PL191986B1 - Element wymiennika ciepła - Google Patents

Abstract

1. Element wymiennika ciepla wykorzysty- wany w opalanym gazem podgrzewaczu wody, obejmujacy rury wraz z zebrami, wyposazony w plaskie owalne rury posiadajace dwie po- wierzchnie plaskie i dwie powierzchnie zakrzy- wione, oraz majace zebra umieszczone na przynajmniej jednej plaskiej powierzchni, zna- mienny tym, ze plaskie owalne rury (1) sa umieszczone obok siebie tak, ze zakrzywiona powierzchnia (2) rury (1) styka sie z zakrzywio- na powierzchnia (2) sasiedniej rury (1). PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest element wymiennika ciepła wykorzystywany w opalanych gazem podgrzewaczach wody. W brytyjskim opisie patentowym numer GB 2,016,135 opisano wymiennik ciepła, który jest szczególnie przydatny w opalanych gazem podgrzewaczach wody. Wymiennik ciepła zawiera odporną na działanie korozji rurę, poprzez którą płynie woda, wykonaną z miedzi i wyposażaną w przylutowane do niej żebra wymiennika ciepła. Rura jest na zewnątrz równomiernie powleczona brązem miedziowym ze szczególnym uwzględnieniem miejsc mocowania żeber, przy czym żebra są wykonane z arkuszy stabilizowanej tytanem lub niobem stali chromowej. Otwory wykonane w żebrach, przez które przechodzą rury są korzystnie wyposażone w kołnierze osłonowe, które otaczają rurę, za pomocą których żebra są trwale połączone z rurą. Przedmiotem opisu EP 545,954 jest gazowy podgrzewacz wody, który posiada rząd rur wodnych umieszczonych w przewodzie odprowadzającym gazy spalinowe. Rury wodne są umieszczone w żebrach, przy czym każde żebro posiada rząd otworów oddalonych od siebie o odległość odpowiadającą odległości pomiędzy rurami, które połączone są na końcach z komorami wodnymi. Zespół rur i żeber jest podtrzymywany przez wspornik, który posiada górną pionową część, posiadającą wystające zakładki, które współpracują ze szczelinami utworzonymi w żebrze drugim od końca. Drugi wspornik, który jest przymocowany do pierwszego żebra podtrzymuje dodatkowe elementy podgrzewacza wody.

W opisanych wyżej konstrukcjach rury wodne wyposażone są w indywidualne żebra wymiennika ciepła, które z kolei są ułożone równolegle do siebie tak, iż pomiędzy żebrami powstaje szczelina, którą przepływają gazy spalinowe. Rury wodne mają okrągły przekrój poprzeczny, a żebra przyjmują postać pierścienia otaczającego zewnętrzną powierzchnię rury. Z uwagi na okrągły kształt rury i żeber, wymagana jest duża przestrzeń, a element wymiennika ciepła w opalanym gazem podgrzewaczu wody, również musi być odpowiednio duży aby umożliwić sprawną wymianę ciepła pomiędzy gorącymi gazami i wodą, tak aby podgrzanie wody użytkowej nastąpiło w stosunkowo krótkim czasie. Ponadto opalany gazem podgrzewacz wody jest stosunkowo ciężki z uwagi na duże rozmiary wymiennika ciepła.

W opisie patentowym CH 438645 przedstawiono konstrukcję podgrzewacza wody opalanego gazem, posiadającego korpus, przez który przepływa strumień gorących spalin, pochodzących z palnika, przy czym korpus ten w górnej części wyposażony jest w wymiennik ciepła. Wymiennik ten zawiera owalne rury z żebrami, przy czym dwie owalne rury usytuowane są obok siebie, tak, że między nimi znajduje się jedno żebro, a owalne rury nie mają kontaktu między sobą. Poza tym, w rozwiązaniu według opisu nr CH 438645, grzana woda jest zawracana do dolnej części podgrzewacza wody opalanego gazem.

Przedmiotem wynalazku jest element wymiennika ciepła wykorzystywany w opalanym gazem podgrzewaczu wody, obejmujący rury wraz z żebrami, wyposażony w płaskie owalne rury posiadające dwie powierzchnie płaskie i dwie powierzchnie zakrzywione, oraz mające żebra umieszczone na przynajmniej jednej płaskiej powierzchni.

Istota wynalazku polega na tym, że płaskie owalne rury są umieszczone obok siebie tak, że zakrzywiona powierzchnia rury styka się z zakrzywioną powierzchnią rury sąsiedniej. Korzystnie, żebra rury wykonane są z pofałdowanej taśmy. Według wynalazku, płaska, owalna rura jest wykonana z miedzi lub ze stopu na bazie miedzi, z aluminium, lub ze stopu na bazie aluminium.

Żebro wymiennika ciepła wykonane jest z miedzi lub ze stopu na bazie miedzi, aluminium lub stopu na bazie aluminium. Przy wykorzystaniu płaskich owalnych rur wraz z żebrami umieszczonymi na ich płaskich powierzchniach, w opalanych gazem podgrzewaczach wody, gorące spaliny, wytwarzane przez palnik gazowy są prowadzone przez zasadniczo jednorodne powierzchnie wymieniające ciepło po obu stronach płaskich owalnych rur. Ten gorący gaz spalinowy podgrzewa żebra umieszczone na powierzchniach płaskich owalnych rur, ponadto podgrzewa rury i ostatecznie wodę krążącą wewnątrz rur. Wymiana ciepła w elemencie wymiennika ciepła według wynalazku jest lepsza niż w konstrukcjach znanych ze stanu techniki, ponieważ płaskie owalne rury posiadają większe możliwości oddawania ciepła niż rury okrągłe o takim samym powierzchni wewnętrznej. Ponadto płaskie owalne rury mogą być ułożone bliżej siebie niż rury okrągłe. Mniejsze odległości pomiędzy płaskimi owalnymi rurami sprawiają, że możliwe jest wykonanie żeber o mniejszej grubości niż te znane ze stanu techniki, a jednocześnie umożliwiają zastosowanie żeber rozmieszczonych w mniejszych odstępach, co daje większą powierzchnię wymiany ciepła, redukując całkowity ciężar elementu wymiennika ciepła, dzięki zastosowaniu żeber o mniejszej grubości.

