NO832013L

NO832013L - HEAT EXCHANGE

Info

Publication number: NO832013L
Application number: NO832013A
Authority: NO
Inventors: Nathan Awerbuch
Original assignee: Supratherm Sarl
Priority date: 1982-06-04
Filing date: 1983-06-03
Publication date: 1983-12-05
Also published as: FI832017A7; FI832017L; JPS594886A; EP0096605A1; DK253683D0; FI832017A0; FR2528163B1; FR2528163A1; DK253683A

Description

Oppfinnelsen angår en varmeveksler med meget høye varmeovergangsverdier og med forholdsvis små trykktap og beregnet for fluida generelt og spesielt for gjenvinning av varme fra forbrenningsgasser eller fra varme avgasser fra ovner eller tørkeapparater. The invention relates to a heat exchanger with very high heat transfer values and with relatively small pressure losses and intended for fluids in general and in particular for the recovery of heat from combustion gases or from hot exhaust gases from ovens or dryers.

De følgende typer av varmevekslere er hovedsakelig The following types of heat exchangers are mainly

kjent: known:

varmevekslere med rørknipper, med rørslanger, med plater eller også med ringkanaler. Alle disse varmeutvekslere har det til felles at varmeovergangsverdiene mellom to fluida som er skilt av en vegg, er en funksjon av strømningskarakteren under ellers like betingelser. Denne strømningskarakter er enten "turbulent" eller "ikke turbulent", idet uttrykket "laminær" som oftest anvendes for den sistnevnte strømnings-karakter . heat exchangers with pipe clips, with pipe hoses, with plates or also with ring channels. All these heat exchangers have in common that the heat transfer values between two fluids separated by a wall are a function of the flow characteristics under otherwise equal conditions. This flow character is either "turbulent" or "non-turbulent", the term "laminar" being most often used for the latter flow character.

Det turbulente strømningsområde bevirker fornyelse av . grenseskiktene og begunstiger dermed varmeoverføringen. Overgangen fra laminær (ikke turbulent) strømning til turbulent strømning kan tilveiebringes ved å øke fluidumets strømnings-hastighet eller ved å bygge inn hindere i strømningsbanen. The turbulent flow area causes renewal of . the boundary layers and thus favors heat transfer. The transition from laminar (non-turbulent) flow to turbulent flow can be provided by increasing the fluid's flow rate or by building obstacles into the flow path.

Den turbulente strømning er definert som en uordnet for-flytning av små volum av fluidumet i forskjellige retninger og med varierende hastigheter. The turbulent flow is defined as a disordered movement of small volumes of the fluid in different directions and at varying speeds.

Av denne grunn finner sammenstøtning av massene sted i For this reason, clash of the masses takes place in

det turbulente område, og dette innebærer energitap. Ved alle kjente varmevekslere er den samlede fluidummasse utsatt, the turbulent area, and this involves energy loss. With all known heat exchangers, the total fluid mass is exposed,

for disse turbulensforekomster selv om de nevnte grenseskikt bare utgjør en meget liten brøkdel av den samlede masse av fluidumet. for these turbulence occurrences even if the mentioned boundary layers only make up a very small fraction of the total mass of the fluid.

Ifølge termodynamikkens lover som gjelder for dette tilfelle, er varmeovergangsverdiene i det gunstigste tilfelle proporsjonal med gjennomstrømningen av fluidum, dvs. proporsjonal med fluidumets strømningshastighet langs varmevekslingsflaten. Det er ellers kjent at for å øke gjennomstrømningen stiger den energi som skal tilføres, med tredje potens av gjennomstrøm-ningsmultiplikatoren dersom det dreier seg om det turbulente strømningsområde. Dette gir seg også til kjenne ved alle anvendelser av varmevekslere med ringformige kanaler. According to the laws of thermodynamics that apply to this case, the heat transfer values are in the most favorable case proportional to the flow of fluid, i.e. proportional to the fluid's flow rate along the heat exchange surface. It is otherwise known that in order to increase the flow, the energy to be supplied increases with the third power of the flow multiplier if it concerns the turbulent flow area. This is also evident in all applications of heat exchangers with annular channels.

