CZ3784U1 - Heat-exchange apparatus - Google Patents

Description

Technické řešení se týká výměníku tepla tvořeného alespoň jednou vnější trubkou, v níž je uložena alespoň jedna vnitřní trubka.The invention relates to a heat exchanger comprising at least one outer tube in which at least one inner tube is arranged.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Jsou známy výměníky tvořené nádobou s ohřívaným médiem, v níž se nachází trubka vinutá do spirály, kterou proudí topné médium. Tyto výměníky jsou výhodné tam, kde je žádoucí kumulace tepla a hmotnosti na straně ohřívané kapaliny, naopak nejsou použitelné v systémech vyžadujících okamžitou odezvu na regulační impulsy.There are known exchangers consisting of a vessel with a heated medium in which a tube is wound into a spiral through which the heating medium flows. These exchangers are advantageous where heat and mass accumulation on the side of the liquid to be heated is desirable, but are not applicable in systems requiring immediate response to control pulses.

Známé výměníkové systémy trubka v trubce využívají výhodu koncentrace teplosměnné plochy do relativně malého objemu. Jsou tvořeny množinou rovnoběžných přímkových úseků vnitřních trubek zaústěných na každém konci do jedné trubkovnice a obklopených vnějšími trubkami. Přitom kolena umístěná na vnější straně trubkovnice převádějí médium z jednoho úseku vnitřní trubky do druhého. Konce úseků vnějších trubek jsou rovněž vzájemně propojeny tak, aby médium vedené vnější trubkou proteklo postupně všemi jejími úseky. Nevýhodou tohoto uspořádání známých výměníků může být v řadě případů jejich dispozice, která neumožňuje např. plynulou volbu velikosti teplosměnné plochy. Další nevýhodou je obtížná kompenzace rozdílných dilatací v přímkových úsecích trubek v případě velkých teplotních rozdílů mezi topným a ohřívaným médiem. Proudění médií v rovných úsecích se vyznačuje menšími součiniteli přestupu tepla konvekcí.The known tube-in-tube heat exchanger systems take advantage of the concentration of the heat exchange surface to a relatively small volume. They consist of a plurality of parallel straight sections of inner tubes that extend into each tube sheet at each end and are surrounded by outer tubes. The elbows located on the outside of the tube plate transfer the medium from one section of the inner tube to the other. The ends of the outer tube sections are also interconnected so that the medium through the outer tube flows sequentially through all of its sections. A disadvantage of this arrangement of known exchangers can be their disposition in many cases, which does not allow for example a continuous selection of the size of the heat exchange surface. A further disadvantage is the difficulty of compensating for different dilatations in the straight sections of the pipes in the case of large temperature differences between the heating and the heating medium. The flow of media in straight sections is characterized by smaller convection heat transfer coefficients.

Technické řešení si klade za úkol vytvořit výměník tepla nové výhodné dispozice, který by odstranil dilatační problémy známých řešení a intenzifikoval přestup tepla.The aim of the technical solution is to create a heat exchanger of a new advantageous disposition, which would eliminate the expansion problems of known solutions and intensify the heat transfer.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedený úkol řeší výměník tepla tvořený alespoň jednou vnější trubkou, v níž je uložena alespoň jedna vnitřní trubka, jehož podstata spočívá v tom, že vnější a vnitřní trubky jsou zformovány do šroubovice.This object is achieved by a heat exchanger consisting of at least one outer tube in which at least one inner tube is arranged, the principle being that the outer and inner tubes are formed into a helix.

Ve výhodném provedení výměníku mohou být trubky vedeny ve vícenásobné šroubovici, anebo v alespoň dvou souosých šroubovicích. Šroubovice mají s výhodou svislou osu. Ve vnější trubce mohou být uloženy nejméně dvě vnitřní trubky, přičemž vnitřní trubky mohou být s výhodou vzájemně po délce zkrouceny.In a preferred embodiment of the exchanger, the tubes may be guided in a multiple helix or in at least two coaxial helices. The helices preferably have a vertical axis. At least two inner tubes may be accommodated in the outer tube, the inner tubes preferably being twisted relative to one another.

Poloměr ohybu vnitřní trubky může být odlišný od poloměru ohybu vnější trubky. Tím se dále zvětší možnosti vzájemné dilatace vnější a vnitřní trubky. K podpoření turbulence a tím ke zvětšení hodnoty přestupního součinitele se může s výhodou průřezový profil vnější trubky po délce měnit, čehož může být dosaženo např. dodatečným vytvarováním trubky.The bend radius of the inner tube may be different from the bend radius of the outer tube. This further increases the expansion possibilities of the outer and inner tubes. In order to promote turbulence and thereby increase the value of the transfer coefficient, the cross-sectional profile of the outer tube can advantageously vary along the length, which can be achieved, for example, by additional tube shaping.

