PT99947B - HEAT EXCHANGER AND PROCESS FOR MANUFACTURING A HEAT EXCHANGER FOR A HEAT EXCHANGER - Google Patents

HEAT EXCHANGER AND PROCESS FOR MANUFACTURING A HEAT EXCHANGER FOR A HEAT EXCHANGER Download PDF

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Manfred Seebauer
Ernst Schmidt
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Abstract

The invention relates to a heat exchanger having tubes (12) provided with a multiplicity of gills (32). It is proposed to introduce recesses (40, 41) into the gill (12) in the region of high temperatures. It is possible in this way to achieve a more uniform temperature distribution and as small as possible a maximum temperature difference on the gill. Furthermore, it is proposed for the purpose of producing the gill (32) to proceed from a standardised basic gill and to punch out recesses (40, 41, 48) subsequently for the purpose of matching to the performance of the heat exchanger within a range of heat exchangers, or of influencing the heat flux. <IMAGE>

Description

ESTADO DA TÉCNICA:TECHNICAL STATUS:

A invenção refere-se a um permutador de calor de acordo com a descrição feita na reivindicação principal» Num permutador de calor já conhecido deste tipo (pedido de patente AT 2899/87), a fim de levar a temperatura do gás atê um nível suficiente para impedir a formação dum condensado, existe um número variável de lamelas soltáveis. Como uma outra medida propãe-se que as paredes das lamelas, que se prolongam entre as tubagens, sejam feitas de forma a poderem ser retiradas segundo a sua zona, a fim de diminuir, conforme for necessário, a superfície de permutação do calor e, dessa maneira, aumentar a temperatura do sás de saída · Para esta finalidade são previstas reentrâncias na lamela, que rodeiam as partes retiráveis das paredes, com a excepção de pequenas interligações e possibilitam a separação mecânica.The invention relates to a heat exchanger according to the description made in the main claim »In an already known heat exchanger of this type (patent application AT 2899/87), in order to bring the gas temperature up to a sufficient level to prevent the formation of a condensate, there is a variable number of releasable lamellae. As another measure, it is proposed that the lamella walls, which extend between the pipes, be made in such a way that they can be removed according to their area, in order to reduce, as necessary, the heat exchange surface and, thus, increasing the temperature of the outlet salts · For this purpose, recesses in the cover are provided, which surround the removable parts of the walls, with the exception of small interconnections and allow mechanical separation.

Esta forma de realização exige uma elaboração posterior do permutador de calor pronto e já montado. Alêm disso, são necessários diferentes tipos de lamelas, tais como lamelas montadas fixamente e lamelas soltáveis, com partes de paredes destacáveis.This embodiment requires a further elaboration of the ready and already assembled heat exchanger. In addition, different types of lamellae are needed, such as fixedly mounted lamellae and detachable lamellae, with detachable wall parts.

VANTAGENS DA INVENÇÃO:ADVANTAGES OF THE INVENTION:

sistema de acordo com a invenção, oom as características marcantes mencionadas na reivindicação principal tem, pelo contrário, a vantagem de, através das reentrâncias, deixar influenciar o caudal de calor, de forma tal que se forma um gradiente de temperatura pré-determinável ao longo da lamela no sentido do caudal. Podem-se evitar zonas com temperaturas fortemente divergentes e manter pequena a diferença máxima de temperatura nas extremidades opostas da lamela.the system according to the invention, with the striking characteristics mentioned in the main claim, on the contrary, it has the advantage that, through the recesses, it can influence the heat flow, in such a way that a predeterminable temperature gradient forms along the lamella towards the flow. You can avoid areas with strongly diverging temperatures and keep the maximum temperature difference at opposite ends of the coverslip small.

Alêm disso, pode-se, desta maneira, evitar, com uma determinad temperatura do gás de saída, também com reduzidas temperaturas da ãgua morna ou da água quente, uma descida da temperatura abaixo da temperatura do ponto de condensação.In addition to this, it is possible to avoid, with a certain temperature of the outlet gas, also with reduced temperatures of warm water or hot water, a drop in temperature below the dew point temperature.

