140998. lajstromszámú szabadalom • Hőkicserélőkészülék

Á i4uyys. keresztmetszetben keletkező oldalirányú áramlási komponenseik a gázoszlopot ugyanazon általános irányban, ep-vmással párhuzamosan haladó és a csatorna hossztengelyéhez képest ellentétes irányokban forgó részáramokra bontják azáltal, hogy a csatornában az egyes részáramoknak folytonos, de ellenkező értelemben csavarodó csavaralakú pályákat nyújtanak. Ezen újszerű áramlást sokféle szerkezetű hőkicserélő lemezekkel érhetjük el, azonban a találmány lényegének megértéséhez elegendő néhány megoldási alakot ismertetni, amelyek nem csupán a kívánt áramlást hozzák létre, hanem még egyéb előnyöket is nyújtanak. Az 1—3. ábrában feltüntetett regenerátorszerkezetet nagyobb számú, egymáshoz hasonló 10 lemez alkotja. Ezek rendesen az alant leírt alakra hengerelt vagy sajtolt vékony fémlemezek, azonban nemfémesek is lehetnek. A 10 lemezekből egyik és másik oldalukon kiálló, egymással párhuzamos 12 és 14 bordák vannak kialakítva, amelyek közötti felületen a bordákhoz képest hegyes szög alatt haladó és a 12 és 14 bordák közötti távolsághoz képest sekély, ferde 16 barázdák vannak kiképezve. A barázdák mintegy 30°-nyi szög alatt hajlanak a bordákhoz, azonban ez a szög kisebb vagy nagyobb lehet és a barázdák hullámalakúak vagy sík lapokkal határoltak lehetnek. A lemezek úgy vannak egymás fölé helyezve (3. ábra), hogy a szomszédos lemezek bordái egymáshoz képest el vannak tolva. Párhuzamos 18 csatornák sorozata keletkezik, amelyeknek egymással szemben fekvő falai a bordáikhoz képest ferde szög alatt hajló barázdákkal van ellátva. Ennek folytán ajgáznak a csatorna szemközt fekvő oldalaihoz simuló határrétegei a csatorna ugyanazon oldalfala felé tereltetnek, miáltal a határrétegben, a keresztmetszet kerületének különböző helyein, a csatorna 20 hossztengelyéhez képest ellentétes 22 komponensek keletkeznek. A gázok a 24 nyilak irányában haladnak a csatornában. Ha a gáz határrétegei a csatornák szemközt fekvő falai mentén áramolva az oldalfalakat elérték, ellenkező irányban mozogván, egymást úgy térítik el, hogy a 26 nyilak mentén a csatorna belső' magját keresztezik. Ezáltal a csatornában lévő gázáram részáramokra oszlik, amelyekben a gáz ellenkező értelmű csavarvonalas pályán mozog, amint ezt a 3. ábra mutatja. így a csatorna a szélességhez képest sokkal mélyebbre vehető, mintha csupán egyetlen csavarirányú gázáramlás jönne létre, mert a csatorna belső magrészében lévő oldaláramlás az összes gázmolekulákat gyorsan juttatja a csatorna falaihoz és ezekkel érintkezésbe. Ugyanazon barázdasor a csatorna egyik végétől a másikig azonos ferdeségű, úgyhogy mindegyik részáram a csatorna egész hosszában azonos irányban forog. Noha úgy látszik, mintha a fent leírt szerkezet turbulens áramlást okozna, amely az áramlási ellenállást növeli, a gyakorlati kísérletek azt mutatják, hogy ez nem következik be, még pedig valószínűleg azért, mert oly csatornákat használunk, amelyeknek hidraulikus sugara nagyobb, mint az eddig használt hasonló nyitott csatornaszerkezeteké, mért is az áramlási ellenállás, vagyis nyomásesés az eddigi és hasonló körülmények között dolgozó csatornákhoz képest kisebb. A leírthoz hasonló vaslemezből készült szerkezettel végzett kísérletek, ahol a csatorna szélessége 37.5 mm, átlagos mélysége 4.6 mm és alakja a 3. ábra szerinti, a barázdák mélysége pedig 2.3 mm volt, azt mutatták, hogy az eddigi ismert legjobb hatásfokú csatornákhoz képest, amelyekben egyetlen csavarvonalirányú áramlás megy végbe és amelyeknek szélessége 50 mm, átlagos mélysége 3,8 mm, barázdamélysége pedig 2.7 mm volt, az ily készülékekben használatos gázsebességek mellett a nyomásveszteség 30%-kai kisebb volt. A javulás a gázsebesség növekedésével még fokozódott. Az ily kísérletek azt is mutatták, hogy a találmány szerinti szerkezet hőátadó képessége az ismertekéhez, képest nagyobb volt. A gázról a fémre való hőátadás, a kísérletnél használt gázsebességek egész tartományán keresztül, a gázsebességtől • függetlenül mintegy 18%-kai jobb volt. A csatorna szélessége és mélysége közötti legkedvezőbb arány a gáz természete és hőmérséklete, az áramlási sebesség és egyéb tényezők szerint változik, különösen, ha tekintetbe veszszük, hogy hol a nagy hőátadás fontosabb, mint a kis nyomásveszteség, hol pedig az ellenkező kívánatos, ismét máskor a két tényező kombinációja lesz döntő, miért is a fent megadott méreteket példáképpenieknek kell tekintenünk. A lemezek szerkezete is sokféleképpen változhatik. A gyártás megkönnyítése végett a lemezek 28 bordái a 4. ábra szerint csak a lemez egyik oldalán emelkednek ki, vagy pedig az eiválasztóbordáik külön 30 darabból állhatnak (5. ábra), amelyek ponthegesztéssel, vagy más módon erősíthetők a lemezekhez. A bordák mindenkor elválasztószervek, de egyszersmind a csatornák oldalfalait is alkotják. A csatornák ferde barázdáinak kiképzése is változhatik. A 6. ábra szerint például a barázda ferdesége a csatornák középsíkjától kétoldalt ellenkező irányú, miáltal ugyanazon csatornában, a 32 nyilak szerint, négy részáramlás keletkezik. A fent leírt változatoknál az egymással szemközt lévő lemezek egymás felé fordított oldalain a barázdák ferdesége azonos irányú. Noha ez az elrendezés a legcélszerűbb, ettől el is térhetünk. A 7. ábra például a 6. ábrától abban tér el, hogy az egymás fölé helyezett lemezek váltakozva úgy vannak 180°-kal megfordítva, hogy a barázdák ferdesége ellentétes. Ezzel a csatornákban képződő részáramok száma kettőre csökken és mindegyik áram, a 34 nyilak szerint, a csatorna egész mélységét, de szélességének csupán egy részét foglalja el, ellentétben az 1—5. ábrákkal, ahol mindegyik áram a csatorna egész szélességére, de a csa-