Є ще 3 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Теплообмінник (10), який виготовлений з єдиного шматка теплопровідного матеріалу, який має ребра (20) для спрямовування текучої субстанції в напрямі від пальника або групи пальників (12), розташованих на одному кінці теплообмінника, до його протилежного кінця, де гази, які виділяються в результаті горіння, залишають (R) теплообмінник (10), і для передачі тепла між текучою субстанцією і теплообмінником (10), у якому між ребрами (20) виконані поперечні виступи (24), які виконані як одне ціле з того ж шматка теплопровідного матеріалу що й теплообмінник (10), і при цьому поперечні виступи (24) простягаються по суті упоперек до ребер (20) на відстань, яка менша за відстань між ребрами (20), і по суті упоперек до напряму потоку текучої субстанції, при цьому поперечні виступи (24) розташовані поблизу сусідніх ребер (20) для змушення текучої субстанції протікати між ребрами (20) по меандровій траєкторії.

2. Теплообмінник (10) за п. 1, який відрізняється тим, що додатково має перший трубопровід (16) для подачі другої текучої субстанції, який входить у єдиний шматок теплопровідного матеріалу теплообмінника.

3. Теплообмінник (10) за п. 2, який відрізняється тим, що додатково має другий трубопровід (18) для подачі третьої текучої субстанції, який входить в єдиний шматок теплопровідного матеріалу теплообмінника.

4. Теплообмінник (10) за п. 2 або п. 3, який відрізняється тим, що трубопровід (16, 18) має порожнисту напрямну з другого теплопровідного матеріалу, яка по суті щільно охоплена теплообмінником.

5. Теплообмінник (10) за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що поперечні виступи (24) входять у простір між ребрами (20) на відстань, значно меншу за половину відстані між двома сусідніми ребрами (20).

6. Теплообмінник (10) за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що поперечні виступи (24) простягаються на відстань, яка становить половину відстані між сусідніми ребрами (20).

7. Водонагрівальний пристрій, який має:

нагрівальний елемент для генерування тепла;

теплообмінник (10) за будь-яким із пп. 1-6 для поглинання теплоти, згенерованої нагрівальним елементом;

живильні з'єднувальні засоби, які з'єднані з живильною стороною трубопроводу (16, 18) для подачі текучої субстанції, вмонтованого в теплообмінник шляхом лиття, і які здатні з'єднуватися з живильним трубопроводом для води; і

випускні з'єднувальні засоби, які з'єднані з випускною стороною трубопроводу (16, 18) для подачі текучої субстанції, вмонтованого в теплообмінник шляхом лиття, і які здатні з'єднуватися з випускним трубопроводом для нагрітої води.

8. Комбінований бойлер для нагрівання водопровідної води і води системи центрального опалення, який має водонагрівальний пристрій за п. 7, при цьому водонагрівальний пристрій має теплообмінник (10) за будь-який із пп. 3-6, у якому перший трубопровід (16) передбачений для подачі водопровідної води, а другий трубопровід (18) - для подачі води системи центрального опалення.

9. Спосіб виготовлення теплообмінника (10), у якому:

надають форму для виготовлення теплообмінника (10) з єдиного шматка теплопровідного матеріалу, у якому форма принаймні має:

отвір для вставляння живильного кінця трубопроводу (16, 18) для лиття та подачі текучої субстанції, і

отвір для вставляння випускного кінця трубопроводу (16, 18) для лиття та подачі текучої субстанції, і

у якому форма має виїмки для формування як одне ціле ребер (20) на теплообміннику (10), і у якому виїмки для ребер (20) подібним чином мають виїмки для формування поперечних виступів (24) на або біля ребер (20) так, що поперечні виступи (24) простягаються по суті упоперек до ребер (20) по відстані, яка менша за відстань між ребрами (20), і по суті упоперек до очікуваного напряму потоку текучої субстанції, якому надають можливість проходити між ребрами (20), при цьому згаданий потік спрямовують від пальника або групи пальників (12), розташованих на одному кінці теплообмінника, до протилежного його кінця, де гази, які виділяються в результаті горіння, залишають (R) теплообмінник (10), при цьому поперечні виступи (24) розташовані біля ребер (20) для протікання текучої субстанції між ребрами (20) по меандровій траєкторії;

поміщають трубопровід (16, 18) для подачі текучої субстанції у форму, у якій живильний кінець трубопроводу (16, 18) вставляють в отвір у формі для живлення, а випускний кінець трубопроводу (16, 18) вставляють в отвір у формі для випускання;

вставляють знімну, по суті нестисну вставку в трубопровід (16, 18) для текучої субстанції;

заповнюють форму принаймні одним теплопровідним матеріалом;

обробляють наповнювач форми для одержання теплообмінника (10) з єдиного шматка теплопровідного матеріалу;

виймають теплообмінник (10) з форми; і

видаляють вставку з трубопроводу (16, 18) для текучої субстанції.

