IT8009445A1 - Scambiatore di calore a due fluidi, di cui uno gassoso, in specie per caldaia a condensazione - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo; "SCAMBIATORE DI CALORE A DUE FLUIDI DI CUI UNO GAS-SOSO, IN SPECIE PER CALDAIA A CONDENSAZIONE "

RIASSUNTO

Lo scambiatore di forma generale parallelepipe da ? formato per piegatura, di una lamina metallica doppia, nella quale sono previste canalizzazioni destinate ad acqua da riscaldare, ed esso comporta una serie di camini verticali percorsi successivamente in sensi inversi da gas caldi.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad uno scam biat?re di calore del tipo impiegato per ottenere un trasferimento calorifico tra due fluidi in movi mento senza contatto di questi fluidi tra loro, uno di questi fluidi essendo gassoso.

Tali scambiatori di calore sono noti ed impiegati in numerose applicazioni e si presentano sotto forme variate comportanti in modo generale due ambienti separati da una parete comune. I fluidi circolano rispettivamente in ciascuno di questi am bienti a differen i uno

d'acqua e conformata per obbligare il fluido gasso so ad intraprendere un circuito in quinconce all'in terno dello scambiatore.

Secondo una caratteristica principale dellinvenzione la parete piana ? conformata mediante piegatura , contro-curvatura od altra operazione analoga per costituire uno scambiatore che dispone di pi? camini verticali giustapposti, comunicanti tra loto per la loro base o la loro sommit?, in modo ta le che il fluido gassoso caldo penetrante nello scambiatore dal basso possa uscire dall'alto solo dopo avere effettuato almeno un ritorno fino nella parte bassa dello scambiatore attraverso il camino pi? vicino.

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, la disposizione della rete di tubi di acqua sul la parete comune ? realizzata in modo tale che l'ac qua fredda di ritorno penetri nello scambiatore nel la zona di scarico dei gas caldi, mentre l'acqua calda lascia lo scambiat?re nella zona di entrata dei gas caldi.

Altre caratteristiche particolari e vantaggi dell 'invonzione risulteranno dalla descrizione fico essendo ottenuto attraverso la parete comune,, Sotto la loro forma pi? abituale gli scambiatori di questo tipo sono costituiti da una rete di tubi costituenti un primo ambiente e percorsi da uno dei fluidi la detta rece essendo inserita in un secondo ambiente percorso dall'altro fluido. Si ottie ne cos? una superficie di scambio notevole aumentata d?altronde in numerosi casi dall?aggiunta di ele menti di parete interni o esterni, riportati o non riportati.

Si conoscono anche scambiatori in cui il circuito di tubi ? solidale ad una parete comune in contatto con i detti tubi mediante una generatrice, onesta parete essendo vantaggiosamente chiusa su se stessa per realizzare un ambiente di forma rotonda o rettangolare, che costituisce il corpo di riscaldamento ben noto degli apparecchi del genere scalda-acqua o scaldabagni a gas.

Per ottenere prestazioni pi? elevate e diminu? re notevolmente il prezzo di costo, l?invenzione propone uno scambiatore di calore in cui il fluido gassoso a temperatura elevata ? portato ad effettuare un percorso particolare lungo una parete portant

Fig. 1: una vista in prospettiva di un modo di realizzazione dello scambiatore secondo l'invenzione; la Fig. 2: una vista semplificata in prospettiva analoga alla F?g. 1, mostrante il percorso del fluido gassoso; la Fig. 3; una vista sviluppata dello scambiatore mostrante la parete comune e la sua rete di tubi d?acqua a partire dalla quale ? costituito lo scambiatore; la Fig. 4: una vista schematica dall'alto dello scambiatore.

Sulle Figg. 1 e 3 ? stato rappresentato uno scambiatore di calore a due fluidi, uno gassoso, l?altro liquido, ciascuno dei fluidi essendo rispettivam?nte indicato dai riferimenti G ed L, il loro senso di circolazione essendo indicato da frecce. Lo scambiatore ? ottenuto a partire da una parete 2 che porta una rete di tubi 1 per la circolazione del fluido L, i tubi essendo in contatto con la det ta parete mediante le loro generatrici.

Secondo un modo di realizzazione in s? noto, l'accoppiamento dei tubi ella parete si effettua. per esempio nel modo seguente: si

nessi in parallelo tra i collettori 1a. Il senso di circolazione del fluido L ? indicato dalle frecce in modo sufficientemente esplicito perch? non sia necessario descriverne il processo.

