyc przeplyw turbulencyjny, dzieki czemu mozna otrzymac za¬ dana sprawnosc wymiennika.Przedmiot wynalazku wyjasniono w przykladzie wykonania na rysunkach, na których fig, 1 przed¬ stawia aparat, który moze byc wlaczony w prze¬ wód rurowy i który wykonany z ciaglych rur spiralnych, fig. 2 przedstawia równiez aparat wy¬ konany z rur spiralnych, przy czym jedno z me¬ diów jest dolaczone z kierunku poprzecznego, zas fig. 3 przedstawia aparat posiadajacy wewnetrzna rure spiralna poprzeczna z wibrowaniem kieruja¬ cym. Aparat wedlug fig. 1 sklada sie z bardzo malej ilosci elementów, co umozliwia zastosowanie (19 0583 W kazdym prostym rurociagu. Polaczenie tych ele¬ mentów moze byc kolnierzowe, kielichowe lub spa¬ wane. Obudowa 1 o ksztalcie cylindrycznym ma zakonczenia w ksztalcie stozka. Stozki te sa osa¬ dzone w króccach wlotowych la wspólosiowo z cylindrycznym korpusem obudowy. Wewnatrz obu¬ dowy umieszczony jest cylindryczny rdzen 2 o ku¬ listych lub okraglych koncach, który wprowadza do urzadzenia medium. A, pomiedzy spiralne rury ulozone w postaci sruby. Pomiedzy rdzeniem a obudowa spiralne rury 3 i 4 umieszczone sa i tworza powierzchnie wymiany ciepla. Rury te wy¬ konane sa z odpowiedniego materialu na przyklad z miedzi lub z innego odpornego na korozje ma¬ terialu. W rurach tych przeplywa medium chlo¬ dzace. Rura spiralna jest gesto nawinieta na rdzen 2. Zewnetrzna rura spiralna 4 nawinieta jest pod k^tem ostrym i otacza wewnetrzna rure 3, nawinieta w kierunku przeciwnym. Obie rury spi¬ ralne moga byc polaczone szeregowo wzglednie równolegle i ewentualnie jako dwuzwojowe lub jednozwojowe umieszczone na stozkowej czesci obudowy. Zewnetrzna rura 4 jest w ten sposób uksztaltowana i ulozona, ze jej poszczególne od¬ cinki krzyzuja sie z polozonymi pod nimi od¬ cinkami rury 3.Wymiennik ciepla wedlug wynalazku zapewnia to, ze wprowadzone do aparatu medium A o nis¬ kiej wartosci wspólczynnika a przeplywa pomiedzy odcinkami rury spiralnej 3, a wiec pomiedzy we¬ wnetrznymi rurami spiralnymi, które odchylaja medium w kierunku prawie prostopadlym i pro¬ wadza go w kierunku poprzecznym do zewnetrz¬ nej rury 4, tak ze medium jest mieszane i zmu¬ szane do przeplywu turbulentnego poprzez ze¬ wnetrzne rury 4. Poniewaz strumienie medium przeplywaja pomiedzy spiralnymi rurami i sty¬ kaja sie ze soba w dowolny sposób, dlatego przy malych przeplywach same wytwarzaja ruch tur- bulentny, który utrzymuje sie podczas pelnego przeplywu w wymienniku ciepla. Odstepy poszcze¬ gólnych odcinków wewnetrznej wzglednie zewnetrz¬ nej rury spiralnej nie wymagaja regularnych ksztaltów ani stalych wymiarów, ich celem jest zapewnienie mieszania i wytworzenie ruchu tur¬ bulentnego w obu mediach, a wiec zarówno we¬ wnatrz jak i na zewnatrz rur.Rdzen 2 moze byc wykonany w postaci rury spiralnej i w tym przypadku medium przeplywa w trzech warstwach. Wymiennik ciepla zbudowa¬ ny w ten sposób moze byc stosowany w maszy¬ nach napedzanych hydraulicznie za pomoca oleju oraz w obiegu olejowym, a takze w turbinach parowych i duzych silnikach dislowskich. Korzysci z jego zastosowania wynikaja nie tylko z faktu, ze chlodzenie jest bardzo intensywne, lecz takze z uwagi na proste laczenie z przewodami oraz bardzo mala objetosc. Przy tego rodzaju wymien¬ niku objetosc przypadajaca na jednostke powierz¬ chni wymiany ciepla wynosi 1/3 do 1/4 dotych¬ czas znanych, klasycznych wymienników ciepla.Z uwagi na male wymiary wymiennik ciepla we¬ dlug wynalazku moze byc zastosowany w malej przestrzeni wewnatrz maszyn i pojazdów. Dobry stopien wykorzystania objetosci wymiennika na 9 058 4 jednostke wymiany ciepla umozliwia jego sto¬ sowanie korzystnie w rejonach ubogich w wode Rdzen 5 wymiennika ciepla wedlug wynalazku przedstawiony jest w postaci prostej rury, która 5 w tym przypadku tworzy czesc powierzchni prze¬ noszacej cieplo. W tym wykonaniu powierzchnia wymiany ciepla utworzona jest nie poprzez dwie, lecz przez kilka rur spiralnych. Oczywiscie i w tym przypadku rzedy rur tworza zwoje stromo prze- io' biegajace i nalozone na siebie, a wykonane poje¬ dynczo na okraglej