171637. lajstromszámú szabadalom • Lamellás hőcserélő

3 171637 4 lönösebben megnehezítené. Ezen az úton elérhető, hogy a lamellák minden egyes pontján a hőterheléssel arányos keresztmetszeti méretek legyenek kialakíthatók, vagy erősen megközelíthetők, miáltal a feleslegesen alkalmazott anyagmennyiség nagymértékű csökkentése érhető el. Ezáltal a berendezés anyagköltsége csökken, és súlya, (fajlagos súlya) az elméletileg elképzelhető minimális értéket közelíti meg. Ez különösen olyan berendezéseknél előnyös, ahol a súlycsökkenés komoly gazdasági előnyökkel jár (járművek, hőtermelő berendezések, így különösen a tetőtérben vagy födémszerkezeten elhelyezett gázkazánok stb.). A találmány abból a — kísérleti eredményeinken nyugvó - felismerésből indul ki, hogy a) A hővezetési differenciál egyenleteknek a lamella vastagságára történő megoldása nyomán a lamellát határoló felületek paraboloid felületeknek adódnak, b) a hőátadási folyamatnak mintegy 95%-a a lamellának a csőrendszertől a külső közeg belépőéle felé eső részén lezajlik, és — az ismert megoldásoknál e résszel szimmetrikus, a kilépőéi felé eső másik felén csupán a hőmennyiség 5%-a adódik át. E felismerésből kiindulva a találmány szerinti megoldásnál a lamellákat a csőrendszerre aszimmetrikusan alakítjuk ki úgy, hogy a külső közeg belépőéle irányában a keresztmetszetet növeljük, a kilépőéi irányában pedig csökkentjük, illetőleg a lamellának a csőrendszertől a kilépőéi felé eső részét teljesen elhagyjuk. Ez esetben - amennyiben a lamellát a hőátadási egyenletekből adódó paraboloid felületekkel határoljuk - ideális esetet nyerünk, azaz az anyagfelhasználás és ezzel a (fajlagos) szerkezeti súly minimális értékét valósíthatjuk meg, amennyiben a paraboloid felületeket jól megközelítő sík felületeket alkalmazunk, optimális súlyt jól megközelíthetjük, lemezből kialakított lamellák esetén a lemez méretet jelentősen csökkenthetjük, végül a lamellának a külső közeg kilépőéle felé eső részének elhagyása útján 5% hatásfokveszteség árán mintegy 40%-os súlycsökkentést érhetünk el. Ez utóbbi esetben több lamellasor alkalmazásával a hatásfokveszteség is kiküszöbölhető oly módon, hogy az a súlycsökkentés előnyeit ne érintse. A találmány lehetséges kiviteli változatait az ábrákon is feltüntetett hét kiviteli példa kapcsán mutatjuk be, ahol az 1. ábra a paraboloid felületekkel határolt kiviteli változatot tünteti fel elölnézetben, oldalnézetben és felülnézetben. Az 1 csövön elhelyezett 2 lamellák öntési technológiával készülnek. Alakjuk a 3 külső közeg áramlási irányában értelmezett 4 belépőéltől az 5 kilépőéi felé csökkenő keresztmetszetű és a hőeloszlási függvényből számított hőterhelés értékéhez igazodó paraboloid felületek határolják. A lamellák külső éle - az áramlás irányában — állandóan keskenyedik, míg az erre merőleges síkban a cső tengelyéig szélesedik. 2. ábra az egyik oldalán sík, a másik oldalán paraboloid felülettel határolt kiviteli változatot tünteti fel elölnézetben, oldalnézetben és felülnézetben. Az 1. ábra szerinti megoldást jól közelítő S alakot kapunk akkor, ha a lamellát a külső közeg áramlási irányában az egyik oldalon a 6 sík felülettel határoljuk, míg a másik oldal felülete az 1. ábra szerinti. 3. ábra a szimmetrikus, síkfelületekkel határolt 10 kiviteli változatot tünteti fel elölnézetben, oldalnézetben és felülnézetben. Az l.ábra szerinti kiviteli alakot jól közelítő, de egyszerűbben előállítható lamellát kapunk akkor, ha a 2 lamellát az 1. ábra szerinti paraboloid felületeket jól közelítő 15 síkfelületekkel határoljuk. 4. ábra az egyik oldalon sík, a másik oldalon ferdesík felületekkel határolt kiviteli változatot tünteti fel elölnézetben, oldalnézetben és felülnézetben. A 2. ábrán megadott lamella alakot jól kö-20 zelítő, de egyszerűbben előállítható lamellát kapunk akkor, ha a lamella egyik oldalát a 6 síkfelülettel, a másik oldalát a 3. ábra szerinti, — a paraboloid felületeket jól közelítő - sík felületekkel határoljuk. 25 5. ábra lemezből kialakított kiviteli változatot tüntet fel, amelynél a lemez belépőélét parabola alakú alkotó mentén levágott lemez visszahajlításával állítjuk elő, elölnézetben, oldalnézetben és felülnézetben, azzal, hogy az a) változat a szimmet-30 rikus, a b) változat a csőrendszer tengelyétől a kilépő él irányában rövidített megoldást tünteti fel. A lamella belépőélénél szükséges keresztmetszetet lényegesen vékonyabb lemez alkalmazásával is elérhetjük, ha a lemezt a lamella belépőélénél vissza-35 hajtjuk. Ez esetben a lamellák közötti távolság állandóságát a lamellák felületéből kivágott és kihajlított 7 távolságtartó fülekkel biztosítjuk. Parabola alakú alkotó mentén levágott lemez visszahajlításával kialakított kettős keresztmetszetű 8 la-40 mellarész hűen követi a hőeloszlást. (5. ábra a). Lényegesen kisebb anyagfelhasználással kialakított lamellát kapunk, ha az 5. ábra a) változata szerint kialakított lamellát a külső közeg áramlási irányában a cső tengelyénél előbb fekvő 9 él mentén 45 határoljuk. (5. ábra b) 6. ábra lemezből kialakított kiviteli változatot tüntet fel, amelynél a lamella belépőélét ferde egyenes mentén levágott lemez visszahajlításával ál-50 lítjuk elő, elölnézetben, oldalnézetben és felülnézetben, azzal, hogy az a) változat a teljes, a b) változat a csőrendszer tengelyétől a kilépőéi irányában rövidített megoldást tünteti fel. Egyszerűbb technológiával előállítható lamellát nyerünk 55 akkor, ha a lamella belépő él felőli oldalát a parabola alakú alkotót jól közelítő egyenes mentén levágott lemez visszahajlításával alakítjuk ki. Az így kialakított kettős keresztmetszetű 10 lamellarész jól követi a hőeloszlást, igen kis anyagtöbblet 60 mellett egyszerűbb gyártástechnológiát eredményez. (6. ábra a) Lényegesen kisebb anyagfelhasználással kialakított lamellát kapunk, ha az 5, vagy 6. ábra a változatai szerint kialakított lamellát a külső közeg áramlási irányában a cső tengelyénél hátrább fekvő 65 11 él mentén határoljuk. (6. ábra b) 2