PL165412B1 - Wymiennik ciepła - Google Patents

Abstract

Wymienrnkciepła o przepływie przeciwprądowym, posiadający cylindryczny płaszcz zakończony wypukłymi dennicami, króćce wody grzejnej usytuowane w osi wymiennika, króćce wody ogrzewanej usytuowane w części cylindrycznej płaszcza, oraz wymienny blok wężownic nawiniętych wokół rdzenia w układzie przcciwskrętnym i połączonych trwale ze ścianami sitowymi, znamienny tym, że płaszcz (10) składa się z dwóchjednakowych, symetrycznych części wyposażonych w połączenie śrubowo-kołnierzowe w połowie długości wymiennika, zaś wymienny blok wężownic osadzony jest pomiędzy elementami mocującymi (4) zamocowanymi trwale wewnątrz płaszcza (10), przy czym do każdej ściany sitowej (6) bloku wężownic przytwierdzony jest trzpień centrująco-montażowy (3), stanowiący przedłużenie rdzenia (8), przechodzący przez centryczny otwór w elemencie mocującym (4) i zakończony elementem złącznym.

Description

Przedmiotem wynalazku jest wymiennik ciepła, mający zastopowanie w instalacjach centralnego ogrzewania oraz ciepłej wody użytkowej w grupowych lub indywidualnych węzłach ciepłowniczych dużych mocy /1,0 - 6,0 MW/.

Znane są przeciwprądowe wymienniki ciepła typu WCO oraz WCW mające zastosowanie w instalacjach centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. Powierzchnie wymiany ciepła w tych wymiennikach stanowią gładkie rury w kształcie litery U prowadzone w dwóch odrębnych płaszczach połączonych nawrotnym kolanem oraz zamocowane do dwóch ścian sitowych. Wymienniki te posiadają jedną drogę przepływu wody grzejnej i jedną drogę przepływu wody ogrzewanej oraz charakteryzują się nieodpowiednią charakterystyką cieplno-hydrauliczną, niską intensywnością wymiany ciepła, dużym zużyciem materiałów i wymagają szeregowego łączenia kilku jednostek podstawowych wymiennika.

Eksploatowanie wyżej wymienionych wymienników jako pojedynczych jednostek jest technicznie i ekonomicznie nieuzasadnione. Natomiast występujące w nich zbyt niskie prędkości przepływu wody grzejnej i ogrzewanej są jednym z powodów szybkiego zarastania powierzchni wymiany ciepła oraz spadku mocy cieplnej w okresie eksploatacji, co przy trudnym dostępie do wężownic, wymagającym demontażu wymiennika z węzła, stwarza znaczne kłopoty w eksploatacji.

Znany jest także nierozbieralny, pionowy, przeciwprądowy, płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła, w którym wężownice stanowią spiralne rurki nawinięte przeciwskrętnie w kilku warstwach wokół rdzenia przymocowanego do dwóch ścian sitowych. Wewnątrz rurek płynie woda grzejna, natomiast na zewng-trz rurek woda ogrzewana. Taka oonstrukcja wymiennika paaktccznie nniemożliwia dokonywanie przeglądów i remontów z uwagi na brak dostępu do wężownic, a ponadto są trudne technologicznie w produkcji, zwłaszcza ze względu na trudność uzyskania powtarzalności wymiarów i osiowości bloku wężownic.

Znane są takie wymienniki z wysuwanym systemem ΓL^^ι^v^^ιy lub Γozłącznym blc^mm wężom!,, w których dostęp do wężownic zapewnia demontowalna ppokrwa lut) dennica przykręcona z jednej lub z obu stron części cylindrycznej płaszcza. Wymienniki te są trudne w wykonaniu i montażu i wymagają wyposażenia w zwiększoną ilość dodatkowych części, co wpływa na wysokie koszty wytwarzania. W celu uzyskania dostępu do wężownic wymienniki te również wymagają demontażu z węzła.

