161411. lajstromszámú szabadalom • Tekercselt hőcserélő
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS Bejelentés napja: 1969. I. 18. (TO-779) Közzététel napja: 1971. XII. 27. Megjelent: 1975. II. 15. 161411 Nemzetközi osztályozás; F 28 d 7/00 Feltaláló: TÓTH Bence gépészmérnök, Nagykanizsa Tekercselt hőcserélő A találmány a tekercselt hőcserélőre vonatkozik, amely főleg a kőolajfinomító- és vegyiparban nyerhet alkalmazást. A hőátszármaztatás céljára szolgáló leginkább elterjedt készülék a csőköteges hőcserélő. Ezek a 5 hőcserélők két sok forgácsolási munkát igénylő csőkötegfallal és rendszerint úszófejjel készülnek. Az egyik közeg a csövekben áramlik, és a kellő sebességet fordulókamrák alkalmazásával biztosítják. A másik közeg a köpenyoldalon áramlik, és a 10 sebességet terelőlemezek alkalmazásával növelik. A sok irányváltozás mindkét közeg oldalán haszontalanul növeli az áramlási ellenállást. Gyártási átfutási idejük aránylag nagy, előállításuk drága csőanyagot és sok nehezen gépesíthető munkát 15 igényel. Ha az egyik közeg hőátadási tényezője rossz, akkor nagyméretű lesz a hőcserélő, mivel a rossz hőátadási tényezőjű oldal felülete bordázassál nem növelhető. Tiszta ellenáram ritkán valósítható bennük meg, a melegített anyag kilépő hő- 20 mérséklete — kettő vagy többjáratú hőcserélő esetén — nem lehet nagyobb a fűtőközeg kilépő hőmérsékleténél, vagyis hőfokkeresztezés általában nem érhető el. Ez nagy hő- és hűtővíz veszteséget eredményezhet, vagy több kisebb hőcserélő 25 sorbakapcsolt alkalmazását teszi szükségessé. Az előzőekben leírt hátrányos tulajdonságok kiküszöbölhetők, illetve javíthatók az általam javasolt tekercselt kialakítású hőcserélővel. A hőcserélő kialakításának lényege, hogy a két közeg spirális 30 járatát merevítőbordázattal kötöm össze. így a nyomóigénybevétel alatt álló spirál deformációja és a húzóigénybevétel alatt álló spirál ellentétes irányú deformációja egymást nagymértékben kiegyenlíti. Az eredő deformáció a kettő különbsége lesz, ugyanígy a feszültségek is. így a hőcserélő nyomással Szembeni ellenállóképessége függetlenné válik az átmérőjétől, ehelyett a két összekapcsolt spirállemez távolságától, a tekercselt lemez vastagságától, és a bordázat sűrűségétől függ. A merevítő bordákat perforálom, hogy az azonos közeg önmagában keveredhessen, vagy fázisváltozás esetén a két fázis képes legyen különválni. Ezzel a kialakítással elérhető, hogy a hőcserélő több 100 att-s nyomást is képes elviselni, több méteres átmérő és hosszúság esetén, 2—3 mm falvastagság mellett. A bordák növelik a hőcserélő felületét, és kompaktabbá teszik. Ha az egyik közeg hőátadási tényezője lényegesen rosszabb a másikénál, akkor célszerű — és lehetséges — ezen az oldalon sűrűbb bordázást alkalmazni. Amennyiben az egyik közeg átáramló mennyisége jóval eltér a másikétól, akkor az áramlási sebességek közel egyező értéken tartása (illetőleg a Reynolds-számok közel egyező értéken tartása) a spirális járatok keresztmetszetének megfelelő megválasztásával lehetséges. Ha az átáramló mennyiség olyan kevés, hogy a járatok szűkítése nem elég, akkor többjájáratú kialakítást kell alkalmazni. Ez úgy valósítható meg, hogy fordulókamrákat alakítok ki a 161411 1