Det følger derav at kraftbehovet for å tilveiebringe strømningen må økes åtte ganger for å fordoble varmeovergangsverdiene. Man støter da allerede hurtig på økonomisk tolererbare grenser hva gjelder den maksimalt oppnåelige strømningshastighet. Det har nemlig intet formål i praksis å anvende 1 kWh elektrisk energi for å utveksle eller gjen-vinne 3 kWh i form av varmeenergi når den kjensgjerning tas i betraktning at 1 kWh elektrisk energi er tre ganger så It follows that the power requirement to provide the flow must be increased eight times to double the heat transfer values. One then quickly encounters economically tolerable limits in terms of the maximum attainable flow rate. It has no purpose in practice to use 1 kWh of electrical energy to exchange or recover 3 kWh in the form of heat energy when the fact is taken into account that 1 kWh of electrical energy is three times as

dyr. Balansen ville i alle tilfeller være negativ dersom de ytterlig<ere><oppstå>tte omkostninger tas med i beregningen. animals. The balance would in all cases be negative if the additional costs incurred were included in the calculation.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en hurtig fornyelse av grenseskiktene og dermed høyere varmeovergangsverdier uten å forårsake turbulens i fluidumet. The invention aims to provide a rapid renewal of the boundary layers and thus higher heat transfer values without causing turbulence in the fluid.

For dette formål gås det ut fra to fysikalske lover, hvorav den ene uttrykker at hver bevegelse bestreber seg på å holde seg så lenge den ikke blir forstyrret (treghetslov). Dette gjelder for spiralbevegelser av den type som kan forekomme i ringkanaler som er dannet av koaksiale sylindre dersom visse betingelser tas i betraktning, nemlig: For this purpose, two physical laws are assumed, one of which states that every movement strives to maintain itself as long as it is not disturbed (law of inertia). This applies to spiral movements of the type that can occur in annular channels formed by coaxial cylinders if certain conditions are taken into account, namely:

- tilstrekkelig avstand mellom sylinderne - sufficient distance between the cylinders

- perfekt rundhet for sylinderne - perfect roundness for the cylinders

- glatte overflater - smooth surfaces

- tangensial tilførsel av fluidumet. - tangential supply of the fluid.

Den andre fysikalske lov gjelder transversale sekundær-bevegelser som under visse forutsetninger dannes ved enhver sirkelbevegelse av et fluidum innenfor konkave vegger. Disse sekundære rullebevegelser i samme retning som er betinget av sentrifugalkraften, representerer "Couette-fenomenet" (hhv. nærmere bestemt "Couette-Gortler"-fenomenet). Disse sammen-heng er nærmere omtalt i den nedenstående beskrivelse. The second physical law applies to transverse secondary movements which, under certain conditions, are formed by any circular movement of a fluid within concave walls. These secondary rolling motions in the same direction that are conditioned by the centrifugal force represent the "Couette phenomenon" (or more precisely the "Couette-Gortler" phenomenon). These contexts are discussed in more detail in the description below.

For å løse oppgaven ifølge oppfinnelsen tilveiebringes en varmeveksler for fluida som ifølge oppfinnelsen oppviser en rekke koaksialt anordnede, sylindriske elementer som avgrenser ringkanaler, og dessuten oppsamlingskammere som er tilknyttet ringkanalene, idet et tangensialt innført fluidum som er satt i roterende bevegelse, strømmer i ringkanalene, og idet oppsamlingskamrenes tverrsnitt er større em ring-kamrenes tverrsnitt og oppsamlingskamrene er anordnet i ring- In order to solve the task according to the invention, a heat exchanger for fluids is provided which, according to the invention, exhibits a number of coaxially arranged, cylindrical elements that delimit ring channels, and also collection chambers which are connected to the ring channels, as a tangentially introduced fluid which is set in rotary motion flows in the ring channels, and as the cross section of the collection chambers is larger than the cross section of the ring chambers and the collection chambers are arranged in a ring

kamrene på samme side som fluiduminnløpet. the chambers on the same side as the fluid inlet.

Ytterligere foretrukne utførelsesformer av varmeveksleren ifølge oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav. Further preferred embodiments of the heat exchanger according to the invention appear from the independent patent claims.

