NL8002941A

NL8002941A - HEAT EXCHANGER FOR TWO FLUID DUMS, ONE OF WHICH IS GAS, IN PARTICULAR FOR CONDENSATION BOILERS.

Info

Publication number: NL8002941A
Application number: NL8002941A
Authority: NL
Original assignee: Chaffoteaux Et Maury
Priority date: 1979-05-23
Filing date: 1980-05-21
Publication date: 1980-11-25
Also published as: GB2051338B; BE883447A; ES491573A0; IT1153820B; FR2457465B1; ES8102672A1; GB2051338A; DE3018813A1; ATA241180A; LU82469A1; IT8009445A0; AT369158B; DE3018813C2; CH641270A5; FR2457465A1; PT71244A; IT8009445A1

Description

» s-\t H.O. 29046 * !S- t H.O. 29046 *!

Warmte_uitwisselaar voor twee fluïdums, waarvan er één gasvormig is, in het t>i,jzonder voor condensatieketels._Heat exchanger for two fluids, one of which is gaseous, in particular for condensing boilers.

De uitvinding heeft betrekking op een warmte-nitwisselaar van de soort welke wordt gebruikt voor het verkrijgen van een warmteoverdracht tussen twee bewegende fluïdums zonder dat de fluïdums met elkaar in aanraking staan, waarbij één van deze fluïdums gas-5 vormig is.The invention relates to a heat-exchanger of the type used for obtaining a heat transfer between two moving fluids without the fluids being in contact with one of these fluids being gaseous.

Dergelijke warmte-uitwisselaars zijn bekend en worden gebruikt voor talrijke toepassingen en komen voor in verschillende uitvoeringsvormen welke in het algemeen twee ruimten bezitten die van elkaar zijn gescheiden door een gemeenschappelijke wand. De fluïdums 10 circuleren respectievelijk in elk van deze ruimten met verschillen» de temperaturen, waarbij een warmte-uitwisseling wordt verkregen door een gemeenschappelijke wand. Bij de meest voorkomende uitvoeringsvorm bestaan de uitwisselaars van deze soort uit een buizenstelsel dat een eerste ruimte vormt en waar doorheen één van de 15 fluïdums stroomt, waarbij dit stelsel is gestoken in een tweede ruimte waar doorheen het andere fluïdum stroomt. Op deze wijze wordt een aanzienlijk uitwisselingsoppervlak verkregen dat bovendien in vele gevallen is vergroot door het toevoegen van inwendige en/of uitwendige wandelementen die al dan niet met elkaar zijn ver-20 bonden.Such heat exchangers are known and used for numerous applications and exist in different embodiments which generally have two spaces separated by a common wall. The fluids 10 circulate in each of these spaces with different temperatures, respectively, whereby a heat exchange is obtained through a common wall. In the most common embodiment, the exchangers of this type consist of a tubing that forms a first space through which one of the 15 fluids flows, this system being inserted into a second space through which the other fluid flows. In this way a considerable exchange area is obtained, which in addition is in many cases enlarged by adding internal and / or external wall elements which may or may not be joined together.

Er zijn reeds uitwisselaars bekend waarin het buizencircuit is verbonden met een gemeenschappelijke wand die met deze buizen in aanraking staat via een beschrijvende lijn, waarbij deze wand op voordelige wijze over zichzelf is gesloten voor het vormen van 25 een ruimte met een ronde of rechthoekige vorm welke het verwarmings-lichaam vormt dat op zichzelf bekend is in inrichtingen van de soort bestaande uit met gas gestookte warm-watertoestellen of bad-geisers.Exchangers are already known in which the tubing circuit is connected to a common wall which contacts these tubes via a descriptive line, this wall being advantageously closed over itself to form a space of round or rectangular shape which forms the heating body known per se in devices of the type consisting of gas-fired hot water appliances or bath geysers.

