146873. lajstromszámú szabadalom • Apróbordás hőcserélő egyenlőtlen bordaelrendezéssel
Megjelent: 1960. május 31. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.873. SZÁM 17. f. OSZTÁLY - FO-306. ALAPSZÁM Apróbordás hőcserélő egyenlőtlen bordaelrendezéssel Forgó László, budapesti lakos A bejelentés napja: 1958. március 14. Ismeretesek az ún. apró-bordás hőcserélő készülékeik, amelyek a rosszabb hőétadási tényezőjű hőhordozó közeg oldalán bordázattal vannak ellátva és e bordák az áramlás irányára merőlegesen keskeny csíkokra vannak hasogatva. A hőátadó felületnek ez az ismételt megszakítása megakadályozza a bordák mentén vastagabb határréteg kialakulását és ezáltal a hőátadási tényező sokkal jobb, mint sima felületnél. Ismeretes az e rendszerű hőcserélőknek az a tulajdonsága, hogy a külső áramló közegnek aránylag kis áramlási sebességénél is jó hőátadási tényezővel működnek és «ezért a ventillációs erőszükséglet csökkentése céljából ezeket általában viszonylag kis áramlása sebességgel üzemeltetik. A gyakorlatban elterjedt apróbordás rendszerű hőcserélők olyan kivitelűek, hogy valamilyen különleges gyártási eljárással az áramlás irányában csupán néhány mm kiterjedésű — tehát igen kisméretű — bordákból egy bizonyos jellegzetes elemi geometriai alakzatot állítanak elő és az egész hőátadófelület ennek az elemi alakzatnak a sokszoros megismétléséből áll. Az ilyen felépítésű apróibordás hőcserélőknek van azonban a már említett előnyös technikai tulajdonságaik mellett hátrányuk is. Kis áramlási sebességeknél ugyanis a bordák kis mérete következtében csaknem teljesen lamináris jellegű áramlási kép alakul ki. Az ismétlődő elemi alakzatok folyományaként, az áramlásban előbb fekvő bordákkal érintkező, tehát bizonyos mértékig niár felmelegedett vagy lehűlt hőhordozó közeg az áramlásban hátrább fekvő, azonos geometriai helyzetű bordákkal kerül érintkezésbe, köziben azonban a bordákkal való közvetlen érintkezés következtében megváltozott hőmérsékletű részecskék, éppen a csaknem lamináris jellegű áramlás folytán, nem keveredhetnek kellőképpen a bordáktól távolabb áramló /ré/szecskékkel és ezért a hőátadási tényező érteiké,/ náég váltakozó elrendezésű bordák 'esetén sem'éri Jel az; elméleti maximumot. A gyakorlatban bizonyos esetekben (pl. hydrogénhűtésű generátoroknál, gázturbináknál) szükség van apróbordás hőcserélőket nagy áramlási sebességgel működtetni. Ez esetben ugyan az előző bekezdésben említett hátrányok nem mutatkoznak, azonban más jelenségek lépnek előtérbe, amelyek az apróbordás hőcserélőik általános alkalmazásának területét leszűkítik.. A tapasztalat ugyanis azt mutatja, hogy bizonyos áramlási sebességen túl az apróbordás hőátadófelületek rezgésibe jönnek és magas, erős fütyülő hangot adnak. Ugyanekkor a hőcserélők áramlási ellenállásának tényezője is megnő. Az említett hangjelenségek olyan intenzívek lehetnek, hogy .egyes esetekben a hőcserélők alkalmazását nagysebességű áramlásnál erősen korlátozhatják vagy leihetetlenné is tehetik. Kísérletek azt mutatták, hogy az apróbordás hőcserélőknél keletkező fütyülő hangot azok az örvények okozzák, amelyek nagysebességű áramlásnál az egyes bordák után periodikusain leválnak, és a bordázat fcímanyagát rezgésibe hozzák. A hang intenzitása a hőcserélő méretével, magassága az áramlási sebességgel növekszik. Minthogy a gyakorlatiban jelenleg alkalmazott hőcserélők olyan szerkezetűek, hogy bordazatuk kiképzése egy bizonyos elemi geometriai alakzat sokszoros megismétléséből áll,' ha ez az elérni geometriai alakzat rezgésre hajlamos, akkor a sokszoros •megismétlés folytán a gerjesztés annyira megerősödhet, hogy végül az egész rendszert rezgésbe hozhatja. E találmány célja, hogy az előbbiekben említett hátrányok kiküszöbölésével az apróbordás hőcserélők ismert előnyös tulajdonságainak maradéktalan kihasználását lehetővé tegye, illetőleg azokat kis áramlási sebességeknél a hőátadási tényező javításával, nagy áramlási sebességeknél a zavaró hangjelenségeik megszüntetésével tovább tökéletesítse.. Az apróbordás hőcserélőknél mutatkozó mindkét említett hátrányos tulajdonság végső fokon arra vezethető vissza, hogy a jelenleg alkalmazott készülékek hőátadófelülete a rosszabbak hőátadási tényezőjű közeg oldalán azonos elemi geometriai alakzatok sokszoros ismétléséiből áll. Ha azonban ezt a hőátadófelületet úgy képezzük ki, hogy a bordáikat nem egy, hanem többféle elemi geometriai alakzat egymással váltakozó sokszorosításával állítjuk elő, akikor a már ismertetett mindkét hátrányos tulajdonság kiküszöbölhető.