Текст

Реферат: Теплообмінник (10) виготовлений з єдиного шматка теплопровідного матеріалу, який має ребра (20) для спрямовування текучої субстанції в напрямі від пальника або групи пальників (12), розташованих на одному кінці теплообмінника, до його протилежного кінця, де гази, які виділяються в результаті горіння, залишають (R) теплообмінник (10), і для передачі тепла між текучою субстанцією і теплообмінником (10). При цьому між ребрами (20) виконані поперечні виступи (24), які виконані як одне ціле з того ж шматка теплопровідного матеріалу що й теплообмінник (10), і при цьому поперечні виступи (24) простягаються по суті упоперек до ребер (20) на відстань, яка менша за відстань між ребрами (20), і по суті упоперек до напряму потоку текучої субстанції. Поперечні виступи (24) розташовані поблизу сусідніх ребер (20) для змушення текучої субстанції протікати між ребрами (20) по меандровій траєкторії. UA 105008 C2 (12) UA 105008 C2 UA 105008 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Представлений винахід стосується теплообмінника, який виготовляється з єдиного шматка теплопровідного матеріалу, має ребра для спрямовування текучої субстанції і передачі тепла між собою і текучою субстанцією. Представлений винахід додатково стосується водонагрівального пристрою для нагрівання води. Представлений винахід також стосується комбінованого бойлера для нагрівання водопровідної води і води системи центрального опалення. Представлений винахід також стосується способу виготовлення теплообмінника. Теплообмінники використовуються в багатьох охолоджувальних і нагрівальних пристроях. Відомі нагрівальні пристрої є, наприклад, бойлерами для нагрівання води в системі центрального опалення і газовою колонкою або бойлером для нагрівання водопровідної води. Для економії простору бажано також застосовувати комбінований пристрій для нагрівання як води для системи центрального опалення, так і водопровідної води у формі так званого комбінованого бойлера. Простір економиться через те, що необхідний тільки єдиний генератор тепла, такий як пальник. Окрім того, усунення другого пальника є вигідним з точки зору грошових витрат. Подальшим вдосконаленням є виготовлення теплообмінника з єдиного шматка матеріалу, завдяки чому виробництво вимагає менше етапів. Теплообмінник може також виготовлятися більш компактним шляхом збільшення теплопередачі, завдяки чому може бути достатнім менший теплообмінник. Підвищення теплообміну в теплообмінниках шляхом збільшення їх контактної поверхні завдяки виконання в них ребер є відомим. Незважаючи на вищевказані вдосконалення, все ще існує потреба у виготовленні більш компактних нагрівальних і охолоджувальних пристроїв і, окрім того, у збереженні пристрою якомога простішим з економічних і технічних причин. Тому, представлений винахід має за задачу надання нагрівального або охолоджувального пристрою, який є компактнішим за пристрої попереднього рівня техніки, без значного ускладнення його. Представлений винахід вирішує цю задачу шляхом наданням теплообмінника, який виготовляється з єдиного шматка теплопровідного матеріалу, який має ребра для спрямовування текучої субстанції в напрямі від пальника або групи пальників, розташованих на одному кінці теплообмінника, до його протилежного кінця, де гази, які виділяються в результаті горіння, залишають теплообмінник, і для передачі тепла між теплообмінником і текучою субстанцією, у якому між ребрами виконані поперечні виступи, які виконані як одне ціле з того ж шматка теплопровідного матеріалу що й теплообмінник, і при цьому поперечні виступи простягаються по суті упоперек до ребер на відстань, яка менша за відстань між ребрами і по суті упоперек до напряму потоку текучої субстанції, при цьому поперечні виступи розташовані поблизу сусідніх ребер для змушення текучої субстанції протікати між ребрами по меандровій траєкторії, при цьому ребра по суті перпендикулярні до бічного напряму. У переважному варіанті виконання, теплообмінник виготовляється з єдиного шматка металу, наприклад алюмінію. Застосовуючи технологію лиття, цей теплообмінник може, таким чином, виготовлятися простим способом. Коли застосовується такий теплообмінник згідно з винаходом, то ребра на ньому є дуже вигідними для розташування в потоці текучої субстанції. У такому випадку, ребра виконуються так, що їх поздовжня вісь співпадає з напрямом потоку текучої субстанції. Таким чином, збільшується