147673. lajstromszámú szabadalom • Eljárás magas hőmérsékleten (200 fok C felett) üzemelő hőcserélő berendezés hőátadási tényezőjének növelésére
Megjelent 1960. október 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 147.673. SZÁM 24. c. OSZTÁLY — FA—393. ALAPSZÁM Eljárás magas hőmérsékleten (200 C° felett) üzemelő hőcserélő berendezés hőátadási tényezőjének növelésére Fábry György oki. gépészmérnök, Budapest A bejelentés napja: 1959. március 9. A hőátszármaztatási technikában ismeretes az a tény, hogy a hősugárzás számára az egy- és két atomos gázok általában átlátszóak, míg a három atomosak a hősugárzás elnyelésére és kibocsátására képesek. Ez a jelenség nagymértékben befolyásolja adott esetben a hőátadási tényező értékét. A sugárzó gázoknál a hőátadási tényező két részből tevődik össze' ' ü t "» fa'<*' nl ° *- ) ",íl ° *K kom^k in\ honiad, si um i/o 5-uíu'd i nfiat ni isc tiju\<-v i i ifkfloti ,„ ga/halm i/állapon, HO c, CO de sugároznak kisebb mertekben CU, NH3, HCl, szénhidrogén gázok, stb.) hőátszármaztatás esetén nem jelentkezik különös probléma. Adott esetben tehát technikai szempontból a H20 és C02 gázok jelenléte nagy előnyt jelent. Más a helyzet viszont a levegő esetében. A levegőt alkotó gázok főképpen két atomosak: H2O, CO2 és egyéb három vagy több atomos gáz számottevő mértékben nincs jelen. így természetesen levegővel kapcsolatos hőátszármaztatás esetén, például levegő felmelegítésénél, mind rekuperátorban, mind regenerátorban, a hőátadási tényezőnek csak a konvekcíós részével számolhatunk, tehát a = reK A hőátszármaztatási viszonyok javítására irányuló törekvések az előbbi elvi alapokon nyugszanak. Abból kiindulva, hogy levegővel kapcsolatos hőátszármaztatási műveleteknél csak konvekció szempontjából figyelembe vehető gázok vannak jelen, a kedvezőbb eredményeket a berendezések megfelelőbb kialakításával próbálták elérni. Így például regenerátorok és rekuperátorok méretezésénél a kis hidraulikai átmérőjű csöveket ajánlják, mert csökkenő átmérő esetén némely esetben javul a konvekciós hőátadási tényező. Vizsgálataim során módot találtam arra, hogy bármely magas hőmérsékleten (200 C° felett) üzemelő berendezésnél, a technológiai és az üzemvitel által megszabott korlátok között, a hőátadási tényező értéke maximálisan növekedjék. A találmány eljárás magas hőmérsékleten (200 C° felett) üzemelő berendezés hőátadási tényezőjének növelésére, mely szerint a hőátadási tényező növekedését a berendezésbe külön betáplált, a hősugárzás számára átlátszatlan gázok (célszerűen H2O) sugárzási energiája (sugárzás elnyelő képessége) biztosítja. A találmány példaképpen! alkalmazása rekupe>üíoi 1 zi-n "id i7 iLtT>b A lokupt 'dliii e«\ 1 I' js/tok menc-vel van us /tupiMin 1 L L koaU iobi>i-k hj>/utr az égést 1.4 ialo le* ego elemeitg]te-.H kt ence füstgH-írti' uk 111 it 1 dx ui\u L-, 'altil » kemence himnlirmek |d i ^s.t ~v iPKiipus'i tdott esetben egy csőköteges hőkicserélő, amelynél a füstgáz a csövekben áramlik és eközben a csövek közti térbe betáplált friss levegőt előmelegíti, Mivel a friss levegő oldalán főképpen csak két(és egy-) atomos gázok találhatók, ezért az a hőátadási tényezőnél csak a konvekciós rész vehető figyelembe. A hőátadási tényező javítása érdekében a találmány szerint a hőkicserélőbe való belépés előtt vagy közben a levegőhöz háromatomcs gázként viselkedő közeget, célszerűen vizet (pl. permetezéssel), vízgőzt vagy túlhevített vízgőzt adagolunk. Víz esetében alapfeltétel az, hogy minden esetben túlhevített állapotba kerüljön, ugyanis így feltétlenül gázként viselkedik. Ilyen módon a levegőbe beadagolt H2O tartalom lehetővé teszi, hogy a meleg fal sugárzását a levegő hatásosan felvegye, azaz a hőátadási tényező konvekciós része mellett a sugárzási rész is érvényesüljön. A H2O beadagolásakor kismérvű lehűlés lép fel, a H20 a keveredés következtében túlhevül, azonban a lehűlési hőmérsékletesés lényegesen kisebb, mint a hőátadási tényező javulása következtében a kilépésnél jelentkező hőmérséklet növekedés. Ugyanis az a hőátadási tényező értéke «s sugárzási hőátadási tényező értékével megfelelően növekszik, ezáltal a lehűlésnél nagyobb hőmérséklet emelkedés jelentkezik, mert a sugárzási energia az abszolút hőmérséklet harmadik-negyedik hatványával arányosan, tehát rohamosan nő.
