195298. lajstromszámú szabadalom • Hőáramtranszformátoros kazán
1 195298 2 A találmány tárgya hőáramtranszformátoros kazán melegvíz és/vagy gőz és/vagy meleg levegő termelésére. A találmány szer; ti kazán hőáramtranszformátoraít hőcsövek alkotják, amelyek a kazán fűtött tüzteréből a hűtött térbe, pl. víztérbe a hőt, e tereket elválasztó falba beépítve vezetik át. A találmány szerinti hőáramtranszformátoros kazánt mindazon helyekre javasoljuk alkalmazni, ahol nagymennyiségű meleg folyadék és/vagy gőz és/vagy forró levegő, füstgáz előállítására van szükség fűtési és/vagy technológiai célból. A technika állása szerint a kazánokat úgy alakították ki, hogy a fűtőanyag felszabadult hőenergiáját hosszú, nagy felületű és bonyolult járatokon adták át a hűtött oldali kazántérnek. A kazánok méretezésénél a kiindulás az volt, hogy a fűtött oldali hőmennyiség átadásához szükséges felületet határozták meg, a hőfelvevő felület anyagának, hővezetőképességének, hőátadási tényezőjének és a hőmérsékletkülönbségnek figyelembevételével. A kazánok egyik ismert típusa a zsáktűzterü három-huzamú kazán. Az I. és II. huzamok a zsáktűztérben és a füstgázok fordulókamrájában vannak, míg a III. huzam a füstcsövekben helyezkedik el. Ilyen típusú kazánok például Lang Ygnis; az Orosházi Thermopress Vas- és Fémipari Szövetkezetek AK.O-AKOR típusú kazán; az osztrák HÓVAL TKR-TKA. Ezen kazánok közül a Lang-Ygnis LHD 400-as típusú kazánjának fűtőfelülete 60,5 m2, teljesítménye 4 t/óra gőz. Az alkalmazott füstcsövek hossza 231 fm. A kazán üres súlya 10.500 kg. A kazán névleges terheléssel általában nem üzemeltethető az aránytalanul magas tűztérterhelés és a 250°C feletti hőmérsékleten távozó füstgázhőmérséklet miatt. A kazánok másik ismert típusa ugyancsak három-huzamú kazán, ahol a tűztér alkotja az I. huzamot, a füstcsövek alkotják a II. és III. huzamot. A tűztér hátsó fordulókamrában végződik, ahonnan a füstcsövek a mellső füstgázgyűjtőhöz csatlakoznak (II. huzam) . A mellső füstgázgyűjtő és a hátsó füstgázgyűjtő között vannak a III. huzam füstcsövei. A hátsó füstgázgyűjtő csatlakozik a kéménycsonkhoz. Tizen utóbb említett kazántípus hátrányai is lényegében azonosak a zsáktűzterű kazánok említett hátrányaival, azonban az alkalmazott füstcsövek hossza gyakran a 350—400 fm-t is eléri. Ez a hátrány annak következtében áll elő, hogy a tűztéri hőátadási viszonyok rosszabbak, mint a zsáktűzterű kazánoknál. A fent említett ismert kazánok tüzeléstechnikai hatásfoka 85—90% között van, nem számítva azt a jelentős veszteséget, amelyet a nagytömegű, nagyfelületű kazántest hőlesugárzása jelent. További kazántípus a 3 HO, és vannak még a vízcsöves GIB, GO kazánok stb. A füstgázoldali veszteségek visszanyerésére számtalan megoldás ismeretes. Ezen megoldásokra általában jellemző, hogy bo- 2 nyolultak, költségesek, és a kazánok súlyát növelik. Ilyen megoldások például: a) a füstgázok visszahűtése a környezeti hőmérsékletre hőszivattyúval; b) hővisszanyerő hőcserélők alkalmazása. Ismereteink szerint a Budapesti Műszaki Egyetem Hő- és Rendszertechnikai Intézetének konstrukciójaként ismeretessé vált szalmabála-égető berendezésben a meleg levegőt egy csőbe fúvatják, amely a kéményhez csatlakozik. Ebbe a csőbe, azaz füstkamrába hőcsövek nyúlnak be. A füstkamra falából a hőcsövek egy levegőkamrába terjednek, amelyben a befúvatott hideg levegőt a hőcsövek melegítik. Ez a meleg levegő hasznosítható például termény szárítására. Ismereteink szerint hőáramtranszformáló hőcsöveket kazánberendezéseknél még nem alkalmaztak. A kazánberendezések fent ismertetett hátrányainak kiküszöbölésére hatásosabb hőátadási tulajdonságokkal rendelkező és azonos teljesítmény mellett lényegesen kisebb súlyú kazánokat javasolunk alkalmazni. Találmányunk alapját az a felismerés képezi, hogy a kazánok fűtött és hűtött oldali felületeinek aránya 1/1 — 1/50 is lehet a két oldal azonos hőterhelése érdekében a két közeg (pl. füstgáz — víz) hőátadási tényezőjének megfelelően. A találmányi gondolat egyik lényegét ugyanis az jelenti, hogy a hőcsövek hőfelvevő és/vagy hőleadó felületét bordázattal a hőátadási tényezők arányának megfelelően be lehet állítani, ezáltal nagyobb aktív felületű, azonos hőterhelésű kazánfalat lehet készíteni kisebb kazántérfogat és súly esetében. A hőcsövekkel, egyes típusok méretezésével és a technika állásához tartozó alkalmazási területek felsorolásával számos irodalmi forrás foglalkozik. Ezek közül megemlítjük a Pergamon Press Limited Oxford kiadásában megjelent és a Műszaki Könyvkiadó által magyar nyelven 1982-ben Budapesten megjelentetett P.D. Dunn, D.A. Reay szerzőknek „Heat Pipes" című könyvét, amely többek között a hőcsövek elméletével, gyakorlati, tervezési szempontokkal, gyártási és vizsgálati módszerekkel, a hővezetőképességgel, továbbá a hőcsövek alkalmazási területeinek ismertetésével foglalkozik. Ezen irodalmi forrás szerint a legfontosabb alkalmazási területekként az alábbiakat sorolják fel: — egyenetlenül fűtött területek közötti hőmérsékletkülönbségek csökkentése, kiegyenlítése, például műholdak külső köpenye által felvett napenergia egyenletes elosztása; — hőáramtranszformáció a reaktortechnikában; hőmérsékletszabályozás változó vezetőképességü hőcsövek alkalmazásával; — fröccs- és présöntés folyamatai során a nagyméretű és bonyolultságú alkatrészek hűtése; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
