NL8301329A

NL8301329A - HEAT EXCHANGER AND CENTRAL HEATING BOILER WITH SUCH A HEAT EXCHANGER.

Info

Publication number: NL8301329A
Application number: NL8301329A
Authority: NL
Original assignee: Awb Bv
Priority date: 1983-04-15
Filing date: 1983-04-15
Publication date: 1984-11-01
Also published as: KR840008498A; DK190984A; EP0122667A1; DK190984D0

Description

f '......*5 E Ar /J S/AWB15f '...... * 5 E Ar / J S / AWB15

Warmtewisselaar en centrale verwarmingsketel met zulk een warmtewisselaar.Heat exchanger and central heating boiler with such a heat exchanger.

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar met een voor de warmteoverdracht bestemde, de doorstroomruim-te voor het verwarmingsmedium en die voor het te verwarmen medium van elkander scheidende, uit aan elkander gelaste, me-5 talen duigen met een L-, een U-, een Z-, een T-, een I-vormig of ander dwarsprofiel bestaande buis, van elk van welke duigen een been of een flens zich in de omtrekswand van de scheidingsbuis uitstrekt en met een vrije langsrand aan een zich eveneens in de wand uitstrekkende hoekrand of een zich 10 in die wand uitstrekkende andere vrije langsrand van de betrokken aangrenzende duig is gelast en het andere been of het lijf zonder of met een tweede flens een in de scheidingsbuis uitstekende langsribbe vormt, alsmede op een centrale verwarmingsketel met zulk een warmtewisselaar.The invention relates to a heat exchanger with a flow space intended for the heat transfer, the flow space for the heating medium and that for the medium to be heated separating each other from metal welded together with an L, a U- , a Z, a T, an I-shaped or other cross-section tube, each of which has a leg or flange extending into the circumferential wall of the dividing tube and with a free longitudinal edge on a wall also extending corner edge or another free longitudinal edge extending into said wall of the adjacent adjacent claw is welded and the other leg or body without or with a second flange forms a longitudinal rib protruding in the separating tube, as well as on a central heating boiler with such a heat exchanger.

15 De hierboven beschreven warmtewisselaar en de daarmede uitgeruste centrale verwarmingsketel zijn bekend uit het Franse octrooischrift 1.250.235. De uitvinding beoogt het warmte-overdragende vermogen van de scheidingsbuis van zulk een warmtewisselaar te vergroten, zodat voor een gelijkblij-20 vende capaciteit van. de warmtewisselaar minder duigen in de scheidingsbuis nodig zijn en daardoor de diameter van die buis, dus ook die van een daarmede uitgevoerde centrale verwarmingsketel kleiner kan worden gemaakt.The heat exchanger described above and the central heating boiler equipped therewith are known from French patent specification 1,250,235. The object of the invention is to increase the heat transfer capacity of the separating tube of such a heat exchanger, so that for a constant capacity of. the heat exchanger requires less staves in the separating tube and, as a result, the diameter of that tube, including that of a central heating boiler constructed therewith, can be made smaller.

Volgens de uitvinding wordt dit hierdoor bereikt, dat 25 plaatselijk uit die ribbe lippen zijn gedrukt, die elk met een rand blijvend met de ribbe zijn verbonden en uit het vlak daarvan zijn gebogen. Deze lippen hebben het effect dat zij de grenslaag van het in de scheidingsbuis langs het oppervlak van de duigen stromende medium doorbreken, dus turbulentie^ in 30 dat medium veroorzaken, waardoor per tijdseenheid—m£er medium rechtstreeks met de duigen van de scheidingsbuis in aanraking komt en daardoor meer warmte wordt afgegeven of opgenomen wordt. Bovendien, wordt het warmte overdragende oppervlak van de scheidingsbuis door het door de metaaldikte van de langs 8301329 .......·" ......-2-...... " ' ..... ' ........According to the invention, this is achieved by locally pushing out of said rib lips, each of which is permanently connected to the rib with an edge and bent out of the plane thereof. These lips have the effect of breaking through the boundary layer of the medium flowing into the separator tube along the surface of the staves, thus causing turbulence in that medium, whereby medium per unit of time directly contacts the staves of the separator tube. and therefore more heat is released or absorbed. In addition, the heat transfer surface of the separator tube is reduced by the metal thickness of the 8301329 ....... · "......- 2 -......" "..... '........

ribben van de duigen bepaalde oppervlak van de smalle zijden van de lippen en die van de in de duigen gevormde uitsparingen vergroot, wat eveneens de warmteoverdracht bevordert. Voorts is door de kleinere diameters een belangrijke bespa-5 ring aan materiaal mogelijk.ribs of the staves increase the surface area of the narrow sides of the lips and that of the recesses formed in the staves, which also promotes heat transfer. Furthermore, due to the smaller diameters, an important saving in material is possible.

