PL222892B1

PL222892B1 - Sposób rozwinięcia powierzchni wymiany ciepła w wymienniku ciepła i pakiet wymiennika ciepła z rozwiniętą powierzchnią wymiany ciepła

Info

Publication number: PL222892B1
Application number: PL402014A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Siemieńczuk
Original assignee: Aic Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2016-09-30
Also published as: EP3014208A1; WO2014092588A1; PL402014A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozwinięcia powierzchni wymiany ciepła w wymienniku ciepła i pakiet wymiennika ciepła z rozwiniętą powierzchnią wymiany ciepła.

Ze zgłoszenia międzynarodowego PCT/JP2010/006366 (WO 2011055515 A1), znany jest element żebrowy wymiennika ciepła, w którym element o rozwiniętej powierzchni stanowi pofałdowany pasek taśmy metalowej, usytuowany pomiędzy rurami w obszarze przepływu czynnika, w którym w ściankach fałd po obu stronach wykonane są wnęki, w których osadzone są rury.

Znany jest także ze zgłoszenia międzynarodowego PCT/CA 2009/000499 (WO 2009/127063 A1), wymiennik ciepła, w którym w celu turbulizacji przepływającego czynnika oraz zwiększenia powierzchni wymiany ciepła, w obszarze przepływu czynnika, do płaskich powierzchni wymiany ciepła, dołączone są żebra o kształcie falistym, uformowane z paska taśmy metalowej, usytuowane pomiędzy tymi powierzchniami stycznie do tych powierzchni i połączone z nimi wzdłuż wygięć.

Z opisu patentowego US 5,603,159, znany jest sposób wytwarzania wymiennika ciepła, gdzie w szczególności ujawniono pakiet wymiennika, w którym do płaskich rur przepływu czynnika, pomiędzy którymi utworzona jest przestrzeń do przepływu drugiego czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, przylutowane są faliste żebra usytuowane stycznie do płaskich powierzchni rur i połączone z nimi wzdłuż wygięć.

Z opisu patentowego US 4 215 454, znany jest sposób rozwinięcia powierzchni wymiany ciepła w wymienniku poprzez przyłączenie żeber do powierzchni elementu, gdzie następuje wymiana ciepła, oraz element wymiennika ciepła z rozwiniętą powierzchnią wymiany ciepła. Żebra z elementem wymiennika lutuje się w piecu lutowniczym. Tak wytworzony element może być częścią dowolnego członu konstrukcyjnego na przykład przewodu, gdzie następuje wymiana ciepła.

W wyżej opisanych znanych rozwiązaniach, dla zapewnienia wymaganej sztywności układu przekroje elementów łączonych muszą mieć znaczną grubość a powierzchnia złącza żebra z elementem wymiennika ciepła jest stosunkowo duża, co wymaga użycia znacznych ilości materiału lutowniczego nu złącze.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu rozwinięcia powierzchni wymiany ciepła eliminującego wyżej opisane problemy, a także zwiększenie parametrów wymiany ciepła przy jednoczesnym zwiększeniu sztywności układu oraz zmniejszeniu powierzchni złącza żebra z elementem wymiennika w wyniku czego uzyska się oszczędność materiału potrzebnego na wykonanie złącza. Celem wynalazku jest także opracowanie konstrukcji pakietów wymienników ciepła z rozszerzoną powierzchnią wymiany ciepła według opracowanego sposobu.

Sposób rozwinięcia powierzchni wymiany ciepła w wymienniku ciepła polegający na przyłączeniu żeber wykonanych z pasków taśmy metalowej do powierzchni elementów wymiennika, gdzie następuje wymiana ciepła, pomiędzy którymi to elementami utworzona jest przestrzeń dla przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, przy czym żebra o dowolnie wyprofilowanej powierzchni łączy się z powierzchnią elementu wymiennika pod kątem do tej powierzchni wzdłuż boków żeber tworząc przelotowe kanały pomiędzy żebrami dla przepływu czynnika, przy czym najpierw wytwarza się element żebrowy, w którym żebra zestawia się w pakiet tworząc przelotowe kanały między żebrami a następnie do żeber pod zadanym kątem przytwierdza się folię z materiału lutowniczego i tak przygotowany element żebrowy umieszcza się w wymienniku w przestrzeni dla przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, według wynalazku charakteryzuje się tym, że folię z materiału lutowniczego przytwierdza się do boków żeber po dwóch stronach pakietu pod kątem ok. 90° do powierzchni żeber, a następnie element żebrowy osadza się pomiędzy elementami wymiennika zgodnie z kierunkiem przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, po czym wymiennik umieszcza się w piecu lutowniczym i poddaje procesowi przyłączenia żeber.