Utførelseseksempler av varmeveksleren ifølge oppfinnelsen er nedenfor nærmere beskrevet under henvisning til tegningene. Av disse viser Design examples of the heat exchanger according to the invention are described in more detail below with reference to the drawings. Of these shows

Fig. 1 et delsnitt gjennom en ringkanal med fluidumets strømningsforløp, Fig. 2 et deltverrsnitt gjennom en ringkanal med inntegnet strømningsforløp, Fig. 3 et skjematisk, perspektivisk delriss av den rulle-hhv. ringstrømning som dannes, Fig. 4 et skjematisk vertikalsnitt gjennom et første ut-førelseseksémpel på en varmeveksler, Fig. 5 et tverrsnitt gjennom den nedre del av varmeveksleren ifølge Fig. 4, Fig. 6-8 skjematiske riss av tre ytterligere utførelses-eksempler på varmevekslere i form av vertikale lengdesnitt med tilhørende tverrsnitt gjennom varmevekslernes nedre del, Fig. 9 et skjematisk vertikalsnitt gjennom et ytterligere utførelseseksempel, Fig. 10 en variant av utførelseseksemplet ifølge Fig. 9 og Fig. 11 en ytterligere variant med tilhørende tverrsnitt gjennom den nedre del. Fig. 1 a partial section through an annular channel with the flow course of the fluid, Fig. 2 a partial cross-section through an annular channel with the flow course drawn, Fig. 3 a schematic, perspective partial view of the rolling or ring flow that is formed, Fig. 4 a schematic vertical section through a first design example of a heat exchanger, Fig. 5 a cross section through the lower part of the heat exchanger according to Fig. 4, Figs 6-8 schematic drawings of three further design examples of heat exchangers in the form of vertical longitudinal sections with corresponding cross-sections through the lower part of the heat exchangers, Fig. 9 a schematic vertical section through a further embodiment example, Fig. 10 a variant of the embodiment example according to Fig. 9 and Fig. 11 a further variant with a corresponding cross-section through the lower part .

På Fig. 1 er vist et snitt gjennom en ringkanal 1 gjennom hvilken et fluidum strømmer med roterende bevegelse. Den roterende bevegelse kan oppnås ved rotasjon av den konkave vegg (ifølge eksperiment av Couette) eller ved tangensial innmatning av fluidumet (Gortlers teori, eksperimentelt bevist av Liepmann i 1943) . Fluidumets tilbøyelighet til å avvike fra den sirkelformige retning og til å gå over i en tangensial retning fremgår og er antydet ved hjelp av pilen Pl. Med økende rotasjonshastighet fører den nevnte tilbøyelighet til å avvike over i tangensial retning til en awikning i side-retning langs den konkave vegg og derved til en sekundær-strømning, som vist på Fig. 2. Fig. 1 shows a section through an annular channel 1 through which a fluid flows with rotating motion. The rotary movement can be achieved by rotation of the concave wall (according to the experiment of Couette) or by tangential feeding of the fluid (Gortler's theory, experimentally proven by Liepmann in 1943). The tendency of the fluid to deviate from the circular direction and to pass into a tangential direction appears and is indicated by means of the arrow Pl. With increasing rotation speed, the aforementioned tendency to deviate in the tangential direction leads to a deviation in the side direction along the concave wall and thereby to a secondary flow, as shown in Fig. 2.

På Fig. 2 er en ringkanal 1 vist gjennom hvilken fluidumet strømmer som er satt i en sterk rotasjonsbevegelse. Denne bevirker en stabil sekundærstrømning som forløper på tvers i form av rulle- eller ringstrømninger i overensstem-melse med pilene P2 og med rotasjon i samme retning. In Fig. 2, an annular channel 1 is shown through which the fluid flows which is set in a strong rotational movement. This causes a stable secondary flow which proceeds transversely in the form of rolling or ring flows in accordance with the arrows P2 and with rotation in the same direction.

Fig. 3 viser perspektivisk disse rulle- eller ring-strømninger. Fig. 3 shows these rolling or ring flows in perspective.

Primærbevegelsene har på samme måte som sekundærbe-vegelsene det særpreg at de ikke beholder deres turbulente karakter ved meget høye "relative hastigheter". Disse hastigheter kan være mer enn 10 ganger høyere enn grense-hastigheten ved overgangen fra det ikke turbulente til det turbulente område, og dette gjelder for like fluida som strømmer i de samme ringformige kanaler, men innen et rettlinjet og ikke innen et roterende område. The primary movements, in the same way as the secondary movements, have the distinctive feature that they do not retain their turbulent character at very high "relative speeds". These velocities can be more than 10 times higher than the limit velocity at the transition from the non-turbulent to the turbulent region, and this applies to similar fluids flowing in the same annular channels, but within a rectilinear and not within a rotating region.