PL 191 986 B1

Z uwagi na zastosowanie struktury o zasadniczo jednorodnej powierzchni wymiany ciepła, znajdującej się wewnątrz elementu wymiennika ciepła według wynalazku, rozkład temperatury gazów spalinowych jest zasadniczo jednorodny, co umożliwia polepszenie całkowitej wymiany ciepła, bez narażenia się na ryzyko kondensacji pary wodnej.

Wykorzystując element wymiennika ciepła według wynalazku, możliwe jest wprowadzenie obiegu wodnego obejmującego mniejszą powierzchnię niż ma to miejsce w konstrukcjach znanych ze stanu techniki, ponieważ rury są umieszczone blisko siebie, bazując na konstrukcji żeber umieszczonych na powierzchniach płaskich, owalnych rur. Ponadto, ponieważ zasadniczo jednorodne powierzchnie wymieniające ciepło, jakie powstają po obu stronach płaskich owalnych rur, poprawiają całkowitą wymianę ciepła, element wymiennika ciepła w opalanym gazem podgrzewaczu wody, jest mniejszy i lżejszy niż konstrukcje znane ze stanu techniki. Tak więc opalany gazem podgrzewacz wody wyposażony w element wymiennika ciepła według wynalazku, jest łatwy do zastosowania w wielu różnych instalacjach.

Ze względu na to, że gorące gazy dostarczane do elementu wymiennika ciepła według wynalazku mogą mieć zróżnicowany rozkład temperatur, możliwe jest także wykorzystanie żeber rozstawionych w różnych odstępach w różnych obszarach elementu wymiennika ciepła.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schematyczny częściowy widok z boku elementu wymiennika ciepła według korzystnego przykładu wykonania wynalazku; fig. 2 - schematyczny częściowy widok z boku elementu wymiennika ciepła według kolejnego przykładu wykonania wynalazku; fig. 3 - przykład wykonania z fig. 2 widziany z kierunku 3-3, oraz fig. 4 - schematyczny częściowy widok z boku kolejnego przykładu wykonania wynalazku.

Na fig. 1 płaskie owalne rury 1 są umieszczone względem siebie w taki sposób, że zakrzywione powierzchnie 2 rur są ułożone obok siebie, tak, że zakrzywiona powierzchnia 2 rury 1, styka się z zakrzywioną powierzchnią 2 sąsiedniej rury 1. Żebra 3 po obu stronach płaskich powierzchni 4 płaskich owalnych rur 1 tworzą zasadniczo jednorodne powierzchnie wymieniające ciepło znajdujące się po obu stronach rur 1. Na fig. 2 i 3 płaskie owalne rury 21 są wyposażone w pojedyncze żebro 22 umieszczone na płaskiej powierzchni 23, na zewnątrz rury 21. Rury 21 są ułożone obok siebie tak, że żebro 22 rury 21 styka się z płaską powierzchnią 23 sąsiadującej rury 21.

Na fig. 4 płaskie owalne rury 31 wyposażone są w żebra 32 umieszczone po obu stronach na płaskich powierzchniach 33 na zewnątrz rury 31. Rury 31 są ułożone obok siebie tak, że żebro 32 rury 31 styka się z żebrem 32 sąsiadującej rury 31.

Claims (10)

1. Element wymiennika ciepła wykorzystywany w opalanym gazem podgrzewaczu wody, obejmujący rury wraz z żebrami, wyposażony w płaskie owalne rury posiadające dwie powierzchnie płaskie i dwie powierzchnie zakrzywione, oraz mające żebra umieszczone na przynajmniej jednej płaskiej powierzchni, znamienny tym, że płaskie owalne rury (1) są umieszczone obok siebie tak, że zakrzywiona powierzchnia (2) rury (1) styka się z zakrzywioną powierzchnią (2) sąsiedniej rury (1).

2. Element wymiennika ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że żebra (3) rury (1) wykonane są z pofałdowanej taśmy.

3. Element wymiennika ciepła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że płaska owalna rura (1) jest wykonana z miedzi.

4. Element wymiennika ciepła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że płaska owalna rura (1) jest wykonana ze stopu na bazie miedzi.

5. Element wymiennika ciepła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że płaska owalna rura (1) jest wykonana z aluminium.

6. Element wymiennika ciepła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że płaska owalna rura (1) jest wykonana ze stopu na bazie aluminium.

7. Element wymiennika ciepła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że żebro (3) jest wykonane z miedzi.

8. Element wymiennika ciepła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że żebro (3) jest wykonane ze stopu na bazie miedzi.

PL 191 986 B1

9. Element wymiennika ciepła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że żebro (3) jest wykonane z aluminium.

10. Element wymiennika ciepła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że żebro (3) jest wykonane ze stopu na bazie aluminium.