Mediante as características contidas nas reivindicações dependentes são possíveis desenvolvimentos vantajosos do sistema de acordo com a reivindicação principal.Advantageous developments of the system according to the main claim are possible thanks to the characteristics contained in the dependent claims.

Se as reentrâncias se situarem predominantemente na zona de afluência do caudal do gás quente na lamela, isso irã acarretar um pequeno gradiente de temperatura na lamela no sentido da corrente, de forma que resulta, especialmente acima da zona de altura da lamela, uma formação reduzida e uniforme dos produtos da corrosão. Este aspecto garante um tempo operacional longo do permutador de calor, antes que ocorra um estrangulamento da secção transversal da via de passagem devido aos depósitos de sulfato de cobre nos espaços entre as lamelas.If the recesses are located predominantly in the zone of affluence of the flow of hot gas in the lamella, this will cause a small temperature gradient in the lamella in the current direction, so that, especially above the lamella height zone, a reduced formation results and uniform corrosion products. This aspect guarantees a long operating time of the heat exchanger, before the cross section of the passageway is strangled due to copper sulphate deposits in the spaces between the lamellas.

Uma interligação entre as reentrâncias, que liga directamente o rebordo da lamela do lado da entrada do caudal, com o rebordo inferior do tubo para a água quente, provoca uma alimentação de calor, sem interrupções, no eixo da lamela e reduz a fuligem na base das lamelas.An interconnection between the recesses, which directly connects the edge of the lamella on the side of the flow inlet, with the lower edge of the pipe for hot water, causes an uninterrupted heat supply on the axis of the lamella and reduces soot at the base. of the coverslips.

Por meio da adequação da forma das reentrâncias à forma dos tubos para a água quente e através da situação das reentrâncias em afastamento definido, de preferência, constante, relativamente ao rebordo dos tubos para a água quente, aumenta a estabilidade das lamelas, as quais podem assim ser melhor montadas e soldadas.By adapting the shape of the recesses to the shape of the tubes for hot water and through the situation of the recesses at a defined, preferably constant, distance from the edges of the tubes for hot water, the stability of the lamellae increases, which can thus be better assembled and welded.

Se se mudar as relações do ângulo de abertura, assim como as proporções do afastamento duma reentrância em relação ao rebordo dum tubo para a água quente e o seu respectivo raio em determinadas zonas, pode-se melhorar a actuação de corrosão mediante a redução do gradiente de temperatura no sentido do caudal do gás de saída.If the opening angle ratios are changed, as well as the proportions of the distance between a recess and the pipe edge for hot water and its radius in certain areas, corrosion can be improved by reducing the gradient temperature in the direction of the outlet gas flow.

Pode-se conseguir uma economia dos custos das ferramentas e da armazenagem quando se podem estampar numa lamela de base unitária reentrâncias para o comando do caudal de calor. Neste caso, nas reentrâncias, pode-se variar o tamanho a forma e a posição das reentrâncias, de modo que se pode produzir lamelas para diversas categorias de capacidade operacional dos permutadores de calor.Savings in tooling and storage costs can be achieved when stamping on a unit-base lamella can be used for recesses for controlling the heat flow. In this case, in the recesses, the size, shape and position of the recesses can be varied, so that lamellae can be produced for different categories of operational capacity of the heat exchangers.

DESSNHODESSNHO

Exemplos de realização da invenção estão ilustrados npo desenho e serão explicados mais pormenorizadamente, com a menção de outras vantagens, na descrição que se segue.Examples of carrying out the invention are illustrated in the drawing and will be explained in more detail, with mention of other advantages, in the description that follows.

A Figura 1 mostra um permutador de calor em vista lateral.Figure 1 shows a heat exchanger in side view.

A Figura 2 é uma vista superior do permutador de calor, parcialmente em corte segundo a linha 11-11 da Figura 1.Figure 2 is a top view of the heat exchanger, partially in section according to line 11-11 of Figure 1.

