SE422624B

SE422624B - VERMEVEXLARAGGREGATT WITH REDUCED APPEARANCE OF AIR POCKETS

Info

Publication number: SE422624B
Application number: SE7805239A
Authority: SE
Inventors: L Backlund
Original assignee: Foerenade Fabriksverken
Priority date: 1978-05-09
Filing date: 1978-05-09
Publication date: 1982-03-15
Also published as: FI65328B; NO145287B; CA1114805A; DK192179A; FI791470A; NO145287C; FI65328C; NO791523L

Description

7-805239-6 ' z vatten har man hittills även haft svårigheter att tfllfredsställande förankra rör- systemet, så att detta ej flyter upp till ytan. Ändamålet med föreliggande uppfinning är främst att åstadkomma ett värmeväxlaraggre- gat av ovan i ingressen angett slag, som är särskilt luftficksfattigt och där även övriga ovannämnda nackdelar elimineras eller avsevärt reduceras. 7-805239-6 'z water, it has hitherto also been difficult to anchor the pipe system satisfactorily, so that it does not float to the surface. The object of the present invention is primarily to provide a heat exchanger unit of the type stated above in the preamble, which is particularly low in air pockets and where the other above-mentioned disadvantages are also eliminated or considerably reduced.

Detta ändamål ernås genom att värmeväxlaraggregatet enligt uppfinningen erhållit de i patentkrav 1 angivna kännetecknen.This object is achieved in that the heat exchanger unit according to the invention has obtained the features stated in claim 1.

Genom utformningen av värmeväxlaraggregatet enligt uppfinningen erhålls en avsevärd reducering av uppkomsten av luftfickor i värmeväxlaraggregatets rörsystem och sam- tidigt en effektiv eliminering av eventuellt bildade luftfickor. Övriga fördelar med uppfinningen framgår av den efterföljande detaljbeskrívningen.Through the design of the heat exchanger unit according to the invention, a considerable reduction of the appearance of air pockets in the pipe system of the heat exchanger unit is obtained and at the same time an effective elimination of any formed air pockets. Other advantages of the invention will become apparent from the following detailed description.

Uppfinningen kommer närmare att beskrivas nedan under hänvisning till bifogad ritning, som visar en utföringsform av uppfinningen.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows an embodiment of the invention.

Fig. 1 visar ett förenklat blockschema över en värmepumpsanläggning med ett värme- växlaraggregat enligt uppfinningen. Fig. 2 och 3 visar en vertikal vy framifrån respektive från sidan av det i värmuväxlaraggregatet ingående rörsystemet. Fig. 4 visar ett vertikalt snitt genom värmeväxlaraggregatets fördelare och uppsamlare.Fig. 1 shows a simplified block diagram of a heat pump system with a heat exchanger unit according to the invention. Figs. 2 and 3 show a vertical view from the front and from the side of the pipe system included in the heat exchanger unit, respectively. Fig. 4 shows a vertical section through the distributor and collector of the heat exchanger unit.

I fíg. 1 betecknar l en anordning för cirkulation av ett värmeutväxlingsmedium, t ex en vätska med nedsatt fryspunkt,genom ett i en sjö förankrat rörsystem 2. (Anord- ningen 1 kan vara av konventionell beskaffenhet och visas därför ej närmare.) Sjö- vattnets temperatur kan vara ca +2°C, medan vätskan med nedsatt fryspunkt t ex kan ha temperaturen -400.I fig. 1 denotes a device for circulating a heat exchange medium, for example a liquid with a reduced freezing point, through a pipe system 2 anchored in a lake. (The device 1 may be of a conventional nature and is therefore not shown in more detail.) The temperature of the seawater may be about + 2 ° C, while the liquid with a reduced freezing point, for example, may have a temperature of -400.

Systemet 2 innefattar en långsträckt välskefñrdclnre i form av en tub 3 och en lång- sträckt vätskeuppsamlare i form av en med röret 3 parallell tub 4. Mellan tuberna 3 och 4 är ett antal värmeväxlarrör 5 anslutna. Värmeväxlarrören 5 är företrädesvis av den principiella typ som visas och beskrivs i vårt samtidigt sökta patent nr 7305240-4 , avseende "värmeväxlare med ett huvudrör omgivet av vatten".The system 2 comprises an elongate liquid conveyor in the form of a tube 3 and an elongate liquid collector in the form of a tube 4 parallel to the tube 3. Between the tubes 3 and 4 a number of heat exchanger tubes 5 are connected. The heat exchanger tubes 5 are preferably of the principal type shown and described in our co-pending patent No. 7305240-4, regarding "heat exchangers with a main tube surrounded by water".

