157729. lajstromszámú szabadalom • Elgőzölögtetéses hőátadó készülék

3 157729 4 Másrészt, a nem-izoterm hőelnyelő felületeknél, melyek a fal nyúlványai között csatornákat, vagy hornyokat tartalmaznak, a nyúlványok oldala •mentén kialakult stabil hőmérsék]iet-grandienseik — amint azt a bejelentő említett korábbi szabadalmai kifejtik — közrefogják a kritikus pontot, oly módon, hogy a nyúlványok tövének hőmérséklete lényegesen magasabb, míg a nyúlványok csúcsának hőmérséklete lényegesen alacsonyabb, mint az említett 'kritikus hőmérséklet. Az a tapasztalat adódott, hogy az így létrejött hőmérséklet-istaíbilizáló hatás következtében az ilyen, hőelnyelő szerkezeteknél a felületen levő nyúlványok tövének hőmérséklete tartósan lényegesen magasabb értéken tartható, mint az ún. kritikus hőmérséklet anélkül, .hogy a hőmérséklet la felület bármely pontjában hajlamos lenne hirtelen megugrani, a fém kiégését okozva. Ily módon biztonságosan lényegesen nagyobb hőátadása teljesítmény érhető el. A bejelentő nem-izoterm hőátadással működő szerkezeteit az utóbbi években több ízben alkalmazták különböző ipari célokra, leginkább nagyteljesítményű elektronkibocsátó csövek anódjának és gyűjtőjének (kollektor) hűtésére, pl. televízió adócsövekben, klisztronokban (rajcső) és hasonlókban. Mivel a javított hűtők alkalmazása következtében a teljesítmény jelentős növelése vált lehetővé, a bejelentő nem-izoterm hűtői (melyek „Vapotron" védjegy szerint ismerték), jóformán teljesen kiszorítottak minden korábban hasonló célra alkalmazott hűtőkészüléket. A „Vapotron" hasonlóképpen alkalmazásra került belső égésű motorok hengereinek, valamint vegyi és magfizikai reaktorok hűtésére is. A bejelentő korábbi nem-izoterm hőátadó szerkezeteinél („Vapotron") az elgőzölögtethető folyadék belső forrása következtében a nyúlványok közelében keletkezett nagy gőzbuborékok — legalább részben — leszakadtak a hőelnyelő felületről 'és a folyadékkal együtt kiürültek az edényből valamely a kondenzálást szolgáló eszközbe, amely a főzőedényén kívül helyezkedett el és amelyben a gőz folyadékká kondenzálva újra a főzőbe került, a hőelnyelő felülethez. A jelen találmány részben abból a felismerésből eredt, hogy az említett korábbi nem-izoterm hőátadó szerkezetek működésének hatékonysága még tovább növelhető, ha az elgőzölögtetett folyadék lefcondenzálása ahelyett, hogy valahol a főzőedényen kívül történne, az elgőzölögtethető folyadékon belül lenne végrehajtható, viszonylag kis távolságra a hőelnyelő felülettől és annak nyúlványaitól. Más szavakkal: kívánatosnak mutatkozott, hogy a bejelentő nem-izoterm „Vapotron" elgőzölögtetéses hőátadó szerkezeteiben az ún. „felületi" vagy „helyi forradt" alkalmazzuk. A jelenség rövid ismertetésére idézünk William H. McAdam: „Heat Transmission" (Hőátvitel) (Mc. Graw-Hill Book Co. kiadás, 3. kiadás) című mértékadó munkájából (389. old.): „A felületi vagy helyi forrás a belső forrás egyik formája, amely akkor lép fel, ha egy — a telítési hőmérsékletnél alacsonyabb hőmérsékleten levő — folyadék egy olyan fémfelülettel ke-5 rül érintkezésbe, melynek hőmérséklete elég magas ahhoz, hogy a felület mentén a folyadék forrását hozza létre. A keletkező gőzbuborékok a hideg folyadékban kondenzálódnak, így végső soron - gáztialanított folyadék esetében maradó 10 gőzfejlődés nincs. Ily módon különlegesen magas filmhőátadési tényezőik és hőáram csúcsértékek érhetők él, ennélfogva a helyi foirrás nagyigényű alkalmazásoknál igen előnyös." 15 Elméletileg a felületi forrás nagyon egyszerűen 'megvalósítható egy elgőzölögtetéssel működő hűtőrendszerben egyszerűen azáltal, hogy az elgőzölögtethető folyadék hőmérsékletét a folyadéktérben mindenütt lényegesen alacsonyabb 20 hőmérsékleten tartjuk a folyadék telítési hőmérsékleténél az adott működési nyomáson, azaz a helyi forrás megvalósítható egyszerűen a folyadék „aláhűtésével". A folyadék ilyen aláhűtés© két alapvető módon lehetséges: 1. A folyadékot 25 elegendően nagy áramlási sebességgel keringtetni a főzőn keresztül, vagy 2. másodlagos hőcsere alkalmazása útján, azaz oly módon, hogy a főzőn belül egy hűtőtekercset alkalmazunk, melyben egy másodlagos hűtőközeg kering. Ez utóbbi 30 esetben az elsődleges vagy fő elgőzölögtethető folyadék állandóan a főzőedényen belül tartható. A kísérletek folyamán azonban, amikor a bejelentő korábbi szerkezetei szerinti nem-izoterm, 35 elgőzölögtetéssel működő hűtőiben felületi forrást váltottunk ki és a keletkező gőzbuborékokat a főzőedényen belül kondenzáltuk, az előzőekben felvázolt mindkét aláhűtési eljárás alkalmazása esetén váratlan nehézség lépett fel 40 biármely — még viszonylag alacsony — hőelnyelési [teljesítménynél is. A működés rendkívül zajossá vált, ismétlődő ütközésszerű hangokkal. A bejelentő kutatásai kimutatták, hogy a zajosság oka nem valóságos forrási folyamat volt, hanem 45 a gyors és erőteljes nyomáshullámzás, amely a főzőedényen belül ismételten egymásután bekövetkező elgőzölgés és kondenzáció következtében jött létre. A működés, ilyen módja nem csupán a zajosság miatt volt kifogásolható — bár 50 maga a zaj is számos berendezésben elfogadhatatlan mértékű volt — hanem azért is, mert az erőteljes nyomásváltakozás, amelyet a zaj csupán kimutatott és amelynek amplitúdója valószínűleg több atmoszférát tett ki, kavitációt és 55 szívást okozott, amely a forrási folyamat stabilitására rendkívül káros hatással volt. A jelen találmány egyik fő célkitűzése ennek a nehézségnek a leküzdése. 60 A jelen találmány célkitűzései tehát: javított, nam-izoterm típusú elgőzölögtetéses hőelnyelő szerkezet létrehozása, melynek működési hatékonysága és hőelnyelő képessége az eddigiekhez képest, tovább növekedett; olyan szerkezetek 65 létrehozása, melyekben a folyadék túlhűtött, és 2