Med uttrykket "relativ hastighet" skal den hastighet forstås som fluidumet strømmer langs de konkave vegger med. Denne kan være 10 til 2 0 ganger høyere enn fluidumets gjennomstrømningshastighet som uttrykkes ved den volumetriske gjennomstrømning over kanaltverrsnittet pr. tidsenhet. The term "relative speed" is to be understood as the speed with which the fluid flows along the concave walls. This can be 10 to 20 times higher than the flow rate of the fluid which is expressed by the volumetric flow over the channel cross-section per unit of time.

Foruten den tekniske anvendelse av de to nevnte fysikalske lover kan anvendelsen av en periodisk lukkende ventil være anordnet i forbindelse med varmeveksleren ifølge oppfinnelsen og med fordel stå under innvirkning av en egnet pneumatisk styreinnretning. Besides the technical application of the two aforementioned physical laws, the use of a periodically closing valve can be arranged in connection with the heat exchanger according to the invention and advantageously be under the influence of a suitable pneumatic control device.

Hver ventil som periodisk åpnes og lukkes, forårsaker svingninger i fluidumstrømmen. Når dette fluidum er kom-primerbart og transporteres ved hjelp av en ventilator, Each valve that periodically opens and closes causes fluctuations in the fluid flow. When this fluid is compressible and transported using a ventilator,

blir det ved stengning av ventilen komprimert til det maksimale trykk som leveres av ventilatoren, idet dette trykk innføres i et rom som mates fra innløpssiden og som er stengt mot utløpssiden. Når ventilen åpnes, unnviker den lagrede, komprimerte fluidummengde med en hastighet som er avhengig av komprimeringstrykket og av utløpsåpningens tverrsnitt. when the valve is closed, it is compressed to the maximum pressure delivered by the ventilator, as this pressure is introduced into a room which is fed from the inlet side and which is closed on the outlet side. When the valve is opened, the stored, compressed fluid quantity escapes at a rate that depends on the compression pressure and the cross-section of the outlet opening.

Ved varmeveksleren ifølge oppfinnelsen overlagres disse svingninger i spiralstrømmen på to måter: - rulle-eller ringstrømningene i samme retning forskyver seg parallelt i forhold til sylinderens vegger - den forbigående økning av trykket øker fluidumets rotasjonshastighet i ringkanalen uten at det er nødvendig med til-førsel av ytterligere energi fordi dannelsen av overtrykket i fluidumet er ledsaget av en reduksjon i gjennomstrømningen. In the heat exchanger according to the invention, these fluctuations in the spiral flow are superimposed in two ways: - the scroll or ring flows in the same direction shift parallel to the walls of the cylinder - the transient increase in pressure increases the rotational speed of the fluid in the ring channel without the need for the supply of additional energy because the formation of the overpressure in the fluid is accompanied by a reduction in the flow.

De to nevnte virkninger øker den relative hastighet mellom fluidumet og varmevekslerens vegg og dermed hastigheten som grenseskiktene fornyer seg med. Derved øker varmeovergangsverdiene tilsvarende. Alle disse bevegelser påvirker ikke på noen måte strømningskarakteren for den overveiende masse av fluidumet, og denne holder seg ikke turbulent og forbruker derved ingen energi. The two effects mentioned increase the relative speed between the fluid and the heat exchanger wall and thus the speed with which the boundary layers are renewed. Thereby, the heat transfer values increase accordingly. All these movements do not in any way affect the flow character of the predominant mass of the fluid, and this does not remain turbulent and thereby consumes no energy.

Ventilene som danner de nevnte svingninger, kan være mekaniske eller pneumatiske. I det førstnevnte tilfelle kan rotasjonen for en skive eller plate (innen den angjeldende teknikk betegnet som en strupeventil) som stenger utløpstverr-snittet fra trykkoppsamlingsområdet, styres ved hjelp av en drivmotor dersom skiven hhv. platen er montert på en aksel. Dette er på Fig. 4 og 5 betegnet med 5 og 10. The valves that form the aforementioned oscillations can be mechanical or pneumatic. In the first-mentioned case, the rotation of a disk or plate (within the relevant technique referred to as a throttle valve) which closes the outlet cross-section from the pressure collection area, can be controlled by means of a drive motor if the disk or the disc is mounted on a shaft. This is denoted by 5 and 10 in Fig. 4 and 5.

