180008. lajstromszámú szabadalom • Hőcserélő hőátadó közegnek, pl. víznek levegővel eszközölt közvetett visszahűtésére
7 180008 dául derékszögű négyszög- vagy hasonló alakú más keresztmetszetet is. A 9. ábrán látható célszerű példakénti kiviteli alak esetén nincs több 2 hőcserélő elem egymás mögé iktatva, hanem a hőcserélő elemek mindegyike különkülön van a hőátadó közeg keringési útjába iktatva. Ha a hőátadó közeg valamilyen folyadék, a hőcsere kedvező feltételeinek biztosítása végett a hőcserélő elemen belül a hőátadó közeg áramát vezető vízszintes vagy közelítőleg vízszintes közbenső lemezeket alkalmazhatunk, amelyek közül egyet a 9. ábrán 6' hivatkozási számmal jelöltünk. Közbenső falakra akkor is szükség van, ha a hőátadó közeg gáz és ezt kell hűteni. A 6' közbenső lemezek viszont elmaradhatnak, ha a hőátadó közeg gőzalakban lép a hőcserélő elembe, majd ott kondenzálódik. A 13. ábrán látható diagram a találmány szerinti hőcserélő elemek jelleggörbéit tartalmazza. A kérdéses hőcserélő elemeket ellenőrző kísérleteknek vetettük alá. Ebben a vonatkozásban a legfontosabb adatok a következők voltak: magasság (=az 5 csövek hosszával): 0,6—4 m; szélesség és hosszúság tetszőleges; bordázatlan csövek, amelyeknek belső átmérője 20 mm; örvényesítő elemként drótspirálisok 0,6 mm drótátmérővel és a drótspirális 50 mm emelkedésével. A diagram abszcisszájában a levegő wA rááramlási sebességét tüntettük föl közvetlenül a hűtőcsövekbe való belépés előtt m/s-ban (méter per szekundum); a diagram ordináta tengelyén az 1 négyzetméter rááramlási felületre vonatkoztatott fajlagos kA hőteljesítmény szerepel kcal —T——ban (kilokalória per negyzetméter, óra és Kelm2hK vin-fok). A levegőt vezető 5 csövek különféle L hosszúságának megfelelően a,, a2, «3, a4, a5 és a6 görbék adódnak. Az aj görbe 0,5 m hosszú csövek esetén adódik; az a2 görbe L = 1,0 m, az a3 görbe L = l,5 m, az a4 görbe L=2,0 m, az a5 görbe L=3,0 m és az a6 görbe L=4,0 m hosszúsághoz tartozik. A diagramon még ßi ßio görbéket is ábrázoltunk; ezek a görbék azt a Ap nyomásveszteséget adják meg vízoszlop milliméterben, amely a levegő beömlése és kiömlése között nyomáskülönbségként mérhető. A ßj — ß]0 görbék egyenként 1—10 mm vízoszlop értékű Ap nyomásveszteségnek felelnek meg. A találmány szerinti hőcserélő elemek haladó jellegének bemutatása végett a diagramban még egy további értéket is feltüntettünk, amelyet o-val ábrázoltunk. Ez az érték bordázott csövű hőcserélő elemekből álló olyan ismert szerkezetre jellemző, amelynek bordázott csövein hűtőközeg áramlik át és ezekre harántirányban levegő áramlik rá. Az ismert hőcserélő elemek a schmechauseni atomreaktoros erőmű kötélhálós száraz hűtőtornyából származnak. Az ott alkalmazott adatokból számításunk szerint 3340 értékű kA, valamint 8,3 mm m2hK Vo (vízoszlop) értékű Ap adódott, amelyeket a diagramban föltüntettünk. Ha ebből az o pontból az abszcisszával párhuzamos gj egyenesen balra megyünk, akkor kitűnik, hogy azonos hőteljesítmény esetén a találmány szerinti hőcserélő elemmel például körülbelül 2 mm Vo (=vízoszlop) nyomásveszteséget érhetünk el, ha a