Il fluido ? infatti forzato a dirigersi dall'entrata verso l'uscita passando per una successione di collettori la localizzati lungo la zona media na e lungo parti laterali della parete comune 2, Tra le l?nee di piegatura AA'....EE' di questa parete comune si trovano zone longitudinali (identi che da una parte e dall'altra della linea trasversale FF'} che costituiscono le pareti verticali del lo scambiatore-A partire da questa parete comune 2 rappresentata nella Fig. 3, si arriva allo scambiatore rappresentato alle Figg. 1 e 4 secondo il processo seguente. Si effettua verso l'interno una piegatura a 90? della prima striscia longitudinale secondo la linea AA', poi una nuova piegatura a 90? secondo la linea BB' e cosi via fino ad un'ultima piegatura secondo la linea EE', formando c?si una specie di avvolgimento ad angoli sensibilmente retti per costruire un parallelepipedo rettangolo allungato in lega di alluminio o in lega inossidabile, e lasciandone strisce non saldate. Grazie ad un gonfiaggio mediante mezzi appropriati nei punti non saldati si ottengono zone longitudinali tubolari che costituiscono i tubi 1. Questo prodotto in s? noto ? particolarmente appropriato per mettere in opera la presente invenzione ma va da s? che si pu? realizza re in qualsiasi altra maniera la parete tubolare co stituente lo scambiatore senza uscire dal quadro dell'invenzione.

Sulla Fig, 3 si ? rappresentata una vista sviluppata della parete 2 e della rete di tubi 1 per la circolazione del fluido liquido L. Questa parete comune 2 di forma sensibilmente rettangolare presenta secondo la sua lunghezza maggiore cinque linee di piegatura AA' BB'e CC', DD' ed EE'. Essa ? tagliata trasversalmente nel suo centro secondo la linea FF'? fino ad un'apertura centrale 3, Due parti simmetriche destri e sinistra sono cosi delimitate dal. la linea FF'; esse sono collegate tra loro da una striscia laterale 4 limitata da due piccole linee di piegatura HH' ed II' , la detta striscia non presentando alcun tubo 1?

re costituito dalla striscia laterale 4 definita pre cedentemente. I gas caldi devono allora circolare dall'alto in basso in due altri percorsi centrali 10 vicini al camino centrale 7, quindi rimontare at traverso i due camini laterali 11 fino alla parte superiore dello scambiatore, da dove essi sfuggono da una parte e dall'altra del deflettore 4 (vedere egualmente Fig. 4).

Nel corso del loro transito nello scambiatore i gas G, che sono per esempio i gas d? combustione di un bruciatore a gasr si raffreddano al contatto delle pareti dello scambiatore nelle quali circola l'acqua pi? fredda del riscaldamento Inversamente l'acqua circolante nei tubi 1 si riscalda progressivamente. Si noter? che l'acqua di ritorno L del circuito di riscaldamento penetra nella rete di tubi 1 in controcorrente con i gas. cio? dal lato adia cente all?uscita dei gas da camini 11 poi circola in controcorrente con i gas verso il basso dello scambiatore, poi verso l?alto e di nuovo verso il basso, e si scarica verso la partenza del circuito di riscaldamento nella zona di entrata dei gas caldi alle parte bassa del camino central 7. Si ottie ne cosi uno scambio

rotazione di 90? delle parti destra e sinistra di questo parallelepipedo lungo "cerniere? Costituite dalle linee di piegatura piccole HH' ed II?, Questa seconda piegatura riporta le zone longitudinali simmetriche in piani paralleli verticali che delimitano camini verticali di passaggio dei gas caldi. Ben inteso, le facce longitudinali delimitate dalle linee AA' ed EE' hanno larghezze diverse previste per arrivare al montaggio a cardini giustapposti di larghezza equivalente. Si arriva cos? allo scambiatore la cui forma ? illustrata in specie alla fig. 2. So no necessari solamente alcuni rari punti di saldatura 5 per il fissaggio delle pareti Che vengono a ribattersi l'una sull'altra. Una striscia riportata lateralmente 6 (vis?bile alla Fig. 2) chiude il camino centrale 7 alla base del quale ? alimentato il fluido gassoso G. Due tappi otturatori 9 (egualmente vis?bil alla Fig. 1) sono riportati sotto gli orifizi inferiori laterali dello scambiatore. Questi tappi presentano eventualmente almeno un raccordo 8 destinato ad imboccare in modo stagno nel tubo di uscita del fluido liquido L. Il fluido gassoso cammina nello scambiator come indicato dalle frecce con formazione delle condensazioni limitate ai camini laterali 11 , e raccolte in corrispondenza degli otturatori 9. Le pareti interne dei camini essendo formate dalla parete comune e percorse da tubi d'acqua, il rendimento dell'apparecchio ? particolarmente interessante. Lo scambiatore precedentemente descritto mostra due entrate e due uscite d'acqua . Raccordi a ponte (non rappresentati) localizzati alla parte alta e alla parte bassa dello scambiat?re possono essere previsti per ottenere un'entrata e un'uscita unica di acqua.

