166494. lajstromszámú szabadalom • Készülék hő- és anyagátvitelre folyadék és gáznemű közeg között

3 166494 4 közeg közötti hő- és anyagátvitelre való olyan készülék létesítésében jelölhetjük meg, amely egyrészt a folyadékbevezetést a folyadékelosztó felület függőleges vetületén belül oldja meg, másrészt a folyadékelosztó felület nednevítését a mintegy dinamikus jellegű túlnyomású fecskendezés helyett a mintegy sztatikus jellegű csurgatással biztosítja. Az előbbi tényező a minimális térszükséglet biztosítéka, az utóbbi pedig mind a vastagság, mind a sebesség szempontjából egyenletes folyadékfilmet eredményez. A találmány alapja az a fölismerés, hogy a folyadékelosztó felület szélességében bukógáton átömlő folyadék a felületi feszültség és a nehézségi erő együttes hatása alatt folytonos filmként vezethető a bukógát alatt elhelyezett folyadékelosztó felületre. Ennek megfelelően a találmány tárgya folyadék és gáznemű közeg közötti hő- és anyagátvitelre való olyan készülék, amelynek önmagában ismert módon folyadékbevezető szerv és folyadékelvezető szerv között elrendezett és a folyadékelvezető szerv felé néző filmképző folyadékelosztó felülete, valamint ehhez csatlakozó és a folyadékelvezető szervbe vezető folyadékvezető elemei vannak, de amelyet az különböztet meg az ilyen ismert készülékektől, hogy a folyadékbevezető szerv folyadéktároló edény, amelynek a folyadékot a folyadékelosztó felületre vezető legalább részben íves felülethez csatlakozó bukógátja van. Látni fogjuk, hogy a találmány szerinti megoldás esetén viszonylag tömör (kompakt) készülékekhez jutunk, amelyek az elszennyeződés okozta eltömődés veszélye nélkül, tehát tartósan biztosítják a folyadékfilm egyenletes vastagságát és sebességét. A találmány értelmében célszerű, ha a folyadéktároló edényt a bukógát elé iktatott válaszfallal beömlő oldalra és kiömlő oldalra osztjuk, amelyek a válaszfal alatt egymással közlekednek. Ezzel az elrendezéssel a folyadékáramot egyenletesebbé tehetjük, amit a későbbiekben még kifejtünk. Célszerű továbbá, ha az íves felület a bukógáttal párhuzamos szakaszokból áll, amelyek között legföljebb 5 milliméteres hézag van. Ez ugyanis megkönnyíti a szerelést. Az íves felületben egyébként lehetnek törések, ami a megmunkálás és a szerelés kényességét egyaránt csökkenti, a törések szögének azonban nem szabad kisebbnek lennie, mint 2rc/3 radián, különben a folyadékfilm elszakadhat a nedvesített felülettől. Kialakíthatjuk a készüléket úgy is, hogy a folyadéktároló edénynek két átellenes bukógátja van, amelyeket egy-egy legalább részben íves felület egy-egy elosztófelülettel köt össze, amikor is az elosztófelületek tükörképszerűén helyezkednek el. Az ilyen elrendezés viszonylag nagy fajlagos teljesítményével tűnik ki. • Az ismert készülékeknél továbbá nincs maradéktalanul megoldva a folyadékvezető elemek egyenletes nedvesítése. Meg kell gondolnunk, hogy a folyadékfilmet a gravitációs erő ellenében a folyadék és a folyadékelosztó felület között fellépő felületi erők (feszültségek) tartják a folyadékelosztó felületen. Az egyensúly dinamikus, ami azt jelenti, hogy a tapadás csak bizonyos határértéknél nagyobb folyadéksebességeknél jön létre. E határértéknél kisebb folyadéksebességeknél a folyadékfilm leszakad a folyadékelosztó felületről. Minél nagyobb az említett határérték, annál nagyobb a megengedhető folyadékterhelés. A folyadékfilm leszakadásának viszont az a következménye, hogy a leszakadás helye mögött elhelyezkedő