180008. lajstromszámú szabadalom • Hőcserélő hőátadó közegnek, pl. víznek levegővel eszközölt közvetett visszahűtésére
9 180008 10 Ap=g -H -(Y|— y2) képlet szerint toronyköpeny magasságra számítottuk át. (Itt: g a gravitációs együttható; H a toronyköpeny magasság; Yi és a levegő fajsúlyú közvetlenül a hőcserélőbe való belépés előtt és a toronyköpeny fölső élének magasságában.) A számítás egy- 5 szerűsítése végett a (yi — Y2) különbséget 0,1 kg/m3-re vettük. Ebbe a diagramba a 13. ábrához hasonlóan ismét belevetítettük a bordázott csövű ismert hőcserélőket (schmechauseni erőmű o; Grootvlei x), amikor is a 10 (Yi—Y2) különbséget ott is 0,1 kg/m3-re vettük. A diagramból látható, hogy a találmány szerinti hőcserélő ezeket az ismert szerkezeteket a toronyméretek és a hőteljesítmény vonatkozásában egyaránt fölülmúlja, ha a csövek hossza 0,8 méter vagy ennél több. 15 A továbbiakban bemutatjuk, hogy az előbbiekben említett kA=f (h) egyenletet a (a hőcserélők területén működő szakember számára közkeletű) egyenletekkel kapcsolatban hogyan alkalmazzuk. Ha a 20 kA=382 • L0’48 • H ■ Y1-Y2 0,1 0,53 egyenletet a toronyköpeny H magasságára megoldjuk, 25 akkor a H=eI,89 In 382 • (L)0-48 egyenlethez jutunk, ahol e és In az ismert matematikai fogalmak (In a természetes logaritmus jele; e az exponenciális függvényjele, illetőleg a természetes logaritmus alapszáma.) Érvényes továbbá, hogy 30 35 Q=kA • Adm • Aa, (2) 71 • D2 (?) 40 ahol: Aa a rááramlási felület a levegőnek a csövekbe való belépése előtt m2-ben, D a toronyköpeny átmérője alsó élének magassá- 45 gában méterben, Q a hőteljesítmény W-ben, a közepes logaritmikus hőmérsékletkülönbség a hűtendő közeg és a levegő között K-ban (K=Kelvin-fok), 50 kA a fajlagos hőteljesítmény W/m2K-ben, végül 71=3,14159. Ha a (3) egyenletet a (2) egyenletbe helyettesítjük és ezt kA-ra megoldjuk, akkor: 55 k - Q A Adm • D2 • ti (4) 4 ~ Ha a (4) egyenletet az (1) egyenletbe helyezzük, akkor 60 H=e‘ 300 • D2 • L°'48Adm (Yi—Y2)0’53 (5) 0,1 65 Itt Q, D, H, L, Am, Yn Y2 ugyanazt jelentik és ugyan olyan egységek, mint az előbbiekben. Ha egy hőcserélővel kapcsolatban a ", Yi> Y2 ős A{)m értékeket adottnak vesszük (például Q = =438 • 106 W; Yi = 1>233 kg/m3; Y2—1,152 kg/m3 és Am = 10,55 K-fok), akkor az (5) egyenlet D és L különféle értékeihez megadja a megfelelő H értékeket. Az így nyert adatokból, amelyeket célszerűen táblázatban foglalunk össze, kiválasztjuk azokat, amelyek gazdasági szempontokból és a költségek szempontjából H, D és L legkedvezőbb értékkombinációját adják. Az előbbiekben föltüntetett és csak példaként tekintendő számértékek alapul vételével Q, y ős Ad^ vonatkozásában legalább közelítőleg legkedvezőbb megoldáshoz jutunk, ha D = 140 m, L=l,80 m és H =30 m. A találmány szerinti hőcserélő az ábrázolt és részletesen ismertetett kiviteli alakoktól eltérően is kialakítható. így például a homlokfalakat (például a 3 lemezeket) is legalább közelítőleg függőleges irányba állíthatjuk, amikor is az 5 csövek ennek megfelelően vízszintesen vagy közelítően vízszintesen helyezkednének el. Vízszintesen vagy közelítően vízszintesen elhelyezkedő homlokfalak (fedélfal és fenékfal) esetén a hűtőtoronyban vagy hasonló házban lényegében homlokfalakból, oldalfalakból és csövekből álló egyetlen hőcserélő elem is elrendezhető. A hőátadó közeg turbina fáradt gőze is lehet. A hőcserélő természetes és mesterséges huzattal egyaránt kialakítható. A közfalakat nemcsak az említett közbenső lemezekkel (6) létesíthetjük. Valamely hőátadó közegnek a leírásban és az igénypontokban szereplő levegővel eszközölt „közvetett” viszszahűtésén általában azt értjük, hogy a hőt a csőfalakon keresztül adjuk át a levegőnek, vagyis a hőátadó közeg a levegővel nem jut közvetlen kapcsolatba. A „hőcserélő” fogalmába beletartoznak mind a hőcserélő elemek, mind pedig a hűtőtorony szerkezetek, stb. Szabadalmi igénypontok 1. Hőcserélő hőátadó közegnek, például víznek levegővel eszközölt közvetett visszahűtésére, amikor is a hőátadó közeg hőátadási tényezője nagyobb, mint a levegőé, a hőcserélőnek nyílásokkal ellátott két párhuzamos homlokfelülete, ezekkel társított oldalfalai (4) a hőátadó közeget vezető beömléssel és kiömléssel, valamint huzatot létesítő köpenye van, azzal jellemezve, hogy a homlokfelületek között tömítetten elrendezett, bordátlan légvezető csövei (5) vannak, és a hőcserélő eleget tesz a következő összefüggésnek : kA=382 -L0'48 H Y1-Y2 ) 0,1 j 0,53 ahol L a csövek (5) hossza méterben, H a torony köpeny magassága méterben, Yi a levegő fajsúlya közvetlenül a hőcserélőbe való beömlés előtt kg/m3-ben (kilogramm per köbméter), 5
