183043. lajstromszámú szabadalom • Evaporatív hőcserélő
1 183 043 2 A találmány tárgya evaporatív típusú hőcserélő, amelynek üzemelésekor a hőátadó csövek és/vagy azok bordái (a továbbiakban hőátadó csövek) belsejében áramló közeg és a csövek külső felülete mentén áramló gáznemű közeg között a csövek külső felületére juttatott folyadék halmazállapotú közeg elpárolgása segítségével jön létre hőátadás. Az ilyen típusú hőcserélők különösen előnyösen alkalmazhatók hűtőberendezések kondenzátoraként, ezért a leírásban mind a technika állását, mind pedig magát a találmány szerinti szerkezetet az evaporatív kondenzátorok kapcsán ismertetjük, megjegyezve azonban, hogy a találmány szerinti megoldás más evaporatív hőcserélőknél is hasznosítható. A korábbról ismert evaporatív kondenzátorok alaptípusa az a berendezés, amely vázlatosan a rajz melléklet 1. ábráján van feltüntetve. Amint az az ábrán jól látható, az ilyen berendezéseknél a túlhevített hűtőközeg 1 csövön keresztül érkezik a kompresszorból egy 2 gőzelőhűtőbe, ahol túlhevítési hőjét elveszítve 3 olajleválasztón áthaladva jut a cseppfolyósító csőrendszer 4 hőátadó csöveibe. Egyes típusoknál a 2 gőzelőhűtőt és a cseppfolyósító csőrendszert nem választják külön, illetve nem alkalmaznak olajleválasztót. A lekondenzálódott hűtőközeg 5 csövön keresztül jut vissza a hűtőkörbe. A cseppfolyósító csőrendszer 4 hőátadó csöveire eközben 6 vízszóró elemeken keresztül vizet permeteznek, amely a csövek külső felületein lecsurogva párolgással növeli a hőátadást a 7 ventillátorok által mozgatott levegő és a hűtőközeg között. Az el nem párolgott víz 8 csepptálcába hullik, ahonnan 9 szivattyú segítségével 10 csövön keresztül jut vissza a 6 vízszóró elemekhez. A cseppveszteséget 11 cseppleválasztó segítségével csökkentik. A párolgási veszteséget 12 csövön érkező vízzel pótolják. Ilyen jellegű berendezést ismertet például az 1 501 361 sz. NSZK szabadalmi leírás, amelynél olyan megoldásra törekedtek, hogy a hőátadó csöveket hűtő vizet minél egyszerűbben és egyenletesebben osszák el egy kilépőnyílásokkal ellátott vályúrendszerben, amelyből a vizet a hőátadó csövekre csorgatják. De ilyen jellegű evaporatív kondenzátor ismerhető meg a 3 198 441 sz. USA szabadalmi leírásból is, amelynél gerinccsőből és abból kiinduló, rá merőleges oldalcsövekből olyan szóróelemek segítségével juttatják a vizet a hőátadó csövek külső felületeire, amelyeket gyorsan el lehet távolítani a helyükről, amennyiben tisztítani akarják az elosztó rendszert. Egy másik ismert megoldásnál a vízelosztó csövekbe alulról becsavarható, kb. 180°-os körcikket befogó szóróelemeket alkalmaznak. Van továbbá olyan megoldás is, amely szerint mind hűtőtornyokban, mind evaporatív hőcserélőkben a szórófejek a vizet felfelé szórják. Az összes ismert berendezésnél azonban közös vonás az, hogy a víznek a hőátadó csövekre történő juttatása mindig közvetve, a víznek a levegőbe történő permetezése segítségével történt. Ezzel a módszerrel a víz egy részének a csövek között történő lehullását, a berendezés falán való lefolyását és az áramló levegő általi elragadását nem lehet elkerülni, mindezek pedig rontják a hűtőteljesítményt. . A fenti problémák megoldására tehát olyan evaporatív hőcserélőt kell létrehozni, melynél a hőátadó csövek egyenletes nedvesítése biztosítva van, ugyanakkor megszűnik a csövek közötti vízhullás, a berendezés falán történő vízfolyás és a légáram általi cseppelragadás, aminek következtében nincs szükség cseppleválasztó alkalmazására sem. A találmány alapja az a felismerés, hogy az eddig ismert megoldásoknál a vízelosztó rendszer és a hőátadó csövek között semmilyen közvetlen kapcsolat nincsen, holott a vízelosztó rendszer funkciója csakis a hőátadó csövek, és nem a kondenzátorfal vagy a levegő nedvesítése lehet. Ebből következik, hogy a kitűzött cél elérése, vagyis a hűtőteljesítmény növelése érdekében közvetlen kapcsolatot kell létrehozni a vízelosztó rendszer és a hőátadó csövek között, miközben gondoskodni kell arról, hogy minden csövet egyenletes vízréteg fedjen be, és a vízelosztást biztosító szerkezeti elem a légáramlás felőli oldalról minél kisebb áramlási ellenállást okozzon. A kitűzött feladatot a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a folyadéknak a hőátadó csövek külső felületén való egyenletes elosztására a hőátadó csövek legalább egy része felett vályúrendszer van elhelyezve, amely felett pedig a folyadéknak a vályúrendszerbe vezetését biztosító, a vályúrendszer felső síkja felé hajló terelőidomok vannak elrendezve. A vályúrendszer hőátadó csövekkel párhuzamos vályúinak osztása célszerűen megegyezik az alattuk elhelyezett hőátadó' csövek osztásával, ugyanakkor az említett vályúk alatt függőleges bordák vannak beépítve, amelyek hossza a hőátadó csövek magassági helyzetéhez igazodik. A találmány egyik további célszerű kiviteli alakja' értelmében a vályúrendszeren helyenként a hőátadó csövekhez illeszkedő, a vályúk alatti bordákra emlékeztető tartóelemek vannak kialakítva. A találmány értelmében ugyancsak célszerű, ha a vályúrendszer és a terelőidomok egy szerelési egységet képeznek és ha a vályúrendszer rácsszerűen van kiképezve. A találmányt részletesebben a csatolt rajz alapján, egy célszerű példakénti kiviteli alak kapcsán ismertetjük. A rajzon az 1 ábra a bevezetőben már bemutatott, hagyományos felépítésű evaporatív kondenzátort tünteti fel; a 2. ábra egy találmány szerinti evaporatív kondenzátor (hőcserélő) vázlatos nézetét mutatja, a 3. ábra pedig a 2. ábrán látható találmány szerinti evaporatív kondenzátor egy részletét mutatja, metszetben. A 2 ábrán látható találmány szerinti evaporatív kondenzátor mindenekelőtt abban különbözik a bevezetőben bemutatott, 1. ábrán látható hagyományos felépítésű evaporatív kondenzátortól, hogy a 4 hőátadó csövekből álló cseppfolyósító csőrendszer felett 13 vályúrendszer van elrendezve, amelyhez a vizet a már korábban ismertetett 6 vízszóró elemekből 6' terelőidomokon keresztül vezetjük. A 6' terelőidomok jellegzetessége az, hogy alsó részük a 13 vályúrendszer felső síkja felé hajló módon van kiképezve. A 13 vályúrendszer által, amely előnyösen rácsszerűen elrendezett 14 vályúkból áll, lénye5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
