NO120146B - - Google Patents

Description

Varmeutveksler med naturlig konveksjon.

Foreliggende oppfinnelse vedrbrer en varmeutveksler med naturlig konveksjon, såsom kondensator eller fordamper for kjbleapparater, omfattende en i det vesentlige vertikal, plan plate og en rbrkrets som står i varmeutvekslende forhold med platen og omfatter rettlinjede parallelle grener, hvis akser er i det vesentlige vertikale og ligger i platens plan, og platen omfatter avskårne og hbydeforskjbvne vinger som hver er anordnet mellom to grener av spiralen som stbter til dens horisontale langside og hver eneste av vingene er dannet av broformede partier som springer frem delvis til den ene side og delvis til den andre side av platens plan, mens andre vinger er i det vesentlige plane*

Mange typer av varmeutvekslere anordnet mellom en rbrkrets som forer et fluidum, og en utvendig gass, er allerede kjent, ved hvilke der foreligger naturlig eller tvunget konveksjon. Den-slags varmeutvekslere er vanligvis utformet som plane plater eller generelt som plater, og varmeutvekslingen ved konveksjon lettes ved' vinger som er skåret ut i platemetallet.

Ved en forste type av varmeutvekslere av denne art er rbr-vindingene festet til platen ved sveising, klebing eller ved hjelp av klammere, og ved en annen utfbrelse er rbrkretsen dannet ved at to plater er festet til hinannen og derpå blåst opp på bestemte steder således at der dannes en sammenhengende kanal av en eller annen form, f.eks. spiral- eller meanderform. Denne utfbrelse er kjent som integrert rbrkrets.

Det er også kjent å fremstille varmeutvekslere med integrert rbrkrets omfattende vinger dannet ved utskjæring, utstansing og falsing av platedeler som ligger mellom rbrgrenene, hvor de rettlinjede vinger strekker seg på skrå i forhold til rorets plan.

Ennvidere er det ved ea plate-varmeutveksler eller en varmeutveksler med integrert rbrkrets kjent å deformere platen ved utstansing og utpressing, således at der mellom to og to rbrgrener dannes en rekke transversale bblgeplater lignende sinusoider som avvekslende rager ut fra hver sin side av platens plan. Disse bblgeplater har omvendt retning fra en linje til den neste.

Der oppnås på denne måte en plate med en uregelmessig overflate med en rekke kanaler, gjennom hvilke der passerer luft, hvilke kanaler strekker seg parallelt med rettlinjede deler av rer-kretsen. Varmeutvekslere av denne art har en bket varmeutvekslings-koeffisient, men der oppnås ikke noen stbrre varmeutvekslingsfor-deler som folge av vingeoverflaten, hvilket i forste rekke skyldes at utskjæringen av mange bblgeoverf1ater bevirker en begrensning av bblgeamplituden, hvilket gjor at der ikke oppnåes noen optimal over-foring gjennom overflaten til de gassformede strbmmer. Da hver vinge består av flere etterfølgende halvbblger, befinner på den annen side de midtre vingepartier som ligger mellom to grener av rbrkretsen, seg i stor avstand fra rbrgrenene i forhold til platetyk-kelsen. Dette bevirker at temperaturgradienten mellom disse vingepartier og det omgivende miljb er lav, da varmeoverfbringen i platen er begrenset. Av denne grunn er den tilsvarende varmeutveks-ling mindre.

Erfaringen viser dessuten at disse varmeutvekslere har en utilstrekkelig mekanisk styrke, da vingene på grunn av sine lave amplituder ikke danner en beskyttelsessone som springer tilstrekke- lig frem i forhold til rorene. Dessuten tåler vingene dårlig de kompresjonskrefter som virker loddrett på plateplanet.

De forskjellige vingesystemer som er foreslått i kjente varmeutvekslere, har generelt til oppgave å skaffe regelmessige ut-strømninger av gass-lag ved å la dem passere gjennom varmeutvekslerens. midtre plan i en i det vesentlige laminær strbm.