Vätskan med nedsatt fryspunkt tillförs under tryck genom tuben 3, varefter vätskan strömar genom rören 5, såsom pilarna visar, varigenom värme upptas av vätskan, så att dennas temperatur stiger till ca +l°C vid inträdet i tuben 4. Den sålunda utvunna värmen tillvaratas av anordningen 1 på konventionellt sätt, varigenom temperaturen hos vätskan, som lämnar anordningen l, åter sjunker till ca -4°C. 7805239-6 körsystemet 2 visas närmare i detalj i fig. 2 och 33'Rörsystemet är nedsänkt i en sjö under vattenytan 6. Vätskefördelaren 3 och vätskeuppsamlaren 4 har här vardera formen av en tub av plast, aluminium eller annat lämpligt material, som i båda ändarna är utformad med ett hus 7 för en flnttörmekanism, som närmare beskrivs nedan i samband med fig. 4. Tuberna 3 och ß är anordnade rakt över varandra och förbundna med varandra medelst stag 8.The liquid with reduced freezing point is supplied under pressure through the tube 3, after which the liquid flows through the pipes 5, as the arrows show, whereby heat is absorbed by the liquid, so that its temperature rises to about + 1 ° C upon entering the tube 4. The heat thus obtained is recovered. of the device 1 in a conventional manner, whereby the temperature of the liquid leaving the device 1 drops again to about -4 ° C. 7805239-6 the driving system 2 is shown in more detail in Figs. 2 and 33 'The pipe system is immersed in a lake below the water surface 6. The liquid distributor 3 and the liquid collector 4 here each have the shape of a tube of plastic, aluminum or other suitable material, as in both the ends are formed with a housing 7 for a filtering mechanism, which is described in more detail below in connection with Fig. 4. The tubes 3 and ß are arranged directly above each other and connected to each other by means of struts 8.

Tuben 3 är i ena änden försedd med en anslutning 9 för tillförsel av ett värmeut- växlingsmedium i form av en vätska med nedsatt fryspuukt. På liknande sätt är tuben Å i ena änden försedd med en anslutning lü för bortförsel av värmeutväxlingsmediet.The tube 3 is provided at one end with a connection 9 for supplying a heat exchange medium in the form of a liquid with reduced freezing power. Similarly, the tube Å is provided at one end with a connection lü for removal of the heat exchange medium.

Värmeväxlarrören 5, se fig. 3, har vardera formen av en i huvudsak V~formig slinga med skänklar 5a ovh Sh. Skänkeln Sa bildar en nedströmsdel och skänkeln Sb en upp- strömsdel. Slingans spets 5c når sjöbotten ll, där den är förankrad medelst lämpliga förankríngsorgan 12.The heat exchanger tubes 5, see Fig. 3, each have the shape of a substantially V-shaped loop with legs 5a and Sh. The leg Sa forms a downstream part and the leg Sb an upstream part. The tip 5c of the loop reaches the seabed 11, where it is anchored by means of suitable anchoring means 12.

Enligt en annan, ej visad, utföringsform av uppfinningen befinner sig spetsen Se på mindre djup än tuben 4 men på större djup än tuben 3. Därvid bildar båda skänklarna 5a och Sb nedströmsdelar.According to another embodiment, not shown, of the invention, the tip Se is located at a lesser depth than the tube 4 but at a greater depth than the tube 3. In this case, both the legs 5a and Sb form downstream parts.

Det är även tänkbart att anordna tuberna 3 och 4 på samma dju . Det är ävenså tänk~ P bart att låta slingorna 5 ha annan form än V-form.It is also conceivable to arrange the tubes 3 and 4 on the same depth. It is also conceivable to allow the loops 5 to have a shape other than V-shape.

Det i fig. 2 och 3 visade värmeväxlaraggregatet innefattar två grupper om vardera fem rörslingnr 5, nämligen en grupp på varje sida av tuherna 3 och 4. Det är dovk underförstått att grupperna i praktiken dels kan vara flera än två, dels kan inne* hålla ett godtyckligt antal slingor. Grupperna av rörslingor 5 kan vara symmetriskt eller osymmetrískt anordnade på ömse sidor av Lubernn.The heat exchanger unit shown in Figs. 2 and 3 comprises two groups of five pipe loops No. 5 each, namely a group on each side of the tubes 3 and 4. It is implicitly understood that in practice the groups can in part be more than two, and can contain * an arbitrary number of loops. The groups of pipe loops 5 may be symmetrically or asymmetrically arranged on either side of the Lubernn.