Om betere werkingen te verkrijgen en de kostprijs aanzienlijk 30 te verlagen, wordt volgens de uitvinding een warmte-uitwisselaar voorgesteld waarin het gasvormige fluïdum met hoge temperatuur zodanig wordt toegevoerd dat dit een bijzonder lange weg aflegt langs een wand welke de waterbuizen draagt, welke weg wordt verkregen door uit te gaan van een vlakke wand die van te voren is 35 vervaardigd met zijn waterbuizen en die zodanig is gevormd dat het gasvormige fluïdum wordt gedwongen binnen de uitwisselaar een zig-zag-vormig circuit te doorlopen.According to the invention, in order to obtain better operations and to significantly reduce the cost, a heat exchanger is proposed in which the high temperature gaseous fluid is supplied in such a way that it travels a particularly long way along a wall which carries the water pipes, which path is obtained by starting from a flat wall pre-fabricated with its water pipes and formed to force the gaseous fluid to pass through a zig-zag circuit inside the exchanger.

800 2 9 41 2800 2 9 41 2

Volgens een hoofdkenmerk van de uitvinding is de vlakke wand door vouwen, huigen of andere dergelijke bewerking gevormd voor het vormen van een uitwisselaar met verscheidene naast elkaar geplaatste verticale schoorstenen, die met elkaar in verbinding staan 5 via hun basis of hun bovenkant, zodanig dat het gasvormige warme fluïdum, dat de uitwisselaar via de onderzijde binnendringt slechts via de bovenzijde kan ontwijken na ten minste één teruggaande weg tot aan de onderzijde van de uitwisselaar via de meest nabije schoorsteen te hebben doorlopen.According to a main feature of the invention, the flat wall is formed by folding, bending or other such processing to form an exchanger with several juxtaposed vertical chimneys, which communicate with each other via their base or their top, such that the gaseous warm fluid, which enters the exchanger from the bottom, can only escape from the top after passing at least one return path to the bottom of the exchanger through the nearest chimney.

10 Volgens een ander kenmerk van de uitvinding is het aanbrengen van het stelsel van waterbuizen op de gemeenschappelijke wand zodanig tot stand gebracht dat het koude retour-water de uitwisselaar binnendringt in het afvoergebied van de warme gassen terwijl het verwarmde water de uitwisselaar verlaat in de inlaatzone van de war-15 me· gassen.According to another feature of the invention, the arrangement of the water tube system on the common wall is accomplished such that the cold return water enters the exchanger in the hot gas outlet area while the heated water leaves the exchanger in the inlet zone of the war-15 me gases.

De uitvinding zal thans nader worden uiteengezet aan de hand van de tekening waarin bij wijze van voorbeeld een uitvoeringsvorm van een warmte-uitwisselaar volgens de uitvinding is weergegeven.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, which shows by way of example an embodiment of a heat exchanger according to the invention.

Fig. 1 geeft een perspectivisch aanzicht weer van een uitvoe-20 ringsvorm van de uitwisselaars volgens de uitvinding.Fig. 1 shows a perspective view of an embodiment of the exchangers according to the invention.

Fig. 2 geeft een vereenvoudigd perspectivisch aanzicht weer gelijk aan dat van fig. 1, waarin de weg die het gasvormige fluïdum aflegt is weergegeven.Fig. 2 is a simplified perspective view similar to that of FIG. 1 showing the path traveled by the gaseous fluid.

Fig. 5 geeft een uitslag weer van de uitwisselaar waarbij de 25 gemeenschappelijke wand en het daarbij behorende netwerk van waterbuizen is weergegeven waaruit de warmte-uitwisselaar is gevormd.Fig. 5 shows a deflection of the exchanger showing the common wall and the associated network of water tubes from which the heat exchanger is formed.

Fig. 4 geeft schematisch een onderaanzicht weer van de warmte-uitwisselaar.Fig. 4 schematically shows a bottom view of the heat exchanger.

In de figuren 1 en 5 is een warmte-uitwisselaar weergegeven 30 voor twee fluïdums waarvan de één gasvormig is en de andere vloeibaar, waarbij elk van de fluïdums respectievelijk is aangegeven door de letters G en L, waarbij' hun circulatie-richting is aangegeven door pijlen. De uitwisselaar wordt verkregen uit een wand 2 die een netwerk van buizen 1 voor het circuleren van fluïdum L 35 draagt, waarbij de buizen met deze wand in aanraking staan via hun beschrijvende lijnen.Figures 1 and 5 show a heat exchanger for two fluids, one of which is gaseous and the other liquid, each of the fluids being denoted by the letters G and L, respectively, their circulation direction being denoted by arrows. The exchanger is obtained from a wall 2 carrying a network of tubes 1 for circulating fluid L 35, the tubes being in contact with this wall via their descriptive lines.