I det annet tilfelle hvor en pneumatisk ventil anvendes (= strømningsstrupeventil) fås ytterst sterke turbulenser ved hjelp av en slaglignende vending av strømmen som med rotasjonsbevegelse kommer ut fra den ringformige kanal, idet strømmen avbøyes f.eks. med 180° over i en annen koaksial ringkanal. In the second case, where a pneumatic valve is used (= flow throttle valve), extremely strong turbulence is obtained by means of an impact-like reversal of the flow which comes out of the annular channel with a rotational movement, as the flow is deflected e.g. with 180° across in another coaxial ring channel.

Funksjonsprinsippet for en slik pneumatisk ventil fremgår av Fig. 6-8. På disse er to ringkanaler 20 og 21 vist som er anordnet koaksialt ved siden av hverandre og slik utformet at de slaglignende, dvs. med liten krumningsradius, avbøyer fluidumets strømningsretning. The functional principle for such a pneumatic valve is shown in Fig. 6-8. On these, two ring channels 20 and 21 are shown which are arranged coaxially next to each other and are designed in such a way that they deflect the direction of flow of the fluid in a blow-like manner, i.e. with a small radius of curvature.

Fig. 6 viser mer detaljert en radial tilførsel via Fig. 6 shows in more detail a radial supply via

en åpning 23, idet fluidumet strømmer rettlinjet i ringkanalene 20 og 21. I dette tilfelle forårsaker avbøyningen av be-vegelsesretningen ingen^turbulens som vil kunne føre til periodiske variasjoner. an opening 23, the fluid flowing in a straight line in the annular channels 20 and 21. In this case, the deflection of the direction of movement causes no turbulence which could lead to periodic variations.

På Fig. 7 og 8 er vist tangensial tilførsel via en åpning 24 slik at fluidumet får en rotasjonsstrømning. Fra Figures 7 and 8 show tangential supply via an opening 24 so that the fluid has a rotational flow. From

Fig. 7 fremgår det at en høyere strømningshastighet fore-kommer innen området for sylinderens konkave krumning. Dette forårsakes av sentrifugalkraften. Fig. 8 viser at når en bestemt hastighet er blitt nådd, støter strømmen på grunn av dens treghet mot ombøyningsorganene, og dette fører til at turbulenser 2 5 oppstår med en intensitet som alltid er lik det av ventilatoren ved dens merkedreietall maksimalt dannede"statiske trykk. Disse turbulenser 25 danner et uover-vinnelig hinder for strømningen, slik at gjennomstrømningen synker til null i løpet av en brøkdel av et sekund. Denne tilstand kan settes lik med ventilens stengestilling. Med null gjennomstrømning forsvinner disse turbulenser straks, Fig. 7 shows that a higher flow rate occurs within the area of the cylinder's concave curvature. This is caused by centrifugal force. Fig. 8 shows that when a certain speed has been reached, the flow, due to its inertia, impinges on the deflection means, and this causes turbulences 2 5 to occur with an intensity that is always equal to the "static pressure" generated by the fan at its rated speed maximum . These turbulences 25 form an insurmountable obstacle to the flow, so that the flow rate drops to zero within a fraction of a second. This condition can be set equal to the valve's closed position. With zero flow rate, these turbulences disappear immediately,

og strømningsstrupeventilen åpner seg. Arbeidsfrekvensen for strømningsstrupeventilen er bestemt av gjennomstrømningen, kanalenes dimensjoner og ventilatorens kjennelinjer. Det er blitt fastslått at ved en gjennomstrømning av 3000-30000 m 3/h ligger frekvensen for de på denne måte dannede svingninger innen området 70-7 Hertz. and the flow throttle valve opens. The operating frequency of the flow throttle valve is determined by the flow rate, the dimensions of the ducts and the characteristics of the ventilator. It has been established that with a flow rate of 3000-30000 m 3 /h, the frequency of the oscillations formed in this way is in the range of 70-7 Hertz.