Korzystnie element żebrowy wytwarza się w linii, gdzie w procesie walcowania żebrom nadaje się kształt falisty a następnie wytwarza się element żebrowy.

Korzystnie żebra z folią z materiału lutowniczego zgrzewa się punktowo.

Pakiet wymiennika ciepła z rozwiniętą powierzchnią wymiany ciepła zaopatrzony w żebra wykonane z paska taśmy metalowej przyłączone do powierzchni elementów pakietu wymiennika, gdzie następuje wymiana ciepła pomiędzy czynnikami, pomiędzy którymi to elementami jest przestrzeń dla przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, przy czym żebra o dowolnie wyprofilowanej powierzchni połączone są z powierzchnią elementu pakietu wymiennika wzdłuż ich boków pod kątem do tej powierzchni, tak że pomiędzy żebrami utworzone są przelotowe kanały dla przepływu czynnika,

PL 222 892 B1 według wynalazku charakteryzuje się tym, że elementy pakietu do których przyłączone żebra ukształtowane są w postaci płaskich rur ułożonych poziomo jedna nad drugą, których wnętrza połączone są ze sobą za pomocą króćców tworząc kanał dla przepływu jednego czynnika a zewnętrzne powierzchnie rur w przestrzeni dla przepływu drugiego czynnika połączone są pomiędzy sobą żebrami ułożonymi zasadniczo prostopadle do tych powierzchni oraz zasadniczo prostopadle do kierunku przepływu czynnika w rurach.

Korzystnie, w rurach uformowane są połówki króćca przepływu czynnika, które po złożeniu zestawu dwóch rur tworzą pełnowymiarowy króciec, albo króćce przepływu czynnika zamontowane są pomiędzy rurami.

Korzystnie żebra w pakietach mają kształt falisty.

Pakiet wymiennika ciepła z rozwiniętą powierzchnią wymiany ciepła zaopatrzony w żebra wykonane z paska taśmy metalowej przyłączone do powierzchni elementów pakietu wymiennika, gdzie następuje wymiana ciepła pomiędzy czynnikami, pomiędzy którymi to elementami jest przestrzeń dla przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, przy czym żebra o dowolnie wyprofilowanej powierzchni połączone są z powierzchnią elementu pakietu wymiennika wzdłuż ich boków pod kątem do tej powierzchni, tak że pomiędzy żebrami utworzone są przelotowe kanały dla przepływu czynnika, według wynalazku charakteryzuje się tym, że elementy pakietu do których przyłączone są żebra, ukształtowane są w postaci płyt, które pomiędzy sobą w przestrzeniach dla przepływu czynnika połączone są żebrami ułożonymi zasadniczo prostopadłe do tych płyt i w taki sposób, że kanały między żebrami przyłączone do jednej strony płyty są zorientowane prostopadle względem kanałów między żebrami przyłączonymi do drugiej strony płyty.

Korzystnie żebra w pakietach mają kształt falisty.

Wynalazek pozwala na uzyskanie zwiększonych parametrów wymiany ciepła przy jednoczesnym zwiększeniu sztywności układu oraz oszczędności materiałowych wynikających ze zmniejszenia powierzchni złącza żebra z elementem wymiennika, Ponadto elementy żebrowe znacznie ułatwiają i przyspieszają proces przyłączania żeber do powierzchni elementów wymiany ciepła.

Wynalazek zilustrowano przykładowo na rysunku, na którym:

fig. 1, fig. 2 przedstawia w widoku perspektywicznym element żebrowy (na fig. 1 z uwidocznionym jednym żebrem);

fig. 3 przedstawia w widoku perspektywicznym przekrój poprzeczny płaskiej rury, z dołączonymi żebrami do jej powierzchni i uformowaną w niej połówką króćca;

fig. 4 przedstawia rurę, jak na fig. 3 w widoku perspektywicznym;

fig. 5 przedstawia pakiet złożony z zestawów rur, jak na fig. 4 i fig. 5, w widoku perspektywicznym; fig. 6 przedstawia przekrój pionowy wzdłużny pakietu złożonego z zestawów rur, jak na fig. 5, w widoku perspektywicznym;

fig. 7 i fig. 8 przedstawiają pakiety składające się z płaskich płyt, do których naprzemiennie po obu stronach przytwierdzone są żebra w laki sposób, że kierunek kanałów przepływu czynnika po jednej stronie płyty jest zorientowany prostopadle względem kierunku kanałów przepływu czynnika po drugiej stronie płyty;

fig. 9 przedstawia schemat blokowy wytwarzania elementu żebrowego do rozwinięcia powierzchni wymiany ciepła.

