CS252239B1

CS252239B1 - Whirlpool insert for chamber heat exchangers

Info

Publication number: CS252239B1
Application number: CS857294A
Authority: CS
Inventors: Jiri Gajdosik; Alois Charvat; Jiri Hruby; Rudolf Brtnik; Jaroslav Raiser; Pavel Pachernik
Original assignee: Jiri Gajdosik; Alois Charvat; Jiri Hruby; Rudolf Brtnik; Jaroslav Raiser; Pavel Pachernik
Priority date: 1984-10-25
Filing date: 1984-10-25
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS729485A1

Abstract

Vířivá vložka je určena do spalinových průduchů zejména do teplovodních kotlů ústředního vytápění na plynná a kapalná paliva. Tvoří ji hladká náběžná deska, tvarovaná v horní části do dutého usměrňovacího tělesa, které je zakončeno konvexní plochou, umístěnou na výstupu z průduchu výměníku. Usměrňovači těleso je opatřeno postupným rozšířením jehož tvarování je závislé na postupné změně rychlosti a teploty spalin v průduchu. Vířivá vložka je zavěšena běžnými mechanickými prostředky.The swirl insert is intended for flue gas vents, especially for hot water central heating boilers using gaseous and liquid fuels. It consists of a smooth inlet plate, shaped in the upper part into a hollow rectifying body, which is terminated by a convex surface located at the outlet from the exchanger vent. The rectifying body is provided with a gradual expansion, the shaping of which depends on the gradual change in the speed and temperature of the flue gases in the vent. The swirl insert is suspended by conventional mechanical means.

Description

(54) Vířivá vložka do komorových výměníků tepla(54) Swirl cartridge for chamber heat exchangers

Vířivá vložka je určena do spalinových průduchů zejména do teplovodních kotlů ústředního vytápění na plynná a kapalná paliva. Tvoří ji hladká náběžná deska, tvarovaná v horní části do dutého usměrňovacího tělesa, které je zakončeno konvexní plochou, umístěnou na výstupu z průduchu výměníku. Usměrňovači těleso je opatřeno postupným rozšířením jehož tvarování je závislé na postupné změně rychlosti a teploty spalin v průduchu. Vířivá vložka je zavěšena běžnými mechanickými prostředky.The vortex liner is designed for flue vents, especially for hot-water boilers of central heating for gaseous and liquid fuels. It consists of a smooth leading plate, shaped in the upper part into a hollow rectifier body, which is terminated by a convex surface located at the outlet of the exchanger duct. The rectifier body is provided with a gradual extension whose shaping is dependent on a gradual change in the speed and temperature of the flue gas in the vent. The vortex insert is suspended by conventional mechanical means.

Vynález se týká vířivé vložky do komorových výměníků tepla zejména pro kotle ústředního vytápění na plynná a kapalná paliva.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a vortex insert for chamber heat exchangers, in particular for central heating boilers using gaseous and liquid fuels.

Vířivé vložky různých provedení se instalují do komorových výměníků tepla s odlišným účinkem za účelem zvýšení přestupu tepla z horkých spalin do tepelného media. Kromě vířivých vložek lamelového provedení, které jsou ve výměníku uloženy horizontálně přímo proti proudu stoupajících spalin, se často užívá vířivých vložek vertikálních, zavěšených v prostoru průduchů výměníku vzhledem ke své podélné ose souběžně s proudem spalin. Výhodou vířivých vložek tohoto typu je účinný koeficient přenosu tepla při jejich snížení tepelném namáhání a zvýšené životnosti. Vložky se snadno instalují a demontují a jejich tvarováni umožňuje účelnější dimenzování výměníku a sladění jeho tvaru s kotlem. Dosud nedořešeným problémem u těchto výkonných vířivých vložek jsou ztráty, způsobené poměry v horních částech průduchů, kde dochází k postupnému ochlazení a snížení průtokové rychlosti spalin.The vortex inserts of various embodiments are installed in chamber heat exchangers with different effect in order to increase the heat transfer from the hot flue gas to the heat medium. In addition to vane-type vortex inserts, which are mounted horizontally directly upstream of the rising flue gas in the exchanger, vertical vortex inserts suspended in the exchanger vents are often used relative to their longitudinal axis parallel to the flue gas flow. The advantage of vortex inserts of this type is an efficient heat transfer coefficient while reducing thermal stress and increased service life. The inserts are easy to install and disassemble and their shaping allows more efficient sizing of the exchanger and matching its shape with the boiler. So far, an unsolved problem with these powerful vortex inserts is the losses caused by the conditions in the upper portions of the vents where cooling and the flue gas flow rate are gradually cooled.

I když dosud užívané vertikální vložky jsou v náběžné části tvarovány tak, aby vyvolávaly co nejmenší aerodynamický odpor, nemají již v dalších fázích výstupu spalin vliv na jejich teploty, které postupně klesají, takže ochlazené spaliny nezajišťují v horní části průduchů optimálně možný přenos tepla. Při podrobných měřeních účinku těchto vložek bylo zjištěno, že obdobně jako na počátečním tvaru vířivé vložky na vstupu do průduchu záleží i na tvaru vložky na výstupu a že celkový tvar vložky je třeba volit v závislosti na křivce, odpovídající měnící se teplotě a rychlosti spalin při průchodu průduchy.Although the vertical inserts used so far have been shaped in the leading part to produce as little aerodynamic resistance as possible, they do not affect their temperatures during the subsequent flue gas outlet stages, which gradually decrease, so that cooled flue gases do not provide optimal heat transfer in the upper part of the vents. In detailed measurements of the effect of these inserts, it was found that, similar to the initial shape of the vortex insert at the inlet of the vent, the shape of the insert at the outlet depends and that the overall shape of the insert needs to be selected according to the curve corresponding to vents.