Takket være ventilenes funksjon spiller varmeutvekslerens kollektorer rollen som blesttankér for komprimert luft. Disse funksjonerer på en slik måte at de kan sammenlignes med den måte som en fjær eller en pendel funksjonerer på, nemlig en nærmest fullstendig frigjøring av den lagrede energi. Thanks to the function of the valves, the collectors of the heat exchanger play the role of bladder tanks for compressed air. These function in such a way that they can be compared to the way in which a spring or a pendulum functions, namely an almost complete release of the stored energy.

Mens funksjonsprinsippet for den pneumatiske ventil er vist i forbindelse med Fig. 6-8, viser Fig. 9 skjematisk et utførelseseksempel på en varmeveksler. Denne er bygget opp~på følgende måte: While the functional principle of the pneumatic valve is shown in connection with Fig. 6-8, Fig. 9 schematically shows an embodiment of a heat exchanger. This is built up in the following way:

En første ytre ringkanal 36 er avgrenset av to A first outer ring channel 36 is delimited by two

sylindre 31 og 32 som er anordnet koaksialt i forhold til den i det vesentlige sylindriske varmevekslers lengdeakse cylinders 31 and 32 which are arranged coaxially in relation to the longitudinal axis of the essentially cylindrical heat exchanger

A. En annen ringkanal 37 er avgrenset av sylindre 32 og A. Another ring channel 37 is delimited by cylinders 32 and

33, en tredje ringkanal 38 av sylindre 33 og 34 og en fjerde innvendig ringkanal 39 av sylind.re 34 og 35. Alle disse ytterligere sylindre er likeledes anordnet koaksialt i forhold til aksen A. 33, a third annular channel 38 of cylinders 33 and 34 and a fourth internal annular channel 39 of cylinders 34 and 35. All these additional cylinders are likewise arranged coaxially in relation to the axis A.

Ringrommene 36 og 39 er forbundet med hverandre via The annular spaces 36 and 39 are connected to each other via

et avbøyningsbend 40 som også danner setet for den pneumatiske ventil. På tilsvarende måte står ringrommene 37 og 38 i forbindelse med hverandre via et avbøyningsbend 41 som igjen danner setet for en pneumatisk ventil. a deflection bend 40 which also forms the seat for the pneumatic valve. In a similar way, the annular spaces 37 and 38 are connected to each other via a deflection bend 41 which in turn forms the seat for a pneumatic valve.

Innen området for utløpsstussen. 47 for ringrommet Within the area of the outlet spigot. 47 for the annulus

36 er en oppsamlingsinnretning 42 for primærfluidumet anordnet på utløpssiden. På tilsvarende måte er utløps-stussen 48 for ringrommet 38 forsynt med en oppsamlingsinnretning 44 for sekundærfluidumet på utløpssiden, inn-løpsstussen 49 for ringrommet 37 forsynt med en oppsamlingsinnretning 49 for sekundærfluidumet på innløpssiden og endelig innløpsstussen 50 for ringrommet 39 forsynt med en oppsamlingsinnretning 45 for senkundærfluidumet på innløpssiden. Et varmeisolasjonsskikt 16 strekker seg rundt hele varmeveksleren. 36 is a collection device 42 for the primary fluid arranged on the outlet side. In a similar way, the outlet connection 48 for the annulus 38 is provided with a collection device 44 for the secondary fluid on the outlet side, the inlet connection 49 for the annulus 37 is provided with a collection device 49 for the secondary fluid on the inlet side and finally the inlet connection 50 for the annulus 39 is provided with a collection device 45 for the secondary fluid on the inlet side. A heat insulation layer 16 extends around the entire heat exchanger.

Det skal tilføyes at sylinderen 43 også er forsynt It should be added that cylinder 43 is also supplied

med en varmeisolasjon, slik at den ikke kan utveksle varme . med seg selv, men bare med primærfluidumet. with a thermal insulation, so that it cannot exchange heat. with itself, but only with the primary fluid.