Gebleken is, dat voor het verkrijgen van een nagenoeg optimaal resultaat het meestal voldoende is, als de langsrib-ben van de duigen slechts in een aan het afvoereinde van die buis grenzend deel van haar lengte van uit haar vlak gebogen 10 ribben zijn voorzien.It has been found that it is usually sufficient to obtain an almost optimal result if the longitudinal ribs of the staves are provided with ribs bent out of its plane only in a part of its length adjacent to the discharge end of that tube.

Een centrale verwarmingsketel met een warmtewisselaar volgens de uitvinding, een om de uit duigen bestaande scheidingsbuis van de warmtewisselaar aangebrachte watermantel en een voor het ene einde van die buis geplaatste gas- of olie- 15 brander, waarvan het rookgas door de scheidingsbuis heen stroomt, biedt het voordeel, dat ten gevolge van de kleine diameter van de scheidingsbuis, de radiale afmeting van de watermantel groter dan gebruikelijk moet worden gekozen om aan het vereiste watervolume in de ketel te voldoen. Dit 20 brengt met zich mede, dat de ringvormige eindwanden zonder bijzondere maatregelen zo grote radiale afmetingen verkrijgen, dat zij de in een ketel met een uit duigen bestaande en daardoor zeer stijve scheidingsbuis optredende thermische spanningen kunnen opneraen.A central heating boiler with a heat exchanger according to the invention, a water jacket arranged around the tundish separation tube of the heat exchanger and a gas or oil burner placed in front of one end of that tube, the flue gas of which flows through the separation tube. the advantage that due to the small diameter of the dividing tube, the radial size of the water jacket must be chosen larger than usual to meet the required water volume in the boiler. This entails that, without special measures, the annular end walls acquire so large radial dimensions that they can re-generate the thermal stresses occurring in a boiler with a tapered and thus very rigid separating tube.

25 De uitvinding zal aan de hand van de tekening nader worden toegelicht. In de tekening vertoont: fig.1 een langsdoorsnede van een verwarmingsketel met een warmtewisselaar met een scheidingsbuis volgens de uitvinding, 30 fig.2 een dwarsdoorsnede over de lijn II-II in fig.1, fig.3 op grotere schaal en in perspectief een duig van de scheidingswand van de ketel volgens fig.1 en 2, en fig.4 op grotere schaal een dwarsdoorsnede van een deel van de scheidingsbuis volgens fig.1,2.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In the drawing: fig. 1 shows a longitudinal section of a heating boiler with a heat exchanger with a separating tube according to the invention, fig. 2 shows a cross section along the line II-II in fig. 1, fig. 3 on a larger scale and in perspective. of the partition wall of the boiler according to fig. 1 and 2, and fig. 4 are enlarged cross-sectional views of a part of the separating tube according to fig. 1,2.

35 De centrale verwarmingsketel volgens fig.1 en 2 is voor- ’ zien van een vuurhaard 1, een daarin geplaatste gas- of olie-brander 2, een warmtewisselaar 3 en een rookgasverzamelruimte ..... 4, die door een losneembare kap 5 met een aan een schoorsteen aansluitbare opening 6 is begrensd. -·-· -------------- 830 1 32 9 —'--- ^ -3-The central heating boiler according to fig. 1 and 2 is provided with a furnace 1, a gas or oil burner 2 placed therein, a heat exchanger 3 and a flue gas collection space ..... 4, which is connected by a detachable hood 5 is limited by an opening 6 connectable to a chimney. - · - · -------------- 830 1 32 9 —'--- ^ -3-

De warmtewisselaar bestaat uit een uit aan elkander gelaste duigen 7 met een L- of hoekvormig dwarsprofiel (zie fig.2,3 en 4) gevormde scheidingsbuis tussen het zich binnen die buis tussen de vuurhaard 1 en-de rookgasverzamelruimte 4 5 uitstrekkende rookgaskanaal 8 en een watermantel 9, die aan de buitenomtrek door een rechte cilindrische buis 10 en aan het boveneinde door een vlakke ring 11 en aan het ondereinde door een de vuurhaard 1 omgevende wand 12 is begrensd.The heat exchanger consists of a separating tube formed of welded pipes 7 with an L- or angular cross-section (see Figs. 2,3 and 4) between the flue gas duct 8 extending within that tube between the furnace 1 and the flue gas collection space 4 and a water jacket 9, which is bounded on the outer circumference by a straight cylindrical tube 10 and at the top end by a flat ring 11 and at the bottom end by a wall 12 surrounding the hearth 1.

