192220. lajstromszámú szabadalom • Hőcserélő elrendezés
A találmány tárgya hőcserélő elrendezés, amely elrendezés egyik hőcserélő oldala a másik hőcserélő oldalhoz képest nagy keresztmetszetű, előnyösen kör keresztmetszetű hőcserélő oldal, míg az elrendezés másik hőcserélő oldala a nagy keresztmetszetű oldalt körülvevő másik hőcserélő oldal. Mint ismeretes, nagy keresztmetszetű tartályok pl. kazánok fűtését vagy hűtését a kazán palástja körül elrendezett, csökigyó alakú vezetékben áramló, a kazánban uralkodó hőmérsékletnél melegebb, vagy hidegebb közeg áramoltatásával biztosítják. A hőcserélő primer oldala ebben az esetben a csőkígyó és a cél a kazánban lévő hőmérséklet megváltoztatása. Más esetben a kazánban tárolt magas hőmérsékletű közegből a kazán falán keresztül kisugárzással távozó és egyébként veszendőbe menő hulladékhő hasznosítására alkalmas a csőkígyó, amely ebben az esetben a hőcserélő szekunder oldalát képezi. Ismeretes továbbá, hogy a nagy keresztmetszetű csővezetékben áramló különféle nagy mennyiségű közegek hőenergia-tartalma közel állandó és ezért hasonlatosak más, nagy hőkapacitású környezeti energia rendszerekhez, mint pl. a levegő, tó, folyó, talaj stb. Az ilyen csővezetékek környezetében több helyen olyan létesítmények vannak, amelyek fűtése, vagy hűtése, esetleg egész éven át tartó légkondicionálása jelentős primer energiát igényel. A hűtés és a légkondicionálás eszközeinek beruházási költsége magas, ezért ezek alkalmazása korlátozott. Ezért sok esetben alkalmaznak hőszivattyús megoldásokat, elsősorban olyan létesítmények fűtésére, ahol megfelelő, lehetőleg állandó energiatartalmú hőforrás rendelkezésre áll. A környező levegő télen, alacsony hőmérséklete miatt csak korlátozott hőfok határok mellett használható gazdaságosan, a talaj vagy talajvíz energiatartalmának hasznosítása esetenként költséges. Leggyakoribb csővezetékben áramoltatott közeg az ivóvíz, amelyet a víznyerés helyétől, a helyi vízműtől a felhasználási hely felé nagy átmérőjű nyomócsöveken áramoltatnak, majd a felhasználás helyének környezetében egyre kisebb keresztmetszetű vezetékeken osztanak el. A nagy keresztmetszetű vezetékek hosszát a vízmű és az elosztó helyek távolsága határozza meg. A vizet a víznyerési helyről olyan minőségben továbbítják, hogy a felhasználó számára megfelelő legyen, ezért ezek a szállító rendszerek ellenőrzés alatt állnak és külső beavatkozás nem megengedett. A találmány célja a nagy hőkapacitású, nagy keresztmetszetű csővezetékekben áramló közeg hőenergetikai szempontból való hasznosítása oly mértékben, hogy az a felhasználó szempontjából minőségi károsodást ne szenvedjen. A találmányhoz az a felismerés vezetett, hogy a nagy mennyiségű áramló közegek állandó, vagy csak kis tartományban változó hőmérsékletűek és így hőenergia szintjük technikai szempontból állandó, azaz hőforrás, vagy hőnyelőként az egyéb környezeti rendszerhez képest sokkal kedvezőbben alkalmazható. Mivel nagy mennyiségű áramló közegekről van szó, ezek hőenergia-tartalmának bizonyos mértékű változtatása nem zavarja azok üzemét, és így hőforrás, vagy hőnyelőként felhasználhatók hőszivattyús fűtő vagy hűtő rendszerekhez. A találmánynak az a lényege, hogy a hőcserélő elrendezés másik oldala a hőcserélő szekunder energiahordozó oldala és a hőcserélő elrendezés egyik oldalát képező, a másik hőcserélő oldalhoz képest nagy keresztmetszetű, előnyösen kör keresztmetszetű oldal a hőcserélő elrendezés primer energiahordozó oldala, amely primer energiahordozó oldal nagy mennyiségű, állandó vagy kis tartományban változó hőmérsékletű áramló közeget hordozó, jó hővezető fallal rendelkező csővezeték, vagy csővezetékszakasz. A találmányt részletesebben az ábrán bemutatott kiviteli példa segítségével ismertetjük. Az la, lb. ábrán a találmány szerinti hőcserélő berendezés egy kiviteli példáját szemléltetjük. Az ábrákon látható 1 csővezetékszakasz lényegében egy belépő 2 nyílással és egy kilépő 3 nyílással rendelkező, előnyösen hengeres 1 csővezetékszakasz, amelynek átmérője megegyezik a 2,3 nyílásokhoz csatlakoztatható hosszú, valamely nagy mennyiségű közeget, pl. vizet szállító 4 csővezeték átmérőjével. Az 1 csővezetékszakaszra egy bemeneti 5 csatlakoztatással és egy kimeneti 6 csatlakoztatással ellátott 7 csőspirál van felfektetve oly módon, hogy a 7 csőspirál burkoló felületének, előnyösen burkolóhengerének középvonala egybeesik az 1 csővezetékszakasz középvonalával. A 7 csőspirál keresztmetszete a példa szerint félkör alakú és a 7 csőspirál a keresztmetszetének átmérős, lapos oldalával fekszik fel az 1 csővezetékszakasz falán. Az 1 csővezetékszakasz fala előnyösen jó hővezető anyagból készült. A 2,3 nyílás lehet sima csővég hegesztett kivitel esetén, vagy 8 csatlakoztató peremmel lehetnek ellátva. Amint az az ábrán látható, egy célszerű kiviteli alaknál 8 csatlakoztató peremhez a 4 csővezeték a könnyebb beszerelhetőség miatt 9 kompenzátor (pL gumi) közbeiktatásával van csatlakoztatva. A 7 csőspirál keresztmetszetének belső nyílása lényegesen kisebb, előnyösen legalább tízszer kisebb, mint az 1 csővezetékszakasz belső átmérője. A 7 csőspirál lényegében egy hosszában felvágott cső, amely 7 csőspirál az 1 csővezetékszakasszal érintkező felvágott és az 1 csővezetékszakaszra hajlított alkotók mentén van az 1 csővezetékszakaszra hegesztve. Az ábrákon látható berendezés a következőképpen működtethető : Az 1 csővezetékszakasz egy hőcserélő egyik oldalát alkotja és a 4 csővezetéken szállított nagy menynyiségű állandó vagy kis tartományban változó hőmérsékletű közeg átfolyik az 1 csővezetékszakaszon is. A hőcserélő másik oldalát a 7 csőspirál képezi. Attól függően, hogy a 7 csőspirálban átáramló folyadék hőmérséklete nagyobb vagy kisebb, mint a 4 csővezetékben áramló közegé, az 1 csővezetékszakaszban áramló közeg hőnyelőként, ill hőforrásként működik. Miután a 4 csővezetékben áramló közeg hőkapacitása nagyságrendekkel nagyobb, mint a 7 csőspirálban áramló folyadéké, a 4 csővezetékben áramló közeg hőmérséklete észrevehető (és meg nem engedhető) változást nem szenved. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
