193336. lajstromszámú szabadalom • Hőcserélő szerkezet, elsősorban gázfűtésű készülékekhez
193336 A kinyomások alakja különféle lehet. Kialakításukat áramlástechnikai és/vagy hőtechnikai meggondolások alapján lehet eldönteni. A kinyomások alakja mellett lényeges lehet azok elhelyezkedése is. Hosszúkás kinyomásoknál szerepet játszik az a körülmény, hogy a kinyomások a mellettük áramló közeg áramlási irányának párhuzamosak-e, vagy ahhoz képest keresztirányban vannak. A kinyomások alakja, helyzete és száma tekintetében igen sokféle kombináció illetve változat hozható létre. A találmány szerinti hőcserélő szerkezet lényege tehát, hogy az egyik közeg áramlási terét jelentő, a fallal övezett, a közeg áramlási irányában csökkenő keresztmetszetű csatornája van, és a fal mindkét oldalán kinyomások vannak. A találmány szerinti hőcserélő szerkezet egy előnyös kiviteli alakjánál a fal egyik oldalán több kinyomás van, mint annak másik oldalán. Egy újabb előnyös kiviteli alakja a találmány szerinti hőcserélő szerkezetnek az olyan megoldás, amelynél a fal egyik oldalán lévő kinyomások a másik oldali kinyomásoktól eltérő alakúak. Egyes esetekben célszerű lehet a találmány szerinti hőcserélő szerkezet olyan kiviteli alakja, amelynek azonos alakú, de eltérő helyzetű kinyomásai vannak. Egy újabb előnyös kiviteli alakja a javasolt megoldásnak az olyan megoldás, amelynél a csatorna egy szakaszán a falhoz rögzített bordák vannak. További célszerű kiviteli alakja a találmány szerinti hőcserélő szerkezetnek az olyan megoldás, amelynél a bordák síkja a csatornában áramló közeg áramlási irányával lényegében párhuzamos. A találmány szerinti hőcserélő szerkezetet a csatolt rajzon szemléltetett példakénti kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti hőcserélő szerkezet egy részletének hosszmetszete, a 2. ábrán az 1. ábrán jelölt A részlet egy példakénti esete látható, részben nézetben, részben metszve, a 3. ábra az 1. ábrán jelölt A részlet egy másik példakénti esetét szemlélteti^ részben nézetben, részben metszve, és a 4. ábra az 1. ábrának megfelelő felülnézet egy része. Az 1. ábrán szemléltetett példakénti hőcserélő szerkezet egy hőlégfúvó része lehet. Az 1 falak az 5 csatornát fogják közre. Az 5 csatorna belsejében az égéstermék — F közeg — áramlik a nyíl értelmében, az 1 falon kívül pedig a B közeg — általában a környezeti levegő — van. Az 5 csatorna 1. ábra szerinti hosszmetszete a hőátadási differenciálegyenlet q = ál3 landó peremfeltétellel történő megoldásának megfelelő alakú. A q itt az 1 falra vonatkozó hőáram sűrűségét jelenti. Az előbbiekben említett differenciálegyenlet más peremfeltétel mellett is megoldható, így pl. a w = állandó peremfeltétel is szóbajöhet, ami azt jelenti, hogy az 5*csatornában áramló égéstermék w áramlási sebességét vesszük állandónak. Korábban már említettük, hogy a találmány elé kitűzött cél volt, hogy a csatornában az áramlási sebesség fokozása révén a hőáramsűrűséget a lehető legnagyobb mértékre fokozza, de e cél mellett nyilvánvaló szándék volt az áramlási ellenállás minél kisebb értéken tartása. Az áramlási ellenállás csökkentése érdekében a csatorna falán alkalmazott belső 2 kinyomások és külső 3 kinyomások alakjait gondosan kellett megválasztani. Azt találtuk, hogy a lamináris határréteget felszakító, és ennek révén a hőátadási tényezőt javitó, de legkisebb áramlási ellenállást jelentő kinyomás a cseppalakú vagy ami jól megközelíti a cseppalakot. A 2. ábra olyan példakénti kialakítást szemléltet, amelynél a 2 és 3 kinyomások jól megközelítik a cseppalakot. Ez a példa egyébként olyan esetet tükröz, amelynél az 1 fal belső és külső oldalán a 2, illetve 3 kinyomások száma azonos, ami akkor lehet szükséges, ha az 1 fal mindkét oldala mentén a hőátadási tényező közel azonos. A 3. ábrán szemléltetett példánál a 2 és 3 kinyomások olyan alakúak, hogy egyik irányú oldalaik egymással párhuzamosak. (Ez a forma csak megközelíti az ideális alakot.) Egyébként ez a példa olyan esetet tükröz, amelynél tervezési adatként az 5 csatorna 1 falának belsejénél a hőátadási tényező háromszor akkora volt, mint az 1 fal külső oldalán vagyis af = 3 aj. Ennek megfelelően a külső 3 kinyomások számát háromszor nagyobbra kellett venni, mint a belső 2 kinyomásokét, vagyis ZB= 3 ZF. A 2 és 3 kinyomások középvonalai az adott áramlási irányokkal párhuzamosak. így pl. konvektoroknál a 2 és 3 kinyomások középvonalai egymással párhuzamosak és függőleges helyzetűek. A 4. ábrán látható, hogy az 5 csatorna felső szűk szakaszán 4 bordák vannak az 1 falhoz rögzítve. A 4 bordák síkjai az égéstermék áramlási irányával párhuzamosak. Ilyen 4 bordák az 1 fal külső oldalán is lehetnek. A találmány szerinti hőcserélő szerkezetnél a körülményekre figyelemmel optimális hőáramsűrűséget és az 1 fal mentén állandó vagy közel állandó hőáramsűrűséget lehet biztosítani. Ennek eredményeként a javasolt hőcserélő szerkezet fajlagos súlya és helyfoglalása is kisebb, mint a hasonló célú más szerkezeteké. A vázolt előnyök mellett a hatásfok is javul, ha olyan készülékben alkal-4 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
