CS257640B1 - Výměník tepla - Google Patents

Abstract

Výměník tepla sestává z jedná nebo nanejvýše deseti paraleleně zapojených trubek z termoplastu či kombinace termoplastu a kovu s alespoň dvěma podélnými prostorami uvnitř každé z těchto trubek. Podstata řešení spočívá v tom, že tato výměníková trubka či trubky jsou navinuty v alespoň jedné vrstvě tak, že poměr mezi nejmenším průměrem nejmenší vrstvy k největšímu příčnému rozměru výměníkové trubky je takový, že platí ^min = 20, v závitech d o jejichž stoupání platí s «= n.d, kde n je počet paralelně zapojených výměníkových trubek nebo tak, že počet vrstev je dělitelný číslem n, přičemž výměníkové trubky jsou opatřeny bud samonosnou tepelnou isolací nebo nesamonosnou tepelnou isolací s obestavěním.

Description

Vynález se týká uspořádání výměníku tepla provedeného z jediného nebo nanejvýše deseti paralelně zapojených dvojitých výměníkových trubek z termoplastu či z kombinace termoplast kov.

Taková trubka výměníku tepla je vyráběna jako trubka prakticky neomezené délky s alespoň dvěma podélnými prostorami uvnitř této trubky, přičemž nejúčinnějši uspořádání zapojení ohřívání a ohřívací tekutiny je v systému protiproudu.

To znamená, že alespoň v jedné z podélných prostor proudí ohřívaná tekutina jedním směrem a v sousedním podélném prostoru ohřívací tekutina směrem opačným v délce např. 500 m.

Uspořádání této dlouhé trubky a její isolace činí potíže. Dosud nejsou známy výměníky provedené z takto koncipované nekonečné dvojité výměníkové trubky.

Kovové protiproudé výměníky trubka v trubce opatřené koleny a přírubami, jsou uspořádány ve vlásenkách tvořících společný blok, který je celý tepelně isolován zásypem z mineralisovaných pilin či plevami. Výměníky se zataženými trubkami do trubky z plastu isolovány nejsou.

Nevýhody uspořádání a isolace výměníku trubka v trubce, odstraňuje výměník tepla podle vynálezu sestávající z jedné nebo nanejvýš deseti paralelně zapojených výměníkových trubek alespoň se dvěma podélnými prostorami uvnitř každé z těchto výměníkových trubek,, jehož podstata spočívá v tom, že trubky, které jsou navinuty v alespoň jedné vrstvě tak, že poměr mezi nejmenším průměrem D_ffl^_n nejmenší vrstvy a největším příčným rozměrem d výměníkové trubky je takový, že platí - = 20. Výměníkové trubky jsou navinuty v závitech o stoupání s = n . d, kde n je počet paralelně zapojených výměníkových trubek nebo tak, že platí, že počet vrstev je dělitelný číslem n. Náviny výměníkových trubek jsou přitom opatřeny bud samostatnou tepelnou isolací nebo tepelnou isolací nesamonosnou s obestavěním.

Tepelná isolace přitom může být provedena sypkou či vláknitou hmotou nebo pěnivým plastem. Kompaktnost návinů výměníkových trubek do závitů a vrstev je zajištěna tím, že výměníkové trubky jsou navinuty na buben alespoň s jedním čelem nebo jsou navinuté vrstvy drženy lištami se svorníky nebo jsou navinuté vrstvy výměníkových trubek přepáskovány páskami.

Výhody takto provedeného výměníku jsou zřejmé. Je to hlavně jednoduchost jak výroby, tak isolace. Jako návinový buben je možno použít buben z odtahového zařízení stroje na vytlačováni výměníkové trubky. Nebo lze na tomto odtahovém bubnu vrstvy výměníkové trubky spojit lištami a svorníky a celý výměník z tohoto bubnu stáhnout nebo lze náviny pouze přepáskovat.

, Zpevněné vrstvy výměníkové trubky resp. výměníkových trubek bud samotným bubnem či lištami se svorníky či přepáskováním lze ustavit do obestavění a volný prostor lze vyplnit, vysypáním, např. perlitem, polystyrénovými kuličkami, plevami, mineralisovanými pilinami apod. nebo vycpat, např. minerální, skelnou resp. kaolinovou vláknitou hmotou. Nebo lze volný prostor vypěnit novým plastem, např. polyuretanovou pěnou.

