194387. lajstromszámú szabadalom • Csőköteg hőcserélő és eljárás ilyen hőcserélő előállítására
1 194.387 2 A találmány tárgya csőköteges hőcserélő, és eljárás ilyen hőcserélő előállítására. A csőköteges hőcserélők ismert szerkezeti köpenynyel határolt, rendszerint hengeres teret, e térben elhelyezett csőköteget, és a hengeres tér végeinél kiképzett gyűjtőkamrákat, vagy fordítókamrákat foglalnak magukba. A köpennyel határolt tér osztott is lehet. A hőcseTében résztvevő közegek egyike a csövekben, a másik közeg pedig a köpeny és a csövek között lévő térben áramlik. A csőköteges hőcserélők jellegzetes kialakításai ismerhetők meg például A.L. LYDERSEN: A hő- és anyagátadás gyakorlata című könyv (Műszaki Könyvkiadó, 1982) 265, oldalán található 9,27. és 9.28. ábráin és az ezen ábrákhoz tartozó szövegrészekből. A csőköteges hőcserélők általános szerkezeti kialakításánál, egy csőköteges hőcserélőn belül, a hőcserében résztvevő közegeket mindig egyetlen fal választ el egymástól. Ez a fal a csövek fala. Éppen ez a körülmény — mármint hogy a hőcserében résztvevő közegeket egyetlen fal választja egy egymástól — jelenti a csőköteges hőcserélők egyik alapvető hibáját. Ha ugyanis valami okból kifolyóan, például gyártási hiba következtében, vagy korrózió folytán valamelyik cső kilyukad, akkor a hőcserében résztvevő közegek öszszekeverednek Az esetek egy részében nem okoz problémát e közegek keveredése. Számos esetben azonban különféle problémák összekeverednek, netán egymással reakcióba lépnek. Számos esetben életvédelmi, általában egészségügyi, környezetvédelmi és gazdasági okok indokolják, hogy lehetőleg ki legyen küszöbölve a csőköteges hőcserélőkben alkalmazott anyagok összekeverése, folyása. A vázolt problémák miatt szokták alkalmazni a csőköteges hőcserélőkkel kapcsolatban a közvetítő közeges megoldást. Ennél a megoldásnál lényegében két csőköteges hőcserélőt alkalmaznak, amely hőcserélők köpeny tereit csővezetékekkel kapcsolják össze. Az egyik csőköteges hőcserélőben az egyik alapközeg és a közvetítő közeg képezi a közegpárt, míg a másik hőcserélőben a mindenkori másik alapközeg és a közvetítő közeg alkotja az itteni közegpárt. A vázolt közvetítő közeges megoldásnál tehát tulajdonképpen három közeg szerepel a berendezésben. A közvetítő közeg általában úgy van megválasztva, hogy az akármelyik alapközeggel keveredve nem okoz semmiféle problémát. így tehát ha az egyik csőköteges hőcserélőnél egy cső kilyukad, akkor az itt lévő alapközeg és a közvetítő közeg fog összekeveredni, ami az előbbiek szerint általában nem vezet káros következményhez. Hogy mindkét csőköteges hőcserélőben lyukadás történjen a csövekben egyidejűén, rendkívül kis valószínűségű, ezért az ilyen közvetítő közeges hőcserélők tulajdonképpen az alapfeladatot megoldják. Károsak viszont ezek a megoldások azért, mert rendkívül nagy helyigényt, fölöslegesen nagy üzemköltséget és beruházási költséget jelentenek. Kedvezőtlenek a közvetítő közeges berendezésék azért is, mert a tulajdonképpeni hőátszármaztatás az alapközegek között két lépcsőben történik, iw az eredő hoátszármaztatási tényező mintegy felére vehető az olyan megoldáshoz képest, amely mellett egyetlen csőköteges hőcserélőben történik az alapközegek közötti hőátszármaztatás. A találmány elé kitűzött cél az volt, hogy a csőköteges hőcserélőknél a hőcserében résztvevő közegek keveredésének valószínűségét minimálisra csökkentse, de egyetlen hőcserélő berendezést alkalmazzon a hőcsere