186052. lajstromszámú szabadalom • Spirálbordás cső, különösen hőcserélőkhöz
1 186052 2 mint például a 42 nyíl esetén, a levegő hullámzó mozgásra kényszerül, vagyis irányát a 6. ábrán látható módon ismételten változtatja. Ez már önmagában is fokozott áramlási ellenállást jelent. Ehhez járul, hogy ott, ahol a 22c fodrok mélyebbek, tehét a széleken, az áramlás a hullámhegyeket követő szakaszokon leválik a borda felületéről és örvénylő mozgásba megy át, amint ezt a 6. ábrán látható kis 44 nyilak érzékeltetik. Az örvénylés tovább növeli az áramlási ellenállást, ugyanakkor a lamináris áramlás határrétegeinek felszakitásával jelentős mértékben növeli a hőátadási tényezőt is. A kerület mentén helyileg megnövekedett áramlási ellenállás miatt az áramló levegő a bordahézagoknak kisebb áramlási ellenállású részein, vagyis a 20 magcső közelében igyekszik a spirálbordás csövön áthaladni, ahol a 22c fodrok már eltűntek, vagy az áramlás megzavarásához már túl sekélyek. így a légáramlás a 20 magcső közelébe, vagyis a legnagyobb hőmérsékletű helyekre összpontosul, amint ezt a 7. ábrán a nyilak sűrűségének alakulása érzékelteti. Ugyanekkor — mint láttuk — a borda szélein áramló viszonylag kis mennyiségű levegő a lamináris áramlás határrétegeinek felszakításával javítja a hőátadási tényezőt, és igy ezek a levegőmennyiségek is viszonylag nagyobb hőmérsékleten távoznak. Az áramlási viszonyok ilyen alakulása folytán a távozó levegő 38 hőfokgörbéje mintegy vízszintesebbé válik, ami egyértelmű az átlaghőmérséklet és ezzel a hőcsere intenzitásának növekedésével. Ez viszont a találmány elsőrendű célja. Minthogy a szomszédos bordák fodrai tengelyirányban azonos szöghelyzetben vannak és így fedik egymást, az áramlási keresztmetszet gyakorlatilag a bordahézagok fodros részeiben is állandó. Ez viszonylag egyenletes áramlási sebességet jelent, ami ellene hat az áramló levegővel esetleg elragadott szennyeződések kiválásának és lerakódásának. A 8. ábra szerinti példakénti kiviteli alak éppen abban különbözik az előzőtől, hogy a borda kerülete a 22c fodrok s osztásának felével nagyobb, mint az s osztás egész számú többszöröse, és így a 20 magcsö tengelyének irányában a 22 csavarfelület két szomszédos 22a menetében a menetek síkjából ellentétes irányban kiemelkedő fodrok vannak fedésben egymással. Ennek következtében ott, ahol két szomszédos borda fodrai egymás felé esnek, mint például a 8. ábra 28a helyén, az áramlás felgyorsul. Ahol viszont a fodrok egymással ellentétes irányúak, az áramlás lelassul, mint például a 28 bordahézag 28 b helyén. A váltakozó gyorsulás és lassulás a bordák kerületénél tovább növeli az áramlási ellenállást és ezzel a 20 magcső felé irányuló terelőhatást, vagyis végeredményben a hőátadást, jóllehet némileg elősegíti szennyeződések esetleges kiválását is. Ez utóbbi azonban általában a hőátadási előnynél kisebb hátrányt jelent. A 6. és 7. ábra, illetőleg a 8. ábra szerinti megoldást együttesen is alkalmazhatjuk, Ezt például úgy érthetjük el, hogy a fodrok a csavarfelület egy-egy tengelyirányú szakaszán belül változó osztás szerint következnek egymás után. Ilyen csavarfelület példakénti kiviteli alakját síkba fejtve a 9. ábrán tüntettük fel. Láthatjuk, hogy a 22 csavarfelület S szakaszán belül a 22c fodrok négyféle sl, s2, s3 és s4 