PT99947B

PT99947B - Permutador de calor e processo para a fabricacao duma lamela para um permutador de calor

Info

Publication number: PT99947B
Application number: PT99947A
Authority: PT
Inventors: Manfred Seebauer; Ernst Schmidt
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1990-12-29
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1999-05-31
Also published as: ES2077142T3; DE59106481D1; EP0493665B1; EP0493665A2; PT99947A; EP0493665B2; ES2077142T5; EP0493665A3; DE4042195A1

Description

ESTADO DA TÉCNICA:

A invenção refere-se a um permutador de calor de acordo com a descrição feita na reivindicação principal» Num permutador de calor já conhecido deste tipo (pedido de patente AT 2899/87), a fim de levar a temperatura do gás atê um nível suficiente para impedir a formação dum condensado, existe um número variável de lamelas soltáveis. Como uma outra medida propãe-se que as paredes das lamelas, que se prolongam entre as tubagens, sejam feitas de forma a poderem ser retiradas segundo a sua zona, a fim de diminuir, conforme for necessário, a superfície de permutação do calor e, dessa maneira, aumentar a temperatura do sás de saída · Para esta finalidade são previstas reentrâncias na lamela, que rodeiam as partes retiráveis das paredes, com a excepção de pequenas interligações e possibilitam a separação mecânica.

Esta forma de realização exige uma elaboração posterior do permutador de calor pronto e já montado. Alêm disso, são necessários diferentes tipos de lamelas, tais como lamelas montadas fixamente e lamelas soltáveis, com partes de paredes destacáveis.

VANTAGENS DA INVENÇÃO:

sistema de acordo com a invenção, oom as características marcantes mencionadas na reivindicação principal tem, pelo contrário, a vantagem de, através das reentrâncias, deixar influenciar o caudal de calor, de forma tal que se forma um gradiente de temperatura pré-determinável ao longo da lamela no sentido do caudal. Podem-se evitar zonas com temperaturas fortemente divergentes e manter pequena a diferença máxima de temperatura nas extremidades opostas da lamela.

Alêm disso, pode-se, desta maneira, evitar, com uma determinad temperatura do gás de saída, também com reduzidas temperaturas da ãgua morna ou da água quente, uma descida da temperatura abaixo da temperatura do ponto de condensação.

Mediante as características contidas nas reivindicações dependentes são possíveis desenvolvimentos vantajosos do sistema de acordo com a reivindicação principal.

Se as reentrâncias se situarem predominantemente na zona de afluência do caudal do gás quente na lamela, isso irã acarretar um pequeno gradiente de temperatura na lamela no sentido da corrente, de forma que resulta, especialmente acima da zona de altura da lamela, uma formação reduzida e uniforme dos produtos da corrosão. Este aspecto garante um tempo operacional longo do permutador de calor, antes que ocorra um estrangulamento da secção transversal da via de passagem devido aos depósitos de sulfato de cobre nos espaços entre as lamelas.

Uma interligação entre as reentrâncias, que liga directamente o rebordo da lamela do lado da entrada do caudal, com o rebordo inferior do tubo para a água quente, provoca uma alimentação de calor, sem interrupções, no eixo da lamela e reduz a fuligem na base das lamelas.

Por meio da adequação da forma das reentrâncias à forma dos tubos para a água quente e através da situação das reentrâncias em afastamento definido, de preferência, constante, relativamente ao rebordo dos tubos para a água quente, aumenta a estabilidade das lamelas, as quais podem assim ser melhor montadas e soldadas.

Se se mudar as relações do ângulo de abertura, assim como as proporções do afastamento duma reentrância em relação ao rebordo dum tubo para a água quente e o seu respectivo raio em determinadas zonas, pode-se melhorar a actuação de corrosão mediante a redução do gradiente de temperatura no sentido do caudal do gás de saída.

Pode-se conseguir uma economia dos custos das ferramentas e da armazenagem quando se podem estampar numa lamela de base unitária reentrâncias para o comando do caudal de calor. Neste caso, nas reentrâncias, pode-se variar o tamanho a forma e a posição das reentrâncias, de modo que se pode produzir lamelas para diversas categorias de capacidade operacional dos permutadores de calor.

DESSNHO

Exemplos de realização da invenção estão ilustrados npo desenho e serão explicados mais pormenorizadamente, com a menção de outras vantagens, na descrição que se segue.

A Figura 1 mostra um permutador de calor em vista lateral.