hőcserélő elem magasságát 3 m-re, a rááramlási sebességet pedig körülbelül 1 m/s-ra választjuk. Ez más szavakkal azt jelenti, hogy a találmány szerinti hőcserélő elemekkel létesített szerkezettel időegységenként ugyanezt a hőmennyiséget olyan Ap értéknél lehet elvezetni, amely körülbelül 4X kisebb. Minthogy a Ap érték a hűtőtorony magasságának döntő tényezője, a találmány szerinti hőcserélő elemmel a hűtőcsövek hoszszának (=a hőcserélő elemek magassága) és a levegő rááramlási sebességének megfelelő megválasztásával olyan hűtőtorony magasságokhoz jutunk, amelyek például körülbelül 4X kisebbek, mint a schmechauseni atomreaktoros erőmű ismert hűtőtornyának magassága. Nyilvánvaló, hogy alacsonyabb hűtőtornyok kisebb ráfordítás és kisebb ár miatt előnyösebbek. Ehhez járul, hogy az alacsonyabb hűtőtornyok a tájat kevésbé zavarják. A diagram szerint azonban azonos hűtőtorony méreteket és azonos Ap értéket föltételezve — az o pontból kiindulva és a megfelelő [30Ap-görbén a nyíl irányában fölfelé haladva olyan hőcserélő elemhez juthatunk, amely például 3 m magasság esetén lényegesen nagyobb, körülbelül 7400 ^5— kA-értéket eredményez. Ez azt m2hK jelenti, hogy ha az ismert (300 megawattos Schmechausen—Uentrop-i erőmű) hűtőtornyába 3 m magas és 2,4 m/s levegő rááramlási sebességgel üzemeltetett hőcserélő elemeket építünk be, akkor a találmány szerinti hőcserélővel körülbelül 2,2-szer nagyobb hőteljesítményt vonhatunk el. Ez is mutatja, hogy a találmány szerinti hőcserélő milyen nagy előnyökkel jár. A 13. ábrán további példaként hagyományos hőcserélő berendezéssel ellátott ismert gőzerőművet x-szel jelöltünk. Ez esetben a Dél-afrikai Unióban létesített grootvlei erőműről van szó. A 14. ábrán olyan diagram látható, amelyben a fajlagos kA hőteljesítmény és a toronyköpeny magasság összefüggése különféle L=0,5 m—L=4 m csőhosszak esetén van föltüntetve. A diagram ordináta tengelyére W ,—ben (Watt per négyzetméter és Kelvin-fok) az m2K 1 négyzetméter rááramlási felületre vonatkoztatott fajlagos kA hőteljesítményt, az abszcissza tengelyre pedig m-ben (méter) a toronyköpeny magasságot vittük föl. Különféle L=0,5 m—L=4 m csőhosszúságnak megfelelő kA=f (H) görbék láthatók. Ezeket a görbéket 8,—86 hivatkozási betűkkel jelöltük. A 8t görbe az L =0,5 m csőhosszúságnak, a 82—86 görbék pedig sorban az L = 1,0 m, L = 1,5 m, L =2,0 m, L=3,0 m és L =4,0 m (m=méter) csőhosszúságnak felelnek meg. Empirikusan megállapítottuk, hogy a 8 görbék legalább közelítően kielégítik a kA = 382 • L0’48 ■ H • “pj 0,53 egyenletet. Ebben az egyenletben a csövek L hosszúsága méterben, a toronyköpeny magasság méterben, a levegő y fajlagos súlya kg/m3-ben fejezendő ki; a kA érték dimenziója W/m2K (Watt per négyzetméter és Kelvinfok). A 14. ábra szerinti diagram a 13. ábrán látható diagramból származik, amennyiben a megfelelő a-görbékhez tartozó kA-értékeket és Ap-értékeket esetenként azújabb diagramba vittük át. Ennek során a W/m2K-ba történő átszámítás végett a kA értékeket az 1,163 tényezővel szorozíuk, a megfelelő Ap-értékeket pedig az ismert 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