поверхня контакту між текучою субстанцією і теплообмінником, коли між ними відбувається теплообмін. Поперечні виступи, розташовані на ребрах, потім забезпечують подовження шляху, який проходить текуча субстанція між ребрами. Окрім того, шлях крізь ребра стає меншим, що призводить до вищої швидкості потоку текучої субстанції між ребрами. Ефекти довшого шляху, який проходиться текучою субстанцією між ребрами, і більша швидкість потоку внаслідок коротшого шляху в більшій мірі анулюють одне інше. На подив, на ступінь теплообміну між текучою субстанцією і теплообмінником сильніше впливає вища швидкість потоку, ніж зміна поверхні контакту, доступної для теплообміну. Таким чином, було виявлено як більш вигідне, залишаючи розмір усього теплообмінника незмінним, виконувати ребра далі одне від іншого і, таким чином, зменшувати поверхню контакту для виконання поперечних виступів, які забезпечують вищу швидкість потоку. У подальшому переважному варіанті виконання було виявлено, що ефект теплообміну додатково посилюється збільшенням швидкості потоку текучої субстанції порівняно з ситуацією без поперечних виступів. Бажано підвищувати швидкість потоку використовуючи вентилятор. Незважаючи на короткий період перебування текучої субстанції між ребрами, більше тепла 1 UA 105008 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 передається при вищій швидкості потоку текучої субстанції у випадку, коли ребра оснащені поперечними виступами, порівняно з теплообмінником без поперечних виступів, проте з приблизно однаковою поверхнею теплообміну. В ще іншому варіанті виконання, поперечні виступи займають більшу частину відстані між двома сусідніми ребрами внизу по потоку, ніж зверху по потоку. Внизу по потоку текуча субстанція охолоджується далі і займає менший об'єм, завдяки чому швидкість потоку і, таким чином, теплопередача повинна зменшуватися. Зменшуючи розмір шляху внизу по потоку шляхом подовження поперечних виступів, можна компенсувати цей ефект і зберегти вищу швидкість потоку, а тому більшу теплопередачу. В подальшому варіанті виконання, теплообмінник згідно з винаходом додатково має перший трубопровід для подачі другої текучої субстанції, який входить в єдиний шматок теплопровідного матеріалу теплообмінника. Другий трубопровід дуже вигідний для, відповідно, охолодження і нагрівання другої текучої субстанції. В спеціальному переважному варіанті виконання, тепло від першої текучої субстанції, яка проходить по ребрам теплообмінника, передається, зокрема, за допомогою ребер до теплообмінника. Поперечні виступи, розташовані біля ребер, відповідають за більший теплообмін між текучою субстанцією і теплообмінником для надання можливості передачі найбільшої можливої кількості тепла до теплообмінника на одиницю об'єму текучої субстанції. Теплообмінник буде, у свою чергу, передавати тепло до другої текучої субстанції в трубопроводі. Таким чином, ефективно здійснюється опосередкована передача тепла від першої текучої субстанції до другої текучої субстанції. В спеціальному альтернативному варіанті виконання, напрям теплопередачі протилежний до напряму теплопередачі, який описано в попередньому варіанті виконання. У цьому випадку, друга текуча субстанція, яка протікає в першому трубопроводі, передає тепло теплообміннику. Теплообмінник потім нагріває першу текучу субстанцію, яка протікає між ребрами. В подальшому переважному варіанті виконання, поперечні виступи розташовані на ребрах так, що присутній достатній тепловий контакт між ними і ребрами. Це має додатковий ефект, який полягає у тому, що поперечні виступи роблять внесок у збільшення поверхні контакту між теплообмінником і першою текучою субстанцією. В подальшому варіанті виконання, поперечні виступи простягаються по суті упоперек до ребер. В ще іншому варіанті виконання, винахід надає теплообмінник, який додатково має другий трубопровід для подачі третьої текучої субстанції, який входить в єдиний шматок теплопровідного матеріалу теплообмінника. Перевага другого трубопроводу полягає у тому, що теплообмін може відбуватися між трьома текучими субстанціями. Особливіший варіант виконання винаходу, у якому це використовується вигідним чином, є комбінованим бойлером, описаним нижче як той, що використовується для нагрівання як води системи центрального опалення так і водопровідної води. В різних варіантах виконання винаходу, перший і другий трубопровід в