162801. lajstromszámú szabadalom • Hőcserélő két gáznemű közeg közötti közvetítő közeges hőátvitelre, főként atomerőművek zárt körfolyamatú gázturbináihoz

3 hőcserélőben — csak a gázok nyomásesésének rovására növelhető. Mivel 1% viszonylagos nyomásesés növekedés körülbelül 0,5"/0

hatásfokcsökkenéssel jär együtt, (lásd Bammert, K., Twardziok. W. Kernkraftwerke mit Helium- 5 turbinen für grosse Leistungen, Atomkernenergie, 1967. H9/10) és a berendezésben a nyomásesések együttes értéke úgyis elég nagy, ne^ vezetésen körülbelül 3,5%, a nyomásesés további növelése nem kínál jó megoldást. 10 Nyilvánvaló, hogy a hoteljesítmény sűrűség növelését adott hőmérséklet különbség mellett úgy kellene megoldani, hogy a nyomásesés ne növekedjék, sőt, lehetőleg csökkenjen. A találmány célja e feladat megoldása. A találmány abból a meggondolásból indul ki, hogy a két gázoldali hőátadó felületet egymástól nagymértékben függetlenítve és közöttük a hőátadást üzemi hőmérsékleten kondenzálódó és elgőzölgő közvetítő közeggel biztosítva lehetőség adódik mindkét gázoldalon nagyhatású (extended) hőátadó felület kialakítására. Ez a nagymértékben függetlenített elhelyezés azon- 25 ban ugyanakkor a közvetítő közeg szükségszerű alkalmazása miatt nagy árat is követel, mert ideális esetben félakkora, egyébként ennél is kisebb hőmérsékletkülönbség mellett kétszer kell ugyanazt a hőmennyiséget átadni. Ez az 30 oka annak, hogy az elméletileg szükséges felület legalább négyszer-ötször akkora, mint az egyébként szükséges felület volna. Ilyen körülmények között a szokásos nagyhatású (extended) hőátadó felületekkel a kitűzött célt, neve- 35 zetesen a hotel jesítmény sűrűség növelését a nyomásesés csökkentése mellett gazdaságosan nem lehet elérni, amint ez az eddigi próbálkozások sikertelenségéből is kitűnik. Felismertük azonban, hogy a nehézség kiküszöbölhető olyan 40 geometria kialakításával, amely adott nyomásesés mellett korlátozza a kialakuló határréteg vastagságát. Az így kialakított geometriára rendkívül szűk rések jellemzők. Ilyenek alkalmazását a hőtechnikai gyakorlatban az elpisz- 45 kolódás veszélye miatt mindezideig lehetetlennek tartották. Ebben a vonatkozásban azonban a találmány alapja éppen az a felismerés, hogy a hőátvivő berendezések legfontosabb alkalmazási területén, nevezetesen a nukleáris reak- 50 torokkal kombinált zárt körfolyamatú gázturbináknál az elpiszkolódás veszélyétől nem kell tartani. Ezért a találmány értelmében olyan rés jellegű szűk gázvezető csatornákat alakíthatunk ki, amelyekben lamináris áramlás jön 55 létre. Ez a szakértő számára egyébként egyértelmű feladatkitűzés a találmány szerinti hőcserélőknél mérethatárként jelentkezik. Fentiek alapján ugyanis a bevezetésben említett és két gáznemű közeg közötti közvetítő közeges hőát- 60 vitelre való hőcserélőt az jellemzi, hogy a találmány értelmében hideg gázáram csatornái, ezekkel társított forró gázáram csatornái és e csatornák között hőcserét biztosító, folyadék-és gőzfázissal töltött zárt kamrái vannak, a csiatar- 65 4 nák közül pedig legalább egyeseknek a szélessége legfeljebb 0,7 mm. A hőcserélőre jellemző zárt kamrák folyadékból és gőzfázisból álló töltetének hőmérséklete a töltettel érintkező forró és hideg gázáram hőmérsékletek között fog beállni. Amint a gá2 áramok hőmérséklete a belépéstől a kilépésig változik, ezzel együtt változik a töltetek hőmérséklete (a telítési hőmérséklet) is. A töltet hőmérsékletével együtt azonban a hőszállitó képességet illetve a szilárdsági igénybevételt befolyásoló fizikai jellemzők, mint a telítési nyomás, a sűrűség, a viszkozitás, a párolgási és kondenzációs hő is változik. Ezért célszerű lehet, ha ' a kamrák közül egyesekben más anyag folyadék- és gőzfázisa van, mint a többiben, így elérhető ugyanis, hogy egy-egy hőmérsékleti tartományban a kívánt tulajdonságok szempontjából ott legkedvezőbb közeg alkossa a töltetet. A nagy hőmérsékletű részen például higanyt, a kisebb hőmérsékletű részen például vizet alkalmazhatunk töltetként. Célszerű továbbá, ha a gázáram-csatornák egymás fölött elrendezett hosszúkás keresztmetszetű résekből álló oszlopokat alkotnak és a kamrák az oszlopok között a résekre merőlegesen vannak elrendezve. Ilyen elrendezés igen tömör és gazdaságos kivitelt tesz lehetővé. Két oszlop között több kamra is lehet, ami — adott felület és hőterhelés mellett — lehetővé teszi a két gázáram közötti hőmérsékletkülönbség csökkentését. A találmány további részleteit a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti hőcserélő példakén ti kiviteli alakját tüntettük fel. Az 1. ábra hosszmetszet. A 2. ábra az 1. ábra II—II vonala mentén vett metszet. Amint a rajzon látható, a két gáznemű közeg közötti közvetítő közeges hőátvitelre való találmány szerinti hőcserélő ábrázolt példakénti kiviteli alakjának hideg gázáramot vezető 1 csatornái és forró gázáramot vezető 2 csatornái vannak, amelyek egymással vannak társítva. A társítást zárt 3 kamrák biztosítják, amelyek az 1, 2 csatornák között hőcserét biztosító 4 közeg folyadék- és gázfázisával vannak töltve. Az 1, 2 csatornák közül egyeseknek a szélessége igen kicsiny, nevezetesen legfeljebb 0,7 mm. Természetesen valamennyi csatorna ilyen kisméretű lehet. Az ábrázolt példakénti kiviteli alak esetén az 1, 2 csatornák egymás fölött elrendezett hosszúkás keresztmetszetű résekből álló oszlopokat alkotnak, amelyeket az 1. ábrán 5 hivatkozási számmal jelölt eredményvonallal érzékeltetünk. A 3 kamrák az 5 oszlopok között a résekre merőlegesen vannak elrendezve. A3 kamrák egyébként a rajzon látható módon úgy vannak elhelyezve, hogy alsó részük, amelyben üzemen kívüli állapotban a 4 közeg folyadékfázisa is elhelyezkedik, a forró gázt vezető csatornákkal van kapcsolatban. A 3 kamrák felső része viszont amelyet üzemen %