En identisk funksjon fås med en varmeveksler med to ringkanaler ifølge Fig. 4. Primærfluidumet tilføres via en stuss 61 og strømmer gjennom en oppsamlingsinnretning 62 som er anordnet nær stussen 61. Primærfluidumet kommer i en ringkanal 6 3 hvor rullestrømmen med samme retning som danne&f er antydet ved hjelp av piler. Efter at primærfluidumet har strømmet gjennom ringkanalen 63, kommer det inn i en oppsamlingsinnretning 64 på utløpssiden, og denne kan innen området for utløpsstussen være forsynt med en strupespjeldventil 65 som er drevet av en motor 71 for periodisk å åpnes og stenges. An identical function is achieved with a heat exchanger with two annular channels according to Fig. 4. The primary fluid is supplied via a nozzle 61 and flows through a collection device 62 which is arranged close to the nozzle 61. The primary fluid enters an annular channel 6 3 where the rolling flow in the same direction as danne&f is indicated using arrows. After the primary fluid has flowed through the ring channel 63, it enters a collection device 64 on the outlet side, and this can be provided within the area of the outlet nozzle with a throttle valve 65 which is driven by a motor 71 to periodically open and close.

Den ytre ringkanal 68 for sekundærfluidumet oppviser The outer ring channel 68 for the secondary fluid exhibits

en lignende oppbygning. Sekundærf luidumet.- kommer via en stuss 66 inn i en oppsamlingsinnretning 67 og fra denne i en ringkanal 68 i hvilken den tilsvarende rullestrømning i samme retning dannes som er vist ved hjelp av piler. Sekundærfluidumet forlater derefter ringkanalen 68 via en oppsamlingsinnretning 6 9 på utløpssiden og via en stuss som er forsynt med en på samme måte utformet strupespjeldventil 70.. a similar structure. The secondary fluid.- comes via a nozzle 66 into a collection device 67 and from this into an annular channel 68 in which the corresponding rolling flow in the same direction is formed as shown by means of arrows. The secondary fluid then leaves the ring channel 68 via a collection device 69 on the outlet side and via a nozzle which is provided with a similarly designed throttle valve 70..

Ifølge oppfinnelsen kan også en pneumatisk ventil som er dannet av to kanaler som ligger ved siden av hverandre, kombineres med en mekanisk ventil som er anordnet ved utløpet for det annet fluidum, som skjematisk vist på Fig. 10. Henvisningstallene har her den samme betydning som i forbind else med Fig. 9. Den mekaniske strupespjeldventil drives av en motor 81. En slik løsning gjør det mulig i den ytre kanal 36 å anvende en avbøyningsinnretning som har form av en halvskål med meget stor radius. I motsetning til for-holdene i kanalene 37 og 38 som ligger ved siden av kanalen 36, oppstår derved ingen periodiske turbulenser. Pulser-ingene dannes ved hjelp av den mekaniske ventil 80. According to the invention, a pneumatic valve which is formed by two channels lying next to each other can also be combined with a mechanical valve which is arranged at the outlet for the second fluid, as schematically shown in Fig. 10. The reference numbers here have the same meaning as in connection with Fig. 9. The mechanical throttle valve is driven by a motor 81. Such a solution makes it possible in the outer channel 36 to use a deflection device which has the shape of a half bowl with a very large radius. In contrast to the conditions in the channels 37 and 38 which lie next to the channel 36, no periodic turbulences thereby arise. The pulses are formed using the mechanical valve 80.

Den praktiske utførelsesform av en varmeveksler The practical embodiment of a heat exchanger

ifølge Fig. 4 og 5 vil ikke by på vanskeligheter for en fag-mann innen dette tekniske område. according to Fig. 4 and 5 will not present difficulties for a person skilled in this technical field.

Derimot bet; inger konstruksjonen av en varmeveksler In contrast, bit; ing the construction of a heat exchanger

med fire kanaler, hvorav to og to står i forbindelse med hverandre via en avbøyningsinnretning, en viss fremgangsmåte som er nærmere forklart under henvisning til Fig. 11. Det kan fastslås at en veloverveiet anordning av flensene 47-50 muliggjør montering av de forskjellige sylindre. Spesielt gjør et ringformig fyllingsstykke 91 det mulig å montere sylinderen 92 som er forsynt med en kjegleformig del, og dessuten gjennomløpet for den isolerte og tykke sylinder 93, hvorved en pålitelig tetning av den samlede enhet efter monteringen sikres. with four channels, of which two and two are connected to each other via a deflection device, a certain procedure which is explained in more detail with reference to Fig. 11. It can be determined that a well-considered arrangement of the flanges 47-50 enables the assembly of the various cylinders. In particular, an annular filler piece 91 makes it possible to mount the cylinder 92, which is provided with a cone-shaped part, and also the passage for the insulated and thick cylinder 93, whereby a reliable sealing of the assembled unit after assembly is ensured.