osztás szerint helyezkednek el, amikor is az osztások sl-től s4-ig egyre nagyobbak és a 22c fodrok váltakozva a borda 46 eredményvonallal jelölt szimmetriasíkjának más-más oldalára esnek. Nyilvánvaló, hogy ilyen 22 csavarfelület esetén az egymással szomszédos 22a menetek 22c fodrai a legváltozatosabb viszonylagos szöghelyzetekben kerülnek egymás mellé és váltakozva egymást átlapolhatják, egymással fedésben lesznek, illetőleg ellenfázisban találkoznak. A különböző áramlási ellenállások hatásai tehát mintegy kiegyenlítik egymást. Az osztások természetesen nemcsak egy 5 szakaszon belül lehetnek különbözők, hanem maguk az S szakaszok is különböznek egymástól. Lényeges csak az, hogy a fodrok legalább részben változó osztás szerint következzenek egymás után, és ezzel a különböző áramlási ellenállások hatásainak együttes fellépését biztosítsák. Az előző példakénti kiviteli alakok kivétel nélkül olyanok voltak, amelyeknél a fodrok a csavarfelület meneteinek síkjából mindkét irányban és azonos mértékben emelkednek ki , De lehetnek a menetsík kétoldalára eső fodrok különböző magasságúak is. Főleg gyártástechnológiai szempontból azonban előnyös lehet olyan csavarfelület alkalmazása, amelynél a fodrok a menetek síkjából csak az egyik irányban emelkednek ki. A fodrok mindkét esetben aszimmetrikusak a csavarfelület meneteinek síkjához viszonyítva. Féloldalas fodrok viszont nyilvánvalóan viszonylag egyszerű szerszámozással állíthatók elő, még akkor is, ha a fodrok magassága eltér egymástól. ilyen aszimmetrikus 22c fodrokkal ellátott spirálbordás cső egy menetének részletét tüntettük fel a 10. ábrán. Látható, hogy 22c fodrok csak a 22a menet 46 eredményvonallal jelölt síkjának a rajzon felső oldalán vannak. A 22c fodrok az 5—9. ábrákon látható példakénti kiviteli alakok esetén lényegében szinusz alakú hullámokká állnak össze, a 10. ábra szerinti megoldásnál pedig ívelt felületeket alkotnak. Mindkét kivitel kedvez lamináris áramlás kialakulásának. Az áramló levegő leválását, nevezetesen a határrétegek felszakítását és ezzel az áramlási ellenállás növekedését elősegíthetjük sarkos keresztmetszetű fodrokkal. Ilyen megoldás látható all. ábrán, ahol a 22c fodroknak trapéz alakú keresztmetszetük van. A légáram a trapéz sarkainál leválik a fodor felületéről és örvénylő mozgásba megy át. Trapéz helyett természetesen más sarkos keresztmetszetei is választhatunk. Lehet például a keresztmetszet hegyesszögű háromszög. Egyetlen követelmény, hogy a fodrok mélysége a magcső felé egyre kisebb legyen. A 22a menet sugárirányú metszete mind a 10. ábra, mind all. ábra szerinti kivitel esetén a 12. ábrán látható. A 20 magcső és a 22a menetek csatlakoztatásához a hagyományos módszerek (például hegesztés, forrasztás, fénifürdőbe merítés) bármelyikét alkalmazhatjuk. Illeszthetjük a meneteket a magcsövön kialakított hornyokba is, amelyeknek oldalait a menetek rögzítése végett maradó alakváltozással (deformálással) a menetek tövére szorítjuk. A csavarfelület előállításához alkalmazhatunk egyenlőtlen szárú L-szelvényü szalagot, amelynek rövidebb szára a magcsőre tekercselve két-két borda között a magcsövet karmantyúszerűeti körülveszi. Mint említettük, a bordákat a magcsőbel ki is mángorolhatjuk, amikor is a kerület 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
