193368. lajstromszámú szabadalom • Hőcserélő szerkezet
193368 A találmány tárgya hőcserélő szerkezet, amelynek csőszerű öreges teste és ezzel hővezető kapcsolatban álló bordái vannak. A találmány szerinti hőcserélő szerkezet főleg olyan esetekben alkalmazható előnyösen, amikor a csőszerű üreges test belsejében éppúgy, mint annak külsején szükséges gondoskodni arról, hogy az ott áramló közeg turbulenciája révén megnövekedjen a hőátadási tényező, egyrészt, másrészt, hogy a hőátszármaztatásban szerepet játszó felületek nagyobbak legyenek. A találmány tárgykörébe tartozó azon hőcserélők, amelyek csőszerű üreges testekkel rendelkeznek, és bordákkal is el vannak látva, a műszaki élet számos területén megtalálhatók. Legtöbb esetben a csőszerű üreges test kifejezetten cső, de vannak egyes alkalmazási területek, ahol a csőtől eltérő alakú csőszerű üreges testeket alkalmaznak. Ez utóbbi esetre példaként említhető a különféle szobai radiátorok. Az említett típusú hőcserélőknél a hőcserélők külső oldalán rendszerint gáz- legtöbbször levegő- van, belső terükben pedig folyadék — általában víz áramlik. Minthogy a vázolt felépítésű hőcserélőknél a külső oldalon lényegesen kisebb hőátadási tényező alakulna ki, ezért a külső részt bordákkal látják el, egyrészt azért, hogy a hőátadásban résztvevő felületet megnöveljék, másrészt azért, hogy a gáz - levegő turbulenciája jöjjön létre és javuljon a hőcserélő külső oldalán kialakuló hőátadási tényező. A csőszerű üreges testek belső terében a folyadék áramlása általában kielégítő hőátadási tényezőt szokott biztosítani. Sok esetben azonban ez nem elegendő a gazdaságosságot biztosító hőátbocsátási tényező kialakításához. Előfordul, hogy a csövek belsejében áramló folyadék áramlási sebessége mellett a cső fala mentén lamináris határréteg alakul ki, ami köztudottan rontja a folyadék és csőfal közötti hőátadási tényezőt. A csövek belsejében szóbajöhető hőátadási tényezők javítása végett születtek olyan megoldások, amelyeknél a cső hosszirányában, általában a cső tengelyével párhuzamosan elhelyezkedő bordákat alkalmaznak. Ilyen megoldást ismertet például a 179 455 számú HU PS. A megjelölt HU PS ismertette csöves hőcserélőnél a cső belsejében lévő bordák a cső keresztmetszetét több részre osztják. Az ilyen megoldás hátránya, hogy a csőben áramló közeg súrlódása — súrlódási ellenállás — megnő. Hátrányos továbbá, hogy a cső belső falához szorosan illeszkedő bordavégek rendszerint eloxidálódnak, illetve elpiszkolódnak, és emiatt romlik a hőátvitel a borda és a cső között. A hőátvitel leromrása miatt a bordákról a cső falába átvezethető hőmennyiség lényegesen csökken. Az ilyen megoldásoknál a cső belsejében lévő bordákat általában a cső hosszirányában betolhatóan alakítják ki. Olyan esetben, ha a csőben áramló folyadékból tapadó lerakódások, vagy megkeményedő iszap képződnek, a betétként szereplő bordák 1 2 nem húzhatók ki, így a cső belseje nem tisztítható. Tisztítás hiányában viszont az említett lerakódások miatt a hőátszármaztatás további romlásával kell számolni. Sok esetben az említett lerakódások annyira elszűkitik az áramlási keresztmetszetet, hogy a hőcserélő egy-egy csőszakaszát vagy az összes csövet ki kell cserélni. Ismeretesek olyan megoldások is, amelyeknél a cső belsejében alkalmazott „bordák” drótból vannak és sörteszerűre. vagy csavarrugó alakra vannak kiképezve, és a cső felületére forrasztva. Az ilyen megoldások általában akkor alkalmazhatók, ha a csőben áramló közeg olyan tiszta, hogy a cső belső tisztítására nincs szükség. Különben hamar elpiszkolódik a betét, és kedvezőtlenné válik a hőcserélő mind áramlástechnikai, mind hőátviteli szempontból. További belső bordás csövekkel rendelkező hőcserélőt ismertet a 2 232 214 számú DE OS. Ennél a megoldásnál merev bordákat alkalmaznak a csőben tolhatóan. Itt is hátrányként jelentkezik egyrészt az oxidáció, másrészt az elszennyeződés okozta problémasor, amire már korábban utaltunk, nevezetesen, hogy az áramlási keresztmetszetek lecsökkennek, és a hőátadási tényező romlik, továbbá, hogy a tisztítás nehézkesen vagy egyáltalán nem hajtható végre. Ismeretesek olyan megoldások is, amelyeknél a cső belsejében rugalmasan helyetfoglaló, egyébként folyamatos bordákat alkalmaznak. Ilyen hőcserélőt ismertet az 1 169 972 számú DE PS. Kétségtelen, hogy itt a cső belsejében elhelyezkedő és rugalmasan a csőfalnak támaszkodó bordák némileg javítják a helyzetet a merev bordás hőcserélőkhöz képest, de alapjában nem változtatják meg azokat a körülményeket, amelyek az elpiszkolódás terén, a belső áramlási viszonyok romlását illetően, valamint a hőátadási tényező csökkenése tekintetében állnak fenn. A 173 583 gzámú HU PS-ből olyan megoldás ismerhető meg, amelynél a hőcserélő csövében a cső tengelyével szöget bezáró bordaelemek rugalmasan nyomódnak a cső belső falához. Ennél a megoldásnál is kétségtelenül javulnak a borda és a csőfal közötti hőátviteli körülményei, de változatlanul fennállanak azok a körülmények, amelyek következtében idővel nagymértékben romlanak a hőátadási viszonyok a borda és a cső fala között. Ez a romlás a különféle lerakódások és az oxídálódás következményeként lép fel. A vázolt megoldásoknál is bekövetkezik egy idő után a lerakódások olyan mértékű megszilárdulása, amely kizárja a bordák kihúzását, így a tisztítás egy idő után megoldhatatlanná válik. k találmány elé kitűzött cél az volt, hogy olyan hőcserélőt biztosítson, amelynél csőszerű üreges test legalább külső részén bordák vannak és amelynél a cső tisztítása és így a hőátszármaztatás romlásának megakadályozása könnyűszerrel biztosítható. 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