теплообміннику мають різні форми. Трубопровід переважно визначає найдовший можливий шлях крізь теплообмінник для досягання найдовшого можливого періоду перебування в останньому. Таким чином, досягається кращий теплообмін. Для одержання компактного теплообмінника, бажано виконувати трубопровід не як єдину пряму трубу в теплообміннику, а як певну кількість прямих труб, з'єднаних між собою колінами або, альтернативно, як єдину криволінійну трубу. Коліна можуть самі по собі виконуватися в теплообміннику, хоча з інженерної точки зори зазвичай простіше виконати певну кількість прямих труб, які зовні теплообмінника з'єднуються між собою коліноподібними трубчастими частинами. В переважному варіанті виконання, представлений винахід надає теплообмінник, у якому трубопровід має порожнисту напрямну з другого теплопровідного матеріалу, яка по суті щільно оточена теплообмінником. Такий варіант виконання, може, наприклад, виготовлятися з використанням труби як порожнистої напрямної. Потім теплообмінник, наприклад, охоплює принаймні частину труби шляхом поміщення неї у форму, після чого він формується заповненням форми, наприклад, рідким металом при температурі, яка нижча за температуру плавлення труби. У цей спосіб також легше виконувати можливі коліна в трубопроводі теплообмінника. У спеціальному варіанті виконання, надається теплообмінник, у якому поперечні виступи входять в простір між ребрами на відстань, значно меншу за половину відстані між двома сусідніми ребрами. В альтернативному варіанті виконання, надається теплообмінник, у якому поперечні виступи мають висоту, яка становить половину відстані між сусідніми ребрами в просторі між ними. 2 UA 105008 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для створення найбільш можливої поверхні контакту для теплообміну, потрібно надати теплообмінник з найбільш можливою кількістю ребер. Однак, при заданому розмірі теплообмінника збільшення кількості ребер буде призводити до щільнішого їх розташування, завдяки чому прохід між ребрами стає значно вужчим. Якщо прохід між ребрами стає занадто вузьким, то відбувається шкідливий вплив на потік текучої субстанції між ними. Зокрема, в ситуаціях, де текуча субстанція є паровмісною газовою сумішшю, такою як, наприклад, газами, які виділяються в результаті горіння, то конденсація між ребрами у випадку занадто вузького проходу між ними буде перешкоджати протіканню текучої субстанції. Окрім того, вибрана технологія виготовлення теплообмінника з ребрами також накладає обмеження на відстань між ребрами. Розташування поперечних виступів між ребрами додатково підсилює цей ефект. Для заданої конструкції мінімальна відстань між ребрами, таким чином, вимагається для додаткової гарантії гарного протікання текучої субстанції. Наявність поперечних виступів збільшує цю мінімальну відстань. Додаткові поперечні виступи виконані упоперек до ребер, при цьому ця мінімальна відстань також додатково збільшується. Ця відстань, на яку виступають ребра, таким чином, також обмежується з практичних міркувань. Заявник встановив за допомогою дослідів, що мінімальна відстань між ребрами, менша за висоту поперечних виступів, становить 3 мм. У цьому випадку, було виявлено, що вибрана технологія лиття під тиском є обмежуючим фактором. Однак, завдяки меншій відстані між ребрами, потік текучої субстанції, який проходить між ними, в даний момент буде також зазнавати шкідливого впливу. В спеціальному варіанті виконання винаходу, надається водонагрівальний пристрій, який має: нагрівальний елемент для генерування тепла; теплообмінник для поглинання тепла, згенерованого нагрівальним елементом; живлячі з'єднувальні засоби, які з'єднані з живлячою стороною трубопроводу для текучої субстанції, вмонтованого в теплообмінник під час його лиття, і які можуть з'єднуватися з трубопроводом для подачі води; і випускні з'єднувальні засоби, які з'єднані з випускною стороною трубопроводу для текучої субстанції, вмонтованого в теплообмінник під час його лиття, і які можуть з'єднуватися з трубопроводом для випускання нагрітої води. В ілюстративному варіанті виконання, нагрівальний елемент включає пальник, який спалює газ. Гарячі гази, які отримуються в результаті горіння, подаються по теплообміннику і, зокрема, між ребрами, завдяки чому вони передають теплоту ребрам і, у цей спосіб, до теплообмінника. Джерело постачання води, яке з'єднане з живильними з'єднувальним засобами, подає