Varmeveksleren ifølge oppfinnelsen byr på de følgende fordeler: - meget høye varmeovergangsverdier som kan være inntil ti ganger høyere enn for vanlige varmevekslere, forutsatt de samme betingelser hva gjelder temperaturforskjeller mellom The heat exchanger according to the invention offers the following advantages: - very high heat transfer values which can be up to ten times higher than for ordinary heat exchangers, assuming the same conditions regarding temperature differences between

de enkelte medier. the individual media.

- Små trykktap sammenlignet med vanlige varmevekslere. - Small pressure losses compared to conventional heat exchangers.

-Uømfintlighet overfor støvdannelse méd avsetninger på grunn av svingningene, hvilke bestryker samtlige overflater, og på grunn av fraværet av dødvinkler som begunstiger av-avsetninger. - Insensitivity to dust formation with deposits due to the oscillations, which coat all surfaces, and due to the absence of dead angles which favor deposits.

- Betydelig lavere vekt enn for vanlige varmevekslere. - Significantly lower weight than for conventional heat exchangers.

- Betydelig mindre dimensjoner enn for vanlige varmevekslere.. - Significantly smaller dimensions than for normal heat exchangers..

Apparatet ifølge oppfinnelsen kan derfor fremstilles rimelig av syrefast stål og anvendes ved avkjøling av forbrenningsgasser som inneholder svovelforbindelser ("røk-gasser"), og nærmere bestemt inntil kondensasjon av vanndampen som dannes ved forbrenning av hydrogenholdige brensler. The apparatus according to the invention can therefore be manufactured reasonably from acid-resistant steel and used for cooling combustion gases containing sulfur compounds ("smoke gases"), and more specifically until the condensation of the water vapor formed by the combustion of hydrogen-containing fuels.

Dypkjøling og kondensasjon av røkgasser muliggjør Deep cooling and condensation of flue gases makes it possible

på den ene side en brenselbesparelse av 10-30% alt efter situasjonen for de tidligere oppståtte tap, og på den annen side en lettere sluttbehandling av disse røkgasser som er nødvendig for å bekjempe miljøforurensninger. on the one hand, a fuel saving of 10-30% depending on the situation for the previously incurred losses, and on the other hand, an easier final treatment of these flue gases which is necessary to combat environmental pollution.

Claims

1. Heat exchanger for fluids, characterized in that it exhibits a number of coaxially arranged cylindrical elements which delimit ring channels, and also collection chambers which are arranged adjacent to the ring channels, tangentially introduced fluids that have been given a rotating movement flow in the ring channels, and the cross-section of the collection chambers is larger than the cross-section of the ring chambers, and the collection chambers are arranged in the ring chambers, i. at least on the same side as the fluid inlet.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that further collection chambers are arranged on the outlet side of the fluid for at least part of the ring channels.

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that at least one of the collection chambers arranged on the inlet and/or outlet side is periodically open and closed.

4. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that it comprises two coaxial ring channels (37,38) which lie next to each other and which are connected to each other at one end and are formed by introducing a cylindrical separating element (33) into an annular space which is limited by the two cylindrical elements (32,34).

5. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the cylindrical separating element (33) is formed by a double-walled element which delimits an independent, annular space which is completely isolated from the fluids circulating in the two annular channels (37,38), where by its thermal insulation is ensured.

6. Heat exchanger according to claim 4 or 5, characterized in that the cylindrical separating element (33) consists of a material or is covered with a material with low thermal conductivity.

7. Heat exchanger according to claims 1-6, characterized in that for mounting the two cylindrical elements (32,34) a ring or crown-like element (91) is arranged with sufficient width to enable coaxial arrangement of the cylinders.

8. Heat exchanger according to claim 7, characterized in that one of the two cylindrical elements (32,34) is provided with a diverging cone-shaped end piece and the other with a converging cone-shaped end piece.

9. Heat exchanger according to claims 1-8, characterized in that the two cylindrical elements (31,35) which delimit two ring channels (36,39), is connected to the cylindrical elements (32,32) by means of a semi-circular bowl which, by means of flanges or by welding, is arranged on the divergent or converging conical end piece that extends the corresponding cylinder.