168769. lajstromszámú szabadalom • Fűtőtest burkolat variábilis elemekből, tagos fütőtestekhez
5 168769 6 Az 5. és 6. ábrán a rugóval történő rögzítés részletes rajza látható. Az 5 tartóelem egyszerű vasdrót, amely az elemek ívelt 2 felületei között kialakított 3 vályúba fekszik. A 3 vályú természetesen nem csupán U-alakü, hanem amint ez példánkon látható, más kialakítású is lehet. A példán bemutatott kialakításnál a 3 vályút az elemek alsó és felső lapjaiba munkált furatok határolják. Maguk az elemek lényegében üreges testek, amelyeknek külső 4 lapja tetszőleges módon díszíthető. Az 5 tartóelem alsó része meg van hajlítva, és a fűtőtest összekötő részein nyugszik. A 6 rugók az elemek illeszkedő részei között kapcsolódnak az 5 tartóelemhez. A 6 rugók másik oldalán a fűtőtest tagjaiba kapaszkodó 8 kétágú horog van (6. ábra). Látható, hogy a burkoló elem ívelt 2 felületei vonal mentén fekszenek fel a fűtőtest tagjaira és a vonal mentén történő felfekvés a tagok távolságának viszonylag nagy szórása mellett is biztosítva van. A rögzítésnek a találmány szerinti megoldásával az egyes burkolóelem oszlopok a többitől függetlenül rögzíthetők, kioldhatok, vagy cserélhetők. A találmány szerinti burkolatrendszer az előnyös esztétikai kialakításon és a könnyű szerelhetőségen kívül jelentős hőtechnikai előnnyel is rendelkezik. A burkoló elemek ugyanis a fűtőtest lemezeivel kis aknákat képeznek, amelyekben konvektorhatás lép fel, és így a fűtőtest hatásfoka megnövekszik. Mint ismeretes, egy falon négyzetméterenként és óránként átáramló hő mennyisége Q=kAt ahol At a határfelületekkel szomszédos közegek hőmérsékletkülönbsége, és k a hőátbocsátási tényező. A k hőátbocsátási tényező értéke a külső és a belső fal hőátadási tényezőitől (aKF; oc BF ), valamint a rétegek hővezetési tényezőitől (X) függ. A szóbanforgó fűtőtest esetében a hőátbocsátási tényezőt a következőképpen lehet felírni: 1 1 1 — = R,=— hRSZF +RKF+ R SZF+ R BF ahol Rr a radiátor eredő hőellenállása RKF a külső fal hőellenállása RSZF a szennyeződés hőellenállása RBF a belső fal hőellenállása aKF a külső fal hőátadási tényezője «BF a belső fal hőátadási tényezője A fenti egyenletből következik, hogy az eredő ellenállás Rr nagyobb, mint bármelyik részellenállás, következésképpen a hőátbocsátási tényező k mindig kisebb, mint bármelyik hőátadási tényező. Kimondhatjuk általános elvként, hogy a gazdaságosság szem előtt tartásával ugyan, de általában k növelésére, tehát Rr csökkentésére kell törekedni, ami viszont a részellenállások csökkentésével csökkenthető. A fűtőtest által leadott hőmennyiséget (Q) növelhetjük a fűtőtest hőátadási tényezőinek («BF ; ""KF) növelésével vagy a hőátadó felület növelésével. Minthogy a fűtőtest és a burkolat közvetlen hőátadási kapcsolatban vannak, a burkolat felszerelésével a hőátadó felület (FR + F B ) megnövekszik (Borda—Carnot hatás). Azonos fűtőtestre vonatkoztatva tehát —— viszony növelésével a le-FB adott hőmennyiség növekszik. Ennek következtében a 5 burkoló elemek plasztikussá tétele az esztétikai hatáson túl a hatásfok növelését is jelenti. Ugyanakkor a konvektorhatás következtében megnövekszik az «KF hőátadási tényező is. Mindez tehát azt jelenti, hogy a találmány szerinti 10 burkolat a fűtőtest hatásfokának jelentős javulását eredményezi. A felület kerámiaburkolattal való megnövelése, valamint az «KF hőátadási tényező konstrukcióból származó növekedése a leadható hőmennyiséget elvileg nö-15 veli. Tekintettel arra, hogy a kiszámításhoz szükséges felületi integrál csak nagy hibaszázalékkal számítható ki, a burkolat által leadott hőenergiát mérésekkel határoztuk meg. Egy 600 mm magas 220 széles 15 tagból álló üzemelő 20 radiátor burkolatából 1 db burkolótagot kiemeltünk a bemenő ág oldali 4. és 5. elem közül, 300 mm magasságból. Célunk a burkolóelem átlagos hőmérsékletének meghatározása volt. A radiátor hőmérséklete a jelzett helyen: 82 °C 25 Szobahőmérséklet: 20 °C A kiemelt burkolóelem jellemzői: tömeg: m=270g felület: f= 3,5 dm2 fajhő: c= 0,183 kcal/kg °C 30 A burkolóelemet kaloriméter hőszigetelt keverővel ellátott edényében levő m' = 1500 g tömegű, t = 18 °C-os vízbe helyeztük. A folyadék hőmérsékletének változását Beckmann hőmérővel mértük. A mért hőmérséklet-különbség : 35 At = 0,745 °C. A víz által felvett hőmennyiség (Q') tehát: Q'=c'-m'-At 40 Q' = 1-1,5 -0,745 = 1,1175 kcal, azaz a burkolóelem a folyadéknak Q' = 1,1175 kcal hőmennyiséget ad le. A burkolóelem hőmérsékletének csökkenése a 45 Q'=c-m-At egyenletből számolható: Q' 1,1175 50 At = ——= = 22,6 °C c-m 0,183-0,27 Tehát a burkolóelem hőmérséklete 22,6 °C-al csökkent a kaloriméterben. 55 tátl . = At + tvíz = 22,6 + 18 = 40,6 °C így a burkolóelem átlagos hőmérséklete táü .=40,6°C. A továbbiakban meghatározzuk m2 fűtőfelületű radiátor burkolatának átlagos hőleadását, valamint a 60 fűtőteljesítmény megnövekedését. A 220 X 600-as radiátor m2-kénti hőleadása óránként 392 kcal/ó 90—70 °C radiátor falhőmérséklet és 20 °C szobahőmérséklet esetén. (Irodalmi adat: Milley— Völgyes Központi Fűtés 1 76. táblázat.) 65 Qi=«K-FR (t R k-t) 3
