187008. lajstromszámú szabadalom • Biztonsági hőcserélő
1 187.008 2 A találmány tárgya biztonsági hőcaerélö ipari hűtőberendezések huiladékhőjének hasznosítására, amely hőszivattyúk üzembiztos, energiatakarékos és főleg biztonságos üzemeltetését szolgálja. A találmány szerinti biztonsági hőcserélő műiden olyan esetben célszerűen alkalmazható és gazdaságosan telepíthető, ahol a hőcserében résztvevő közegek egymással való keveredését, főleg balesetvédelmi közegek egymással való keveredését, főleg balesetvédelmi okok miatt el kell kerülni. Az utóbbi években bekövetkezett energiádraemelkedés miatt előtérbe került az ipari hűtőberendezések kondenzációs hőjének, illetve túlhevítési hőjének elsősorban használati melegvízként, másodsorban fűtési célokra való hasznosítása. Ezeken a felhasználási területeken - mint ismeretes - szükségszerűen el kell kerülni a hűtőközegnek - például ammónia - a vízbe való bejutását. A gyakorlatban erre két módszer terjedt el. a) Közvetítőközeges eljárás, amelynél a hűtőközeg egy első hőcserélőben a közvetítőközegnek adja le a hőjét, majd ez a közvetítőközeg egy további hőcserélőben adja át a felvett hőtartalmát, például használati melegvíznek. Ez az eljárás hátrányosan két hőcserélőt, valamint egy közvetítőközeget tatalmazó zárt csőrendszert keringtetőszivattyúval igényel, ami nagyon előnyös ugyan biztonságtechnikai szempontból, azonban beruházási költségét tekintve drága. Energetikailag ugyancsak hátrányos és rendkívül kedvezőtlen a kettős hőfoklépcső alkalamzása, valamint a keringtetőszivattyú igen nagy energiafelhasználása. b) Drága, korrózióálló acélból készített hőcserélő alkalmazása, amelynél az esetleges két közeg keveredését koncentráció elemzéssel állapítják meg. Ez az eljárás energetikailag kedvező, ugyan, mivel csak egy hőfoklépcsőt alkalmaznak, ugyanakkor azonban hőáramsűrűsége korlátozott a korrózióálló acél rossz hővezetési tényezője miatt. Üzemeltetése folyamatos, azonban gondos ellenőrzést kíván a koncentráció változást jelző berendezés miatt Mint ismeretes, két különböző anyagból készítik a Forgó típusú hőcserélőket. Ennél a megoldásnál az acélcsöveket - speciálisan perforált alumínium lamellákkal látják el és mechanikus úton tágítják az acélcsövet, ezáltal hőátvezetési felületet biztosítja a két szerkezeti anyag között. Ezek a hőcserélők levegő-folyadék közegpárra terjednek el A mechanikus csőfeltágítás körülbelül maximum 25 kW/m* hőáramsűrűséget biztosít elfogadható hőfokesés mellett, ugyanis - még a bordázat képlékeny alakváltozása esetén is - - a hővezetés a két felület között mgé viszonylag nagymértékű alakváltozás esetén is két részből összetett hővezetés szuperpozíciójaként definiálható (lásd Ju. P. Slükov, E. A. Ganin: Kontaktnüj teploobmen, G. E. L, Moszkva. 1963.). Ez a konstrukció a lemezborda miatt nagynyomású gázok hőátadására nem alkalmas, mivel ott a szokásos hőátadási tényező nagyságrenddel magasabb, mint a gázok atmoszférikus nyomásánál. Találmányunk szerint a hőátadó felület egyik oldalról extrudált profilból képezzük ki, amelybe vagy amelyre csőprofdt, vagy csőprofilokat húzunk; a két profil határoló felületeinek közét levegő-nedvesség hatására kivulkanizálódó, de az egyik profil anyagával megegyező fémtatartalom elasztomer anyaggal úgy töltjük ki, hogy ezáltal tengelyirányban jól definiált közegkivezető nyílásokat hozunk létre. Az extrudált profilt egy előnyös kiviteli alak esetében a magas