Oppfinnelsen angår en varmeutveksler med naturlig konveksjon, såsom kondensator eller fordamper for kjbleapparater, omfattende en i det vesentlige vertikal', plan plate og en rbrkrets som står i varmeutvekslende forhold med platen og omfatter rettlinjede parallelle grener, hvis akser er i det vesentlige vertikale og ligger i platens plan, og platen omfatter avskårne og hbydeforskjbvne vinger som hver er anordnet mellom to grener av spiralen som stbtter til dens horisontale langside og hver eneste av vingene er dannet av broformede partier som springer frem delvis til den ene side og delvis til den andre side av platens plan, mens andre vinger er i det vesentlige plane, og oppfinnelsen er basert på den oppdagelse at det er mulig å oke varmeytelsen av varmeutvekslere av den oven-for nevnte art i vesentlig grad ved en sådan anordning av vinger at. luftutstrbmningen blir betydelig modifisert. Dessuten vil varmeutveksleren ifblge oppfinnelsen få en betydelig stbrre mekanisk styrke enn de konvensjonelle varmeutvekslere.

I henhold til oppfinnelsen er enkelte av vingene anordnet på skrå med en bestemt helning i forhold til platenes plan og andre vinger anordnet på skrå med motsatt helning.

Ennvidere kan der være dannet ytterligere vinger i et gjentatt elementært monster, omfattende tredje, broformede vinger som springer frem i forhold til et av platens plan, og fjerde, broformede vinger som springer frem på den motsatte side, idet disse tredje og fjerde vinger, som er innbyrdes hbydeforskjbvet, er adskilt ved en forste eller annen vinge.

Disse forste og andre vinger har til oppgave å avlede de luftstrbmmer som dannes ved konveksjon i de til rbrgrenene parallelle kanaler og som på hver side av platen er forårsaket av vinge-broene. Man kan derved omdanne den laminære gassutstrbmming til en hvirvelstrbmming. De forste og andre vinger virker dessuten som strevere mellom rbrgrenene, hvilket avstiver platen.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av fblg-ende beskrivelse av tegningen, på hvilken fig. 1 viser et delvis perspektivriss av den nedre venstre del av en kondensator, fig. 2 og 3 viser snitt etter linjene II - II hhv. III - III på fig. 1, og fig. 4 viser et delvist snitt av vingene, analogt med fig. 3, ved en endret utforelse.

Ved den spesielle utforelse som er vist på fig. 1 - 3, er varmeutveksleren en kjolekondensator og omfatter en integrert ror-krets som et ror 1 i meanderform fremstilt på kjent måte av to på hinannen lagte plater 2 av aluminium eller en aluminium lege r ing ved oppblåsing. Rorets rettlinjede, parallelle grener er betegnet med l<1>og 1".

Mellom de rettlinjede, parallelle grener 1' og 1" er der anordnet rekker av på tvers forlbpende vinger som er fordelt i to grupper. Forste gruppe omfatter forste vinger 14 som er anordnet på skrå med en bestemt helning i forhold til platens 2 plan og andre vinger 14a som også er anordnet på skrå, men med motsatt helning i forhold til de forste. Annen gruppe består av tredje vinger i form av broer 11 som stikker ut på den ene side av platens 2 plan, og fjerde vinger i form av broer 14 som stikker ut på platens 2 annen side. De med platens plan parallelle deler 12 og 13 av hver av broene 11 og 15 er innbyrdes parallelle. Hver bro som begynner i nær-heten av de tilstbtende rbrgrener 1' og 1", strekker seg i det vesentlige parallelt med disse grener. Omkretsen av hver bro tilsva-rer en likesidet trapes (fig. 2), hvis store side ligger i platens 2 plan. Ifblge et annet trekk ved oppfinnelsen er hbyden H av broene 11 henholdsvis 15 fra platens 2 plan stbrre enn fremspringet h av rbrgrenene 1' og 1" over samme plan (fig. 2)

Foretatte forsbk har vist at det er mulig å oppnå et var-meutvekslingstall på 10,98 kal g sek, mens en kondensator av kjent type med ekvivalente dimensjoner hektet til en persienneplate, under lignende arbeidsbetingelser bare gir en verdi på 5,05 kal g sek.