sciance rurowej 6. Fig. 2 przed¬ stawia tylko symetryczna polowe aparatu. Obu¬ stronne konce rur spiralnych 3 sa umocowane na okraglej sciance rurowej 6 i lacza sie z przestrzec 15 nia rozdzielcza utworzona pomiedzy ta scianka, a zakonczeniami obudowy 1. Medium B wplywajace rura 7a, która zakonczona jest sciana boczna 7 rozdziela sie w tej przestrzeni i przechodzi po¬ przez zwoje rury 3, w której jest zmuszone do 20 przeplywu turbulentnego. Medium A, doplywajace rura przytwierdzona do pobocznicy obudowy apa¬ ratu 1, rozdziela sie pomiedzy rury spiralne 3 i przechodzi pomiedzy nimi równoczesnie zmuszo¬ ne do ruchu wirowego, po czym wyplywa poprzez 25 krociec Ib. W tym przypadku istnieje mozliwosc budowy wymienników o praktycznie nieograniczo¬ nej wielkosci, poniewaz mozna dowolnie zwiek¬ szyc wymiary srednicy i dlugosci poszczególnych elementów wymiennika ciepla. Wymiennik ten sto- 30 suje sie korzystnie jako kondensator, do ciaglego wytwarzania wody cieplej, zwlaszcza tam, gdzie wystepuje duze zapotrzebowanie na ciepla wode, a nie ma odpowiedniego miejsca do zbudowania boljera, wymagajacego duzo miejsca. 35 Pokazany na fig. 3 wymiennik ciepla jest tak skonstruowany, ze zamiast rur spiralnych zawiera tasme ewentualnie zaopatrzona w zebra, przy czym nosnik ciepla przeplywa w trzpieniu i wzdluz obu¬ dowy. Ta konstrukcja zapewnia ochlodzenie lub 40 ogrzewanie materialów, które na skutek ich wy¬ jatkowo niskiej wartosci wspólczynnika a i po¬ jemnosci cieplnej sa bardzo intensywnie przetla¬ czane.W wymienniku przedstawionym na fig. 1 lub 2 45 przestrzen rurowa oraz przestrzen poza rurami byly wypelnione medium A i B, natomiast w wy¬ mienniku wedlug fig. 3 wnetrze obudowy 1 wy¬ konane jest w sposób, ze przestrzenie zajete przez oba media sa podzielone. 50 Rura 8 wprowadzajaca medium B rozszerza sie przechodzac w rure 9 o duzej srednicy w ksztalcie bebna, która otoczona jest obudowa 1, w sposób pozostawiajacy wolna przestrzen o ksztalcie pier¬ scienia kolowego. Wprowadzenie medium A naste- 55 puja z boku i nastepnie medium to czesciowo przeplywa poprzez umieszczona w osi podluznej rure 10, która zamocowana jest skosnie w beb¬ nie 9, a wyplywa w podobny sposób jak przy wlocie. Rure 10 otaczaja znajdujace sie wewnatrz 60 bebna 9 spiralne zebra 11, zas na zewnetrznym plaszczu bebna 9 wykonane sa spiralne zebra 12, które to zebra na skutek swojego ustawienia zmu¬ szaja do ruchu turbulentnego medium B prze¬ chodzace poprzez beben 9, a równoczesnie zwiek- 65 szaja powierzchnie wymiany ciepla dla obu ma-69 058 terialów. Wymiennik ten nadaje sie szczególnie do chlodzenia i ogrzewania gazów, które w przy¬ padku oddzielania gazów prowadzi sie metoda kon¬ densacji lub wymrazania.Obciazenie powierzchniowe wymienników ciepla wedlug fig. 1 i 2 moze byc równiez zwiekszone przez zastosowanie spiralnych zeber wedlug fig. 3, lub przez wykonanie rury 3 lub 4 w postaci wi¬ browanej. Wymiennik ciepla wedlug wynalazku zapewnia ruch wirowy medium i wyklucza mozli¬ wosc osadzania czasteczek plynu na sciankach kon¬ strukcyjnych oraz tworzenie nieruchomych warstw wzdluz scian rur, a w wyniku tego równiez w warstwach przysciennych. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Wymiennik ciepla, w którym dwa czynniki 15 6 (czynnik chlodzacy lub ogrzewajacy) przeplywaja oddzielnie wewnatrz obudowy, znamienny tym, ze sklada sie z cylindrycznej obudowy (1) i z wbu¬ dowanego wspólosiowo do tej obudowy cylindrycz¬ nego rdzenia (2), przy czym w przestrzeni zawar¬ tej pomiedzy wewnetrznym plaszczem obudowy (1) i zewnetrznym plaszczem rdzenia (2) umieszczone sa co najmniej dwie rury (3), (4), skierowane prze- 10 ciwnie i majace kszalt linii spiralnej lub srubo¬ wej, a powierzchnie wymienionych powyzej rur (3), (4) stykaja sie wzajemnie ze soba oraz z we¬ wnetrzna powierzchnia plaszcza obudowy (1) wzglednie z zewnetrzna powierzchnia plaszcza rdzenia (2).

2. Wymiennik ciepla wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze rury zaopatrzone sa w zebra (11), (12).KI. 17f,5/24 69058 MKP F28d 7/02 4 1 3 ,2 Bltk 2066/74 r. 110 egz. A4 Cena 10 zl PL PL