SE513547C2 - Värmeväxlare - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 513 547 2 Konstruktionen hos värrneväxlare av lamelltyp är traditionellt alltid likadan. Konstruktionen består av följande komponenter: ett anslutningsdon för tillvatten till ett batteri, varvid anslutningsdonet är fäst vid ett fördelningsrör från vilket röravsnittdvs. så kallade tubrör, förgrenar sig och vindlar i djupled ge- nom batterilamellerna enligt en specifik geometri som upprepas och som be- stäms av öppningar i lamellerna. Tubrören bildar vattenrutter genom batteriet och slutar i ett samlarrör från vilket vattnet strömmar ut genom ett anslutnings- rör för vatten som lämnar batteriet. Dylika batterier omfattar ett fördelningsrör och ett samlarrör för uttömning av vatten. _ l alla ovan beskrivna fall fungerar batteriema vanligtvis på så sätt att en temperaturförändring sker i ett batteri som är homogent i luftens rörelse- riktning. Ett undantag är eventuellt ett sådant fall där lamellen förlängs tillverk- ningstekniskt, men batteriens funktion är dock oförändrad i detta utförande.

Batteriets effekt regleras vanligtvis genom att vattenflödet eller dess tempera- tur regleras beroende på energiflödets riktning.

Ett effektivt utnyttjande av energi leder ofta till mycket små tempe- raturförändringar. På batteriets lamellområde uppstår på luftsidan temperatur- skikt vilka, beroende på rörrutterna, kan vara avsevärda och försämrar den totala värmeöverföringskoefficienten. Vätskans temperatur varierar mellan de olika vattenrutterna beroende på hur jämnt vätskeströmmen fördelas. Små temperaturskillnader resulterar i djupa batterier. Antalet rörled i luftens ström- ningsriktning kan i praktiken uppgå till upp till tolv. Tillsammans med den mi- nimala lamelldelningen, de vågformade lamellerna och en eventuell produk- tionsteknisk lamellförlängning innebär detta att det är omöjligt att rengöra bat- teriet effektivt. Då batteriet inte kan rengöras, försämrar det smutslager som bildas på dess yta värmeöverföringen, vilket leder till att batteriets effekt mins- kar. För att uppnå den önskade effekten måste batteriet överdimensioneras, varvid en så kallad nedsmutsningskoefficient används. l till exempel industri- ella tillämpningar kan nedsmutsningskoefficienten vara cirka 1,3. Förutom att detta leder till ökade investeringskostnader, leder det även till en ökning av batteriets luftmotstånd och följaktligen förbrukningen av elektrisk effekt hos fläkten. Eftersom smutslagret dessutom gör flödeskanalerna mellan lamellerna smalare, ökar strömningsmotståndet och förbrukningen av elektrisk effekt även av denna orsak. Den totala effekten därav kan öka strömningsmotstånd- et hos batteriet samt höja förbrukningen av elektrisk effekt som är direkt pro- portionell mot strömningsmotståndet med över 50 % för batteriets del. Följakt- 10 15 20 25 30 35 513 547 3 ligen måste även drivmotorn, remdrifterna, kontaktorerna, kablarna osv. över- dimensioneras, vilket resulterar i en avsevärd ökning av såväl drift- som in- vesteringskostnaderna. v Enligt forskningsresultat minskar det ökade strömningsmotståndet luftflödet upp till 30 % då batteriet blir smutsigt. Speciellt i industriprocesser men även i vanliga ventilationsanläggningar, måste hela systemet omregleras i ett sådant fall genom att öka fläktens rotationshastighet med hjälp av speci- ella spjäll eller liknande, vilket naturligtvis medför ansenliga kostnader.

På grund av det större strömningsmotståndet ökar ljudnivån hos fläkten. Ljuddämpningssystemet måste även överdimensioneras' eller så måste en extra dämparmekanism konstrueras i efterhand.

Nedsmutsning av batterier som används för värmeåten/inning är speciellt skadligt. Förutom ovannämnda nackdelar minskar värrneåtervin- ningsgraden, vilket innebär att förbrukningen av värmeenergi förutom förbruk- ningen av elektrisk effekt ökar och i vissa fall till och med fördubblas.