Wymienniki płaszczowo-rurowe o przepływie prziciwppędowwy, przeznaczone do łączenia ze sobą, posiadają króćce wody ogrzewanej w części cylindrycznej płaszcza oraz dwa króćce wody grzejnej usytuowane w osi wymiioonka. Pozwala to na łatwe ich łączenie w typowych układach poziomych lub pionowych w celu uzyskania projektowanej wydajności cniplnij. Jednak z uwagi

165 412 na trwałe usytuowanie króćców wody ogrzewanej, ich łączenie w układach nietypowych, na przykład ze względu na ukształtowanie węzła, jest utrudnione i wymaga stosowania dodatkowych odcinków rur lub zmiany konstrukcji wymiennika.

W zależności od typu konstrukcji, wymienniki te mogą pracować albo tylko w układzie poziomym, jak wymienniki typu WCO i WCW z rurami giętymi, albo tylko w układzie pionowym w przypadku wymiennika z wężownicami. Ponadto wymienniki stosowane do podgrzewania wody w sieci cieplnej wymagają innych rozwiązań konstrukcyjnych niż stosowane w sieci ciepłej wody użytkowej. W przypadku wymienników z rurami giętymi wymóg szeregowego łączenia kilku jednostek podstawowych wymiennika koliduje z wymogiem łączenia równoległego instalacji po stronie wody sieciowej, co ogranicza możliwość ich stosowania w innych niż założone w dokumentacji projektowej zestawieniach i parametrach pracy.

W celu wyeliminowania wad konstrukcyjnych w wymienionych wcześniej rozwiązaniach opracowano wysokosprawny wymiennik ciepła o korzystnej charakterystyce cieplno-hydraulicznej, w którym po obu stronach powierzchni wymiana ciepła zachodzi w warunkach w pełni rozwiniętego ruchu burzliwego oraz czystego przepływu przeciwprądowego w pojedyńczym wymienniku.

Wymiennik według wynalazku, posiadający cylindryczny płaszcz zakończony wypukłymi dennicami, króćce wody grzejnej usytuowane w osi wymiennika, króćce wody ogrzewanej usytuowane w części cylindrycznej płaszcza, oraz wymienny blok wężownic nawiniętych wokół rdzenia w układzie przeciwskrętnym i połączonych trwale ze ścianami sitowymi, charakteryzuje się tym, że płaszcz składa się z dwóch jednakowych, symetrycznych części wyposażonych w połączenie śrubowokołnierzowe w połowie długości wymiennika, zaś wymienny blok wężownic osadzony jest pomiędzy elementami mocującym zamocowanymi trwale wewnątrz płaszcza. Ponadto, do każdej ściany sitowej bloku wężownic przytwierdzony jest trzpień centrująco-montażowy, stanowiący przedłużenie rdzenia, przechodzący przez centryczny otwór w elemencie mocującym i zakończony elementem złącznym.

Zastosowanie modułowej budowy wymiennika w oparciu o powtarzalny dzielony płaszcz i blok wężownic znacznie upraszcza technologię oraz obniża koszty produkcji, umożliwia elastyczne uzyskanie dowolnych właściwości cieplnych i hydraulicznych wymiennika przy wykorzystaniu tego samego płaszcza i wymienialnych bloków wężownic o odpowiedniej geometrii, jak również, w zależności od wymagań cieplnych, hydraulicznych lub funkcjonalnych węzła, umożliwia pracę wymiennika zarówno w układzie pionowym jak i poziomym przy dowolnym usytuowaniu króćców wody ogrzewanej w wyniku obrotu obu części płaszcza względem siebie. Układ funkcjonalno-konstrukcyjny wymiennika umożliwia ponadto łatwe przeprowadzenie przeglądu lub regeneracji bloku wężownic w okresie eksploatacji . ddowwidnnia goornerna owwiezzcnni oddy grzejnej i ogzzewanej oraz korzystne ukształtowanie poeiegrzhnn wymiany ciepła wpływa na znaczny wzrost intensywności wymiany ciepła.

W opisanej konstrukcji uzyskano również korzystną charakterystykę cieplno-hydrauliczną, duży stopień schłodzenia wody grzejnej oraz stabilizację parametrów cieplnych w okresie eksploatacji wymiennika.

Wynalazek uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wymiennik w częściowym przekroju pionowym, a fig. 2 przedstawia zestaw dwóch wymienników w układzie poziomym.