A Figura 3 mostra uma lamela e a Figura 4 mostra uma configuração das reentrâncias.Figure 3 shows a slide and Figure 4 shows a configuration of the recesses.

As Figuras 5a atê 5e estão ilustradas reentrâncias com diversas configuraçães; e na Figura 5f mostra-se uma variante do tubo para o caudal de âgua quente de acordo com a Figura 1,Figures 5a through 5e are illustrated with recesses with different configurations; and Figure 5f shows a variant of the tube for the hot water flow according to Figure 1,

DESCRIÇÃO DOS EXEMPLOS DE REALIZAÇÃODESCRIPTION OF EXAMPLES

Numa utilização típica, a Figura 1 mostra um permutador de calor com dois circuitos 10 com uma serpentina de tubo 14 para âgua de utilização orientada para dentro das tubagens para a água quente 12. Dentro da serpentina tubular 14 para a água de utilização corre a âgua mediante uma abertura de entrada 15 através duma serpentina superior 16, constituída por tubos 17 e curvas tubulares horizontais 18, através duma tubagem curva vertical 19 para dentro duma serpentinaIn a typical use, Figure 1 shows a two-circuit heat exchanger 10 with a pipe coil 14 for use water oriented into the pipes for hot water 12. Inside the pipe coil 14 for the use water runs the water through an inlet opening 15 through an upper coil 16, consisting of tubes 17 and horizontal tubular curves 18, through a vertical curved pipe 19 into a coil

inferior 20, formada por tubagens 21 e tubagens curvas horizontais (que não se podem observar no desenho) e dali, através duma abertura de saída 24, para dentro duma rede de águas servidas, não ilustrada, circuito da água quente, que pode ser accionado sem circulação exterior, consiste essencialmente duma câmara de entrada 2S, uma câmara de recolha ou câmara de desvio 27, numa câmara de saída 28 e uma rede do aquecimento não representada, As câmaras 26 e 27 ou 27 e 28 são ligadas umas às outras, respectivamente, através de tubos paralelos para a água quente 12,bottom 20, formed by pipes 21 and horizontal curved pipes (which cannot be seen in the drawing) and from there, through an outlet opening 24, into a network of wastewater, not shown, hot water circuit, which can be activated without external circulation, it essentially consists of an inlet chamber 2S, a collection chamber or bypass chamber 27, an outlet chamber 28 and a heating network not shown. Chambers 26 and 27 or 27 and 28 are connected to each other, respectively, through parallel pipes for hot water 12,

A serpentina para a água de utilização 14 ê apoiada de encontro aos tubos para água quente 12 mediante calhas de cobre perfiladas 30, As calhas de cobre perfiladas 30 podem ser inseridas em ambos os lados entre o rebordo do tubo de água quente 12 do lado da entrada do caudal e os tubos 21 da serpentina inferior 20, e entre os tubos 17 da serpentina superior 16 e a extremidade do tubo de água quente 12 do lado da saída do caudal (Figura 1), ou somente na zona do lado da entrada do caudal (Figura 5f), de forma que os tubo» 17 da serpentina 16 podem ser directamente empurrados para junto do rebordo, do lado da saída do caudal, dos tubos d· água quente 12, Mediante a introdução das calhas de cobre perfiladas 30, o calor passa directamente das lamelas 32 para as tubagens de água de utilização 21, pelo que se pode evitar, nos permutadores de calor de dois circuitos, para circuitos de água quente, os ruídos da ebulição, se» uma circulação exterior.The water coil for use 14 is supported against the hot water pipes 12 by means of profiled copper channels 30. The profiled copper channels 30 can be inserted on both sides between the flange of the hot water pipe 12 on the side of the flow inlet and tubes 21 of the lower coil 20, and between tubes 17 of the upper coil 16 and the end of the hot water tube 12 on the side of the flow outlet (Figure 1), or only in the zone on the side of the inlet of the flow flow (Figure 5f), so that the tubes »17 of the coil 16 can be pushed directly against the flange, on the side of the flow outlet, of the hot water tubes 12, by means of the introduction of the profiled copper channels 30, the heat passes directly from the coverslips 32 to the water pipes in use 21, so that, in the heat exchangers of two circuits, for circuits of hot water, the boiling noise can be avoided, if an »external circulation.

