Przedmiotem wynalazku jest przepływowy pionowy walczakowy wymiennik ciepła dla schładzania cieczą czynnika gazowego.The present invention relates to a vertical flow-through drum heat exchanger for liquid cooling a gas medium.
Znane są przepływowe pionowe wymienniki ciepła dla schładzania czynnika gazowego, będące walczakami z górną i dolną komorą płynnego czynnika schładzającego, najczęściej wodą, połączonych żebrowanymi rurami którymi przepływa czynnik chłodzący, zaś schładzany gaz przepływając poprzecznie przez walczak omywa rury z czynnikiem chłodzącym. Z uwagi na mały współczynnik przenikania wynikający z małych przepływów gazu przez pęczki rur wymienniki te znalazły ograniczone zastosowania pomimo swojej prostej konstrukcji. Dla uzyskania większych prędkości przepływu gazu, a tym samym większego współczynnika przenikania, w wymiennikach tych zastosowano poprzeczne przegrody, jednak z uwagi na wymagane przekroje przepływu gazu wymienniki te narzucają konieczność zwiększenia ich wysokości, co znacznie podraża ich koszt wykonania z uwagi na ilość i długość rur wymiennika, najczęściej rur żebrowanych oraz wymaga zapewnienia odpowiedniej przestrzeni nad wymiennikiem dla demontażu układu.Flow-through vertical heat exchangers for cooling the gaseous medium are known, being drums with an upper and lower chamber of a liquid cooling medium, most often with water, connected by finned pipes through which the cooling medium flows, and the cooled gas, flowing transversely through the drum, washes the pipes with the cooling medium. Due to the low permeation rate resulting from small gas flows through the tube bundles, these exchangers have found limited applications despite their simple construction. In order to obtain higher gas flow velocities, and thus a greater penetration coefficient, transverse partitions were used in these exchangers, however, due to the required gas flow cross-sections, these exchangers impose the need to increase their height, which significantly increases their cost due to the number and length of pipes exchanger, most often finned pipes, and requires adequate space above the exchanger for disassembly of the system.
Przepływowy wymiennik ciepła według wynalazku, będący walczakiem z górną i dolną komorą płynnego czynnika schładzającego, najczęściej wodą, połączonych korzystnie żebrowanymi rurami którymi przepływa czynnik chłodzący, zaś schładzany gazowy czynnik przepływa poprzecznie w stosunku do rur chłodzących, ma trzy pionowe przegrody w kształcie zbliżonym do litery U, dwie zewnętrzne i jedną wewnętrzną, przy czym przegrody zewnętrzne mocowane są zewnętrznymi płaszczami do płaszcza walczaka i rozsunięte kształtując poprzeczny kanał, zaś przegroda wewnętrzna jest odwrócona zachodząc w przegrody zewnętrzne i obejmując wewnętrzny kanał przegród zewnętrznych, dzielące zespól rur na cztery pęczki. Dolna komora czynnika płynnego stanowi odrębny zespół osadzony w dennicy walczaka kształtując kanał zbiorczy kondensatu. Przepływowy wymiennik ciepła według wynalazku pozwala na znaczne zwiększenie współczynnika przenikania z uwagi na zwiększoną prędkość gazu oraz znaczne zmniejszenie ilości rur w granicach co najmniej 40%.The flow heat exchanger according to the invention, being a drum with an upper and lower chamber of a liquid cooling medium, most often water, connected by preferably finned pipes through which the cooling medium flows, and the cooled gaseous medium flows transversely to the cooling pipes, has three vertical partitions in the shape similar to a letter U, two outer and one inner, where the outer baffles are attached with outer mantles to the drum shell and spread apart to form a transverse channel, and the inner baffle is inverted overlapping the outer baffles and embracing the inner channel of the outer baffles, dividing the pipe set into four bundles. The lower fluid medium chamber is a separate unit embedded in the bottom of the drum, shaping the condensate collecting channel. The flow heat exchanger according to the invention allows a significant increase in the transmission coefficient due to the increased gas velocity and a significant reduction in the number of pipes by at least 40%.
Przepływowy wymiennik ciepła według wynalazku przedstawiony jest na załączonym rysunku, którego fig. 1 przedstawia walczak w półprzekroju pionowym i półwidoku, a fig. 2 poprzeczny przekrój walczaka A-A zaznaczony na fig. 1.A flow heat exchanger according to the invention is shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows the drum in a half-vertical half-section and in Fig. 2 the cross-section of the A-A drum marked in Fig. 1.
Przepływowy wymiennik według wynalazku stanowi pionowy walczak 1 z górną komorą 2 i wyodrębnioną dolną komorą 3 połączone zespołem żebrowanych rur 4 którymi przepływa czynnik chłodzący, przy czym dolna komora 3 osadzona jest w dennicy walczaka 1 kształtując zbiorczą komorę 5 kondensatu. Walczaka 1 ma trzy pionowe przegrody w kształcie zbliżonym do litery U, dwie zewnętrzne przegrody 6 i jedną wewnętrzną przegrodę 7, przy czym przegrody zewnętrzne mocowane są zewnętrznymi płaszczami do płaszcza walczaka 1 i rozsunięte kształtując poprzeczny wewnętrzny kanał 8, zaś wewnętrzna przegroda 7 jest odwrócona zachodząc w zewnętrzne przegrody 6 i obejmując wewnętrzny kanał 8, dzielące zespół rur 4 na cztery pęczki 4a. Czynnik gazowy, podobnie jak w znanych wymiennikach doprowadzany jest do walczaka 1 poprzecznym dolotowym króćcem 9 i przeciwległym wylotowym króćcem 10, czynnik chłodzący dolotowym króćcem 11 i wylotowym króćcem 12 zlokalizowanymi w górnej komorze 2, zaś kondensat odprowadzany jest dennym króćcem 13.The flow exchanger according to the invention is a vertical drum 1 with an upper chamber 2 and a separate lower chamber 3 connected by a set of finned pipes 4 through which the cooling medium flows, while the lower chamber 3 is seated in the bottom of the drum 1, forming a collective condensate chamber 5. The drum 1 has three U-shaped vertical partitions, two external partitions 6 and one internal partition 7, the external partitions are fastened with external mantles to the drum shell 1 and separated to form a transverse internal channel 8, and the internal partition 7 is inverted overlapping into outer partitions 6 and embracing the inner conduit 8, dividing the tube assembly 4 into four tufts 4a. The gaseous medium, similarly to known exchangers, is supplied to the drum 1 through the transverse inlet stub pipe 9 and the opposite outlet stub pipe 10, the cooling agent through the inlet pipe 11 and the outlet pipe 12 located in the upper chamber 2, and the condensate is discharged through the bottom pipe pipe 13.