A Figura 2 é uma vista superior do permutador de calor, parcialmente em corte segundo a linha 11-11 da Figura 1.

A Figura 3 mostra uma lamela e a Figura 4 mostra uma configuração das reentrâncias.

As Figuras 5a atê 5e estão ilustradas reentrâncias com diversas configuraçães; e na Figura 5f mostra-se uma variante do tubo para o caudal de âgua quente de acordo com a Figura 1,

DESCRIÇÃO DOS EXEMPLOS DE REALIZAÇÃO

Numa utilização típica, a Figura 1 mostra um permutador de calor com dois circuitos 10 com uma serpentina de tubo 14 para âgua de utilização orientada para dentro das tubagens para a água quente 12. Dentro da serpentina tubular 14 para a água de utilização corre a âgua mediante uma abertura de entrada 15 através duma serpentina superior 16, constituída por tubos 17 e curvas tubulares horizontais 18, através duma tubagem curva vertical 19 para dentro duma serpentina

inferior 20, formada por tubagens 21 e tubagens curvas horizontais (que não se podem observar no desenho) e dali, através duma abertura de saída 24, para dentro duma rede de águas servidas, não ilustrada, circuito da água quente, que pode ser accionado sem circulação exterior, consiste essencialmente duma câmara de entrada 2S, uma câmara de recolha ou câmara de desvio 27, numa câmara de saída 28 e uma rede do aquecimento não representada, As câmaras 26 e 27 ou 27 e 28 são ligadas umas às outras, respectivamente, através de tubos paralelos para a água quente 12,

A serpentina para a água de utilização 14 ê apoiada de encontro aos tubos para água quente 12 mediante calhas de cobre perfiladas 30, As calhas de cobre perfiladas 30 podem ser inseridas em ambos os lados entre o rebordo do tubo de água quente 12 do lado da entrada do caudal e os tubos 21 da serpentina inferior 20, e entre os tubos 17 da serpentina superior 16 e a extremidade do tubo de água quente 12 do lado da saída do caudal (Figura 1), ou somente na zona do lado da entrada do caudal (Figura 5f), de forma que os tubo» 17 da serpentina 16 podem ser directamente empurrados para junto do rebordo, do lado da saída do caudal, dos tubos d· água quente 12, Mediante a introdução das calhas de cobre perfiladas 30, o calor passa directamente das lamelas 32 para as tubagens de água de utilização 21, pelo que se pode evitar, nos permutadores de calor de dois circuitos, para circuitos de água quente, os ruídos da ebulição, se» uma circulação exterior.

Os tubos para a água quente 12 são rodeados por uma multiplicidade de lamelas 32, as quais possuem vias de passagem

34, que são adequadas à forma dos tubos para a água quente e que recebem estes tubos. Entre o rebordo 36 dolado da entrada do caudal de gâs 36 e o rebordo 33 do lado da entrada do gás da via de passagem 34 encontram-se reentrâncias 40,41 entre as quais ee forma uma interligação 42. As lamelas 32 podem ser feitas de cobre ou de outros materiais. Ho caso da utilização do cobre, a distribuição do calor sobre a lamela 32 pode ser impedida pelas reentrâncias de tal forma que, apesar do elevado quociente de condutibilidade térmica do cobre, não se estabelecem nenhumas zonas eom temperaturas inferiores à temperatura do ponto de condensação,

A A forma das reentrâncias 40,41 ê semelhante ã forma do rebordo 38 do lado da entrada do gás e prolonga-se num certo afastamento 44 desse lado. Os ângulos de abertura ^{as reen}^^r®^nc^^as 40,41 assim como a interligação no sentido circunferencial.

Numa configuração vantajosa, os ângulos têm a seguinte medição: JLe 20° e J- = 144°; o raio r.= 6,8mm e a distância 44 12 1 ê de 3,2mm.

Na lamela 32 realizam-se outras reentrâncias 48 no rebordo .50 do lado da saída do gás. Estas outras reentrâncias têm a forma de triângulos e, um dos ângulos do triângulo, aponta para o centro da lamela; os referidos triângulos são dispostos simetricamente entre as vias de passagem 34.

A dimensão da superfície das reentrâncias 48 ê determinada pela capacidade de rendimento operacional do esquentador de água, no qual é embutido o permutador de calor equipado com as mencionadas lamelas.