Volgens een uitvoeringsvorm die op zichzelf bekend is, wordt de montage van de buizen aan de wand bijvoorbeeld op de volgende wijze tot stand gebracht: men last gedeeltelijk met de vlakken tegen 40 elkaar twee platen uit aluminium-legering of een roestvrije legering 800 2 9 41 3According to an embodiment which is known per se, the mounting of the pipes on the wall is effected, for example, in the following manner: two plates of aluminum alloy or a stainless alloy 800 2 9 41 are partially welded together with the surfaces against each other. 3

i Vi V

aan elkaar terwijl men niet-gelaste stroken vrij laat. Door op-blazing met behulp van daarvoor geschikte middelen bij de niet gelaste plaatsen worden in lengterichting lopende buisvormige zones verkregen die de buizen 1 vormen. Deze op zichzelf bekende werk-5 wijze is bijzonder geschikt voor het uitvoeren van de onderhavige uitvinding, maar het spreekt vanzelf dat elke andere wijze voor het vervaardigen van de buisvormige wand welke de uitwisselaar vormt, kan worden gebruikt binnen het kader van de uitvinding.together while leaving non-welded strips free. Inflating, by means of appropriate means, at the non-welded locations longitudinally extending tubular zones forming the tubes 1 are obtained. This per se known method is particularly suitable for practicing the present invention, but it goes without saying that any other way of manufacturing the tubular wall constituting the exchanger can be used within the scope of the invention.

In fig. 3 is een uitslag van de wand 2 en van het netwerk van 10 buizen 1 voor het circuleren van vloeibaar fluïdum I weergegeven.Fig. 3 shows a deflection of the wall 2 and of the network of 10 tubes 1 for the circulation of liquid fluid I.

Deze gemeenschappelijke wand 2 met een in hoofdzaak rechthoekige vorm bezit volgens zijn grootste lengte vijf vouwlijnen AA', BB', CC', DD' en EE'. De wand is in dwarsrichting doorgesneden in zijn midden volgens de lijn Ei", tot aan de centrale uitsparing 3· Twee 15 rechter en linker symetrische delen zijn op deze wijze begrensd door de lijn EE'; deze zijn onderling verbonden door een zijstrook 4 welke is begrensd door twee kleine vouwlijnen HH' en II', waarbij deze strook geen enkele buis 1 bezit.According to its greatest length, this common wall 2 of substantially rectangular shape has five folding lines AA ', BB', CC ', DD' and EE '. The wall is cut transversely in its center along the line Ei ", up to the central recess 3 · Two 15 right and left symmetrical parts are bounded in this way by the line EE '; these are interconnected by a side strip 4 which is bounded by two small folding lines HH 'and II', this strip not having any tube 1.

Het netwerk van buizen 1 is gevormd door een samenstel van 20 hoofdbuizen 1a die onderling zijn verbonden door buizen 1b die evenwijdig tussen de hoofdbuizen 1a zijn aangesloten. De circulatie-richting van het fluïdum L is voldoende duidelijk door de pijlen aangeduid zodat het niet nodig is dit nader te beschrijven.The network of tubes 1 is formed by an assembly of 20 main tubes 1a interconnected by tubes 1b connected parallel between the main tubes 1a. The direction of circulation of the fluid L is indicated sufficiently clearly by the arrows, so that it is not necessary to describe it further.

Het fluïdum wordt gedwongen gericht vanaf de inlaat naar de 25 uitlaat terwijl dit stroomt door een opeenvolging van hoofdbuizen 1a die zijn geplaatst langs het middengebied en zijdelen van de gemeenschappelijk wand 2.The fluid is forcibly directed from the inlet to the outlet as it flows through a succession of main tubes 1a positioned along the center region and side portions of the common wall 2.