Infine si noter che la zona del deflettore 4 pu? essere pi? o meno raffreddata secondo il circu? to adottato. In effetti i furili avendo raggiunto il punto di rugiada nelle zone longitudinali vicine al la loro uscita potranno essere riscaldati a volont? in questa zona. Il vantaggio di questo riscaldamento ? di allontanarsi dal punto di rugiada a di far s? che i fumi siano avviati senza condensazione in un condotto di fumo tradizionale,

Il molo di realizzazione precedentemente rap? presentato non ? assolutament e limitativo In par

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1) Scambiatore di calore a due fluidi di cui uno gassoso comportante una rete di tubi per la circolazione del fluido liquido, i detti tubi esseri do solidali ad una parete comune con la quale essi sono in contatto mediante le loro generatrici, carat terizzato dal fatto che lo scambiatore ? ottenuto a partire da questa parete comune (2), conformata per piegatura o altra operazione analoga e che esso comporta cos? pi? camini verticali giustapposti {7, 10,11) separati da sezioni della detta parete e comunicanti tra loro per la loro base o per la loro sommit?,, camini che costituiscono un circuito continuo per il fluido gassoso (G) che circola almeno una volta dal basso in alto quindi dall'alto in basso nello scambiatore prima del suo scarico.

2) Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 12 caratterizzato dal fatto che la parete co mune (2) di forma sensibilmente rettangolare presen ta linee di piegatura AA' ed EE' delimitanti zone ongitudinali destinate a costituire le pareti verticali dei camini.

3} Scambiatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la parete comune ? taglia ta trasversalmente nel suo centro secondo la linea FF' fino ad un'apertura centrale (3)?

4) Scambiatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le parti simmetriche destra e sinistra delimitate dalla linea di taglio FF' sono collegate tra loro da una striscia laterale {4) delimitata da due linee di piegatura (HH' ed II').

5) scambiatore di calore secondo le rivendicazioni 1 e 29 caratterizzato dal fatto che esso ? ot tenuto da una prima serie di piegature longitudinali a 90? secondo le linee AA' ad EE' seguite da una seconda piegatura trasversale secondo HH' ed II' che riporta le zone longitudinali simmetriche in piani paralleli verticali delimitanti il camino cen trale (7) di entrata dei gas caldi.

6) Scambiatore di calore secondo le rivendica zioni 1 e 5, caratterizzato dal fatto che i gas cal di alimentati nel camino centrale vengono in battuta alla sua parte superiore contro un deflettore (4) costituito dalla striscia laterale assicurante il collegamento tra la areti laterali del camino centrale.

7) Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una rete di collettori (1a) collegati tra loro mediante tubi (1b) connessi in parallelo tra i collettori (1a) co -stituisce la rete di tubi (1) per la circolazione del fluido liquido.

8) Scambiatore secondo le rivendicazioni 1 e 7, caratterizzato dal fatto che il fluido liquido (L) di ritorno penetra in un primo collettore (1a) disposto alla parte superiore dello scambiatore nel la zona di uscita dei gas caldi, e che lo stesso fluido caldo lascia un ultimo collettore (1a) dispo sto alla parte inferiore dello scambiatore nella zo na di arrivo dei gas caldi.

9) Scambiatore secondo le rivendicazioni 1 e 6, caratterizzato dal fatto che il fluido gassoso (G) dopo il deflettore (4) cammina dall'alto in basso verso la parte bassa dello scambiatore attraverso due camini centrali (10) vicini al camino centrale (7), poi risale attraverso i due camini laterali (11) fino alla parte superiore dove esso lascia lo scambiatore.

10) Scambiatore secondo le rivendicazioni 1e 2

caratterizzato dal fatto che il deflettore (4 ) ? modificare il punto di rugiada nelle zone vicine e completare lo scarico senza condensazione in un con dotto di fumo tradizionale.