hőáramsűrűség biztosítása céljából célszerű a rosszabb hőátadó közeg oldalról elhelyezni és bordákkal ellátni. Ezt a bordát nyalábcsöves hőcserélővé összeállított készüléknél oélszerűen úgy alakítjuk ki, hogy bordatőben biztosítunk nagyobb áramlási keresztmetszetet, vagyis nagyobb hőátadási tényezőt, miáltal nem a bordatő szennyeződik el, úgy a bordahatásfokot kedvezően tudjuk befolyásolni, minek következtében egysgényi térfogatba nagyobb hőátadó felület építhető be. A találmány lényege abban van, hogy zárt profilok között, amelyet például extrudált profil és egy csőprofil akot, egy bármelyik profil átlyukadását érzékelő, azokkal azonos tengelyiámyú közegkivezető csatorna van elhelyezve. A zárt profilok például az extrudált profil és a csőprofil között a levegő nedvességével kivulkanizálható fémpor és pigment tartalmú elasztomer réteg van elhelyezve, amely a közegkivezető csatornánál megszakításokkal rendelkezik és ezáltal meghatározott geometriájú közegkivezető csatornákat alkot. Azon zárt profil, amely a közegkivezető csatornákat fogadja be, és amely adott esetben extrudált profilként van kialakítva, kedvező hőátadást növelő bordákkal rendelkezik, és célszerűen ahiminoimból van kialakítva. Az egyik profil, például az extrudált profil - amelynek bordái kedvező hőátadó felületekkel és és a bordák közötti áramlásirésekkel van kiképezve—• azonos kialakítású. Extrudált profilokkal olymódon multiplikálható, hogy bordáik egymásba csusztathatóak és ezáltal csőkötegekké alakíthatóak. A találmányt a továbbiakban a csatolt rajz alapján ismertetjük részletesebben. Mindkét ábra a találmány szerinti biztonsági hőcserélő csövének egy-egy keresztmetszeti szelvényét szemlélteti. Az 1. ábra az 1 extrudált profil kívül, a 2. ábra az extruldált profil belül elhelyezve szemlélhető. Az ábrákon láthatóan a 6 csőprofiít az 5 elasztomer réteg választja el az 1 extrudált profiltól Mindkét ábrán láthatóan az 1 extrudált profilnak 2 bordái vannak és a 6 csőprofil felé esően a 4 közegkivezető csatornák vannak benne anyagában kiképezve. Ezek a 4 közegkivezető csatornák megszakítják az 5 elasztomer réteget, ezáltal az esetlegesen átszivárgó közeg vagy közegek számára tengelyirányban jól meghatározott kivezetést biztosítanak. A 4 közegkivezető csattírna nyomásának a legtöbb esetben elegendő az atmoszférikus nyomás, de ha a korrozívabb közeg oldalon .vákuum van, úgy előnyös ezt a teret is vákuum alá helyezni Az 5 elasztomer réteg vastagságát célszerűen csupán az összeépített alkatrészek gyártási tűrése határozza meg. Az 1. ábrán látható előnyös kiviteli alaknál a 2 bordához a 3 bordavég csatlakozik, amelynek vastagságát a 2 borda osztása, illetve a 3 bordavégek egymásbatolása által meghatározott áramlási keresztmetszet, illetve az ezek által kialakuló hőtani paraméterek határoznak meg. Ugyancsak az 1. ábra alapján látható be, hogy az 1 extrudált profil külső elrendezése esetén a 3 bordavégek egymásba tolhatók, amennyiben a 2 borda irányával ellentétes irányú oldalon is kiképezzük a 2 bordákat a 3 bordavégekket együtt, azonban itt fél bordaosztással eltoltam Ezáltal egyetlen extrudált profilból is összeállíthatjuk az egymásba tolt bordás profilokból álló csőkötéget A csőkötegfalba erősítéshez célszerű, ha a 2 bordák indítását az 1 extrudált profilból úgy választjuk meg, hogy a csőkötegeknél a bordák leforgácsolása után még elegendő falvastag-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
