186052. lajstromszámú szabadalom • Spirálbordás cső, különösen hőcserélőkhöz
186052 2 9. ábra síkba fejtett borda részének nézete, a 10. ábra ismét más példakénti kiviteli alak részletének oldalnézete, a 11. ábrán további példakénti kiviteli alak részletének oldalnézete látható, és a 12. ábra a 10. és 11. ábrák XII—XII vonala mentén vett metszet. A rajzokon az azonos jellegű részletekre azonos hivatkozási jelek utalnak. A rajz 1. és 2. ábráján látható hagyományos spirálbordás cső 30 tengelyű 20 magcsőből és ezt övező 22 csavarfelületből áll. A tömörfalú 22 csavarfelület 22a meneteinek középsíkja merőleges a 20 magcső alkotóira, amelyek közül egyet az 1. ábrán eredményvonallal feltüntettünk és 20a hivatkozási számmal jelöltünk. A 22 csavarfelület 22a menetei alkotják a spirálbordás cső bordáit. Mint ismeretes, a hűtőlevegő a 20 magcső 20a alkotóira merőleges irányban áramlik, amint ezt a 2. ábrán 24 és 26 nyilak jelzik. A spirálbordás cső és a hűtőlevegő áramlási irányának ilyen viszonylagos helyzetéből következik, hogy a levegőnek a bordák közötti áramlási útja a 20 magcső közelében a leghosszabb és a borda külső 22 b széle felé egyre csökken, amint ezt a 24 illetőleg 26 nyilak csökkenő 24a illetőleg 26a hossza érzékelteti. Ehhez járul, hogy a 20 magcső közelében a légáram által nedvesített felület is nagyobb, mint a kerület mentén, mert a levegő áramlási keresztmetszete a belső oldalon a 20 magcső palástjával is érintkezik, tehát viszonylag lényegesen több felülettel súrlódik, mint kijjebb. Mindebből következik, hogy a 22a menetek közötti 28 bordahézagokban a 20 magcsőhöz közelebb viszonylag kevesebb levegő áramlik, mint a 20 magcsőtől távolabb. A légáram ilyen egyenetlen eloszlása azonban mélyrehatóan befolyásolja a hűtési viszonyokat és ezzel a hőcsere termodinamikai mérlegét. Ez kitűnik a 3. ábrán látható diagramból, amely a t hőfok és a légáramlás v sebességének alakulását tünteti fel a spirálbordás cső 30 tengelyétől való l távolság függvényében, amikor a 20 magcsőben 32 nyíl irányában a nagyobb hőátadási tényezőjű közeg, a 22a menetek — a bordák — között pedig a 24 és 26 nyilak irányában a kisebb hőátadási tényezőjű közeg áramlik. A spirálbordás csövön a hőmérséklet változását a 34 hivatkozási számmal jelölt hőfokgörbe tünteti föl. Ennek 35 szakasza a 20 magcsőben áramló közeg és a 20 magcső fémes fala közötti hőátadásra, 37 szakasza a 20 magcső falában föllépő hővezetésre, függőleges 39 szakasza a 20 magcső és a 22 csavarfelület illesztési hézagával járó hőfoklépcsőre, 41 szakasza pedig a borda véges hővezetési tényezője folytán létrejött hőfokesésre jellemző. Miközben a bordák hőmérséklete a 20 magcsőtől távolodva csökken, a 28 bordahézagokban áramló levegő sebessége és mennyisége ugyanebben az irányban növekszik, amint ezt a 3. ábra szerinti diagramon a légáram v sebességének változását feltüntető 36 sebesség görbe érzékelteti. A v sebesség sugárirányban kifelé való növekedésének okait a fentiekben már kifejtettük, amikor a levegő áramlási útjának és a levegővel nedvesített felületnek sugárirányú változására rámutattunk (24 és 26 nyilak). A 28 bordahézagokból távozó levegő hőmérsékletének alakulását a 3. ábrán látható diagram 