folyadékvezető elemek nedvesítettnek maradnak, ami a betét teljesítményének lényeges csökkenésével jár. A folyadékfilm leszakadásának közvetlen oka egyébként, hogy a rézsútos folyadékelosztó felületen áramló folyadékfilm a folyadékvezető elemek tövén állandóan ütközik és így sebessége egyre inkább csökken, végül eléri az említett határértéket, amelynél azután a folyadékfilm leszakad. Ezért az áramlás irányában adott számú folyadékvezető elem esetén a folyadékterhelésnek maximuma van, jóllehet bizonyos esetekben, például természetes huzamú hűtőtornyoknál a berendezés annál gazdaságosabb, minél nagyobb a megengedhető folyadékterhelés. Éppen ezért az említett maximum az egyébként nagyon jó elgondolás igen sajnálatos hiányossága. Találmányunkkal e hiányosság kiküszöbölése is célunk és ezért a megoldandó feladatot oly hő- és anyagátvitelre való készülék létesítésében is megjelölhetjük, amelynél az egyenletes nedvesítés a mögöttes folyadékvezető elemeknél is biztosítva van, ami a készülék teljesítményét a folyadékterhelés fokozhatóságával ugrásszerűen megnöveli. A találmány e változatának alapgondolata az a fölismerés, hogy a sorrendben előbb nedvesített folyadékvezető elemek a folyadékfilmből több folyadékot csapolnak le, mint amennyi egyenletes nedvesítésükhöz szükséges. Gondoskodni kell tehát arról, hogy a fölös folyadékmennyiség a mögöttes folyadékvezető elemekre kerüljön, ami nemcsak azt eredményezi, hogy a sorrendben később következő folyadékvezető elemek is nedvesítve lesznek, hanem azt is, hogy valamennyi folyadékvezető elem egyenletesen nedvesedik, mert hiszen a fölös folyadékmennyiség mindegyik folyadékvezető elemről a mögöttes folyadékvezető elemekre kerül, a nedvesítéshez szükséges fajlagos folyadékmenynyiséget viszont minden folyadékvezető elem megkapja. A fölös mennyiség leválasztását és továbbítását a mögöttes folyadékvezető elemekre azzal érjük el, hogy a folyadékvezető elemeket folyadékterelő szervekkel látjuk el, amelyek az érkező mennyiségből csak annyi folyadékot engednek tovább, amennyi a folyadékvezető elem nedvesítéséhez szükséges, a többit viszont nemcsak viszszatartják, hanem visszajuttatják a folyadékelosztó felületre. Az első követelményt azzal elégítik ki, hogy a folyadékvezető elemet csak féloldalasan veszik körül. A második követelménynek azzal tesznek eleget, hogy a folyadékelosztó felület felé eső homlokfelületük meghosszabbítása a folyadékfilm áramlásának irányában metszi a folyadékelosztó felületet, a homlokfelületekről levágódó folyadék tehát a folyadékelosztó felületre vagy egyenesen mögöttes folyadékvezető elemekre csapódik és így további folyadékvezető elemek nedvesítéséhez rendelkezésre áll, illetőleg kerül fölhasználásra. Összefoglalva tehát, a találmány fentiekben körvonalazott változatát az különbözteti meg az ismert megoldástól, hogy a folyadékvezető elemekre folyadékterelő szervek vannak fűzve, amelyek a folyadékvezető elemek oldalát a folyadékbevezető szerv felé szabadon hagyják és amelyeknek a folyadékelosztó felület felé néző rézsútos homlokfelülete a folyadékelosztó felülettel azonos értelemben lejt, de a homlokfelületek lejtésszöge kisebb, mint a folyadékelosztó felület lejtésszöge. A folyadékvezető elemek oldalának részleges szabadonhagyása biztosítja a folyadékvezető elem nedvesítésének folytonosságát, a homlokfelületeknek a folyadékelosztó felülettel azonos értelmű, de eltérő szögű lejtése pedig 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2