Dette tekniske fremskritt kan forklares ved at strukturen ifblge oppfinnelsen sikrer en luftsirkulasjon ved turbulent konveksjon. Vingene 11 og 15 bestrykes av forholdsvis tykke gasslag som beveger seg på hver side av varmeutvekslerens midtplan. Hvirvel-dannelsen fremmes av de hellende vinger 14 og 14a som motvirker skorsteinvirkningen forårsaket eventuelt av de fremspringende vinger 11 og 15.

Da hver vinge 11 og 15 dessuten ligger mellom to tilstøt-ende rbrgrener 1' og 11", er temperaturgradienten mellom den sen-trale del av broen og begynnelsen av sidene maksimal, hvilket frem-mer varmeutvekslingen. Den kjennsgjerning at vingeomkretsen er trapesformet i stedet for å være sirkulær, gjor at gassen lettere frigjbres av broene fra platens 2 plan, således at luft spyl ingen blir bedre.

Fra mekanisk synspunkt har vingestrukturen også store fordeler. Da vingenes 11 og 15 hbyde H er stbrre enn den halve tykkelse h av rbrgrenene 1', 1" ...., oppnås en mekanisk beskyttelse av disse grener. Da på den annen side vingene 11 og 15 er adskilt ved en vinge 14 hhv. 14a som virker som strever, er varmeutvekslerens sammentrykningsmotstand særlig stor, da vingene 11 og 15 i tilfelle sammentrykning knekkes og ikke bbyes. Stivheten av den beskrevne konstruksjon er derfor hby.

Denne egenskap i tillegg til beskyttelsen av rbrgrenene l<1>og 1.1" gjor at kondensatorer av aluminiumblikk uten fare kan monteres direkte på baksiden av kjoleskap uten noen beskyttelse.

De på fig. 3 og 4 viste utfbrelser omfatter plane vinger 14 og 14a sorn er noe vridd ved utstansing, således at de oppviser en viss helning i forhold til platens 2 plan, med sine midtlinjer liggende i dette plan. Denne helning er fortrinnsvis mellom 20 og 40°. Vingene 14 og 14a kan tjene til å kaste tilbake de luftstrotn-mer som er avbbyet utad (se fig. 4) eller mot en broformet vinge 11 eller 15.

De skrå vinger 14, 14a har motsatt helning fra én rekke til den neste, hvilket fremgår klarest av fig. 1.

Oppfinnelsen omfatter også varmeutvekslere som består av en enkel plate som bærer vingene og til hvilken rbrviklingen på kjent måte er festet ved sveising eller klammere, idet stedene for rbrviklingens anbringelse er mellom vingerekkene.

Claims (4)

1. Varmeutveksler med naturlig konveksjon, såsom kondensator eller fordamper for kjbleapparater, omfattende en i det vesentlige vertikal, plan plate og en rbrkrets som står i varmeutvekslende forhold med platen og omfatter rettlinjede parallelle grener, hvis akser er i det vesentlige vertikale og ligger i platens plan, og platen omfatter avskårne og hbydeforskjbvne vinger som hver er anordnet mellom to grener av spiralen som stbtter til dens horisontale langside og hver eneste av vingene er dannet av broformede partier som springer frem delvis til den ene side og delvis til den

annen side av platens plan, mens andre vinger er i det vesentlige plane, karakterisert ved at enkelte vinger (14) er anordnet på skrå med en bestemt helning i forhold til platens (2) plan og at andre vinger (14a) er anordnet på skrå med motsatt helning.

2. Varmeutveksler i henhold til krav 1, karakterisert ved at i det minste en del av ytterligere vinger er dannet i et gjentatt elementært monster, omfattende tredje, broformede vin ger (11) som springer frem i forhold til en av platens (2) plan og fjerde, broformede vinger (15) som springer frem på den motsatte side, idet disse tredje og fjerde vinger, som er innbyrdes hbyde-forskjovet, er adskilt ved en forste eller annen vinge (14, 14a).

3. Varmeutveksler i henhold til krav 1, karakterisert ved at omkretsen av de broformede vinger (11, 15) er trapesformet med den lange bunnflate av trapesen liggende i platens (2) plan.

4. Varmeutveksler i henhold til krav 1, karakterisert ved at hbyden av de av vingene dannede broer (11, 15) er stbrre enn fremspringet av rorene (l <1> , 11") i forhold til platens (.2) plan.