воду в трубопровід теплообмінника. Теплота від теплообмінника нагріває воду в трубопроводі. Потім нагріта вода залишає трубопровід теплообмінника крізь випускний отвір, з'єднаний з випускними з'єднувальними засобами. В більш спеціальному варіанті виконання, водонагрівальний пристрій містить нагрівальний елемент для водопровідної води. В іншому варіанті виконання, водонагрівальний пристрій включає бойлер центрального опалення для нагрівання води системи центрального опалення. В ще іншому варіанті виконання, винахід надає комбінований бойлер для нагрівання водопровідної води і води системи центрального опалення, який має водонагрівальний елемент, який має теплообмінник, у якому передбачений перший трубопровід для подачі водопровідної води і другий трубопровід для подачі води системи центрального опалення. Цей варіант виконання є досить вигідним, оскільки комбіновані бойлери попереднього рівня техніки головним чином використовують трьохходові клапани для вибору або використання тепла, поглинутого теплообмінником, для нагрівання води системи центрального опалення або для нагрівання водопровідної води. Передбачаючи в теплообміннику трубопровід для води центрального опалення, а також для водопровідної води, трьохходовий клапан може усуватися і як вода системи центрального опалення, так і водопровідна вода можуть нагріватися одночасно. Згідно з подальшим аспектом винаходу, надається спосіб виготовлення теплообмінника, у якому: надають форму для виготовлення теплообмінника з єдиного шматка теплопровідного матеріалу, де форма принаймні має: отвір для вставляння у форму живильного кінця трубопроводу для виконання лиття та для подачі текучої субстанції і отвір для вставляння у форму випускного кінця трубопроводу для виконання лиття та для подачі текучої субстанції, і при цьому форма має виїмки для формування як одного цілого ребер на теплообміннику, і причому виїмки для ребер подібним чином мають виїмки для формування поперечних виступів на або біля ребер так, що поперечні виступи проходять по суті упоперек до ребер по відстані, яка менша за відстань між ребрами, і по суті упоперек до очікуваного напряму потоку текучої субстанції, якій надають можливість протікати між ребрами, при цьому поперечні виступи розташовані поблизу сусідніх ребер для змушення протікання текучої субстанції між ребрами по меандровій траєкторії, при цьому бічний напрям орієнтований по суті перпендикулярно до ребер; розміщують трубопровід для подачі текучої субстанції у формі, причому живильний 3 UA 105008 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кінець трубопроводу вставляють в отвір у формі для живлення, а випускний кінець трубопроводу вставляють в отвір у формі для випускання; встановлюють знімну, по суті нестисливу вставку в трубопровід для текучої субстанції; заповнюють форму принаймні одним теплопровідним матеріалом; обробляють наповнювач форми для одержання теплообмінника з єдиного шматка теплопровідного матеріалу; виймають з форми теплообмінник; і виймають вставку з трубопроводу для текучої субстанції. Придатним процесом, у якому застосовують цей спосіб, є, наприклад, процес лиття під тиском для формування теплообмінника згідно з винаходом, у якому рідкий метал, такий як, наприклад, алюміній, вводять під тиском у форму для лиття з трубопроводом, який, наприклад, містить мідну вставку. Потім рідкий метал твердне у формі для лиття, завдяки чому теплообмінник набуває своєї форми, у якій ребра з поперечними виступами формуються завдяки формі форми для лиття. В іншому придатному процесі для цього способу виконується не лиття під тиском, а скоріше лиття під атмосферним тиском. Для фахівця у цій галузі буде очевидним, що спосіб згідно з винаходом може застосовуватися в будь-якому процесі, у якому теплообмінник формують з використанням форми для лиття. Наприклад, можна передбачити заповнення форми гранулятом, після чого гранулят нагрівають до температури, при якій він плавиться. Знову після охолодження і тверднення одержується теплообмінник з ребрами і поперечними виступами, який виготовляють з єдиного шматка матеріалу. Альтернативно, дві речовини можуть вводитися у форму, які, необов'язково після подальшої обробки, такої як, наприклад, термічна обробка, вступають в реакцію між собою, завдяки чому одержується теплообмінник згідно з винаходом. Подальші варіанти виконання і переваги представленого винаходу надаються нижче