193710. lajstromszámú szabadalom • Hőhasznosító berendezés, különösen melegvíz hulladékhő felhasználásával történő készítésére
193710 4 A szabadáramlású hőcserélők hatékonyságának javítása, és elsősorban a helyigény csökkentése érdekében elterjedten alkalmaznak viszonylag nagy magasságú, állóhenger alakú toronytároló tartályokat. A jelenleg ismert toronytárolók ún. feltöltése mesterséges cirkulációval történik, a gravitációs hatást nem használják ki. Ilyen toronytároló tartályokat általában a távhőszolgáltatás melegvízellátó berendezéseinél; általános folyadéktárolásnál, valamint hőtárolásnál (Marguerre vagy kiszorítós tároló) alkalmaznak. Valamennyi alkalmazási esetre jellemző, hogy a tárolóban levő víz mennyisége állandó, csak a hideg- és melegvíz mennyiségi aránya változik a mindenkori üzemállapotnak megfelelően. A hideg- és a melegvíz fajsúly-különbségéből adódó természetes rétegződésnek megfelelően az állóhenger alakú tárolótartályban egymás alatt helyezkedik el, mégpedig felül a meleg, alul pedig a hidegvíz, és a két eltérő hőmérsékletű víztömeg keveredésére nincs lehetőség. Ugyanakkor a víz kis hővezetési tényezője következtében a rétegek között hővezetés útján kicserélt hőmennyiség is jelentéktelen, fgy a tároló töltése és kisülése — tehát a hideg- és melegvíz mennyiségi arányának a változtatása — megoldható anélkül, hogy a két víztömeg érintkezési tartományában valamilyen mesterséges elválasztást kellene alkalmazni. A melegvíznek a toronytároló tartály felső részébe juttatását szivattyú biztosítja; a szivattyúzási műveletet nevezik töltésnek, illetve feltöltésnek. A távhőszolgáltatás esetében gyakran alkalmaznak olyan kapcsolást, amely szerint a hosszúkás, magas tartály alsó részébe torkollik a hidegvíz (pl. 15°C) betápláló csonk, a továbbmenő vezetékbe előbb keringtető szivattyú, majd hőcserélő van iktatva, és a tartály felső részéből kilépő melegvízkivezető csonk ebbe a fogyasztóhoz kapcsolt vezetékbe torkollik, amelyből egy cirkulációs szivattyút tartalmazó ágvezeték is vissza van vezetve a tartályba. Ily módon a toronytároló tartálynak egy fűtési köre, egy fogyasztási köre, valamint egy cirkulációs köre van. Ha nincs fogyasztás, a felfűtést a fűtési kör biztosítja, amelyben a hidegebb vizet a keringtető szivattyú a hőcserélőn keresztül a tartály alsó részéből — felmelegítés után — ugyanennek a tárolónak a felső részébe továbbítja, vagyis a tároló feltöltése mesterséges úton, szivatytyús cirkulációvaj történik. Fogyasztás esetén a vízutánpótlás oly módon történik, hogy a toronytároló tartály alsó részébe lép egyrészt a hidegvíz, és lép ki felül a tartályból, de ugyanerre a pontra érkezik a hőcserélőben felmelegített, a tartályt megkerülő melegvíz is, és jut tovább a fogyasztóhoz. Attól a ponttól, ahol a tartályból felül a víz kilép, és a vezetéken érkező vízzel keveredik, a fogyasztás és a keringtető szivattyú által előidézett keringtetés aránya szerint áramlik tovább a fogyasztó felé, illetve a tartályba folytató3 dik az áramlás, záródik a kör. Fogyasztásnál tehát a belépő hidegvíz felmelegítés nélkül áramlik be alul a toronytároló tartályba, majd a fogyasztás szünetében ugyanebből a tartályból való kiáramlással folytatódik a felmelegítés. A tartály felső — kilépési —pontja és a fogyasztó közötti melegvízhálózat hőveszteségének a pótlására, valamint a folyamatos, azonos hőmérsékletű melegvízszolgáltatás biztosítására a korábban említett, a cirkulációs szivattyút tartalmazó vezeték, maga a tartály, valamint a fogyasztóhoz kimenő vezetékszakasz — amely az ágvezeték kitorkollása és a tartály felső pontja között húzódik — mint recirkulációs kör üzemel. A Marguerre — más néven kiszorítós — tárolóban is mesterséges cirkulációval biztosítják a melegvíz felül, és a hidegvíz alul történő elhelyezkedését. E célra cirkulációs szivattyút alkalmaznak. A rendszerben a kondenzhőt is hasznosítják: a cirkulációs szivatytyúval a toronytároló tartály aljába érkező hidegebb kondenzvizet egy keverőkondenzátoron való felmelegítés után a tartály felső részébe továbbítják. A tartály „kirétegzése“ — töltése — tehát ebben az esetben is mesterséges úton történik. A fent ismertetett, illetve ezekhez hasonló toronytároló tartályok elsősorban az erőműtechnika és a távhőellátás területén lelhetők fel, alkalmazhatósági körük azonban korlátozottnak tekinthető. Elterjedésüket különféle üzemeltetési és konstrukciós problémák gátolják, amelyek ismertetésére a részletes leírás kapcsán a későbbiekben még visszatérünk. A találmány feladata, hogy olyan hőhasznosító berendezést — különösen használati melegvíz hulladékhő felhasználásával történő készítésére szolgáló berendezést, például toronytároló tartályt — szolgáltasson, amelyben a hőátadás optimális módon, minimális veszteséggel történik meg abban az esetben is, ha a tárolással egyidejűleg hőközlés, hőbevitel, illetve hőelvonás — adott esetben mindkettő — különböző, és viszonylag alacsony hőmérsékletű közegek révén válik szükségessé, különösen ott, ahol az adott kalorikus rendszer össz-hatásfokának a javítása érdekében a tárolás, pufferolás megoldása is elengedhetetlen. A találmány feladata, továbbá, hogy a hőátadási folyamatok optimalizálásának megoldását egyszerű konstrukciós eszközökkel, kis helyigénnyel, alacsony beruházási és üzemeltetési költségráfordítás árán tegye lehetővé. Ahhpz, hogy valamely időszakosan jelentkező, időegységben változó lefolyású ipari fogyasztásnak megfelelően időegységben változó nagyságú, sokszor kiszámíthatatlan időpontokban jelentkező hulladékhő energiáját egy másik, szintén többváltozós hőigényű technológiai folyamatban minimális veszteséggel és maximális hatékonysággal lehessen hasz-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