En mycket allvarlig nackdel är den hälsorisk som nedsmutsning medför. Smutslagret bildar ett växtunderlag för bakterie- och svamppopulatio- ner vilkas sporer kan hamna i luftströmmen och förorsaka allergiska reaktio- ner, i värsta fall en febersjukdom som kallas "printer's disease" i tryckerier och inom textilindustrin. Ett annat känt problem är den oangenäma lukt som spri- der sig från vissa industrianläggningar i början av uppvärmningssäsongen och som beror på att populationer som har uppstått på de kalla batteriytorna under sommaren börja utsöndra substanser, som avdunstar i luften, då batteriernas temperatur ökar.

Uppfinningen avser att åstadkomma en värmeväxlare med hjälp av vilken nackdelarna hos den tidigare tekniken kan elimineras. Detta uppnås med värrneväxlaren enligt uppfinningen, varvid den första utföringsformen är kännetecknad av att lamelldelarna är uppdelade i minst två zoner och att la- mellzonernas röravsnitt är kopplade till samlarrör och fördelningsrör så att vätskan, då den har passerat genom en lamellzon, anordnas att blandas åt- minstone i ett samlarrör före den matas till fördelningsröret i följande zon eller fördelningsrören i följande zoner. Den andra utföringsformen av värrneväxla- ren enligt uppfinningen är kännetecknad av att lamelldelama är uppdelade i minst två zoner på så sätt att det mellan zonerna lämnar ett mellanrum i vilket luften är anordnad att blandas före den strömmar in i följande zon. Blandning- en av luften kan effektiveras till exempel med hjälp av speciella turbulensski- 10 15 20 25 30 35 513 547 4 vor, luftstrålar, ledskenor eller något annat i och för sig känt don.

Den huvudsakliga fördelen med uppfinningen är dess flexibilitet, eftersom fördelar kan erhållas på såväl vätskesidan som vätske- och luftsidor- na, om så önskas, beroende på» de krav som helhetssituationen ställer. Upp- finningen 'medför även produktionstekniska fördelar, eftersom det är möjligt att välja lamellzonen enligt produktionstekniken så att inga förlängda lameller er- fordras. De förlängda lamellema brukar förorsaka ytterligare motstånd på luftsidan och öka samlingen av smuts och damm. En ytterligare fördel är att värrneväxlaren enligt uppfinningen kan rengöras i två eller flera steg beroende på antalet mellanrum som lämnar mellan lamellzonema. Den använda rengö- ringsmetoden kan vara till exempel dammsugning, trycktvättsaggregat, en kombination av dammsugare och trycktvättsaggregat eller någon annan i och för sig känd rengöringsmetod där anordningen endera är fast eller tillfälligt in- stallerad för rengöringssteget.

I det följande skall uppfinningen beskrivas mera detaljerat med hjälp av föredragna utföringsforrner som åskådliggörs i bifogade ritning i vilken figur 1 visar en anslutningsända i den första uföringsformen av värmeväxlaren enligt uppfinningen, figur 2 är en vy av värmeväxlaren enligt figur 1 efter pilarna ll-Il i fi- gur 1, figur 3 visar en annan alternativ tillämpning av utföringsformen en- ligt figur 1 på ett liknande sätt som i figur 2, figur 4 är en vy ovanifrån av en andra utföringsform av värmeväxla- ren enligt uppfinningen och figur 5 är en vy från ändan av ett rengöringsöppningsarrangemang för utföringsformen enligt figur 1, figurerna 6a och 6b visar de olika tillämpningarna av en detalj av värmeväxlaren enligt uppfinningen, och figur 7 visar en variant av utföringsformen enligt figur 1. l figur 1 har ett fördelningsrör för inkommande vatten angivits med hänvisningssiffran 1 och ett samlarrör för vatten som lämnar värmeväxlaren med hänvisningssiffran 2. Ett anslutningsrör från fördelningsröret 1 till nätet betecknas med hänvisningssiffran 3 och ett anslutningsrör för samlarröret 2 i sin tur med hänvisningssiffran 4. En takdel för ett eventuellt hus i värmeväxla- ren anges med hänvisningssiffran 12 och ett bottenelement med hänvisnings- siffran 13. 10 15 20 25 30 35 513 547 5 Enligt en viktig grundidé i uppfinningen uppdelas värmeväxlarens lamelldelar i minst två zoner 6, 5 på så sätt att det mellan zonerna lämnar ett mellanrum 7 i vilket luften anordnas att blandas före den strömmar in i nästa zon. Detta framgår klart av flgur 1, i vilken luftströmmens riktning anges med en pil. l exemplet i figuren har den första lamellzonen i luftens rörelseriktning betecknats med hänvisningssiffran 6 och den andra lamellzonen med hänvis- ningssiffran 5. Mellanrummet i vilket luften blandas endera mekaniskt eller termiskt har angivits med hänvisningssiffran 7 såsom nämndes ovan.

