198997. lajstromszámú szabadalom • Sugárzó gázégő
1 HU 198997 B 2 A találmány tárgya olyan sugárzó gázégő, amely a sugárzó felület hőmérsékletét jelentősen növeli, és ennek következtében az elégetett gáz fűtőértékéből az égő működése következtében keletkező hő nagyobb arányát hasznosítja hősugárzás formájában, - ugyanakkor a maradék, és a környezet levegőjének konvektiv úton átadott hő egy részét az égő hatásfokának növeléséhez ugyancsak felhasználja. A gázégők egy jelentős csoportját képezik az ún. "sugárzó gázégők", amelyeknek rendeltetése az, hogy a gáz elégetése folytán keletkezett hő minél magasabb hányadát hősugárzás formájában adják le, amely így meghatározott területen — legtöbbször technológiai folyamatok céljára — hasznosítható. Ismeretes, hogy hőleadás jelentős hányadban sugárzás útján akkor jön létre, ha van egy olyan felület, amelynek hőmérséklete viszonylag igen magas, a leadott hőből a sugárzás útján leadott hő aránya a hőmérséklettel (a sugárzó test felületi hőmérsékletével) arányos. Ilyen felületű anyagként legtöbbször kerámiát szoktak alkalmazni, mert az az az anyag, amely viszonylag rossz hővezető, de ugyanakkor jó hőálló, és így lehetővé teszi, hogy a felülete, illetve a felületének egy igen vékony rétege — érje el ezt a magas hőmérsékletet, és a legkevésbé vezeti el a keletkező hőt, annak legkisebb arányát adja át az égőháznak, amelyet az azután konvektiv úton átad a környezet levegőjének. A sugárzó égők által konvektive leadott hőmennyiséget legtöbbször veszteségnek tekintik. A sugárzási hatásfok javítására sugárzó gázégőknél külön intézkedések lehetségesek. így ismeretesek olyan megoldások, amelyek a sugárzó kerámiatömböt nem használják fel egyben gázkibocsátó elemnek is, hanem azon furatokat — kis égőket — képeznek ki, amelyeknek lángját gombára emlékeztető kerámia elemek segítségével úgy irányítják, hogy a sugárzó kerámiatömb felületét közvetlenül hevítse (pl. a 151.338., 169.622, 146.740 sz. magyar szabadalmak). Ugyanakkor ismeretesek olyan megoldások is, amelyek a felület hőmérsékletének emelése érdekében a felület elé visszasugárzó rácsokat helyeznek el legtöbbször ugyancsak kerámia anyagból, és így kívánjuk növelni a sugárzó test felületének hőmérsékletét (pl. a 146.741 és a 148.959 sz. magyar szabadalmak). Érdekes megoldást alkalmaz a 166.055 sz. magyar szabadalom. Itt az égő külső határoló felületét egy (tűzálló) ernyővel, a szabadalmi leírás szerint pl. drótráccsal zárják le, és az ernyő, valamint a kerámiából készült gázkibocsátó lap között egy- tűzálló fémlemezből, vagy kerámialemezből készült lukacsos elemet helyeznek el. A leírás szerint a gázkibocsátó lap és ezen lukacsos lemez, valamint a lukacsos lemez és az ernyő között termikus cserehatások adódnak, amelyek az égő teljesítményét növelik. Kísérleteket folytatva ezen járulékos elem luksűrűségével (tele) üres viszonyával, a szabadalom megállapítása szerint az optimális hatásfok akkor adódik, ha ez a viszonyszám kettő. Nem foglalkozik azonban a leírt megoldás gázkibocsátó lap és a járulékos elem, valamint a járulékos elem és az ernyő közötti távolság jelentőségével a hatásfok növelése kérdésében. Példaként megad ugyan egy adott méretrendszerhez tartozó távolságadatot, de ennek indokát nem adja. Hátránya továbbá ezen égőnek az is, hogy a járulékos elem a leírásban megadott méretekkel megakadályozza azt, hogy a gázkibocsátó lap maga kifelé sugározzon, és mivel annál kisebb méretű, csökkenti a sugárzó felületet. Ezen felül a járulékos elem alkalmazásával az égő szerkezetét komplikálttá teszi, és ha a járulékos elemet kerámiából készítjük, annak törékenysége csökkenti az égő üzembiztonságát. A jelen találmány a sugárzó felület hőmérsékletének emelését, és ezzel a sugárzó hőátadás arányának növelését egyszerűbb eszközökkel kívánja megoldani. Mellőzve a járulékos elemet, egy olyan tűzálló pálcasort alkalmazva, amely egyszerre betölti az ernyő, és a járulékos elem feladatát, műszakilag kellően szilárd, - ezzel az égő üzembiztonságát növeli, ugyanakkor optimalizálja azokat a járulékos termikus folyamatokat, amelyek a gázkibocsátó lap és a felette elhelyezkedő elem között létrejönnek. A találmány abból a felismerésből indul ki, hogy ezek a termikus folyamatok gyakorlatilag két részből állnak: egyrészt megszüntetik a (kerámia) gázkibocsátó lap és a tulajdonképpeni láng között fellépő (tizedmilliméter nagyságrendű) semleges zónát, melyen belül láng nincs, másrészt biztosít egy visszasugárzást a gázkibocsátó lap és a felette levő elem között, ami a keletkező hőmérsékletet növeli. De biztosít még a láng terében - az égéstermék áramlásában — egy turbulenciát is, ami a kiáramló gáz-levegő elegynek a környező levegővel való keveredését fokozza, és így az égést tökéletessé teszi. Ezen felül, mivel az ernyőnek kimondottan vagy kimondatlanul van egy olyan feladata is, hogy a netán összetérő kerámiaelemek kihullását, és ezzel a károkat és baleseteket megelőzze, az összes cél elérhető akkor, ha a gázkibocsátó lap fölé egy tűzálló rudakból készített sort helyezünk, - feltéve, hogy a rudak kiosztását — egymástól való távolságát, — valamint azok magasságát — a rúdsornak a gázkibocsátó laptól való távolságát - a fenti céloknak megfelelően optimalizáljuk. Kísérletsorozattal megállapítottuk, hogy a legjobb eredmény akkor érhető el, ha a rudak tengelyének egymástól való távolsága az átmérő 2,5 - 5,0-szöröse, a rudak tengelyének a gázkibocsátó laptól való távolsága pedig az átmérő 3,0-6,0-s7orosa. Természetesen intézkedéseket kell tenni a pálcasor megfelelő - elmozdulásmentes, szilárd, és a hőtágulást felvenni képes - rögzítésére. A találmány egy lehetséges kiviteli alakját az ábrák tüntetik fel, ahol ez 1. ábra az összeszerelt égő oldalnézetét, 2. a, b ábra az égő felülnézetét, és az égő hosszmetszetét 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