Os tubos para a água quente 12 são rodeados por uma multiplicidade de lamelas 32, as quais possuem vias de passagemThe hot water tubes 12 are surrounded by a plurality of lamellas 32, which have passageways

34, que são adequadas à forma dos tubos para a água quente e que recebem estes tubos. Entre o rebordo 36 dolado da entrada do caudal de gâs 36 e o rebordo 33 do lado da entrada do gás da via de passagem 34 encontram-se reentrâncias 40,41 entre as quais ee forma uma interligação 42. As lamelas 32 podem ser feitas de cobre ou de outros materiais. Ho caso da utilização do cobre, a distribuição do calor sobre a lamela 32 pode ser impedida pelas reentrâncias de tal forma que, apesar do elevado quociente de condutibilidade térmica do cobre, não se estabelecem nenhumas zonas eom temperaturas inferiores à temperatura do ponto de condensação,34, which are suitable for the shape of the tubes for hot water and which receive these tubes. Between the flange 36 around the gas flow inlet 36 and the flange 33 on the gas inlet side of the passageway 34, there are recesses 40,41 between which and forming an interconnect 42. The flaps 32 can be made of copper or other materials. In the case of the use of copper, the distribution of heat on the lamella 32 can be prevented by the recesses in such a way that, despite the high quotient of thermal conductivity of the copper, no zones are established and at temperatures below the dew point temperature,

A A forma das reentrâncias 40,41 ê semelhante ã forma do rebordo 38 do lado da entrada do gás e prolonga-se num certo afastamento 44 desse lado. Os ângulos de abertura as reen^r®nc^as 40,41 assim como a interligação no sentido circunferencial.The shape of the recesses 40,41 is similar to the shape of the rim 38 on the side of the gas inlet and extends a certain distance 44 on that side. The opening angles of reen r ^ NC ^ ® 40,41 as well as the interconnection in the circumferential direction.

Numa configuração vantajosa, os ângulos têm a seguinte medição: JLe 20° e J- = 144°; o raio r.= 6,8mm e a distância 44 12 1 ê de 3,2mm.In an advantageous configuration, the angles are measured as follows: JLe 20 ° and J- = 144 °; the radius r = 6.8mm and the distance 44 12 1 is 3.2mm.

Na lamela 32 realizam-se outras reentrâncias 48 no rebordo .50 do lado da saída do gás. Estas outras reentrâncias têm a forma de triângulos e, um dos ângulos do triângulo, aponta para o centro da lamela; os referidos triângulos são dispostos simetricamente entre as vias de passagem 34.In the lamella 32, other recesses 48 are made in the edge .50 on the side of the gas outlet. These other recesses are in the form of triangles and, one of the angles of the triangle, points towards the center of the lamella; said triangles are arranged symmetrically between the passageways 34.

A dimensão da superfície das reentrâncias 48 ê determinada pela capacidade de rendimento operacional do esquentador de água, no qual é embutido o permutador de calor equipado com as mencionadas lamelas.The surface size of the recesses 48 is determined by the capacity of the water heater to operate, in which the heat exchanger equipped with the mentioned lamellae is embedded.