Tussen de vouwlijnen AA'...EE' van deze gemeenschappelijke wand bevinden zich in lengte-richting lopende zones (identiek ter 30 weerszijdenvan de dwarslijn EF') die de verticale wanden van de uitwisselaar vormen.Between the folding lines AA '... EE' of this common wall are longitudinal zones (identical on both sides of the transverse line EF ') which form the vertical walls of the exchanger.

Uitgaande van deze gemeenschappelijke wand 2 weergegeven in fig. 3> komt men tot de uitwisselaar weergegeven in de figuren 1 en 4 volgens de volgende werkwijze. De eerste in lengte-richting 35 lopende band wordt over een hoek van 90° naar binnen gevouwen volgens de lijn AA', vervolgens opnieuw gevouwen over een hoek van 90° volgens de lijn BB', enz. tot een laatste vouwing volgens de lijn EE', waardoor een soort wikkeling wordt gevormd met in hoofdzaak rechte hoeken en een rechthoekig parallellopipidum ontstaat die 40 zich uitstrekt in lengte-richting van de uitgeslagen wand. De onder- o η n o o £1 4 "breking PI" maakt het vervolgens mogelijk de linker en rechter-delen van dit parallellopipidum langs "scharnieren", die worden gevormd door korte vouwlijnen HH' en II' over een hoek van 90° te draaien. Deze tweede vouwing "brengt de in lengte-richting lopende 5 symetrische zones terug in verticale evenwijdige vlakken die verticale schoorstenen voor de doorgang van warme gassen begrenzen.Starting from this common wall 2 shown in Fig. 3, the exchanger shown in Figs. 1 and 4 is obtained according to the following method. The first longitudinal conveyor belt is folded inward at an angle of 90 ° along the line AA ', then refolded at an angle of 90 ° along the line BB', etc. to a final fold along the line EE forming a type of coil with substantially right angles to form a rectangular parallelopipid extending in the longitudinal direction of the expanded wall. The bottom "1 4" refraction PI "then allows the left and right portions of this parallelopipid to pass along" hinges ", which are formed by rotating short folding lines HH 'and II' through an angle of 90 ° . This second folding "returns the longitudinal symmetrical zones into vertical parallel planes delimiting vertical chimneys for the passage of hot gases.

