188198. lajstromszámú szabadalom • Intenzív hőcserélő berendezés gáz (gőz) és/vagy folyadék nemű közegek hőtartalmának cseréjére
A találmány szerinti intenzív hőcserélő gáz(göz) és/vagy folyadék nemű közegek hötartalmának cseréjére szolgál. Az intenzív höcserét és az ebből származó előnyöket a höleadó illetve a hőfelvevő közegeket elválasztó fal mindkét oldalához rendelt, azzal hővezető kapcsolatban lévő apróbordás hőátadó felület biztosítja. A találmány tárgya főleg gázokban lévő veszendőbe menő hőenergia (pl. füstgázok vagy egyéb melléktermék - pl. szárító gázok hőenergiája, klímatechnika) visszanyerésére szolgál, de alkalmazható minden olyan esetben, amikor a közeg vagy közegek höátadási tényezőjét javítani szükséges. Mint az ismeretes - főleg a „hulladék energiák” hasznosítására való törekvés miatt -, az utóbbi időben igen intenzív kutatás folyik, különösen az úgynevezett gáz-gáz hőcserélők területén. Mint az a szakirodalomból megállapítható a kutatás főleg abban az irányban halad, hogy a hőcserélők adott teljesítményre vonatkoztatott térfogatát csökkentsék. Ilyen megoldást ismertet például a 169 785; 170 550; 171234; 171637; 171669; 171 923; 172 008; 175 375 és a 176 417 számú magyar szabadalom, illetve a Ca-329 számú szabadalmi bejelentés. A szabadalmat kapott hőcserélő megoldások közös jellemzője, hogy a hőátadó fal (oldallemez stb.) felülete sík, hullámosított vagy egyéb módon megnövelt felületű. A Ca-329 számú bejelentés olyan hőcserélőt ismertet amelynek lényege, hogy (pl. apróbordázott) lemezek (falak) között - a lemez mindkét oldalán - vagy a hőleadó vagy a hőfelvevő közeg áramlik; a hőcsere elsősorban vezetéssel jön létre, amit a lemez hővezetése biztosít az egyik „kamrából” a másikba. A megoldásokból kitűnik, hogy a hőcserélők vagy olyan kialakításúak, hogy a közegeket elválasztó fal egy-egy oldalán csak a hőleadó illetve csak a hőfelvevő közeg áramlik, vagy olyan kialakításúak, hogy a fal mindkét oldalán azonos funkciójú közeg (vagy hőfelvevő, vagy hőleadó) áramlik. Az első esetben a hőcserélő javítását a falfelület (hőátadó felület) növelésével pl. hullámosításával érik el, erre azonban az jellemző, hogy a közeggel érintkező fal (lemez) mentén a hőátadási tényező nem kedvező a kialakuló lamináris határréteg miatt, ugyanakkor a hővezetésből származó höellenállás kicsi, tekintettel arra, hogy a hőenergiát csak a falvastagságon kell átvezetni. Ebben az esetben a höátbocsátást a kedvezőtlen „falmenti” hőátadási tényező határozza meg. A második esetben a hőcsere javítását úgy oldják meg, hogy a lemezeket (falakat) apróbordázzák, azaz kedvező höátadási tényezőt alakítanak ki, ugyanakkor e kialakításnál a hővezetésből származó ellenállás fokozottabban jelentkezik, mert a hőt az egyik funkciójú közegből (hőleadó közeg) a másik funkciójú kôzegbç. (hőfelvevő közeg) kell átvezetni a hőfelvevo lemez (fal) hossza mentén. Ebben az esetben a höátbocsátást a hővezetésből származó hőellenállás befolyásolja hátrányosan, illetve sok esetben ez válik jneghatározóvá. A találmány szeHúti-megoldás célja olyan hőcserélő kialakítása, amiajelhözott hátrányokat kiküszöböli, azaz „faímehti” hőátadási tényezője nagy, a hővezetésből származó hőellenállása pedig kicsi. A kitűzött célt a találmány szerinti berendezés azzal valósítja meg, hogy olyan közegelválasztó fallal bír, amelynek mindkét oldalán azzal hővezető kapcsolatban lévő apróbordás hőátadó felület van kialakítva úgy, hogy az apróbordák homlokélei a közeg fő áramlási irányától eltérő célszerűen arra merőleges kialakításúak, ami igen jó hőátadási tényezőt biztosit a fal felülete mentén, ugyanakkor a hővezetési ellenállása kicsi, mivel a hőenergiát lényegében csak a falvastagságon kell átvezetni. Ebben az esetben apróborda alatt azt a szerkezeti elemet vagy elemrészt értjük, amelyen a lamináris határréteg kialakulása illetve nagysága korlátozva van azáltal, hogy a borda kiterjedése az áramlás fő irányában rendre megszakad. Az apróbordák homlokélei alatt a bordáknak az áramló közeggel szembenálló élfelületét értjük. A találmány szerinti berendezés egymás után elrendezett a fentebb ismertetett jellemzőjű közegelválasztó falakból, a szomszédos falak között magából a falból kiképzett (pl. perem), vagy attól elkülönített távtartó elemekből (pl. keret) adott esetben közéjük helyezett tömítő elemekből van kialakítva úgy, hogy a közegelválasztó falak között a hőcserében résztvevő közegek izolált terelésére járat vagy járatok vannak kiképezve, amely járatok rendre a hőfelvevő - illetve hőleadó közegelosztóhoz illetve közeggyűjtőhöz csatlakoznak. A hőcserélőt célszerűen véglapok zárják le. Az egyes elemeket szorító erő (pl. csavarorsós kötés) vagy adhéziós illetve kohéziós kötés (pl. ragasztás, forrasztás, hegesztés stb.) kapcsolja egymáshoz. A hőcserélő úgy üzemel, hogy az előzőek szerint kialakított egység hőleadó közeg elosztójába bevezetik a magasabb hőmérsékletű közeget, ugyanakkor a hőfelvevő közeg elosztójába bevezetik az alacsonyabb hőmérsékletű közeget. A különböző funkciójú (hőleadó vagy hőfelvevő) közegek a szomszédos járatokban áramolnak - ellen-, egyen-, kereszt- vagy vegyes áramba kapcsolva -, azaz a közegelválasztó fal két oldala mentén (vagyis a szomszédos járatokban) mindig más funkciójú közeg áramlik, ezáltal a hőcsere úgy jön létre, hogy az egyik oldaion elhelyezkedő apróbordás felület átveszi a hőmennyiséget a höleadó közegtől, majd a falon keresztül történt átvezetés után a másik oldalon elhelyezkedő apróbordás felület leadja a hőmennyiséget a hőfelvevő közegnek. A járatokból a közegek közeggyűjtőbe, esetleg újraelosztóba kerülnek illetve közvetlenül a szabadba távoznak. A találmány szerinti berendezés közegelválasztó falaihoz rendelt apróbordás hőátadó felület apróbordái lehetnek zárt vagy nyitott kialakításúak. Zárt apróborda kialakítás alatt azt értjük, hogy az apróborda mindkét vége, nyitott apróborda kialakításon pedig azt értjük, hogy annak csak egyik vége csatlakozik a közegelválasztó falhoz. Az egyik vagy másik kialakítás előnye a gyártási technológiában jelentkezik. Az apróbordázott hőátadó felület előnyösen készülhet táblalemezből vagy szalagból, azokból kihasított vagy kiemelt apróbordákkal; de készülhet 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