A Figura 5 mostra outras possíveis formas de e posições para as reentrâncias 40,41 que comandam a transmissão de calor, A Figura 5a mostra uma reentrância 50 com forma arqueada, a Figura 5b ilustra uma reentrância 62 com forma arqueada com uma interligação e uma reentrância arqueada 64 com Na Figura 5d está ilustrada uma a Figura 5c representa duas interligações 65. reentrância rectilínea e na Figura 5e estão representadas várias reentrâncias lineares, distribuídas em arco 65» As reentrâncias previstas para o ajustamento do rendimento operacional podem ter a forma de triângulo 70, de rectângulos 71 a forma redonda 76 e podem ser realizadas tanto 36 do lado da entrada do gás, no rebordo 50 salda do gás como também no centro da lamela, de maneira que não ê necessário posicionar sempre as reentrâncias 70 a 74 entre as vias de passagens. Também ê possível combinar diversas formas.Figure 5 shows other possible shapes and positions for the recesses 40,41 that control the heat transmission. Figure 5a shows a recess 50 with arcuate shape, Figure 5b illustrates an arcuate recess 62 with an interconnection and recess. arched 64 with Figure 5d shows one Figure 5c represents two interconnections 65. rectilinear recess and in Figure 5e several linear recesses are shown, distributed in an arc 65 »The recesses provided for the adjustment of operating performance may have the shape of a triangle 70 , from rectangles 71 to round shape 76 and can be made both 36 on the side of the gas inlet, on the edge 50 of the gas outlet as well as in the center of the lamella, so that it is not always necessary to position the recesses 70 to 74 between the tracks of tickets. It is also possible to combine several shapes.

ou uma no rebordo do lado daor one on the edge of the

Durante a produção da lamela 32, a partir duma lamela de base, na qual são feitas somente as vias de passagem 34 e que é igual para todos os permutadores de calor duma série de produção com diferentes graus de capacidade operacional, para o comando da distribuição do calor e/ou para o ajustamento da capacidade operacional, são posteriormente ;puncionadas reentrâncias com forma, dimensão e posição apropriadas,During the production of lamella 32, from a base lamella, in which only the passageways 34 are made and which is the same for all heat exchangers in a production series with different degrees of operational capacity, for controlling the distribution heat and / or for the adjustment of operational capacity, are subsequently punched recesses with appropriate shape, size and position,

Claims (4)