P r z y k ł a d y w y k o n a n i a w y n a l a z k u

Według przykładu wykonania wynalazku, najpierw wytwarza się elementy żebrowe, pokazane na fig. 2. Żebra wytwarza się z taśmy metalowej, w linii, jak pokazano schematycznie na fig. 9.

W procesie walcowania paska taśmy metalowej wytwarza się żebra 1 o kształcie falistym, a następnie żebra 1 zestawia się w pakiet tworząc przelotowe kanały 5 między żebrami i do przeciwległych boków żeber 1, po obu stronach pakietu dokłada się paski folii 2 z materiału lutowniczego tak, że powierzchnia żeber 1 usytuowana jest pod kątem 90° do powierzchni pasków folii 2, po czym folię 2 z żebrami 1 zgrzewa się punktowo. Tak wytworzone elementy żebrowe 3, układa się pomiędzy elementami wymiennika w przestrzeni przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, zgodnie z kierunkiem przepływu tego czynnika i poddaje procesowi łączenia w piecu lutowniczym, gdzie następuje stopienie folii i połączenie żeber z odpowiednimi powierzchniami.

Przykładowe pakiety wymiennika ciepła z rozwiniętą powierzchnią wymiany ciepła zaopatrzone są w żebra 1 o kształcie falistym wykonane z paska taśmy metalowej przyłączone do powierzchni elementów pakietu wymiennika, gdzie następuje wymiana ciepła pomiędzy czynnikami, pomiędzy którymi to elementami jest przestrzeń dla przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła.

PL 222 892 B1

Żebra połączone są z powierzchnią elementu pakietu wymiennika wzdłuż ich boków pod kątem do tej powierzchni, tak że pomiędzy żebrami utworzone są przelotowe kanały dla przepływu czynnika.

Według pierwszej przykładowej wersji wykonania wynalazku pakiet wymiennika zawiera płaskie rury 4 oraz żebra 1 o kształcie falistym, wykonane z paska taśmy metalowej. Płaskie ruty 4 ułożone są poziomo jedna nad drugą tak, że pomiędzy nimi utworzona jest przestrzeń dla przepływu czynnika, Wnętrza rur 4 połączone są ze sobą za pomocą króćców 7 tworząc kanał 6 dla przepływu jednego czynnika, a zewnętrzne powierzchnie rur 4 w przestrzeni dla przepływu drugiego czynnika połączone są pomiędzy sobą żebrami 1 ułożonymi zasadniczo prostopadle do tych powierzchni i zasadniczo prostopadle do kierunku przepływu czynnika w rurach przy czym żebra 1 wzdłuż przeciwległych boków połączone są z rurami 4 tak, że pomiędzy żebrami 1 utworzone są przelotowe kanały 5 dla przepływu czynnika. W rurach 4 uformowane są połówki króćca 7 przepływu czynnika, które po złożeniu zestawu dwóch rur 4 tworzą pełnowymiarowy króciec, co przedstawiono na fig. 3 do fig. 6. W innym wykonaniu wynalazku króćce przepływu czynnika zamontowane są pomiędzy rurami.