Tuberna 3 och 4 är vardera, såsom ovan antytts, i sina båda ändar försedd med ett hus 7, se fig. 4, innehållande en konventionell flnttörmekanism 13. Från varje flottörmekanism 13 leder ett, lämpligen av plastslangar bestående rörsystem 14 ut till ytterluften. Rörsystemet 14 innefattar en rörledning 14a i varje tub 3 respek~ tive 4, en rörledning lâb mellan varje ílottörmekanísm och respektive tuhs rörled- ning l4a, en rörledning l4c som förbinder rörledningarna l4a med varandra, och en rörledning l4d som förbinder tubens 4 rörledning láa med ytterluften via ett ej visat kontrollrum, där kontroll av avluftningsautomatiken kan ske.The tubes 3 and 4 are each, as indicated above, provided at both ends with a housing 7, see Fig. 4, containing a conventional floating mechanism 13. From each floating mechanism 13, a pipe system 14, suitably made of plastic hoses, leads out to the outside air. The piping system 14 comprises a pipeline 14a in each tube 3 and 4, respectively, a pipeline 1b between each impeller mechanism and the respective tube 1a, a pipeline 14c connecting the pipelines 14a to each other, and a pipeline 14d connecting the pipeline 1a of the tube 4 to the outside air via a control room (not shown), where control of the automatic deaeration can take place.

Luft som inkommer i tuberna 3 och 4 eller i värmeväxlarrören 5 samlas i husen 7.Air entering the tubes 3 and 4 or the heat exchanger tubes 5 is collected in the housings 7.

Genom flottörmekanismerna 13 strömmar luften däreftergenonnrörsystemet 14 ut i fria 7805239-6 luften. Då vätskenivån i husen 7 stiger upp till flottörmekanismen och stänger denna, är avluftningen slutförd. Det bör observeras att denna avluftning sker automatiskt såväl vid fyllning av vätskesystemet som vid drift av anläggningen.Through the float mechanisms 13 the air then flows through the pipe system 14 into the free air. When the liquid level in the housings 7 rises up to the float mechanism and closes it, the venting is completed. It should be noted that this deaeration takes place automatically both during filling of the liquid system and during operation of the plant.

Rörsystemet 14 är inneslutet i ruberna 3 och 4, varför avluftningen ej påverkas av föroreningar och is runt tuberna 3 och 4 och värmeväxlarrören 5. Avluftníngssystemet 14 blir ej heller utsatt för igenfrysningar och mekaniska skador. 1 Utloppsledningen l4d är dragen genom tubens 4 utlopp, där värmeutväxlingsmediet hålle en temperatur över OOC. Härigenom förhindras att luftledningen 14d fryser igen p g a kondens.The pipe system 14 is enclosed in the rubbers 3 and 4, so that the deaeration is not affected by contaminants and ice around the tubes 3 and 4 and the heat exchanger pipes 5. The deaeration system 14 is also not exposed to freezing and mechanical damage. The outlet line 14d is drawn through the outlet of the tube 4, where the heat exchange medium maintains a temperature above 0 ° C. This prevents the air line 14d from freezing again due to condensation.

Ledningarna 14 kan även användas för felsökning för att upptäcka och lokalisera ' läckage hos rörsystemet 3-5 och hos tilledningar. Felsökningen tillgår så, att man från kontrollrumet matar avluftningsledningarna 14 med tryckluft. Om trycket i ledningarna sjunker matar man avluftningsledningarna med tryckluft tills luft strömmar ut ur läckan och anger var denna är. Vid isbelagt vatten kommer den ut- strömmande luften att dra med sig plusgradígt sjövatten och smälta isen ovanför läckan. Man kan sedan med ledning av detta åtgärda läckan. Värmeväxlaraggregatets utformning gör att man vid felsökning ej pressar ut onödigt stor mängd fryspunkts- nedsatt vätska i sjön.The lines 14 can also be used for troubleshooting to detect and locate leaks in the pipe system 3-5 and in the lines. Troubleshooting is performed by feeding the vent lines 14 with compressed air from the control room. If the pressure in the pipes drops, feed the vent pipes with compressed air until air flows out of the leak and indicates where it is. In ice-covered water, the outflowing air will carry plus-gradient seawater and melt the ice above the leak. You can then fix the leak with this. The design of the heat exchanger unit means that in the event of a troubleshooting, an unnecessarily large amount of liquid reduced in the freezing point in the lake is not forced out.