REIVINDICAÇÕES 1* - Permutador de calor com tubos assentes numa pluralidade de lamelas e com reentrâncias feitas nas lamelas que influenciam a transmissão de calor, caracterizado pelo facto de as reentrâncias (40,41) serem efectuadas nas lamelas (32) na zona das altas temperaturas para estabelecer uma distribuição uniforme da temperatura e uma diferença de temperatura máxima o mais possível pequena na lamela (32).1 * - Heat exchanger with tubes based on a plurality of lamellae and with recesses made in the lamellae that influence the heat transmission, characterized by the fact that the recesses (40,41) are made in the lamellae (32) in the zone of high temperatures for establish a uniform temperature distribution and a maximum temperature difference as small as possible on the slide (32). 2* - Permutador de calor de acordo com a reivindicação2 * - Heat exchanger according to claim 1 caracterizado pelo facto de serem previstas reentrâncias (40,41) predominantemente na zona (36) das lamelas (32) do lado da entrada da corrente.1 characterized by the fact that recesses (40.41) are provided predominantly in the area (36) of the lamellae (32) on the side of the chain entrance. 3* - Permutador de calor de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de as reentrâncias (40,41) com a forma de semicírculos serem distribuídos era volta dos tubos de água quente (12).3 * - Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the recesses (40,41) in the form of semicircles are distributed around the hot water pipes (12). 4a - Permutador de calor de acordo com qualquer das reivindicações l a 3, caracterizado pelo facto de se distribuir várias reentrâncias (40,41) em volta de cada tubo de água quente (12).Heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, characterized in that several recesses (40.41) are distributed around each hot water tube (12). 58 _ Permutador de calor de acordo com a reivindicação58 _ Heat exchanger according to claim 4, caracterizado pelo facto de se formarem interligações (42) entre ae reentrâncias (40,41), de forma que pelo menos cada interligação (42) liga directamente o rebordo do lado da entrada de passagem da corrente (36) da lamela (32) com o rebordo (38) num tubo de água quente voltado para a citada lamela.4, characterized by the fact that interconnections (42) are formed between the recesses (40,41), so that at least each interconnection (42) directly connects the flange on the inlet side of the current (36) of the lamella (32 ) with the rim (38) in a hot water tube facing the aforementioned slide. 68 - Permutador de calor de acordo com as reivindicações 4 ou 5, caraoterizado pelo facto de as reentrâncias (40,41) serem distribuidas uniformemente e as proporções entre as larguras das reentrâncias (40,41) e das interligações (42) existentes entre elas, serem constantes,68 - Heat exchanger according to claim 4 or 5, characterized by the fact that the recesses (40,41) are uniformly distributed and the proportions between the widths of the recesses (40,41) and the interconnections (42) between them , be constant, 78 - Permutador de calor, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de a forma das reentrâncias (40,41) ser concordante com a forma dos tubos de água quente (12) e as citadas reentrâncias (40,41) serem colocadas a uma distância constante do rebordo (33) dos tubos de água quente (12),78 - Heat exchanger according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the shape of the recesses (40,41) is consistent with the shape of the hot water pipes (12) and the recessed recesses (40,41) ) are placed at a constant distance from the edge (33) of the hot water pipes (12), 88 - Permutador de calor de acordo com qualquer das reivindicações 6 e 7, caracterizado pelo facto de os ângulos de abertura*^ * λ, das interligares (42) observados a partir do ponto médio (46) dum tubo de água quente (12) e o das reentrâncias (40,41) estarem numa relação constante uns com os outros, gâ _ Permutador de calor· de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de a proporção do ângulo de abertura para o angulo de abertura^ estar compreendida en tre 1:7 e 1:10.88 - Heat exchanger according to any of claims 6 and 7, characterized in that the opening angles * ^ * λ of the interconnects (42) observed from the midpoint (46) of a hot water pipe (12) and that of the recesses (40,41) are in a constant relationship with each other, gâ _ Heat exchanger · according to claim 8, characterized in that the ratio of the opening angle to the opening angle ^ is comprised en tre 1: 7 and 1:10. 1QS _ Permutador de calor de acordo com as reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo facto de a proporção entre a distância duma reentrância (40,41) em relação ao rebordo (38) dum tubo para água quente (12) e o raio do tubo de água quente (12) estar compreendida entre 1:1,5 e 1:2,5, de preferência, entre 1:2,1QS _ Heat exchanger according to claim 8 or 9, characterized in that the ratio between the distance of a recess (40,41) in relation to the edge (38) of a pipe for hot water (12) and the radius of the pipe hot water (12) is between 1: 1.5 and 1: 2.5, preferably between 1: 2, 11a - Permutador de calor, de acordo com qualquer das reivin11 dicações anteriores, caracterizado pelo facto de serem previstas reentrâncias (48) para adequar a condução de calor das lamelas (32) existentes no permutador de calor (10).11 a - Heat exchanger, according to any of the preceding claims, characterized by the fact that recesses (48) are provided for adapting the heat conduction of the lamellas (32) in the heat exchanger (10). 12« - Processo para a preparação duma lamela dum transmissor de calor, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado pelo facto de se puncionar, numa lamela de base, reentrâncias (40,41,48) para o comando da corrente de calor e/ou para adequação da funcionabilidade da lamela (12) ao transmissor de calor (10).12 «- Process for the preparation of a lamella of a heat transmitter, according to any of the preceding claims, characterized in that punctures (40,41,48) are punched in a base lamella for controlling the heat flow and / or to adjust the functionality of the coverslip (12) to the heat transmitter (10). pelo fur facto de as fact that dimensões, a forma dimensions, shape e a and the posição position das of cias cias (40,41,48) (40.41.48) serem conseguidas be achieved na at lamela lamella de in forma form correspondente âs exigências corresponding to the requirements do of permutador exchanger
13« - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado reentrânbase, de de calor (10),13 - Process according to claim 12, characterized by reentrânbase, of heat (10),
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