192778. lajstromszámú szabadalom • Gömgyölt tűzterű kazán vagy léghevítő berendezés, bármely tüzelőanyag elégetésére alkalmas tűztérrel
3 192778 4 A találmány tárgya göngyölt tűzterű kazán vagy léghevltó berendezés bármely (szilárd, folyékony, vagy gáznemű) tüzelőanyag elégetésére alkalmas tűztérrel, vagy kívülről bevezetett gázok hőtartalmának hasznosítására alkalmas hőleadótérrel, amelynél a hőátadást hatásfokának emelését a hőátadólér méreteinek áramlástani kiképzése biztosítja. A jelenleg ismert kazánokra, és lóghevító berendezésekre általában az jellemző, hogy tűzterük, és konvektiv hőáladó egységük külön szerkezeti elemet képez, és a hőátadó egységben az áramlási keresztmetszet állandósága folytán a sebesség, és ezzel a hőátadás intenzitása a hossz mentén folyamatosan változik. Ezen felül egyenesen kiképzett hőátadó egységek esetén a szerkezeti méretek is meghaladják a feltétlenül szükséges méreteket. A tűzterek kialakítása változatos (hengeres, szögletes, csepp-, vagy gőmbalakú), míg a konvektiv hőátadó felületek csöves, lemezes, táskás, vagy ezekből kombinált kialakításúak. A DE-AS 21 52 856 sz. iratból megismerhető olyan megoldás, amely a kazán tűzterél elől nyitott, dobozszerű vízköppenyként képezi ki, a tűztérbe a doboz fenékrészéből kiemelkedő és a tűztér tengelyével közel párhuzamos hengeralakú víztér nyúlik be, amely a konvektiv fűtőfelületként szolgáló füslcBÖ- vek befogadására van kiképezve. A 158 386 lajstromszámú magyar szabadalom a befoglaló méretek csökkentése érdekében a konvektiv felületeket a tűztér körül spirális alakban elhelyezett csövekből alakítja ki, de ezeknek a csöveknek a keresztmetszete mindvégig azonos. A 168 843 lajstromszámú magyar szabadalom szerinti megoldásnál a tűztérköppenyt koncentrikus kör mentén elosztva veszik körül a füstcsövek, amelyek a tűztérköppeny palástjának felületén körkeresztmelszetű (vekkel vannak egymáshoz csatlakoztatva, míg a másik végükön gyűrű alakú füstcsatornába torkollnak. A füstgázok (égéstermékek) átáramlási keresztmetszete itt is a teljes hossz mentén változatlan. A 4 022 163 lajstromszámú USA szabadalom ismertet egy folyékony tüzelőanyaggal működtethető melegvíztermelő berendezést, amely a tűztér körül elhelyezett csatornában az égéstermékeket eredeti áramlási irányukkal ellentétes irányba visszafordítva, mintegy „ellenáramban” áramoltatja keresztül, az áramlási keresztmetszet azonban itt csak egy helyen, és ugrászerűen változik, és a megoldás csak a helyszükségletet csökkenti. Ismeretes a 172 767 lajstromszámú magyar szabadalom szerinti berendezés, amely az öntöttvas lagoskazánok előnyeit igyekszik hasznosítani, amennyiben lemezből készüli tűzteret kombinál öntöttvas konvektiv elemmel, öntéstechnikai megoldásokkal biztosítja a jobb helykihasználást, és az öntvény áramlástechnikai kialakításával alacsonyabb kazánellenállást kíván elérni, - ez a változtatás azonban a hőátadás egyenletességét a kazán hossza mentén nem érinti. Mindezen megoldások közös hátránya, hogy a tűztér, és a konvektiv hőátadó egység külön-külön elemet képez, a hőátadás a kazán hossza (az égéstermék áramlása) mentén változó, és az égészajok csökkentése csak külön költséget jelentő hangszigeteléssel oldható meg. A jelen találmány szerinti elrendezés önmaga biztosítja egyrészt a hőátadás azonos értéken tartását az égéstermék teljes áramlási hossza mentén, az égészajok csökkentését, és a hőátadás javítását, úgy, hogy a tűztere és a konvektiv hőátadó egysége egy szerkezeti egységet képez. A találmány tárgya olyan kisteljesítményű, ipari és/vagy kommunális célra felhasználható melegvlzkazán, illetve léghevitó berendezés, amely egybefüggő folyamatos tűztérrel és/vagy füstjárattal (hőcserélő részszel) rendelkezik, amelynek kialakítása biztosítja a javuló hőátadást, a berendezés tömör (kis helyigényű) felépítését, az égészajok csökkentését és a tökéletes égést. A találmány abból a felismerésből indul ki, hogy ha a hőátadó rész keresztmetszetét a gázok lehűléséből adódó térfogatcsökkenésnek megfelelő mértékben (folyamatosan) csökkentjük, elérhető a füstgázok közel egyenletes sebessége. Ugyanakkor görbült tűzterek kialakításánál érvényesül az a szakirodalomban rögzített tapasztalat, hogy a hőátadás a következőképpen változik: cC = cCo(l +-sL.) jt ' ahol oc a görbült felületen mórt hőátadás (nevezetlen szám) oCo a hőátadás egyenes kazánban (nevezetlen szám) d a hidraulikus átmérő (méter) R a görbületi sugár (méter). Mivel a hőátadás annál nagyobb, minél kisebb az R görböleti sugár értéke, ebből adódott a találmány alapját képező második felismerés: úgy a helykihasználás, mint a hőátadás szempontjából a legkedvezőbb eredményt akkor érjük el, ha a kazánt csigavonalszerűen felgöngyöljük, a folyamatosan csökkenő keresztmetszet mellett. A találmány szerinti kazán és/vagy léghevítő egy-egy lehetséges kiviteli alakját az ábrák tüntetik fel, ahol az 1. sz. ábra léghevítőt ábrázol hosszmetszetben, 2. sz. ábra ugyanezen léghevítőt tünteti fel keresztmetszetben, 3. sz. ábra melegvízkazánt ábrázol hosszmetszetben, 4. sz. ábra ugyanezen melegvízkazánl tünteti fel keresztmetszetben. Az 1. és 2. Bz. ábrán ábrázolt léghevítőnél az 1 tüzelőberendezés a 2 tűztér-hőcserélő bemenetéhez csatlakozik. A 2 tűztér-hőcserélő úgy van kialakítva, hogy annak ke-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