Podstawowym elementem wymiennika jest układ wężownic 9 wykonany z rurek nawiniętych spiralnie, dgzecneskgętnie wokół rdzenia 8. Końce wężownic 9 i rdzenia 8 zamocowane są trwale w ściankach sitowych 6, do których przytwierdzone są z drugiej strony gwintowane na końcach trzpienie zejtgueązo-oontażown 3. Układ wężownic 9 stanowi wraz ze ścianami sitowymi 6 wymienny blok osadzony rozłącznie pomiędzy elementami mocującymi 4 zamocowanymi trwale wewnątrz płaszcza 10 złożonego z dwóch symetrycznych, cylindrycznych części. Obie części płaszcza 10 łączone są za pomocą połączenia śrubowo-kołnierzowego 11. Element mocujący 4 ma kształt stożka przechodzącego na obwodzie w płaski kołnierz oporowy z uszczelką 5 dociskaną przez ścianę sitową 6, którego powierzchnie stożkowe zaopatrzone są w szczeliny przepływowe wody grzejnej, zaś w części środkowej stożka wykonany jest znjtgyzzjy otwór. W otworze tym umieszczony jest trzpień centrująca-montażowy 3 zaopatrzony w element złączny w postaci nakrętki. Króćce wody grzejnej 1 przymocowane są trwale do płaszcza 10 w osi wymiennika, zaś króćce wody ogrzewanej 7 przymocowane są trwale do płaszcza 10 w części ograniczonej ścianami sitowymi 6, prostopadle do osi wymiennika.

165 412

Wymiennik działa następująco: woda grzejna poprzez górny króciec 1 dostaje się· do komory 2 pomiędzy płaszczem 10 i ścianą sitową 8. Następnie przepływając przez układ wężownic· 9 oddaje moc cieplną i schłodzona dostaje się do dolnej komory 2 i poprzez dolny króciecrl opuszcza wymiennik. Woda ogrzewana dopływa do wymiennika poprzez dolny króciec 7. Następnie przepływa przez przestrzeń międzyrurkową utworzoną pomiędzy płaszczem 10 i rdzeniem 8 wymiennika omywając od zewnątrz rurki wężownic 9, ogrzewa się i opuszcza wymiennik przez górny króciec 7. Ola polepszenia szczelności połączenia ściany sitowej 6, uszczelki 5 i elementu mocującego 4, wykorzystuje się siły sprężystości układu rurek wężownic 9 oraz trzpienia centrująco-montażowego 3. Ponadto trzpień centrująco-montażowy 3 wykorzystywany jest podczas produkcji wymiennika jako uchwyt w urządzeniu do nawijania wężownic, zaś rdzeń 8, przyspawany do ściany sitowej 6, służy do przenoszenia napędu w procesie nawijania wężownic. Umożliwia to zachowanie w procesie produkcji powtarzalności wymiarów oraz osiowości bloku wężownic 9. Korzystne usytuowanie króćców wody ogrzewanej ustala się podczas montażu wymiennika przez obrót obu części płaszcza względem siebie. Możliwość funkcjonalnego łączenia wymienników w zestawy przedstawiono na fig. 2.

FIG?

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Wymiennik ciepła o przepływie przeciwprądowym, posiadający cylindryczny płaszcz zakończony wypukłymi dennicami, króćce wody grzejnej usytuowane w osi wymiennika, króćce wody ogrzewanej usytuowane w części cylindrycznej płaszcza, oraz wymienny blok wężownic nawiniętych wokół rdzenia w układzie przeciwskrętnym i połączonych trwale ze ścianami sitowymi, znamienny tym, że płaszcz /10/ składa się z dwóch jednakowych, symetrycznych części wyposażonych w połączenie śrubowo-kołnierzowe w połowie długości wymiennika, zaś wymienny blok wężownic osadzony jest pomiędzy elementami mocującymi. /4/ zamocowanymi trwale wewnątrz płaszcza /10/, przy czym do każdej ściany sitowej /6/ bloku wężownic przytwierdzony jest trzpień centrująco-montażowy /3/, stanowiący przedłużenie rdzenia /8/, przechodzący przez centryczny otwór w elemencie mocującym /4/ i zakończony elementem złącznym.