146269. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a hőátadás növelésére

Megjelent: 1960. március 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.269. SZÁM 42. i. OSZTÁLY — WA-55. ALAPSZÁM Eljárás a hőátadás növelésére Waagner—Biró Aktiengesellschaft, Wien, Ausztria A bejelentés napja: 1956. február 7. Ausztriai elsőbbsége: 1955. február 11. A találmány célja áramló közegek hőátadásának áramlást határoló felületek felé való növelése. Ismeretes, hogy áramló közegekben az áramlást határoló felületek felé irányuló hőátadást határrétegek akadályozzák, amelyek az áramlásban az áramláshatároló felületek közvetlen közelében alakulnak ki. A határrétegek lényegében az áramló közeg és az áramlást határoló felületek közé eső hőszigetelő' közbenső rétegeket alkotnak, amelyek a hőátadást, mint említettük, igen erősen akadályozzák. E hátrányt a találmány értelmében azzal küszöböljük ki, hogy az áramló közegnek az áramlást határoló felületeken kialakuló határrétegeit elvezetjük. A találmány értelmében továbbá az, elvezetés i(az áramlás irányában tekintve) az áramlás egymás: mögé eső helyein mehet végbe. Ugyancsak a találmány értelmében az elvezetés lényegében sík vagy akár ívelt áramlás esetén is foganatosítható. Amint az alábbi fejtegetésekből kitűnik, a találmány alapgondolata abban van, hogy az áramlás irányában keletkező áramlási, illetőleg hőmérsékleti határrétegeket a hőcserélő felületekkel vezetjük el; az áramlás irányában kialakuló áramlási, illetőleg hőmérsékleti határrétegek elvezetésére külön tereket alkalmazunk. A találmány szerinti eljárást a rajz alapján részletesebben ismertetjük. Az 1. és 2. ábrán a sík áramlások esetén föllépő folyamatok vannak vázlatosan föltüntetve. A 3. és 4. ábrán a kérdéses folyamatok ívelt áramlások esetén láthatók. Mindkét ábra vázlatos és a hőátadást növelő ilyen berendezéseknek mindössze példakénti kiviteli alakját tüntetik föl. Amint az 1. ábrán látható, hőcserélő 3 közeg, például forró levegő, 6 nyíl irányában áramlik. A föladat az, hogy a hőcserélő 3 közegből az áramlást határoló 1 felület, például lemezfal, felé irányuló hőátadást megnöveljük. A határoló 1 felület közvetlen közelében 2 határréteg alakul ki, amelyet, amint a rajzon látható, a 4 hivatkozási számokkal jelölt helyeken elvezetünk. Közvetlenül az elvezetés helye mögött gyakorlatilag nincs határréteg, a legközelebbi elvezetés 4 helyéig azonban ilyen határréteg ismét kialakul, majd ott elvezetésre kerül. Az áramló 3 közeg és az áramlást határoló 1 felület között tehát nagy felületi körzetekben gyakorlatilag nincsenek határréteges tartományok, úgyhogy ilyen helyeken a hőátadás a 3 közeg és az 1 fal között akadálytalanul végbement. A 2 határrétegek kialakulásának kezdetét jelentő részek a 4 helyeken a már említett módon esetenként azonnal elvezetésre kerülnek. Amint látjuk, az elvezetés a 4 helyeken az áramlás egymás mögé eső szakaszain megy végbe és a fal két oldalán uralkodó nyomások közötti nyomáskülönbség hatására következik be. Kiváltható például a 4 helyen alkalmazott szívóhatással, vagy úgy, hogy a keletkezett 2 határréteg részeit túlnyomás alatt kifelé, vagyis kisebb nyomású tér felé áramoltatjuk. A 2. ábra ,ezek után nem szorul magyarázatra. A keletkező 2 határréteg-tartományok elvezetése ez esetben is haladéktalanul végbemegy. Ellentétben az 1. ábra szerinti megoldással azonban az elvezetést ez esetben 5 hántoló- vagy csonkaélek mentén keletkező torlónyomás váltja ki. Mindkét (az 1. és 2. ábra szerinti) példakénti kiviteli alak esetén lényegében sík áramlásról van szó. A 3. ábrán ugyanezeket a folyamatokat ívelt áramlással kapcsolatban tüntettük föl. A keletkező 2 határréteg-tartományokat ez esetben is 5 csonkaélek vezetik el a 4 nyilak irányában. Az áramlás irányát 6 nyíl jelzi. A találmány szerinti elvezetés perdülő áramlás esetén is végbemehet, amint ez a 4. ábrán látható. A 6 nyíl ez esetben ugyancsak a hőcserélő 3 közeg lényegében csavarvonal alakú pályájának irányát jelöli. Ott, ahol ez a csavarvonal alakú pálya az 5 csonkaéleknek ütközik, az előzőleg létrejött 2 határréteg-tartományok a 4 nyilak értelmében elvezetésre kerülnek, amint ez a többi példakénti kiviteli alaknál történt. E példakénti kiviteli alak esetén még célszerű, ha a határrétegnek különösen az áramlás kezdetén kihordott részei a 7 cső-