172008. lajstromszámú szabadalom • Berendezés csőből és bordából álló hőcserélőknél a cső mögött kialakuló pangó zóna kiküszöbölésére

3 172008 4 a terelő-elemeket úgy, hogy irányuk az áramló közeg áramlási irányával gyakorlatilag egybeessék. Ebben az esetben a terelő-elemek az áramlással szemben minimális ellenállást fejtenek ki, mintegy áramvonal mentén helyezkedhetnek el, amikor is sima áramlást biztosítanak. A másik elrendezési lehetőség értelmében a terelő-elemeket úgy helyezzük el, hogy az áramlással szemben maximális ellenállást fejtsenek ki. Ez azt jelenti, hogy a cső körül szabadon hagyott áramlási pályákon az áramlási ellenállás minimális, tehát a közeg emiatt fog a cső mellé és mögé kényszerülni. Az előbbi esetben sima áramlás miatt kisebb áramlási ellenállással, az utóbbi esetben a terelő-elemekkel okozott örvénylések miatt viszonylag jobb hőátadási tényezővel számolhatunk. A találmány értelmében célszerű, ha a terelő-elemek a borda felületén kialakított kiemelkedések és nem - például - szomszédos bordák közé iktatott válaszfalak, mert így a hőcserélő elkészítése viszonylag egyszerű technológiai feladat. Olyan hőcserélőknél, amelyeknek az áramlás irányára harántirányú csősorokban elrendezett csövei, valamint ezeket összefogó közös bordái vannak, célszerű, ha egy-egy csősor szomszédos csöveihez tartozó terelő-elemek közül egyesek összefüggnek egymással. Ez nemcsak technológiai szempontból előnyös, mert az előállítás viszonylag egyszerű szerszámozást igényel, hanem a terelő-elemek nagyobb folytonossága révén az örvényléseket is csökkenti, amivel az áramlási ellenállás csökkenése jár együtt. Különösen hatásos az ilyen kialakítás, ha az egymássá összekötött terelő-elemek a találmány értelmében ívet alkotnak és ezzel az ütközéssel járó örvénylést még inkább kiküszöbölik. Ugyancsak kísérleteink során megállapítottuk, hogy a pangó zónák találmány szerinti kiküszöbölésének szempontjából célszerű, ha a terelő-elemeknek az áramlással szembenéző terelő felülete a borda síkjával legalább 30 fokos szöget zár be. A rézsútosság szögének ennél kisebb értékei esetén a terelés érezhetően veszít hatásosságából. Technológiai szempontból igen egyszerű megoldáshoz jutunk, ha a terelő-elemeket magából a borda anyagából nyomjuk ki. A találmányt részleteiben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti hőcserélő néhány példakénti kiviteli alakját tüntettük föl. A rajzon: Az 1. ábra a pangó zóna kialakulásának áramlástechnikai képe. A 2. ábra a terelő-elemek elhelyezésének elméleti szempontjait föltüntető vázlat. A 3. illetőleg a 4. ábra a terelő-elemek kialakításának különféle módjait tünteti föl távlati képen. Az 5. illetőleg 6. ábra a cső körül elrendezett terelő elemek különféle alakját és elhelyezését tünteti föl. A 7. és 8. ábrán a gyakorlati alkalmazása szempontjából jól bevált találmány szerinti hőcserélő bordás csövei láthatók. A 9. ábra további példakénti kiviteli alak nézete. A rajzon azonos hivatkozási számokkal hasonló részleteket jelöltünk. A rajz 1. ábráján egyetlen kör keresztmetszetű 20 csőre húzott 22 bordalemezt tüntettünk föl. A 5 20 csőből és a 22 bordalemezből álló hőcserélő elem a rajzon 24 hivatkozási számmal jelölt csatornába van iktatva. Amikor a csatornán 26 nyfl irányában valamilyen gáz alakú közeget áramoltatunk át, a közeg a 20 csőnek ütközve egyrészt 10 torlódik, másrészt kettéválik és a 20 cső két oldalán áramlik tovább. A két ág a 20 cső mögött azonban csak bizonyos áramlási út megtétele után egyesül és ezzel a 20 cső mögött olyan 28 területet hagy szabadon, amely az áramlás szem-15 pontjából holt térnek tekintendő. Ezt az 1. ábrán vonalkázott területet nevezzük pangó zónának. Az ide beáramlott közeg ugyanis a tőle kétoldalt kialakult sima áramlások következtében már nem tud továbbhaladni és az örvénylő mozgásra kény-20 szerül. Az örvénylő mozgás áramvonalait 30 hivatkozási számmal, a sima áramlást 32 hivatkozási számmal jelöltük. A 2. ábrán vázlatosan föltüntettük, hogy az itt ovális keresztmetszetű 20 cső környezetében ho-25 gyan rendezendők el az áramlásgátló terelő elemek, vagyis a 24 csatornában a 22 lemez milyen részein kell megakadályozni az áramlást. Látható, hogy a 20 csőtől kétoldalt 34 illetőleg 36 hivatkozási számmal jelölt mező van. Ezek a 20 csővel 38 A 30 és 38 B, egymással pedig 38 csatornát fognak közre. Mint említettük, kísérleteink alapján kitűnt, hogy a legkedvezőbb áramlási viszonyokat akkor érjük el, ha a 38 csatorna szélessége a 20 cső mögött legföljebb a 20 csőnek az áramlás 26 35 irányába eső fél a vetületével egyenlő. Ha tehát a 20 cső fél vetülete a 26 irányban a, a 38 csatorna a szélessége a 20 cső mögött <- Az ilyen szélességű 40 szakasznak a 20 csőtől legföljebb a fél a vetületnek megfelelő távolságban kell kezdődnie, vagyis a 20 cső és a legföljebb félvetületnyi szélességű 38 a csatorna kezdete közötti távolság < . Az áramlás 45 2 26 irányára harántirányban, amelyet a rajzon kétirányú 40 nyíllal jelöltünk, az áramlási 38 A, 38 B csatornák szélessége a teljes a vetület legalább 3 50 egyötödével egyenlő, vagyis a szélesség itt <_ 5 A 34 illetőleg 36 mezőkön tehát úgy kell terelő elemeket elrendeznünk illetőleg kialakítanunk, hogy az áramló közeg a 38 csatornába kényszerüljön. 55 Említettük, hogy a terelő elemeket például a bordalemezből alakíthatjuk ki. Ilyen megoldások láthatók a 3. és 4. ábrán. A 3. ábrán a bordalemezből folyatással képeztünk ki terelő elemeket. Ezek vagy 42 dudorok, 60 vagy 44 gerincek, vagy 46 falak stb. A 22 bordalemez metszetén láthatjuk, hogy a terelő elemeknek az áramlás 26 irányával szembenéző felülete, vagyis a tényleges 48 terelő felület a 22 borda 50 hivatkozási számmal jelölt síkjával leg-65 alább 30 fokos szöget zár be. Az ábrázolt példa-