Nedostatek dosud užívaných řešení odstraňuje vířivá vložka do komorových výměníků tepla podle tohoto vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že sestává z náběžné desky, přecházející na horním konci do dutého usměrňovacího tělesa, tvarovaného v závislosti na postupné změně rychlosti a teploty spalin v průduchu výměníku do rozšíření, zakončeného konvexní plochou.The drawback of the solutions used so far is eliminated by a vortex insert in the chamber heat exchangers according to the invention, which consists of a leading plate, which at the upper end passes into a hollow rectifier, shaped as the flue gas velocity and temperature in extension, terminated by a convex surface.

Cela usměrňovacího tělesa mohou být uzavřena boční ploškou.The cells of the baffle body may be closed by a side face.

Hlavní výhody provedení vířivé vložky podle vynálezu spočívají v tom, že ve spodní části vložky dochází k intenzivnímu ohřevu hladké desky spalinami, které dosahují až 1 000 °C, přičemž tato deska předává přijaté teplo průběžně do okolních stěn výměníku sáláním. Tato intenzifikace přenosu tepla probíhá za minimálního aerodynamického odporu v důsledku tvarování vstupní části vložky do tenké náběžné desky. V další fázi průchodu spalin výměníkem, kdy dochází k částečnému a postupnému jejich ochlazování, je průtokový prostor průduchů plynule zúžován postupným rozšířením usměrňovacího tělesa vířivé vložky. Tím se průtoková rychlost ochlazených plynů udržuje na optimální výši při nesnižující se intenzitě přestupu tepla do okolních stěn výměníku a při minimálním odporu proudění. Při zkouškách v kombinaci s plynovým kotlem bylo naměřeno zvýšení účinnosti proti dosud užívaným vířivým vložkám o 15 %.The main advantages of the embodiment of the inventive vortex liner are that in the lower part of the liner the hot plate is heated intensively by flue gas, which reaches up to 1000 ° C, and the plate transfers the received heat continuously to the surrounding walls of the exchanger by radiation. This intensification of heat transfer takes place with minimal aerodynamic resistance due to the shaping of the inlet portion of the liner into a thin leading plate. In the next phase of the flue gas passage through the exchanger, when the flue gas is partially and gradually cooled, the flow space of the vents is continuously narrowed by gradual expansion of the rectifier body of the vortex insert. As a result, the flow rate of the cooled gases is maintained at an optimum level at a non-decreasing heat transfer rate to the surrounding walls of the exchanger and at a minimum flow resistance. When tested in combination with a gas boiler, a 15% increase in efficiency compared to previously used vortex inserts was measured.

Vířivá vložka podle vynálezu je znázorněna na obr. 1, kde je provedena ve schematickém náryse v prostoru průduchu komorového výměníku tepla.The swirl insert according to the invention is shown in Fig. 1, where it is shown in schematic elevation in the vent chamber space of the chamber heat exchanger.

Vířivá vložka JL podle vynálezu sestává z hladké náběžné desky která je svým volným koncem směrována proti vstupu spalin do průduchů 3_ komorového výměníku 4. tepla. Horní konec náběžné desky _2 přechází do dutého usměrňovacího tělesa 5, tvarovaného do rozšíření b, které je zakončeno konvexní plochou J7. Vířivá vložka 1 je v průduchu 2 zavěšena neznázorněnými běžnými mechanickými prostředky, jako například horizontální tyčí, spojenou s konvexní plochou 2 usměrňovacího tělesa a uloženou na horní stěně průduchu _3 nebo příchytkami z pásové oceli. Rozšíření usměrňovacího tělesa lze matematicky modelovat podle průběhu ochlazování a snižování rychlosti spalin během jejich vzestupu průduchem _3. Daný tvar rozšíření odpovídá konkrétnímu režimu kotle a výměníku. Čela usměrňovacího tělesa 2 mohou být uzavřena boční ploškou 2/ spojenou s usměrňovacim tělesem 2 například svarem.The swirl insert 11 according to the invention consists of a smooth leading plate which, with its free end, is directed against the flue gas inlet into the vents 3 of the chamber heat exchanger 4. The upper end of the leading plate 2 passes into a hollow baffle body 5, shaped into an extension b, which terminates in a convex surface 17. The swirl insert 1 is suspended in the duct 2 by conventional mechanical means (not shown), such as a horizontal rod, connected to the convex surface 2 of the rectifier body and mounted on the upper wall of the duct 3 or by strip steel clips. The extension of the rectifier body can be mathematically modeled according to the course of cooling and the reduction of the flue gas velocity during their ascent through the vent 3. The given shape of the extension corresponds to the specific mode of the boiler and exchanger. The faces of the baffle body 2 may be closed by a side face 2 / connected to the baffle body 2, for example by welding.

Vířivá vložka podle vynálezu je zvláště výhodná pro výměníky plynových kotlů s přirozeným průtahem spalin a s nasáváním spalovacího vzduchu do topeniště.The vortex insert according to the invention is particularly advantageous for gas boiler exchangers with natural exhaust gas flow and with combustion air suction into the furnace.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A vortex insert for chamber heat exchangers, in particular for central heating boilers for gaseous and liquid fuels, suspended in the exchanger vents with respect to its longitudinal axis parallel to the flue gas flow, characterized in that it consists of a smooth leading plate (2) at the upper end into a hollow baffle body (5) shaped as a function of a gradual change in the velocity and temperature of the flue gas in the vent (3) to the extension (6) and terminating in a convex surface (7).

The vortex insert according to claim 1, characterized in that the faces of the hollow baffle body (5) are closed by a lateral surface (8).