Värmeväxlaraggregatet enligt föreliggande uppfinning kan hopmonteras på land. Det läggs därefter i vattnet där det flyter på ytan. Aggregatet bogseras på plats och ansluts till befintliga tilledningar och luftningsledningar. Rörslingorna 5 mellan tuberna 3 och 4 förankras därefter en och en i sjöbotten så att tuberna flyter på lagom nivå under vattenytan. Aggregatet fylls successivt med vätska för att möjlig- göra nedsänkning av tuberna. Aggregatets utformning gör att all luft samlas i tuber- nas avluftningsutrymmen 7, som automatiskt avluftas i takt med vätskeuppfyllningen, såsom antytts tidigare.The heat exchanger assembly of the present invention can be assembled on land. It is then placed in the water where it floats on the surface. The unit is towed on site and connected to existing lines and aeration lines. The pipe loops 5 between the tubes 3 and 4 are then anchored one by one in the seabed so that the tubes float at a reasonable level below the water surface. The unit is gradually filled with liquid to enable immersion of the tubes. The design of the unit means that all air is collected in the venting spaces 7 of the tubes, which are automatically vented in step with the liquid filling, as indicated earlier.

För att få vätskeströmning och cirkulation runt aggregatet kan detta förses med speciell anordning som kontinuerligt dels förflyttar aggregatet uppåt/nedåt och i axiell led inom ramen för vad aggregatets förankring tillåter, dels åstadkommer vätskeströmning förbi aggregatet. Detta förfarande kan naturligtvis kompletteras eller ersättas med luft- eller vattenpumpning för att på vanligt sätt åstadkomma vattencirkulation runt aggregatet. Fördelen med den förstnämnda metoden är att en billig kompressor med låg kapacitet och energiförbrukning kan utnyttjas för att åstadkoma vattencirkulationen.In order to obtain liquid flow and circulation around the unit, this can be provided with a special device which continuously moves the unit upwards / downwards and in axial direction within the framework of what the anchoring of the unit allows, and partly causes liquid flow past the unit. This process can, of course, be supplemented or replaced with air or water pumping to provide water circulation around the unit in the usual manner. The advantage of the first-mentioned method is that a cheap compressor with low capacity and energy consumption can be used to achieve the water circulation.

Aggregatct kan utformas så att man får en optimal anläggning oberoende av vattendjup, 7805239-6 vattenhastigheter och temperaturer. Vid extremt grunda vattendrag drivs rörslingurna ned i bottnen till önskat djup.The unit can be designed so that you get an optimal system regardless of water depth, 7805239-6 water speeds and temperatures. In extremely shallow watercourses, the pipe loops are driven down to the bottom to the desired depth.

Uppfinningen är ej begränsad till de visade och beskrivna utföríngsformerna, utan ett stort antal modifikationer därav är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav.The invention is not limited to the embodiments shown and described, but a large number of modifications thereof are conceivable within the scope of the appended claims.

Claims

7sos239-6 ¿Patent claim

A heat exchanger unit with a reduced presence of air pockets, comprising a pipe system surrounded by water, from which heat is to be transferred to a pipe system through a heat exchange medium, the pipe system comprising a heat exchange medium distributor (3), a heat exchange fluid collector and a number of heat exchangers. ) connected between the distributor and the collector, and wherein pump means (1) are arranged to lead the medium under pressure to the distributor, whereby the medium is caused to flow through the heat exchanger pipes to the collector and from there back to the pump means, characterized in that each heat exchanger tube (5) includes both a downstream (Sa) and an upstream portion (Sh).

Unit according to claim 1, characterized in that the distributor (3) and the collector (4) are arranged at different depths in the water.

Unit according to claim 1, characterized in that the distributor (3) and the collector (4) are arranged at the same depth in the water.

Unit according to one of the preceding claims, characterized in that the distributor (3) and the collector (4) each consist of a substantially horizontally oriented tube.

An assembly according to any one of the preceding claims, wherein the pipe system is immersed in a lake or the like, characterized in that each heat exchanger pipe (5) has the shape of a pipe loop, and that at least one such pipe loop extends deeper into the lake than the distributor (3) and the collector (4).

A unit according to any one of the preceding claims, wherein the pipe system is immersed in a lake or the like, characterized in that at least one of the heat exchanger pipes (5) is anchored on the shore or bottom of the lake.

Unit according to any one of the preceding claims, characterized in that the distributor (3) and the collector (4) comprise means (7, 13) for collecting existing air in the pipe system, and that venting ducts (14) are arranged to direct the air from the latter means to the outside air. ANNOUNCED PUBLICATIONS: Switzerland 224 584, 225 953, 247 948