38 hőfokgörbéje tünteti föl: a levegő hőmérséklete a 20 magcsőtől távolodva egyre csökken és a bordák szélén lényegesen kisebb, mint a 20 magcső szomszédságában. Ha tehát a 28 bordahézagokban a külső kerület mentén áramló levegőt a 20 magcső felé tereljük, ahol nagyobb hőmérsékletű felületekkel érintkezhetik, a 38 hőfokgörbe vízszintesebbé válik, vagyis a távozó levegő átlaghőmérséklete viszonylag nagyobb és ezzel a hőátadás hatásosabb lesz. Mint már említettük, a 28 bordahézagokban áramló levegőt azzal terelik a 20 magcső felé, hogy a 22 csavarfelület 22a meneteiben olyan fodrokat alakítanak ki, amelyek a bordák külső 22b széléről indulnak ki és amelyeknek mélysége a 20 magcső felé csökken. Ilyen 22a menet látható a 4. ábrán. A fodrok közül egyet 22c hivatkozási számmal ellátva bejelöltünk. Láthatjuk, hogy a „fodor” kifejezésen a 22a menetnek a menet síkjából két sugár között tengelyirányban kiemelkedő részét értjük. A 4. ábra szerinti kivitelnél a 22c fodrok a 22a menet síkjából mindkét oldalon kiemelkednek és azonos s osztással hullámszerűen mennek át egymásba. Mint az 5. ábrán látható, a találmány szerinti spirálbordás cső esetén 22c fodrok csak a 22 csavarfelület 22a meneteinek átmérőirányban átellenes SÍ és S2 szakaszain vannak. A spirálbordás csövet úgy kell beszerelni, hogy a fodros SÍ és S2 szakaszok a hűtőlevegő áramlási irányába essenek, amelyet a rajzon 48 nyíl mutat. Az ábrázolt példakénti kiviteli alak esetén az SÍ és S2 szakaszok központi szöge 90°. Célszerű, ha ennél nagyobb központi szöget nem választunk, mert a megoldás célja, hogy az SÍ és S2 szakaszokat egymástól elválasztó fodormentes szakaszok megkönnyítsék a bordaközökben esetleg lerakódó szennyeződések eltávolítását. E szakaszokon a fodrok hiánya egyébként gyakorlatilag nem befolyásolja a spirálbordás cső hőátadási viszonyait, met a fodros SÍ és S2 szakaszok a bordák kerületének éppen arra a részére esnek, ahol a bordák között áramló levegő sebessége a legnagyobb, vagyis ahol a fodrosítás az áramlás és a hőátadás szempontjából a legnagyobb hatást fejti ki. A 22c fodrokkal ellátott 22a menetekből álló 22 csavarfelület 20 magcsőre helyezve a 6. és 7. ábrán látható, amelyek közül a 6. ábra a spirálbordás cső egy szakaszát, a 7. ábra pedig ennek egy keresztmetszetét ■Tünteti fel. Az ábrázolt példakénti kiviteli alak esetén a 20 magcső 30 tengelyének irányában a 22 csavarfelület két szomszédos 22a menetében a menet síkjából azonos irányban kiemelkedő 22c fodrok egymással fedésben vannak, mert a borda kerülete a 22c fodrok s osztásának egész számú többszöröse. Tegyük fel, hogy üzemben a hűtőlevegő árama a rajzon jobbról balra éri a spirálbordás csövet. Ebben az esetben a légáramlás a rajzon látható nyilak szerint alakul, nevezetesen: Ahol a légáram a 28 bordahézagokat 40 nyíl irányában a 22c fodrokkal szemben éri el, ott viszonylag kis áramlási ellenállásra talál, úgy hogy lényeges irányváltozás nélkül a 20 magcső felületét és a bordák (a 22a menetek) tövét nedvesítve távozik, vagyis a spirálbordás cső legforróbb részeivel érintkezik és így hűtőhatást fejt ki. Ahol viszont a légáram a 22c fodrokat oldalról éri, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