Figur 2 är en vy ovanifrån av värrneväxlaren enligt figur 1. l figur 2 betecknar hänvisningssiffran 8 ett röravsnitt, dvs. ett så kallat tubrör, som börjar från vattenfördelningsröret 1 och vindlar genom lamellzonen 5 för att sedan böja av tillbaka till lamellzonen 5 med hjälp av en rörkrök 10. Lamellzo- nens lameller syns tydligt i den förstorade delvyn i figur 2. En rörkrök 11 för vätskan till nästa lamellzon 6 förbi ett mellanrum 7, varefter ett röravsnitt 9, dvs. ett så kallat tubrör, leder vätskan genom lamellzonen. Vätskan utmynnar slutligen i ett samlarrör 2 för utloppsvätska. Det bör noteras att även om väts- kecirkulationen beskrivs ovan med hjälp av ett enda röravsnitt finns det i verk~ ligheten flera röravsnitt, dvs. tubrör. I figur 2 visas även möjliga ändskivor på värmeväxlaren med hjälp av hänvisningssiffrorna 14 och 15.

Såsom fastställts ovan kan uppfinningen tillämpas på såväl luft- som vätskesidan. Enligt grundidén i uppfinningen är lamelldelarna uppdelade i minst två zoner 6, 5 och röravsnitten 8, 9 i lamellzonerna är anslutna till sam- larrör 16 och fördelningsrör 18 så att vätskan, då den har passerat genom en lamellzon 5, är anordnad att blandas åtminstone i ett samlarrör 16 före den matas in i fördelningsröret 18 i följande zon 6 eller fördelningsrören i följande _ zoner. En dylik tillämpning åskådliggörs i figur 3, som visar två skilda lamellzo- ner 5 och 6, ett mellanrum 7 och tubrör 8 och 9 vilka går genom lamellzonerna 5 och 6. Hänvisningssiffran 16 betecknar ett samlarrör vilket är beläget efter lamellzonen 5 och med vilket ett tubrör eller i praktiken tubrören 8 är förenade.

Vätskan som har strömmat genom lamellzonen 5 blandas i samlarröret 16 före den strömmar via ett förbindelserör 17 till ett fördelningsrör 18, varifrån la- mellzonens 6 tubrör 9 distribuerar vätskan vidare till lamellzonen 6.

I utföringsformen i figur 3 är lamellzonerna 5, 6 skilda zoner. Detta är emellertid inte det enda alternativet. lfall grundidén i uppfinningen endast tillämpas på vätskesidan, kan lamellzonerna även utföras som fiktiva zoner.

En sådan utföringsform visas i figur 4. De fiktiva lamellzonema anges med 10 15 20 25 30 35 513 547 6 hänvisningssiffrorna 19 och 20. _Lamellzonens 19 tubrör är kopplade till ett samlarrör 21 från vilket vätskan går, efter att ha blandats, via en förbindelserör 22 till ett fördelningsrör 23 där tubrören förgrenas in i Iamellzonen 20.

