193336. lajstromszámú szabadalom • Hőcserélő szerkezet, elsősorban gázfűtésű készülékekhez
193336 A találmány tárgya hőcserélő szerkezet, elsősorban gázfűtésű készülék — pl. hőlégfúvó vagy konvektor — hőcserélő szerkezete. A gázfűtésű készülékeknél alkalmazott ismert hőcserélőknél az égéstér folytatását képező, az égéstermékeket elvezető csatorna egymással szemközti falai párhuzamosak egymással, vagyis az említett csatorna keresztmetszete lényegében változatlan. Vannak ismert megoldások, amelyeknél legfeljebb hirtelen keresztmetszetváltozások fordulnak elő az égéstermékek elvezetésére szolgáló csatornáknál. Egyes ismert szerkezeteknél — mint pl. a 186791 számú HU PS (H 2781 nyilvántartási számú ügyhöz tartozó iratok) ismertette szerkezetnél — körgyűrű keresztmetszetű térben csavarvonalalakú bordák vannak és ezek között áramoltatják az egyik esetleg mindkét közeget.Ennél a szerkezetnél a bordák kismértékben javítják a hőátadást, de ugyanakkor jelentősen fokozzák az áramlási ellenállást. A 181 107 számú HU PS szerinti megoldásnál az egyik közeget csövekben, a másikat a csövekre erősített bordák között áramoltatják. A csövek közötti távolságtartókhoz kapcsolt finom lemezbordák a hőátadást javítják, de az áramlási ellenállást növelik. A 2 343 007 számú DE PS-ből megismerhető hőcserélőknél két csatorna van a hőcserében résztvevő közegek számára. A csatornákat határoló falak egymással lényegében párhuzamos, hullámos lemezek. Az ismert megoldásoknál hőtechnikai szempontból két alapvetően hátrányos körülmény áll fenn. Az egyik ilyen körülmény a következőképpen foglalható össze. Az égéstermék az őt vezető csatornában felfelé haladva lehűl, ennek következményeként térfogatárama és áramlási sebessége is csökken. Minthogy a hőátadási tényező az áramlási sebesség valamilyen hatványával arányos, ezért a készülék felső része felé haladva csökken a hőátadási tényező és ennek megfelelően a csatorna falára érvényes hőáramsűrűség is. A másik kedvezőtlen körülmény a következő. Mint említettük az égéstermék az őt vezető csatornában felfelé haladva lehűl és a gázfűtésű készülékek jelentős részénél a hőfelvevő közeg — ugyancsak a készülék mentén felfelé haladva — felmelegszik. Emiatt a két közeg hőmérsékletei közötti különbség felfelé haladva rohamosan csökken. A hőmérsékletkülönbség csökkenése folytán az átvitt hőmennyiség is csökken. Ennek ellensúlyozására növelni kell a hőcserében résztvevő felületet, ez viszont a készülék méreteinek és súlyának növekedéséhez vezet. A találmány révén az ismert hőcserélő szerkezet vázolt hiányosságai, hátrányai kiküszöbölhetők. A találmány szerinti hőcserélő szerkezet elé kitűzött cél az volt, hogy a hőcserében résztvevő felületek mentén a hőátszármaz-1 2 tatási tényező lehetőleg ne csökkenjen, vagy csak kismértékű legyen a csökkenés. A kitűzött célt a találmány szerinti hőcserélő szerkezet azáltal éri e, hogy az égésterméket vezető csatorna keresztmetszete a csatorna belsejében kialakult közegáramlás irányában csökken, és a csatorna falának mindkét oldalán kinyomások vannak. A csatorna szűkülése folytán az égéstermék sebessége nem, vagy csak kismértékben csökken. A sebesség esetleges csökkenése sem vonja maga után a hőátadási tényező romlását, mert a kinyomások a hőátadási tényező javításának irányában hatnak. A hőátszármaztatá^i tényező általános javítását szolgálja az, hogy a csatorna falának mindkét oldalán vannak kinyomások. A csatorna falának két oldalán kialakuló eltérő körülmények miatt indokolt lehet, hogy a csatorna falának külső és belső oldalán eltérő számú és/vagy alakú kinyomások legyenek. A csatorna falának mindkét oldalán kinyomások alkalmazását a következő meggondolás alapozza meg. Ismeretes, hogy egy falon keresztül való hőátszármaztatás esetén az erre vonatkozó tényező a fal két oldalánál kialakuló hőátadási tényezőktől valamint a fal vastagsága és hővezető képessége viszonyszámától függ. Ha a fal egyik oldalán megnöveljük a hőátadási tényezőt, ez még nem nagy mértékben változtatja meg a hőáts^ármaztatási tényezőt, mert erre az ennek meghatározását szolgáló formulában szereplő másik két tagnak nagy befolyása van. Emiatt szükséges, hogy a fal másik oldalán is javítsuk a hőátadási tényezőt. Az eddig előadott általános meggondolás a találmány esetében a következő lesz. Ha a csatorna szűkítése és a csatorna fala csatorna belseje felőli oldalának kinyomásokkal ellátása folytán megnő a belső hőátadási tényező, akkor úgy lehet ezt a körülményt kellően kihasználni, ha a fal külső oldalán is kinyomásokat alkalmazunk, többet is mint a belső oldalon. A hőátadási tényezők és a kinyomások számai közöl ti összefüggés a következő: 2 ahol Z6a fal külső oldalán lévő kinyomások száma; Zpa fal csatornába néző oldalán lévő kinyomások száma; a6 a fal külső oldalán kialakult hőátadási tényező; oLf a fal belső oldalán érvényes hőátadási tényező. A csatorna egy szakaszán, leginkább a legszűkebb szakaszán a kinyomások helyett bordák alkalmazhatók. A csatorna belsejében a bordákat úgy célszerű elhelyezni, hogy azok síkja az ottani áramlási iránnyal párhuzamos legyen. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
