Hidrológiai Közlöny 1962 (42. évfolyam)
6. szám - Kelemen László: Ipartelepek hűtővízgazdálkodási kérdései és korszerű megoldásuk
Kelemen L.: Ipartelepek hűtővízgazdálkodása Hidrológiai Közlöny 1962. 6. sz. 481 ahol q az átadott fajlagos hőmennyiség Kal/m 2óra, a a hőátadási tényező, At T 0 a hőmérsékletesés. Ez az összefüggés közel lineáris, amit a kísérletek is szépen igazoltak (2. ábra, A 0 görbe). A falhőmérsékletnek a forrásponton túl történő emelkedésével a fajlagos hőátadás görbéje egyre nagyobb mértékben eltér a konvektív hőátadás görbéjétől, azaz egyre inkább kedvezőbbé válik. A teljes falmentén bekövetkező felületi gőzölgés belépésével a hőátadás görbéje aszimptotikusan megközelíti a függőlegest. A közelítőleg már függőleges szakasz, hogy milyen falhőmérsékletnél következik be, az elsősorban a hűtővíz forráspontjának a függvénye. A forráspont alatti zónában a hőátadás annál kedvezőbb, minél alacsonyabb hőmérsékletű, minél nagyobb sebességű és minél kisebb nyomású a bevezetett hűtővíz (2—4. ábra). A forráspont közelében levő falhőmérsékletek esetében a falmenti vízrétegben megindul a felületi gőzbuborékképződés. Ez a jelenség a falhőmérséklet emelésével egyre fokozódik és egy, a forrásponton túli falhőmérsékletnél a gőzbuborékképződés jelensége már a teljes falfelületen fellép. Ilymódon a forrásponton, illetve a forráspont fölött kb. 40 C°-ig a hőátadás egyre inkább növekszik. Ezen túl azonban a gőzképződés olyan nagyfokú, hogy a fal mentén egy összefüggő gőzpárna jelentkezik és ez már gátolja a hőátadást. Igen nagy hőtermelések esetén tehát a forráspontot emelni kell ahhoz, hogy ez a gőzpárnaképződés ne álljon elő. A fal mentén keletkező lamináris túlmelegedett vízfilmréteg, akár a forráspont alatti, akár a forrásponton levő hőátadást kedvezőtlenül befolyásolja. Tehát a cél az, hogy a vízfilmréteg vastagságát lecsökkentsük, ami a következő módon történhet: -c: J5 40 60 80 100 120 140 160 Fa/hőmérséklet, t 0[C°] 3. ábra. A vízsebesség hatása a hőátadásra Puc. 3. BAUHHue CKopoemu eodbi HŰ menAOomdaty Abb. 3. Einfluss der Wassergeschwindigkeit auf die Wármeübertragung a) A belépő hűtővíz hőmérsékletének csök kentése, a gőzképződés kezdeti szakaszán. Forráspont alatti falhőmérséklet esetén ugyanis a vízhőfok csökkentése a hőmérsékletesést növeli. Az elgőzölgés stabil szakaszán azonban, ahol a teljes falfelületen folyik a gőzképződés, a belépő hűtővíz hőmérsékletének semmi jelentősége nincsen a hőátadásra. 0 20 40 60 80 100 120 140 Falho'mérséklef, t„ [c] 4. ábra. A vízhőfok hatása a hőátadásra Puc. 4. BAUHHiie meMnepamypbi eodu na menAoomdany Abb. 4. Einfluss der Wassertemperatur auf die Wármeübertragung b) A hűtővíz áramlási sebességének növelése. c) A hűtővíz nyomásának növelése. (A nyomásnövekedés a hőátadást a hűtés minden fázisában befolyásolja.) d) A hűtőelem hőterhelésének csökkentése. A hőterhelós, illetve a falhőmérséklet csökkentése azonban a hőmérséklet esését is csökkenti és ez a hőátadást nagyobb mértékben befolyásolja, mint a filmréteg vastagság. Ilymódon a falhőmérsóklet csökkentésével egyidejűleg a hőátadás mórtéke is csökken. Ezen kísérletek alapján megállapíthatjuk tehát, hogy ha a hűtővíz nyomása 1 ata, 80— 90 C°-os falhőmérséklet esetén a lamináris vízrétegben már megindul a gőzképződés. Ennél magasabb falhőmérsékletek esetén pedig (110— 115 C°) a teljes felületen gőz képződik, ami a hűtőelemben folyó hidegebb vízbe kondenzál és így növeli annak kilépő hőfokát. Nagy hőterhelések esetén (pl. a kohászatban a légfúvókák, a Martin kemencék égői stb.) alkalmazott nagy vízmennyiségeknél fellépő magas At érték a belső falmenti elgőzölgésre utal. Nem véletlen tehát, hogy ezek a nagy hőterhelésü hűtőelemek — a nagy vízmennyiségek és leszorított vízhőmérséklet emelkedések (At = 5—10 C°) ellenére —- a gőzképződéskor fellépő vízkőlerakódás miatt, gyakran kiégnek. Kézenfekvő tehát, hogy a nagy hőterhelésü hűtőelemek hűtését elgőzölögtető hűtéssel kell megoldani. Ha az elgőzölögtető hűtésnek nincsenek meg a szükséges feltételei, úgy a Forgó-féle