Jestliže je tato pěna dostatečně tuhá, může být obestavění Vynecháno resp. je ho možno použít jako vypěňovací formy a po ztuhnutí pěny obestavění sundat. Isolace je vlastně vyztužena samotnou výměníkovou trubkou a je samonosná.

Je přitom výhodné, aby ten konec výměníkové trubky, který má povrch teplejší, byl vyústěn z první vrstvy návinu, tj. na menším průměru a na této straně provedena silnější isolace. Tím dojde k úspoře isolační hmoty. K úspoře isolace dochází již tím, že závity výměníkové trubky dosedají na sebe a každá následující vrstva vlastně isoluje vrstvu předcházející .

Jestliže je výměník proveden z několika paralelně zapojených trubek, je možno je vinout společně bud do jedné vrstvy nebo společně vinout tolik vrstev, kolik je jich paralelně zapojeno.

Celé uspořádání je kompaktní, snižuje nároky jak na půdorysnou plochu, tak na obestavěný prostor včetně isolace. Vzhledem k minimalisaci isolace je i velmi lehký a snadný pro přepravu. Ve výrobě lze snadno volit, při zachování určitého dosažitelného minimálního průměru nejmenší vrstvy, tvar celého výměníku - bud dlouhý jednovrstvý válec, či krátký válec o větším průměru s více vrstvami navinuté výměníkové trubky.

Příklady provedení zařízení podle vynálezu jsou na připojených obrázcích, kde obr. 1 - ukazuje příčný řez výměníkové trubky, obr. 2 - podélný osový řez výměníkovou trubkou, obr. 3 - osový řez celým výměníkem s jednou výměníkovou trubkou vinutou ve dvou vrstvách, > zpevněný lištami a svorníky, tepelně isolovány s obestavěním, obr. 4 - osový řez celým výměníkem - levá polovina s návinem dvou paralelních výměníkových trubek v jedné vrstvě na buben s jedním čelem a zaisolovány bez obestavění - pravá polovina s návinem dvou paralelních výměníkových trubek s návinem ve dvou vrstvách se zpevněním vrstev jen páskováním a zaisolováním bez obestavění.

Na obr. 1 je vyobrazena nejjednodušší verze výměníkové trubky 2 v řezu kolmém na podélnou osu, označen největším vnějším rozměrem d výměníkové trubky _1, podélný prostor 10 a sousední podélné prostory 11 a označeny známými značkami směru toku tekutiny, tj. v podélném prostoru 10 od pozorovatele, např. směr 13 a v podélných prostorech 11 k pozorovateli tj. směrem 12 a dále teplosměnná přepážka 20.

Na obr. 2 je stejnými označeními popsána výměníková trubka 2 v osovém řezu.

Na obr. 3 znamená označení - výměníková trubka 2 navinutá ve dvou vrstvách 2 zpevněných lištami 2 spojených svorníky 6, jsou zaisolovány tepelnou isolací jJ na vnitřní straně větší tlouštky než na straně vnější, tj. větší tlouštky na straně teplejšího konce 15 a slabší tepelné isolace 2 na straně studenějšího konce 16. Tepelná isolace J3 je držena obestavěním 9. Na obr. 3 je naznačen rovněž minimální průměr D . návinu vrstvy 2 a stoupání s závitu výměníkové trubky 1. ve vrstvě 2.

Na obr. 4 v levé polovině znamená označení - výměníková trubka 2 navinutá v jedné vrstvě 2 na buben jJ s jedním čelem 4, tepelná isolace 8 je provedena bez obestavění. Na pravé straně téhož obr. 4 je totéž označení, navíc je znázorněno zpevnění vrstev páskou 7_. Na obr. 4 je rovněž znázorněno stoupání s = n . d v případně n = 2, t j. kdy jsou navíjeny dvě výměníkové trubky 2 společně do jedné vrstvy 2 a v druhé polovině tudíž téhož obrázku situace, kdy jsou dvě výměníkové trubky 2 navinuty do dvou vrstev 2, kdy je počet vrstev číslem n dělitelný.