з посиланням на супровідні фігури, на яких: Фігура 1 зображає аксонометричний вид теплообмінника згідно з представленим винаходом, оснащеного впускними і випускними трубопроводами для води системи центрального опалення і водопровідної води; Фігура 2 зображає аксонометричний вид теплообмінника з фігури 1 без зовнішніх трубопроводів; Фігура 3 зображає аксонометричний вид "вирізаного" ребра теплообмінника з фігури 1; і Фігури 4A-4C зображають схематичні види трьох конфігурацій поперечних виступів згідно з винаходом. Теплообмінник 10 (фігура 1) виготовляється з єдиного шматка алюмінію. Теплообмінник 10 виготовляється за допомогою лиття під тиском. Теплообмінник 10 має ряд ребер 20 (дивіться також фігури 2 і 3). Пальник або група пальників 12 розташований(ні) поблизу теплообмінника 10. Пальники 12 розташовані відносно ребер 20 так, що гарячі гази, які виділяються в результаті горіння, з пальника 12 протікають вздовж ребер 20 і теплота передається до ребер 20, завдяки чому теплообмінник 10 нагрівається. На ребрах 20 виконуються поперечні виступи 24, які орієнтовані перпендикулярно до них. Поперечні виступи 24 також орієнтовані перпендикулярно до напряму потоку газів, які одержуються в результаті горіння. На додаток до збільшення поверхні контакту між газами, які одержуються в результаті горіння, та теплообмінником 10, поперечні виступи 24 служать, зокрема, для зменшення проходу, завдяки чому гази, які одержуються в результаті горіння, набувають більшої швидкості потоку. Окрім того, вони служать для подовження шляху, який проходиться газами, які одержуються в результаті горіння, в теплообміннику 10, завдяки чому час перебування газів, які одержуються в результаті горіння, між ребрами 20 також малою мірою збільшується без збільшення розмірів теплообмінника 10. Цей захід призводить до того, що більша кількість теплоти передається від газів, які одержуються в результаті горіння, до теплообмінника 10. Для якомога тривалішого уникнення будь-якого шкідливого впливу на потік газів, які одержуються в результаті горіння, навколо пальників 12, поперечні виступи 24 не виконуються на ребрах 20 поблизу пальників 12. Однак, в іншому варіанті виконання, поперечні виступи 24 розташовані по усій довжині ребер 20. Теплообмінник у зображеному варіанті виконання має розміри приблизно 500×300×100 мм. Температура газів, які одержуються в результаті горіння і залишають (R) теплообмінник 10, становить максимум 70 °C при температурі подачі води 60 °C і температурі випускання води 80 °C, і при повному тепловому навантаженні. У вигляді порівняння: у подібному теплообміннику без поперечних виступів 24, але з подібною площею поверхні для теплообміну, гази, які одержуються в результаті горіння, мають температуру 110 °C при полишенні (R) теплообмінника 10. Теплообмінник 10 з поперечними виступами 24 поглинає значно більше теплоти від газів, які одержуються в результаті горіння. ККД теплообмінника без поперечних 4 UA 105008 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виступів становить 96,5 % (Hi) при повному навантаженні системи центрального опалення і температурі води 60 °C на живильному вході (теплообмінника) і 80 °C на виході (теплообмінника). Теплообмінник з поперечними виступами, однак, має ККД 98,0 % (Hi). Позначення "Hi" вказує, що при визначенні ККД застосовується найнижча теплотворна здатність природного газу. Теплообмінник 10 відливається навколо першої групи труб 16, які виготовлені з міді. Ці труби 16 передбачені для подачі води системи центрального опалення крізь теплообмінник 10 для нагрівання неї. Друга група труб 18 передбачена для водопровідної води. Труби 18 другої групи також виготовляються з міді. Труби 16 першої групи з'єднані між собою зовні теплообмінника 10 з використанням Uподібних колін так, що ці труби разом формують довгий канал для води системи центрального опалення. Живильний трубопровід (CVk) для води системи центрального опалення під'єднується до першої труби 16 для подачі до теплообмінника зворотного потоку води, яка надходить від системи центрального опалення, наприклад, домашньої. Потім вода системи центрального опалення проходить по першій трубі 16 по U-подібному коліну до другої труби 16 і знову по U-подібному коліні до третьої труби 16, і так далі до кінцевої труби 16, яка з'єднана з випускним трубопроводом (CVw). Вода системи центрального опалення, нагріта в теплообміннику 10, подається