187027. lajstromszámú szabadalom • Előregyártható építőblokkokból álló, tetszőleges helyzetben, alakban és méretben összeszerelhető kombinált hőcserélő főleg rekuperátor
1 187.027 2 rás hőcserélője is egymásra helyezett építőelemekből van összeállítva. A függőleges elrendezésű keresztáramú hőcserélő függőleges csőkötegére vannak "ráhúzva" a keresztáramot biztosító építőelemek. A 2338472 lajstromszámú francia szabadalmi leírásból megismerhető hőcserélő nagyteljesítményű, vízszintes elhelyezésű, levegő csöves, önszabályzó fejjel ellátott blokkokból álló vízhűtő, mely egymás mellé sorosan elhelyezett, két függőleges fallal határolt több egymást követő modul elemből áll. A hőcserélők másik nagy csoportja a sugárzásos elven működő hőcserélők, elsősorban a nagyobb hőmérsékleteken üzemelő rekuperátorok. A 184276 lajstromszámű osztrák szabadalmi leírás olyan rekuperatív hőcserélőt ismertet, ahol egy, vagy több párhuzamos nagyméretű füstágzelvezető csövet áramló levegővel vesznek körül, mely levegőt vagy ráfujják a hőátadó felületre, vagy kígyóvonalú csöveken vezetik keresztül, A füstgáz sugárzással adja át a hőmennyiséget, mely a hőmérséklet negyedik hatványával arányos. A 162006 lajstromszámú magyar, a 2105978 lajstromszámú NSZK és a 309652 lajstromszámú osztrák szabadalmi leírásban szereplő találmány sugárzó rekuperátor, mely a hagyományos hőcserélő kamra falazatának elhagyásával vázszerkezetre, szerelt hőcserélő elemekkel zárt, gáztömör, kívül szigetelt hőcserélő. A hőcserét végző elemek zárt blokkszerű elemek, melyekbe a levegőt a hőcserélő felületre merőlegesen vezetik be minden elembe külön-külön. Az egyes elemek sorba is kapcsolhatók. A 2908825 lajstromszámű NSZK közzétételi iratból és a 203950 lajstromszámú csehszlovák szabadalmi leírásból olyan sugárzó rekuperátor elem ismerhető meg, melynek szintén blokkrendszerű hőcsere eleme van és a hőcsere elemben a hőcsere intenzitásának fokozására segédhő cserefelület is van elhelyezve. Az NSZK GEFI cég "Ratre" és "Ratredó" típusú sugárzó rekuperátoraí kettős köpennyel veszi körül a füstgázteret. A levegő a köpenyek között áramlik. A Kleinewefers cég "Stahlrohr-Rekuperatoren" prospektusából olyan sugárzó rekuperátorok ismerhetők meg, melyek hőfelvételre alkalmas füstgázteret körülvevő fala függőlegesen futó esősorból van kialakítva, melyek alul-felül egy-egy gyűjtőcsatornával vannak összefogva. A hőcserélők harmadik csoportjánál konvektiv és sugárzó hőátadás együttes alkalmazásával alakítják ki a hőcserefelületeket. E hőcserélők is elsősorban rekuperátorok. A GEFI cég prospektusában ismertetett "Kövön" típusú rekuperátor külső része falazott, az alul-felül körbefutó gyűjtő csövet körben elrendezett szűkülő, majd bővülő burkolóprofilt adó cső sónál kötik össze. Az átáramló füstgáz nagy csúcsszögű V alakban meghajtott csöveket alul is és felül is éri, így konvektiv hőátadás keletkezik, Ugyanakkor a füstgáz és a falazat is éri a csöveket. A Rákon" típusú rekuperátornál a külső falazat helyett kettősfalú köpeny található, melyben levegő áramlik. A "Ratrekon" típusnál alul cső a csőben köpeny van, mely önmagában csak sugárzó rekuperátor és több méter magas, fölül pedig egy "Rákon" típusú kombinált rekuperátor található. Az 56-31504 lajstomszámú japán szabadalmi leírásból olyan hőcserélő ismerhető meg, melynél a hőcserélő belső terében elrendezett