Według drugiej przykładowej wersji wykonania wynalazku pakiet zawiera płyty 8 oraz żebra 1 o kształcie falistym, wykonane z paska taśmy metalowej. Płyty 8 pomiędzy sobą w przestrzeniach dla przepływu czynnika połączone są żebrami 1, ułożonymi zasadniczo prostopadle do tych płyt 8 i połączone z nimi wzdłuż przeciwległych boków tworząc miedzy żebrami 1 przelotowe kanały 5 dla przepływu czynnika przy czym, kanały między żebrami 1 przyłączonymi do jednej strony płyty są zorientowane prostopadle względem kanałów między żebrami przyłączonymi do drugiej strony płyty, co przedstawiono na fig. 7 i fig. 8.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób rozwinięcia powierzchni wymiany ciepła w wymienniku ciepła polegający na przełączeniu żeber wykonanych z pasków taśmy metalowej do powierzchni elementów wymiennika, gdzie następuje wymiona ciepła, pomiędzy którymi to elementami utworzona jest przestrzeń dla przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, przy czym żebra o dowolnie wyprofilowanej powierzchni łączy się z powierzchnią elementu wymiennika pod kątem do tej powierzchni wzdłuż boków żeber tworząc przelotowe kanały pomiędzy żebrami dla przepływu czynnika, przy czym najpierw wytwarza się element żebrowy, w którym żebra zestawia się w pakiet tworząc przelotowe kanały między żebrami a następnie do żeber pod zadanym kątem przytwierdza się folię z materiału lutowniczego i tak przygotowany element żebrowy umieszcza się w wymienniku w przestrzeni dla przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, znamienny tym, że folię (2) z materiału lutowniczego przytwierdza się do boków żeber (1) po dwóch stronach pakietu pod kątem ok, 90° do powierzchni żeber (1), a następnie element żebrowy (3) osadza się pomiędzy elementami wymiennika zgodnie z kierunkiem przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, po czym wymiennik umieszcza się w piecu lutowniczym i poddaje procesowa przyłączenia żeber.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że element żebrowy (3) wytwarza się w linii, gdzie w procesie wakowania żebrom (1) nadaje się kształt falisty, a następnie wytwarza się element żebrowy (3).
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że żebra (1) z folią (2) z materiału lutowniczego lutowniczego zgrzewa się punktowo.
4. Pakiet wymiennika ciepła z rozwiniętą powierzchnią wymianę ciepła zaopatrzony w żebra wykonane z paska taśmy metalowej przyłączone do powierzchni elementów pakietu wymiennika, gdzie następuje wymiana ciepła pomiędzy czynnikami, pomiędzy którymi to elementami jest przestrzeń dla przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, przy czym żebra o dowolnie wyprofilowanej powierzchni połączone są z powierzchnią elementu pakietu wymiennika wzdłuż ich boków pod kątem do tej powierzchni, tak że pomiędzy żebrami utworzone są przelotowe kanały dla przepływu czynnika, znamienny tym, że elementy pakietu do których przyłączone są żebra ukształtowane są w postaci płaskich rur (4) ułożonych poziomo jedna nad drugą, których wnętrza połączone są ze sobą za pomocą króćców tworząc kanał (6) dla przepływu jednego czynnika a zewnętrzne powierzchnie rur (4) w przestrzeni dla przepływu drugiego czynnika połączone są pomiędzy sobą żebrami (1) ułożonymi zasadniczo prostopadle cło tych powierzchni oraz zasadniczo prostopadle do kierunku przepływ u czynnika w rurach (4).

PL 222 892 B1
5. Pakiet według zastrz. 4, znamienny tym, że w rurach (4) uformowane są połówki króćca (7) przepływu czynnika, które po złożeniu zestaw u dwóch rur (4) tworzą pełnowymiarowy króciec.
6. Pakiet według zastrz. 4, znamienny tym, że króćce przepływu czynnika zamontowane są pomiędzy rurami.
7. Pakiet według zastrz. 4, znamienny tym, że żebra (1) mają kształt falisty.
8. Pakiet wymiennika ciepła z rozwiniętą powierzchnią wymiany ciepła zaopatrzony w żebra wykonane z paska taśmy metalowej przyłączone do powierzchni elementów pakietu wymiennika, gdzie następuje wymiana ciepła pomiędzy czynnikami, pomiędzy którymi to elementami jest przestrzeń dla przepływu czynnika biorącego udział w wymianie ciepła, przy czym żebra o dowolnie wyprofilowanej powierzchni połączone są z powierzchnią elementu pakietu wymiennika wzdłuż ich boków pod kątem do tej powierzchni, tak że pomiędzy żebrami utworzone są przelotowe kanały dla przepływu czynnika, znamienny tym że elementy pakietu do których przyłączone są żebra (1), ukształtowane są w postaci płyt (8), które pomiędzy sobą w przestrzeniach dla przepływu czynnika połączone są żebrami (1) ułożonymi zasadniczo prostopadle do tych płyt (8) i w taki sposób, że kanały (5) między żebrami przyłączone do jednej strony płyty (8) są zorientowane prostopadle względem kanałów między żebrami (1) przyłączonymi do drugiej strony płyty (8),
9. Pakiet według zastrz. 8, znamienny tym, że żebra (1) mają kształt falisty.