назад в систему центрального опалення до радіаторів по цьому випускному трубопроводу (CVw). Циркуляція води системи центрального опалення створюється відомим способом за допомогою насосу, включеного в цей контур. Труби 18 другої групи з'єднані між собою U-подібними колінами у спосіб, подібний до способу з'єднання труб 16 першої групи. Таким чином, також формується достатньо довгий канал для водопровідної води для нагрівання неї з використанням теплоти, поглинутої теплообмінником 10 з газів, які одержуються в результаті горіння та надходять від пальників 12. Водопровідна вода надходить в першу трубу 18 по живильному каналу (TWk), який, наприклад, з'єднаний з системою комунального водопостачання. Потім водопровідна вода подається по Uподібному коліну до другої труби 18 і так далі до тих пір, доки нагріта водопровідна вода з кінцевої труби 18 не залишить теплообмінник, і подається по випускному каналу (TWw) до точок підключення, наприклад, в будинку. Ефект поперечних виступів 24 підсилюється збільшенням відстані, на яку поперечні виступи 24 входять в простір між ребрами 20. Порівняйте фігури 4A і 4B, де на фігурі 4A поперечні виступи 24 простягаються на певну частину відстані між сусідніми ребрами 20. На фігурі 4B поперечні виступи 24 простягаються далі, завдяки чому меандрова траєкторія 32, яка проходиться газами, які одержуються в результаті горіння, формує довший шлях, ніж на фігурі 4A, завдяки чому час перебування між ребрами 20 збільшується. Однак, якщо поперечні виступи 24 простягаються занадто далеко, то потік газів, які одержуються в результаті горіння, долає занадто багато перешкод. Також бажано надавати теплообмінник 10 визначеного розміру з найбільш можливою кількістю ребер 20 для створення поверхні контакту між газами, які виділяються в результаті горіння, і теплообмінником 10 (за допомогою ребер 20), якомога більшою. Тут ребра 20 розташовані ближче одне до іншого. Однак, якщо ребра 20 розташовані занадто близько одне до іншого, то потік газів, які одержуються в результаті горіння, між ребрами 20 знову зіштовхується з занадто великою кількістю перешкод, завдяки чому теплообмінник передає менше теплоти. Порівняйте фігуру 4C з фігурами 4A і 4B. Ефект теплообмінника найбільший на фігурі 4B. На цій фігурі пропускання становить 50 % і, окрім того, шлях, який проходиться, є найдовшим. Ефект найменший на фігурі 4A. Пропускання на фігурі 4A є меншим, ніж на фігурі 4C (і фігурі 4B), а шлях, який проходиться, співпадає зі шляхом, який проходиться на фігурі 4C. Заявник за допомогою дослідів встановив, що мінімальний простір в 3 мм між ребром 20 і поперечним виступом 24 необхідний для того, щоб не створювати занадто сильних перешкод для потоку газів, які одержуються в результаті горіння. Варіанти виконання, обговорені в цьому описі і зображені на кресленнях, надаються тільки у вигляді прикладу. Для фахівця у цій галузі буде очевидним, що можливі багато модифікацій і змін в рамках представленого винаходу. Для фахівця у цій галузі також буде очевидним, що надані і зображені варіанти виконання можуть поєднуватися для одержання нових варіантів виконання згідно з винаходом. Тому передбачений об'єм правового захисту визначається наступною формулою винаходу. Позначення на кресленнях 10 – теплообмінник 12 – пальники 5 UA 105008 C2 5 14 – гази, які виділяються в результаті горіння 16 – трубопровід для води системи центрального опалення 18 – трубопровід для водопровідної води 20 – ребра 24 – поперечні виступи 32 – напрям потоку текучої субстанції 34 – діаметр проходу для текучої субстанції ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Теплообмінник (10), який виготовлений з єдиного шматка теплопровідного матеріалу, який має ребра (20) для спрямовування текучої субстанції в напрямі від пальника або групи пальників (12), розташованих на одному кінці теплообмінника, до його протилежного кінця, де гази, які виділяються в результаті горіння, залишають (R) теплообмінник (10), і для передачі тепла між текучою субстанцією і теплообмінником (10), у якому між ребрами (20) виконані поперечні виступи (24), які виконані як одне ціле з того ж шматка теплопровідного матеріалу що й теплообмінник (10), і при цьому поперечні виступи (24) простягаються по суті упоперек до ребер (20) на відстань, яка менша за відстань між ребрами (20), і по суті упоперек до напряму потоку текучої субстанції, при цьому поперечні виступи (24) розташовані поблизу сусідніх ребер (20) для змушення текучої субстанції протікати між ребрами (20) по меандровій траєкторії. 