A Figura 5 mostra outras possíveis formas de e posições para as reentrâncias 40,41 que comandam a transmissão de calor, A Figura 5a mostra uma reentrância 50 com forma arqueada, a Figura 5b ilustra uma reentrância 62 com forma arqueada com uma interligação e uma reentrância arqueada 64 com Na Figura 5d está ilustrada uma a Figura 5c representa duas interligações 65. reentrância rectilínea e na Figura 5e estão representadas várias reentrâncias lineares, distribuídas em arco 65» As reentrâncias previstas para o ajustamento do rendimento operacional podem ter a forma de triângulo 70, de rectângulos 71 a forma redonda 76 e podem ser realizadas tanto 36 do lado da entrada do gás, no rebordo 50 salda do gás como também no centro da lamela, de maneira que não ê necessário posicionar sempre as reentrâncias 70 a 74 entre as vias de passagens. Também ê possível combinar diversas formas.

ou uma no rebordo do lado da

Durante a produção da lamela 32, a partir duma lamela de base, na qual são feitas somente as vias de passagem 34 e que é igual para todos os permutadores de calor duma série de produção com diferentes graus de capacidade operacional, para o comando da distribuição do calor e/ou para o ajustamento da capacidade operacional, são posteriormente ;puncionadas reentrâncias com forma, dimensão e posição apropriadas,

Claims

REIVINDICAÇÕES

1* - Permutador de calor com tubos assentes numa pluralidade de lamelas e com reentrâncias feitas nas lamelas que influenciam a transmissão de calor, caracterizado pelo facto de as reentrâncias (40,41) serem efectuadas nas lamelas (32) na zona das altas temperaturas para estabelecer uma distribuição uniforme da temperatura e uma diferença de temperatura máxima o mais possível pequena na lamela (32).
2* - Permutador de calor de acordo com a reivindicação

1 caracterizado pelo facto de serem previstas reentrâncias (40,41) predominantemente na zona (36) das lamelas (32) do lado da entrada da corrente.
3* - Permutador de calor de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de as reentrâncias (40,41) com a forma de semicírculos serem distribuídos era volta dos tubos de água quente (12).
4a - Permutador de calor de acordo com qualquer das reivindicações l a 3, caracterizado pelo facto de se distribuir várias reentrâncias (40,41) em volta de cada tubo de água quente (12).

58 _ Permutador de calor de acordo com a reivindicação

4, caracterizado pelo facto de se formarem interligações (42) entre ae reentrâncias (40,41), de forma que pelo menos cada interligação (42) liga directamente o rebordo do lado da entrada de passagem da corrente (36) da lamela (32) com o rebordo (38) num tubo de água quente voltado para a citada lamela.

68 - Permutador de calor de acordo com as reivindicações 4 ou 5, caraoterizado pelo facto de as reentrâncias (40,41) serem distribuidas uniformemente e as proporções entre as larguras das reentrâncias (40,41) e das interligações (42) existentes entre elas, serem constantes,

78 - Permutador de calor, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de a forma das reentrâncias (40,41) ser concordante com a forma dos tubos de água quente (12) e as citadas reentrâncias (40,41) serem colocadas a uma distância constante do rebordo (33) dos tubos de água quente (12),

88 - Permutador de calor de acordo com qualquer das reivindicações 6 e 7, caracterizado pelo facto de os ângulos de abertura*^ * λ, das interligares (42) observados a partir do ponto médio (46) dum tubo de água quente (12) e o das reentrâncias (40,41) estarem numa relação constante uns com os outros, gâ _ Permutador de calor· de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de a proporção do ângulo de abertura para o angulo de abertura^ estar compreendida en tre 1:7 e 1:10.

1QS _ Permutador de calor de acordo com as reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo facto de a proporção entre a distância duma reentrância (40,41) em relação ao rebordo (38) dum tubo para água quente (12) e o raio do tubo de água quente (12) estar compreendida entre 1:1,5 e 1:2,5, de preferência, entre 1:2,

11^a - Permutador de calor, de acordo com qualquer das reivin11 dicações anteriores, caracterizado pelo facto de serem previstas reentrâncias (48) para adequar a condução de calor das lamelas (32) existentes no permutador de calor (10).

12« - Processo para a preparação duma lamela dum transmissor de calor, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado pelo facto de se puncionar, numa lamela de base, reentrâncias (40,41,48) para o comando da corrente de calor e/ou para adequação da funcionabilidade da lamela (12) ao transmissor de calor (10).

pelo facto de as dimensões, a forma e a posição das cias (40,41,48) serem conseguidas na lamela de forma correspondente âs exigências do permutador

13« - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado reentrânbase, de de calor (10),