d.i.6i.e. 6

Opgemerkt wordt dat de in lengte-richting· lopende vlakken,.worden begrensd door de lijnen AA' en EE' verschillende breedten bezitten voor het verkrijgen van naast elkaar liggende schoorstenen met 10 overeenkomstige breedten. Zo wordt de uitwisselaar verkregen waarvan de vorm is weergegeven in fig. 2. Er zijn slechts enkele lasplaat-sen 5 nodig om wanden die met delen tegen elkaar liggen aan elkaar te bevestigen. Een zijdelings aangebrachte band 6 (zichtbaar in fig. 1) sluit de centrale schoorsteen 7 af aan de onderzijde waarvan 15 het gasvormige fluïdum G wordt toegelaten. Twee afsluitpluggen 9 (eveneens zichtbaar in fig. 1) zijn aangebracht onder de zijdelingse onderopeningen van de uitwisselaar. Deze pluggen dragen eventueel ten minste een buisje 8 dat is bestemd om af dichtend te worden aan-r gebracht in de uitlaatbuis van het vloeibare fluïdum L. Het gasvor-20 mige fluïdum stroomt door de uitwisselaar zoals aangegeven door de pijlen in fig. 2. Aan het bovengedeelte van de centrale schoorsteen 7 stoot dit tegen een keerschot , welke wordt gevormd door de hiervoor vermelde zijdelingse band 4· De warme gassen worden op deze wijze gedwongen om van boven naar beneden te circuleren in twee andere 25 centrale schoorstenen 10 die liggen naast de centrale schoorsteen 7, om vervolgens opnieuw te stijgen door de twee zijdelingse boven/ schoorstenen 11 tot aan het gedeelte van de uitwisselaar van waaruit zij ontsnappen ter weerszijde van het keerschot - 4 (zie eveneens fig. 4)· 30 Tijdens hun doorgang door de uitwisselaar worden de gassen G, die bijvoorbeeld bestaan uit verbrandingsgassen van een gasbrander, afgekoeld bij aanraking met de wanden van de uitwisselaar waarin kouderwater van de verwarming circuleert. Omgekeerd wordt het water dat circuleert in de buizen 1 in toenemende mate verwarmd. Het re-35 tourwater L van het verwarmingscircuit dringt in het buizenstelsel 1 in tegenstroom met de gassen, dat wil zeggen vanaf de zijde die grenst aan de gasuitlaat van de schoorstenen 11, waarna dit water in tegenstroom met de gassen naar de onderzijde van de uitwisselaar circuleert, vervolgens weer in bovenwaartse richting en weer 40 opnieuw in benedenwaartse richting, waarna het water weg^stroomt 800 2 9 41It should be noted that the longitudinally extending surfaces bounded by lines AA 'and EE' have different widths to obtain adjacent chimneys of corresponding widths. Thus, the exchanger, the shape of which is shown in Fig. 2, is obtained. Only a few welding spots 5 are needed to fix walls which are mutually abutting. A laterally arranged band 6 (visible in fig. 1) closes the central chimney 7 at the bottom of which 15 the gaseous fluid G is admitted. Two blanking plugs 9 (also visible in Fig. 1) are fitted under the side bottom openings of the exchanger. These plugs optionally carry at least one tube 8 intended to be sealed in the outlet tube of the liquid fluid L. The gaseous fluid flows through the exchanger as indicated by the arrows in Figure 2. At the top part of the central chimney 7, this bumps into a baffle, which is formed by the aforementioned side band 4 · The hot gases are thus forced to circulate from top to bottom in two other 25 central chimneys 10 adjacent to the central chimney 7, then rising again through the two lateral top / chimneys 11 to the part of the exchanger from which they escape on either side of the baffle - 4 (see also fig. 4) · 30 As they pass through the exchanger, the gases G, which for example consist of combustion gases from a gas burner, are cooled on contact with the walls of the exchanger in which cold water of n the heating is circulating. Conversely, the water circulating in the tubes 1 is increasingly heated. The return water L of the heating circuit penetrates into the tubing 1 in countercurrent with the gases, i.e. from the side adjacent to the gas outlet of the chimneys 11, after which this water countercurrent with the gases to the bottom of the exchanger circulates, then up again and again 40 downwards, after which the water flows out ^ 800 2 9 41

* V* V

5 naar het begin van het verwarmingscircuit in de ingangszone van de warme gassen onder aan de centrale schoorsteen 7· Op deze wijze wordt een zeer goede uitwisseling verkregen, waardoor het dauwpunt van de rookgassen kan worden bereikt met vorming van condensatie 5 beperkt tot de zijdelingse schoorstenen 11, welke condensaties worden verzameld ter hoogte van de afsluitingen 9· Waar de binnenwanden· van de schoorstenen zijn gevormd door de gemeenschappelijke binnenwand terwijl daar doorheen waterbuizen lopen, is het rendement van de inrichting bijzonder belangwekkend. De hiervoor beschreven uit-10 wisselaar heeft twee ingangen en twee uitgangen voor het water L. Overbruggende koppelingen (niet weergegeven) die zijn geplaatst aan het bovengedeelte en aan het ondergedeelte van de uitwisselaar kunnen worden aangebracht om één enkele wateringang en -uitgang te verkrijgen.5 to the beginning of the heating circuit in the entry zone of the hot gases at the bottom of the central chimney 7 · In this way a very good exchange is obtained, whereby the dew point of the flue gases can be reached with condensation 5 limited to the side chimneys 11, which condensations are collected at the level of the closures 9. Where the inner walls of the chimneys are formed by the common inner wall as water pipes pass through them, the efficiency of the device is particularly interesting. The above-described exchanger has two entrances and two outlets for the water L. Bridging couplings (not shown) located at the top portion and at the bottom portion of the exchanger can be provided to obtain a single water inlet and outlet.