2. Теплообмінник (10) за п. 1, який відрізняється тим, що додатково має перший трубопровід (16) для подачі другої текучої субстанції, який входить у єдиний шматок теплопровідного матеріалу теплообмінника. 3. Теплообмінник (10) за п. 2, який відрізняється тим, що додатково має другий трубопровід (18) для подачі третьої текучої субстанції, який входить в єдиний шматок теплопровідного матеріалу теплообмінника. 4. Теплообмінник (10) за п. 2 або п. 3, який відрізняється тим, що трубопровід (16, 18) має порожнисту напрямну з другого теплопровідного матеріалу, яка по суті щільно охоплена теплообмінником. 5. Теплообмінник (10) за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що поперечні виступи (24) входять у простір між ребрами (20) на відстань, значно меншу за половину відстані між двома сусідніми ребрами (20). 6. Теплообмінник (10) за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що поперечні виступи (24) простягаються на відстань, яка становить половину відстані між сусідніми ребрами (20). 7. Водонагрівальний пристрій, який має: нагрівальний елемент для генерування тепла; теплообмінник (10) за будь-яким із пп. 1-6 для поглинання теплоти, згенерованої нагрівальним елементом; живильні з'єднувальні засоби, які з'єднані з живильною стороною трубопроводу (16, 18) для подачі текучої субстанції, вмонтованого в теплообмінник шляхом лиття, і які здатні з'єднуватися з живильним трубопроводом для води; і випускні з'єднувальні засоби, які з'єднані з випускною стороною трубопроводу (16, 18) для подачі текучої субстанції, вмонтованого в теплообмінник шляхом лиття, і які здатні з'єднуватися з випускним трубопроводом для нагрітої води. 8. Комбінований бойлер для нагрівання водопровідної води і води системи центрального опалення, який має водонагрівальний пристрій за п. 7, при цьому водонагрівальний пристрій має теплообмінник (10) за будь-яким із пп. 3-6, у якому перший трубопровід (16) передбачений для подачі водопровідної води, а другий трубопровід (18) - для подачі води системи центрального опалення. 9. Спосіб виготовлення теплообмінника (10), у якому: надають форму для виготовлення теплообмінника (10) з єдиного шматка теплопровідного матеріалу, у якому форма принаймні має: отвір для вставляння живильного кінця трубопроводу (16, 18) для лиття та подачі текучої субстанції, і отвір для вставляння випускного кінця трубопроводу (16, 18) для лиття та подачі текучої субстанції, і у якому форма має виїмки для формування як одне ціле ребер (20) на теплообміннику (10), і у якому виїмки для ребер (20) подібним чином мають виїмки для формування поперечних виступів (24) на або біля ребер (20) так, що поперечні виступи (24) простягаються по суті упоперек до ребер (20) по відстані, яка менша за відстань між ребрами (20), і по суті упоперек 6 UA 105008 C2 5 10 15 до очікуваного напряму потоку текучої субстанції, якому надають можливість проходити між ребрами (20), при цьому згаданий потік спрямовують від пальника або групи пальників (12), розташованих на одному кінці теплообмінника, до протилежного його кінця, де гази, які виділяються в результаті горіння, залишають (R) теплообмінник (10), при цьому поперечні виступи (24) розташовані біля ребер (20) для протікання текучої субстанції між ребрами (20) по меандровій траєкторії; поміщають трубопровід (16, 18) для подачі текучої субстанції у форму, у якій живильний кінець трубопроводу (16, 18) вставляють в отвір у формі для живлення, а випускний кінець трубопроводу (16, 18) вставляють в отвір у формі для випускання; вставляють знімну, по суті нестисну вставку в трубопровід (16, 18) для текучої субстанції; заповнюють форму принаймні одним теплопровідним матеріалом; обробляють наповнювач форми для одержання теплообмінника (10) з єдиного шматка теплопровідного матеріалу; виймають теплообмінник (10) з форми; і видаляють вставку з трубопроводу (16, 18) для текучої субстанції. 7 UA 105008 C2 8 UA 105008 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Heat exchanger

Автори російською

Cool, Peter Jan

МПК / Мітки

МПК: F28F 1/32, F28F 13/06, F24H 1/38, F24H 9/00

Мітки: теплообмінник

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/11-105008-teploobminnik.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Теплообмінник</a>

Подібні патенти