biztosítására. A találmány szerinti berendezés a kitűzött feladatot azáltal éri el, hogy a csőköteges hőcserélőben külön-külön csövekben áramolnak a hőcserébe'n résztvevő közegek, így a hőcserében résztvevő közegek keveredéséhez két falnak kellene átlyukadni», A hőátszármaztatás kielégítő értékének biztosításához a csőköteges hőcserélőben alkalmazott csövek a körkeresztmetszettől eltérő olyan keresztmetszeti profillal rendelkeznek, hogy a szomszédos csövek egymással Eárhuzamos felületek mentén érintkezzenek. így a iilönféle hőfokú közegeket vezető szomszédos csövek végeredményben e felületek mentén érintkeznek egymással. Ezeket a különleges alakú csöveket külső és belső oldalaiknál hordozócsövek fogják össze. Lényegében ezek a hordozócsövek helyettesítik a hagyományos szerkezeti felépítésű csőköteges hőcserélőknél alkalmazott köpenyt. A találmány szerinti csőköteges hőcserélőnél csak kismértékben csökken a hőátszármaztatási tényező a kettős falak miatt, viszont a berendezés helyszükséglete és egyszerűsége lényegesen kedvezőbb, mint a közvetítő közeges hőcserélők esetében. A találmány szerinti csőköteges hőcserélőnél tehát külön-külön csövekben történik a hőcserében résztvevő közegek vezetése és a különböző közegeket vezető csövek általában váltakozva helyezkednek el egymás mellett. A találmány szerinti csőköteges hőcserélőnél a esősorok egymással koncentrikus helyzetűek és a szükségeshez képest több rétegben lehet elhelyezni a csöveket. A csövek keresztmetszeti alakja lehet tra-Eézhez hasonló, vagyis egyenes vonalakkal határolt eresztmetszetű, de lehet olyan is, hogy egyes oldalak a keresztmetszetben ívdarabok. Kialakítható a találmány szerinti csőköteges hőcserélő úgy, hogy a csövek a hőcserélő mentén csavarvonal alakban helyezkedjenek el. A legáltalánosabb kialakítás azonban, ahol az egyes csövek axiális irányban egyenesek. A találmány szerinti csőköteges hőcserélőnél a különleges alakú — keresztmetszetű - csövek egy-egy rétegben általában azonos méretűek és keresztmetszeti profilúak lehetnek. Több rétegű csőelrendezés alkalmazása esetén azonban ezek a keresztmetszeti profilok változnak az egyes rétegekben. Ebből a körülményből, valamint a találmány szerinti csőköteges hőcserélő szokásostól eltérő tulajdonságai miatt is, sajátos előállítási eljárás szüksége merül fel. El lehet készíteni a csőköteges hőcserélőket úgy, hogy a különleges keresztmetszetű és hosszúságú csöveket előre kialakítjuk és ezeket az ugyancsak előre elkészített hordozócsövek közé szereljük. Kialakítható azonban a találmány szerinti csőköteges hőcserélő a találmány tárgyát képező olyan eljárással is, ami mellett a félkész közegvezető csöveket helyezünk az ugyancsak félkész hordozócsövek közé és ezt követően a félkész hordozócsövek legalább egyikére kifejtett alakító hatással kényszerítjük mind a hordozócsövek végső alakjának, mind a közegvezető csövek végső alakjának kialakulását. A találmány szerinti eljárásnál szóba jöhet olyan megoldás, hogy körkeresztmetszetű félkész közegvezető csöveket helyezünk és ezt követően hajtjuk végre az alakítást. Az alakítás történhet úgy, hogy vagy a külső félkész hordozócsőre gyakorolunk szűkítő deformáló erőhatást, például húzógyűrűn való áthúzás révén, vagy a belső félkész hordozócsövet tágítjuk, például görgős tágítószerkezet segítségével. Szóbajöhet olyan megoldás is a találmány szerinti eljárás foganatosításakor, ami mellett mind a külső fél5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