15 Tenslotte wordt opgemerkt dat de zone van het keerschot 4 min of meer kan worden afgekoeld al naar gelang de toegepaste kringloop. Tenslotte zouden de rookgassen, als deze het dauwpunt hebben bereikt in de aangrenzende in lengterichting lopende zones van hun uitlaat naar wens in deze zone opnieuw kunnen worden verwarmd. Het 20 voordeel van deze verwarming is dat de temperatuur van deze rookgassen hoger zullen worden dan het dauwpunt waardoor de rookgassen zonder condensatie kunnen worden gevoerd in een traditioneel schoorsteenkanaal.Finally, it is noted that the zone of the baffle plate 4 can be cooled more or less depending on the cycle used. Finally, the flue gases, if they have reached the dew point in the adjacent longitudinal zones of their exhaust, could be reheated in this zone as desired. The advantage of this heating is that the temperature of these flue gases will become higher than the dew point, through which the flue gases can be fed without condensation into a traditional chimney flue.

Opgemerkt wordt dat de uitvinding niet is beperkt tot de hier-25 boven beschreven uitvoeringsvorm. In het bijzonder kan de samenstelling van het buizenstelsel dat is verbonden met de gemeenschappelijke wand worden gewijzigd zonder de tweede buiten het kader van de uitvinding. Bovendien kan de hierboven vermelde geleiding van het keerschot 4 bijvoorbeeld tot stand worden gebracht door klei-50 ne lussen 12 die zijn afgeleid van de hoofdbuis 1a in deze zone weergegeven door streeplijnen.It is noted that the invention is not limited to the embodiment described above. In particular, the composition of the tubing connected to the common wall can be changed without the second outside the scope of the invention. In addition, the above-mentioned guidance of the baffle 4 may be accomplished, for example, by clay 50 loops 12 derived from the main tube 1a in this zone shown by dashed lines.

800 2 9 41800 2 9 41

Claims

1. Two fluid heat exchanger, one of which is gaseous, the exchanger having a tubing for circulating the liquid fluid, these tubes being connected to a common wall with which they contact through their descriptive lines, characterized that the exchanger is obtained from this common wall (2), which is formed by folding or other such processing such that this wall has several vertically adjacent chimneys (7, 10, 11) which are separated from each other through parts of said wall, and which are connected to each other via their bottom or their top, and which chimneys form a continuous circuit for the gaseous fluid G which flows from the bottom to the top at least once and then from the top to the top. bottom circulates in the exchanger 15 before it leaves the exchanger.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the common wall (2) with a substantially rectangular shape has fold lines (AA 'to EE') delimiting longitudinal zones intended to be positioned every 20 vertical walls of the chimneys.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the common wall is cut in its center in the transverse direction along the line EE 'to a central recess (3).

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the right and left symmetrical parts bounded by the cutting line EE 'are mutually connected by a side band (4) bounded by two folding lines HH' and II ' .

5. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that it is obtained by a first series of longitudinal folds at an angle of 90 ° along the lines AA 'to EE' followed by a second crossfold according to HH 'and II' which reduces the longitudinal direction zones in vertical parallel planes and limits the central chimney 7 for admitting hot gases.

Heat exchanger according to claims 1 and 5i, characterized in that the hot gases admitted into the center n λ - 11 ö VV mm ^ * ^ Ίτ le chimney in the "upper part thereof" collide with a baffle ( 4) formed by the side band that provides the connection between the side walls of the central chimney.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that a system of main tubes (1a) interconnected by tubes (1b) connected parallel thereto between the main tubes (1a) forms the tube system (1) for circulating the liquid fluid.

8. Heat exchanger according to claims 1 and 7 », characterized in that the liquid heating return fluid L penetrates into a first main tube (1a) which is placed on the top part of the heat exchanger in the hot gas outlet zone and that warm fluid exits a final main tube (1a) located in the lower portion of the heat exchanger in the hot gas inlet zone.

Heat exchanger according to claims 1 and 6, characterized in that the gaseous fluid G after the baffle (4) flows from top to bottom to the bottom of the heat exchanger via two central chimneys (10) located next to the central chimney (7), then flows up again via the two lateral chimneys (11) to the upper part where this gaseous gas leaves the heat exchanger.

Heat exchanger according to claims 1 and 6, characterized in that the baffle (4) is cooled by an additional circuit (12) for changing the dew point in the adjacent zones and causing the water to flow away. gas without condensation in a normal flue. --- 000O000 --- 8 00 2 9 41