151744. lajstromszámú szabadalom • Izotermikus regenerátor
3 anyagból készülhet. Aszerint, hogy a felmelegítendő közeget befogadó anyag milyen alakú, ismerünk csöves, lemezes, öntött elemes stb. fémrekuperátorokat. A rekuperátorok előnye, hogy fémből való építés esetén az előmelegített közeg nyomása megnövelhető, így a regenerátornál említett hátrány nem áll fenn. Az előmelegített közeg véghőmérséklete is időben állandó. Hibája a fémrekuperátoroknak, hogy az előmelegített közeg hőmérséklete viszonylag alacsony lehet, mivel a füstgáz és a rekuperátor külső felülete, valamint az előmelegítendő közeg és a rekuperátor belső felülete között megfelelő hőrnérsékletkülönbséget kell biztosítani, s a rekuperátor anyagának megengedett üzemi hőmérséklete fémrekuperátoroknál korlátozott. Emellett a fémrekupátorok anyagának szilárdsága 700 C° hőmérséklet felett rohamosan csökken, ami korlátozza az előmelegített közeg nyomását, mivel 4—500 mm v. o.-nál nagyobb nyomás esetén a rekuperátor deformálódik. Magasabb előmelegítési hőmérsékletet érhe^ tünk el kerámiarekuperátorok alkalmazásával, ezek azonban nagy teret igényelnek és csak alacsony nyomású közeget tudnak szolgáltatni. A rekuperátorok közös hátránya, hogy többékevésbé áteresztik a közegeket egymásba. Ez leginkább a kerámiarekuperátoroknál fordul elő, ahol az áteresztés elérheti az 50%-ot. A találmány célja olyan hőhasznosító berendezés létrehozása, mely kiküszöböli az ismert regenerátorok és rekuperátorok hibáit és időben állandó véghőmérsékletű, nagy nyomású és hőmérsékletű előmelegített közeget szolgáltat, emellett helyszükséglete kicsi, élettartama nagy és lehetővé teszi a távozó füstgázok hőtartalmának maximális hasznosítását. A találmány a kitűzött feladatot különleges elemek alkalmazásával oldja meg. A regenerátorkamrába helyezett elemek belül üregesek és az elemek belső üregében ismert olvadáspontú anyagok, pl. fémek, fémötvözetek, vagy sók vannak. Az üregekben levő anyag olvadáspontját célszerűen megválasztva elérhető, hogy az üregbe helyezett anyag a regenerátorban a melegedési periódusban megolvad, a hűlési periódusban pedig megszilárdul. így a füstgázból az elemeknek átadott hőmennyiséget mint olvadási hőt tárolja az üregben levő anyag. Ha a periódus időt célszerűen úgy választjuk meg, hogy az alatt az anyag teljes mennyisége éppen megolvadjon, illetve a hűlési periódus alatt éppen megszilárduljon, az elemek nagy hőmennyiséget képesek tárolni hőmérsékletük lényeges változása nélkül. így a teljes periódus tartama alatt a regenerátor közel azonos véghőmérsékletű előmelegített közeget szolgáltat, mivel a hőleadó felület hőmérséklete lényegesen nem változik. A hőtároló anyagot befogadó elemeket célszerű fémből öntési eljárással készíteni. Az elemek felületét a hőcsere javítása érdekében tagolva (bordákkal, tűkkel stb.) a hőátadási tényező értékét a regenerátoroknál szokásos ér-4 tékek sokszorosára növelhetjük. Mivel az üregekben elhelyezett anyag olvadáshője révén ugyanolyan tömeg esetén nagyobb hőmennyiség tárolása válik lehetővé mint a fizikai hő-5 tartalom növelése útján, a regenerátor fűtőfelülete és tömege csak töredéke lesz az ismert regenerátorokénak, csökken a térfogat és a létesítési költség. A kis térfogatú regenerátort lemezburkolat-10 ban elhelyezve tetszés szerint növelhető az előmelegített közeg nyomása. Az elemek üregében vagy üregeiben elhelyezett anyagnak nagy olvadáshővel kell rendelkeznie, a szilárd és folyékony fázisnak minél 15 szűkebb hőmérséklethatárok között kell együtt előfordulnia (jól határozott olvadáspont) olcsónak kell lennie és nem szabad észrevehetően rongálnia az elemek anyagát az üzemi hőmérsékleten. 20 Az elem anyagának jó hőállóképességgel, hővezetőképességgel és az üzemi hőmérsékleten megfelelő szilárdsággal kell rendelkeznie. Előnyös a jól alakíthatóság. Egy regenerátorhoz többféle töltőanyagot kell 25 használni. A füstgázbelépési oldalon magasabb olvadáspontú töltőanyag szükséges. Az anyagok olvadáspontjainak a regenerátor magasságában úgy kell változni, hogy az olvadáspontok és a hűlő füstgáz hőmérsékletei között a kü-30 lönbség közel azonos maradjon. Ez tetszés szerint beállítható és jól számítható az ismert számítási módszerekkel. Az egyes töltőanyagok olvadáspontjai kívánalom szerint megoldhatók fémek, fémötvözetek, sók vagy sókeverékek se-35 gítségével. Példaképpeni kivitel esetén a magas hőmérsékletű zónába elhelyezett elemek hőálló acélból készülnek és töltőanyagnak 37,25% Na2 0 + + 16,78% A12 0 3 + 45,97% Si0 2 használható. 40 Ezen elemek üzemi hőmérséklete 905 C°. Hidegebb zónákban az elemet például Si-tartalmú öntöttvasból készítjük, és az üreget alumíniummal töltjük ki. Az ilyen elem munkahőmérséklete 650 C°. Még hidegebb zónában közönséges 45 öntöttvasból készült elemekbe 77,25% NaOH -f -f- 22,75% Na2 C0 3 keveréket teszünk. Az elem munkahőmérséklete 286 C°. Fémeknek, fémek ötvözeteinek, halogenidjeinek, nitrátjainak, hidroxidjainak, oxidjainak, 50 szulfátjainak, szilikátjainak, karbonátjainak, felhasználásával bármilyen közbeeső munkahőmérsékletet kívánalom szerint megvalósíthatunk, így a regenerátor méretezhetősége minden igényt kielégítően jó. 55 Az elemek anyagának és a töltőanyagnak megfelelő megválasztásával biztosítható a közeg felmelegítése 1000 C° hőmérsékletig, tetszőleges nyomással, jó hatásfokkal, gazdaságosan. Emel-60 let a közeg hőmérséklete időben alig változik. Az „Izotermikus regenerátor" kiválóan alkalmazható az ipari kemencék különböző típusainál: hengerműi, kovácsüzemi, hőkezelő, acélgyártó, olvasztó és más kemencéknél. Felhasz-65 nálható kúpolók, nagyolvasztók és más aknás 2