Van de duigen 7 met L- of hoekvormig dwarsprofiel strek-10 ken de bij 13 aan elkander gelaste benen zich in de omtreks-wand van de scheidingsbuis uit en vormen de andere benen naar binnen gerichte ribben, üit fig.2,3 en 4 blijkt, dat plaatselijk uit elk van deze ribben lippen 14 zijn gedrukt, die elk met een rand blijvend met de betrokken ribbe verbonden zijn 15 en uit het vlak daarvan zijn gebogen. Deze lippen doorbreken de grenslaag van het langs de duigen 7 stromende rookgas, waar door meer door de scheidingsbuis stromend rookgas recht streeks met de duigen in aanraking komt en daardoor een be tere warmteoverdracht wordt verkregen. Ook wordt door de 20 smalle zijden 15 van de lippen 14 en de smalle zijden 16 van de door de lippen in de ribben gevormde uitsparingen het warmt e-overdragende oppervlak van de scheidingswand vergroot, wat eveneens de warmte-overdracht verbetert.Of the staves 7 with L- or angular cross-section extension, the legs welded together at 13 extend into the circumferential wall of the separating tube and the other legs form inwardly facing ribs, as shown in Figures 2.3 and 4. that lips 14 are pressed locally from each of these ribs, each of which is permanently connected to the rib in question with an edge and is bent out of its plane. These lips break through the boundary layer of the flue gas flowing past the staves 7, through which more flue gas flowing through the separating tube comes into direct contact with the staves and thereby provides a better heat transfer. Also, the narrow sides 15 of the lips 14 and the narrow sides 16 of the recesses formed by the lips in the ribs increase the heat transfer surface of the dividing wall, which also improves heat transfer.

Opgemerkt wordt, dat het warmte-overdragende vermogen 25 van de scheidingsbuis zo veel groter is dan dat van de uit duigen bestaande bekende scheidingsbuizen, dat men bij behoud van de capaciteit de diameter van die scheidingsbuis aanmerkelijk kan verkleinen. Dit betekent, dat men bijvoorbeeld van de ketel volgens fig.1 en 2 de watermantel iets ruimer moet 30 kiezen om de watermantel van de ketel een voldoende volume te geven. Het gevolg hiervan is, dat de radiale afmetingen van de watermantel 9 en die van de eindwand 11 zo groot kunnen worden, dat die eindwand en zijn lassen de thermische spanningen ten gevolge van het aan elkander lassen van de uit 35 stijve duigen 7 bestaanda-ns-Cfteidingsbuis enerzijds en de uit dun plaatstaal bestaande overige delen 10,11,12 van de warmtewisselaar anderzijds zonder meer kunnen opnemen. Voorts behoeven de lippen 14 zich vaak slechts in de ten opzichte 8301329 -4- van de stromingsrichting tweede helft van de lengte van de duigen te bevinden.It is noted that the heat-transferring capacity of the separating tube is so much greater than that of the tiled known separating tubes that the diameter of said separating tube can be considerably reduced while retaining the capacity. This means that, for example, the water jacket of the boiler according to FIGS. 1 and 2 must be chosen slightly wider in order to give the water jacket of the boiler a sufficient volume. The result of this is that the radial dimensions of the water jacket 9 and those of the end wall 11 can become so great that the end wall and its welds are subject to the thermal stresses due to the welding of the rigid staves 7 together. -Featuring pipe on the one hand and the other parts of the heat exchanger consisting of thin sheet steel 10, 11, 12 on the other hand. Furthermore, the lips 14 often need only be in the second half of the length of the staves relative to the direction of flow of the flow.

Hoewel de tekening slechts een· uitvoeringsvoorbeeld met een uit L-vormige duigen samengestelde ribbenbuis met uit de 5 ribben gedrukte lippen laat zien, kunnen deze lippen evengoed worden toegepast in ribbenbuizen, waarvan de duigen een andere dwarsdoorsnede, bijvoorbeeld een U-, een Z-, een T-, een I-vormige of nog andere dwarsdoorsnede bezitten.Although the drawing shows only an exemplary embodiment with a rib pipe composed of L-shaped staves with lips pressed out of the 5 ribs, these lips can equally be used in rib pipes, the staves of which have a different cross section, for instance a U, a Z , have a T, an I-shaped or yet another cross-section.

10 . ...= 83 0 1 32 910. ... = 83 0 1 32 9

Claims

1. Heat exchanger with a heat transfer space for separating the flow medium for the heating medium and that for the medium to be heated, from metal staves welded to each other with an L, a U, a Z, a T, an I-shaped or other cross-section tube, each of which has a leg or flange extending into the circumferential wall of the dividing tube and with a free longitudinal edge on a corner edge also extending in that wall or another extending in that wall free longitudinal edge of the adjacent adjacent clap is welded and the other leg or body without or with a second flange forms a longitudinal rib protruding in the separating tube, characterized in that lips are pressed out locally, each of which remains with one edge connected to that rib and bent out of its plane.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the longitudinal ribs of the staves are provided with ribs bent out of its plane only in a part of its length adjacent to the discharge end of said tube. 20

3. Central heating boiler with a heat exchanger as claimed in claim 1 or 2, a water jacket arranged around the tiled separating tube of the heat exchanger and a gas or oil burner placed in front of one end of said tube, the flue gas of which passes through the separating tube. flows. - 830 1 32 9 .............. <n .. .. ~ —ir -: - i ----------------—, .., -. >, ... '.Ws *! ”ΙΥ' '......." t "