csavarvonal kialakítású csőkígyó található. A csőkígyó középvonalának átmérője azonban periodikusan bővülő-szflkülő, s így a csőkígyó belső terében, illetve annak külső felületén áramló közeg változó keresztmetszetű téren halad keresztül, mely a hőátadást és az egyenáramban vezetett közeg szintén csavarvonal mentén halad, mivel a kettős köpeny csavarvonal alakjában elrendezett kamrában áramlik. A hőfelvevo közag a kamrából a csőrendszerbe jut ellenáram hőcserélőt képezve. A már hivatkozott Tyebenykov könyv 75, ábráján olyan rekuperátor látható, melynél két csőkígyó kiképzésű hőfelvevő felület képezi a sugárzó és a felette elrendezett kettős, szintén kígyószerűen kiképezett, jóval kisebb átmérőjű csőrendszer alkotja a konvektiv rekuperátor szakaszt. A 76. árából olyan kétrészből álló rekuperátor ismerhető meg, melynél az egyac rész- sugárzó ellenáramú a másik függőleges csévekbő! álló konvektiv ellenáramú. A 86. ábrán látható rekuperátor hasonló kialakítású, de mindkét részben függőleges csőelrendezés van és a sugárzó rész egyenáramú. Az ismert hőcserélők közös tulajdonsága, hogy a hőátadás egyik, vagy másik változatára készülnek, legfeljebb soron kapcsolásban. A találmány célkitűzése olyan rekuperátor létrehozása, mely kis méretben egyesíti a sugárzó és a konvektiv rekuperátor jó tulajdonságait, a hőátadási tényező maximális értéken tartásával jó hatásfokot biztosít, emellett egyszerű, könnyen elkészíthető. A találmány előregyártható, építőblokkokból álló, tetszőleges helyzetben, alakban és méretben összeszerelhető kombinált hőcserélő, főleg rekuperátor, ahol a hőleadó közeg terében konvektiv egységekkel elválasztott, sorosan elrendezett sugárzótereket létrehozó, a hőleadó közeg terét körülvevő építőblokkjainak legalább egy sugárzó egysége és/vagy célszerűen csövekből álló legalább egy konvektiv egysége, illetve legalább két sugárzó egysége, valamint két-két sugárzó egység között áramlási kapcsolatot létesítő, ferdén elrendezett célszerűen csövekből álló konvektiv egysége van. A találmány létrehozása azon felismerésen alap szik, hogy a hosszú sugárzó tér részekre osztásakor (például) csövekkel olyan sugárzást felvevő felület keletkezik, mely több hőmennyiséget képes felvenni, mint a hőmérsékletcsökkenés okozta sugárzásos hőfelvétel csökkenés. Hagyományos csöves rekuperátorok egymás mögötti esősorain ugyanis a konvektiv hőátadási tényező a megelőző esősorok örvénykeltő hatása miatt egyre nő, viszont a csövek által sugárzás útján átvett hő a csövek közötti kis sugárzó gázrétegvastagság miatt igen csekély. Abban az esetben, ha a rekuperátor egy sorba kapcsolt sugárzó és az azt követő csövek rekuperátorból áll, a csöves rész a sugárzó hőcserében úgyszólván nem vesz részt részben a már említett kis rétegvastagság miatt, részben amiatt, hogy a sugárzó rekuperátor nagy rétegvastagságú füstgáztelének intenzív sugárzásából a csöves résznek legfeljebb csak az első két sora részesül (árnyékoló hatás). Ha azonban a sugárzó teret és a csőköteget úgy osztjuk fel, hogy egy megfelelő méretű sugárzó tér után négy esősor következzék, majd ismét sugárzó tér, akkor az egymás utáni esősorok árnyékoló hatása megszűnik, mivel a esősorokat követő sugárzó tér visszasugároz és a harmadik, negyedik esősor a következő tér viszonylatában (eltolt sorokat értve 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