Det bör således observeras att termen som används i patentkraven täcker såväl skilda lamellzoner som de fiktiva lamellzonerna som visas i figur 4. De fiktiva lamellzonerna kan således utformas helt fritt utan mellanrum.

Grundidén är att temperaturskillnaderna som har uppstått i vätskan i en la- mellzon utjämnas före vätskan matas till nästa lamellzon.

Figur 5 visar i sin tur rengöringsöppningsarrangemanget för utfö- ringsfonnen enligt figur 1. Hänvisningssiffran 24 betecknar en lookdel med vil- ken en rengöringsöppning utformas vid mellanrummet 7. Värmeväxlaren kan fördelaktigt rengöras genom denna rengöringsöppning med hjälp av en lämp- lig rengörningsanordning eller ett lämpligt rengöringsmedel. l figurerna 6a och 6b visas två versioner av en uppsamlingsbas- säng för vätska som skall anbringas vid bottendelen av värrneväxlaren enligt uppfinningen. Hänvisningssiffran 25 betecknar en bassängversion utan av- loppsförbindning och hänvisningssiffran 26 en bassängversion med avlopps- förbindning. l figur 7 visas en variant av utföringsformen enligt figur 1. l figur 7 liksom figur 1 visas anslutningsändan på värmeväxlaren enligt uppfinningen.

Samma hänvisningssiffror har använts som vid motsvarande ställen i figur 1.

Fördelningsröret för inkommande vatten anges i figur 7 med hänvisningssiffran 27 och samlarröret för vatten från värmeväxlaren i sin tur med hänvisningssiff- ran 28. l denna variant är fördelningsröret och samlarröret försedda med an- slutningsrör 29 och 30 vilka ligger parallellt med fördelnings- och samlarröret.

Anslutningsrören 29 och 30 kan vara anordnade parallellt såsom i figur 7 eller i motsatta riktningar.

De ovan beskrivna utföringsformerna är inte avsedda att begränsa uppfinningen på något sätt utan uppfinningen kan modifieras helt fritt inom ra- men för patentkraven. Det är således klart att värmeväxlaren enligt uppfin- ningen eller detaljer av den inte nödvändigtvis exakt motsvarar de utförings- former som visas i figurerna utan även andra slags arrangemang är möjliga.

Uppfinningen begränsas inte på något sätt till två lamellzoner trots att dylika utföringsfomer åskådliggörs i exemplen i figurerna. Uppfinningen kan även till- lämpas i samband med två, tre eller flera lamellzoner och den kan även an- vändas för både uppvärrnning- och kylningsändamål såsom konstaterats OVaD .

Claims (4)

10 15 20 25 513 547' P.ans. nr 9702844-3 -

1. Värmeväxlare speciellt för reglering av lufttemperaturen med hjälp av en vätska som tillförs värmeväxlaren eller omvänt, varvid värrneväxlaren omfattar ett röravsnitt för vätskecirkulation och lamelldelar som är fästa vid de yttre ytoma av röravsnittet för att förstora värmeöverföringsytan och varvid lamelldelama är uppdelade i minst två zoner (5,6;19,20), och lamellzonemas röravsnitt (8,9) är kopplade till samlarrör (16;21) och fördelningsrör (18,23) så att vätskan, då den har passerat genom en lamellzon (5;19), anordnas att blandas åtminstone i ett samlarrör (16;21) före den matas till fördelningsröret (18;23) i följandezon (6;20) eller fördelningsrören i följande zoner, kännetecknad av att lamelldelama är uppdelade i minst två zoner (5,6) på så sätt att det mellan zonema lämnas ett mellanrum (7) i vilket luften äranordnad att blandas före den strömmar in i följande zon.

2. Värmeväxlare enligt patentkrav 1, kännetecknad av att en rengörings- öppning anordnas på den yttre ytan av värmeväxlaren vid mellanrummet (7).

3. Värrneväxlare enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att en uppsamlingsbassäng (2526) för vätska är anordnad i anslutning till den nedre delen av värrneväxlaren.

4. Vänneväxlare enligt patentkrav 3, kännetecknad av att uppsamlingsbas- sängen (26) är försedd med ett avloppsanslutningsrör.