-1z )-1z)

CZ 3784 UCZ 3784 U

Obrázky na výkreseFigures in the drawing

Technické řešení bude dále objasněno pomocí výkresu, na němž obr. 1 znázorňuje příklad provedení jednoduchého výměníku tepla v bočním pohledu, obr. 2 je týž výměník v půdoryse, obr. 3 je zdvojené provedení výměníku v bočním pohledu, obr. 4 a 5 představují v řezu detaily možného uspořádání konců výměníku a obr. 6 je příklad provedení výměníku, v němž je poloměr ohybu vnitřní trubky menší než poloměr ohybu vnější trubky.The technical solution will be further elucidated by means of the drawing, in which Fig. 1 shows an exemplary embodiment of a simple heat exchanger in side view, Fig. 2 is the same heat exchanger in plan view; 6 is an exemplary embodiment of an exchanger in which the bend radius of the inner tube is smaller than the bend radius of the outer tube.

Příklady provedení technického řešeniExamples of technical solution

Výměník tepla je tvořen vnější trubkou 1 stočenou do šroubo- » více. V ní je vedena jedna nebo několik vnitřních trubek 2. Vnitřní trubky 2. jsou zaústěny do trubkovnic 3., mohou však mít _t ovšem i volná zakončení podle obr. 4. Vnější trubky 1 jsou na koncích opatřeny nátrubky 4 s trubkovicemi 3.. Výměník je podpírán ve svislé poloze nosnou konstrukcí 2· V příkladu podle obr. 1 je výměník tvořen jednoduchou šroubovicí, v příkladu podle obr. 3 jsou ve dvojnásobné šroubovicí vinuty dvě vnější trubky 1.The heat exchanger consists of an outer tube 1 coiled into a screw more. In it is guided by one or several inner pipes 2. The inner tube 2. The tube plates are led into the third, but can also be _T, however, the free end of Fig. 4. The outer tube 1 ends are provided with sleeves 4 Exchanger tubesheet 3 .. In the example according to FIG. 1, the exchanger is formed by a single helix, in the example according to FIG.

V příkladu podle obr. 4 je ve vnější trubce 1 s volným koncem vedena jedna vnitřní trubka 2, v příkladu podle obr. 5 pak ve vnější trubce opatřené trubkovnicí několik vnitřních trubek 2. Vnitřní trubky mohou být po délce vzájemně zkrouceny, což dále zvýší přestup tepla. Provedení podle obr. 6, v němž má vnější trubka 1 větší poloměr ohybu než vnitřní trubka 2, umožňuje větší volnou dilataci vnitřní trubky 2, což je výhodné v případě, kdy vnitřní trubkou 2 proudí topné médium a vnější trubkou χ ohřívané médium. V případě, že topné médium proudí vnější trubkou X, bude naopak výhodné, aby vnitřní trubka 2 měla větší poloměr ohybu než vnější trubka χ.In the example of FIG. 4, one inner tube 2 is guided in the free end tube 1, in the example of FIG. 5, in the tube tube provided with a plurality of inner tubes 2. The inner tubes may be twisted along each other, further increasing the transfer heat. The embodiment of Fig. 6, in which the outer tube 1 has a greater bending radius than the inner tube 2, allows greater free expansion of the inner tube 2, which is advantageous when the heating medium flows through the inner tube 2 and the medium heated by the outer tube. Conversely, if the heating medium flows through the outer tube X, it will be advantageous for the inner tube 2 to have a larger bending radius than the outer tube χ.

Technické řešení najde použití v řadě teplotechnických zařízení průmyslových i komunálních.The technical solution can be used in a number of industrial and municipal thermal equipment.

-2CZ 3784 U-2GB 3784 U

Claims (8)

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS 1. Výměník tepla tvořený alespoň jednou vnější trubkou, v níž je uložena alespoň jedna vnitřní trubka, vyznačuj ící se tím, že trubky (1, 2) jsou zformovány do šroubovice.A heat exchanger comprising at least one outer tube in which at least one inner tube is arranged, characterized in that the tubes (1, 2) are helically formed. 2. Výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že trubky (1, 2) jsou vedeny ve vícenásobné šroubovici.Exchanger according to claim 1, characterized in that the tubes (1, 2) are guided in a multiple helix. 3. Výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že trubky (1, 2) jsou vedeny v alespoň dvou souosých šroubovicích.Exchanger according to claim 1, characterized in that the tubes (1, 2) are guided in at least two coaxial helices. 4. Výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že osa šroubovice je svislá.Exchanger according to claim 1, characterized in that the axis of the helix is vertical. 5. Výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, žževe vnější trubce (1) jsou uloženy nejméně dvě vnitřní trubky (2).Exchanger according to claim 1, characterized in that at least two inner tubes (2) are arranged in the outer tube (1). 6. Výměník podle nároku 5, vyznačující se tím, že vnitřní trubky (2) jsou po délce vzájemně zkrouceny.Exchanger according to claim 5, characterized in that the inner tubes (2) are twisted along each other. 7. Výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že poloměr ohybu vnitřní trubky (2) je odlišný od poloměru ohybu vnější trubky (1).Exchanger according to claim 1, characterized in that the bend radius of the inner tube (2) is different from the bend radius of the outer tube (1). 8. Výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že se průřezový profil vnější trubky (1) po její délce mění.Exchanger according to claim 1, characterized in that the cross-sectional profile of the outer tube (1) varies along its length.