Princip činnosti výměníku je podle vyobrazení na obr. 1 a obr. 2 zřejmý. Proudící tekutina ve výměníkové trubce 2 v podélném prostoru 10 předává nebo získává teplo přes teplosměnnou přepážku 20 proudící tekutině v podélných prostorách 2_1. Budou-li oba směry 12, 13 proudu tekutiny souhlasné, bude se jednat o souproud, budou-li opačné o protiproud.

Z obr. 3 je zřejmé uspořádání jediné velmi dlouhé výměníkové trubky 2, která může být takto navíjena přímo při své výrobě na vytlačovacím stroji. Obr. 3 a obr. 4 znázorňuji různé možné uspořádání návinů výměníkové trubky 2 do vrstev ;j, jejich zpevnění lištami 5 a svorníky 8, resp. pouze přepáskováním páskami T_ nebo přímo ponecháním na navíjecím bubnu 2 ⁸ čely 4_.

Dále je znázorněno možné tepelné zaisolování výměníkové trubky 2 tepelnou isolací

9_, a to bud nesamonosnou isolací s obestavěním 2 nebo samonosnou tepelnou isolací fi bez obestavění. Výhody tohoto uspořádání jsou jednak v jednoduchosti výroby a tím i láci zařízení, jednak dokonalé tepelné isolaci. Tepelná isolace je nesrovnatelně lepší než u běžně známých typů tepelných výměníků.

Její dokonalost plyne již z použitého materiálu na výrobu výměníkové trubky JL, z konstrukce průžezu této výměníkové trubky j. a jejího zapojení tak, že s okolím bude sousedit ohřívaná tekutina, tj. že vlastní ohřívaná tekutina isoluje ztrátu tepla ohřívací tekutiny, dále, že následující vrstva 2_ navinuté výměníkové trubky 1_ o nižší povrchové teplotě isoluje vrstvu JL předcházející.

Levný způsob tepelné isolace 8 zásypem či vycpáním, může být proveden na teplejším konci výměníkové trubky 1_ silnější, naopak na studenějším slabší, přičemž teplejší konec může být proveden na menším poloměru. Totéž platí u vypěnění tuhou plastickou hmotou, kdy je dokonce uspořeno i obestavění.

Výměník tepla podle vynálezu se hodí všude-tam, kde je třeba levného výměníku tepla, především mezi látkami agresivními či krustujícími nebo znečištěnými, především v chemickém, potravinářském průmyslu, v zemědělství a v čistírnách odpadních vod.

Claims (6)

1. Výměník tepla sestávající z jedné nebo nanejvýše deseti paralelně zapojených trubek z termoplastu či kombinace termoplastu a kovu s alespoň dvěma podélnými prostorami uvnitř každé z těchto trubek vyznačený tím, že tato výměníková trubka (1) či trubky jsou navinuty v alespoň jedné vrstvě (2), tak, že poměr mezi nejmenším průměrem nejmenší vrstvy (2) k největšímu příčnému rozměru (d) výměníkové trubky (1) je takový, že platí = 20, v závitech o jejichž stoupání (s) platí s = n . d , kde n je počet paralelně zapojených výměníkových trubek (1) nebo tak, te počet vrstev (2) je dělitelný číslem n, přičemž výměníkové trubky (1) jsou opatřeny bud samonosnou tepelnou isolací (8) nebo nesamonosnou tepelnou isolací (8) s obestavěním (9).

2. Výměník tepla podle bodu 1 vyznačený tím, že tepelná isolace (8) je tvořena sypkou či vláknitou hmotou.

3. Výměník tepla podle bodu 1 vyznačený tím, že tepelná isolace (8) je tvořena pěnovým plastem.

4. výměník tepla podle bodu 1 vyznačený tím, že vrstvy (2) výměníkových trubek (1) jsou navinuty na buben (3) s alespoň jedním čelem (4).

5. Výměník tepla podle bodu 1 vyznačený tím, že navinuté vrstvy (2) výměníkových trubel,. (1) jsou drženy lištami (5) se svorníky (6).

6. Výměník tepla podle bodu 1 vyznačený tím, že navinuté vrstvy (2) výměníkových trubek (1) jsou přepáskovány páskami (7).