197438. lajstromszámú szabadalom • Biztonsági hőcserélő, különösen kompresszoros hűtőrendszerek hulladékhőjének hasznosítására
3 197438 4 A találmány tárgya biztonsági hőcserélő, különösen kompresszoros hűtőrendszerek hulladékhőjének hasznosítására, amellyel a primer oldali melegítő, - esetleg veszélyes és mérgező - közegnek a szekunder oldali hőfelvevő közegbe való átjutása még a vezeték meghibásodása esetén is megakadályozható, igy a szekunder oldali közeg, ami általában melegvíz, emberi fogyasztásra is biztonsággal használható. Az energiaárak robbanásszerű emelkedése mind több szakembert késztettek arra, hogy a hulladékhőket használhatóvá tegyék. A kompresszoros hűtőrendszerek hulladékhőjének • hasznosítására is több megoldás vált ismeretessé az utóbbi években. Ilyen megoldásnak számit például az általunk korábban kidolgozott és a Szabadalmi Közlöny 1983. októberi számának 979. oldalán közzétett .Hőcserélő berendezés...' című szabadalmi bejelentésben ismertetett találmány, amely ugyan rendkívül jó hatásfokkal hasznosítja a hűtőgépek hulladék hőjét, de nem tesz eleget az emberi fogyasztás feltételeit rögzítő szigorú előírásoknak. A rendszer meghibásodása, - például csőrepedés - esetén ugyanis a fűtő közeg a fűtötérbe juthat, és a rendszerrel fűtött melegvizet használó személyt esetleg mérgezés érheti. Ismert tény, hogy egyes primer oldali közegekben a kompresszor kenését biztosító különleges olajkeverék rákkeltő hatású. Az ismert hátrány kiküszöbölésére különböző megoldásokat dolgoztak ki. Ilyen megoldásnak számit a Belga PAKO cég hőcserélője, amely lényegében közös tengelyű három csőből áll. A külső cső belső fala és a középső cső külső fala közötti térben általában a primer oldali közeget, a belső csőben a szekunder oldali közeget, a belső cső külső fala és a középső cső belső fala közötti térben pedig közvetítő közegként általában vizet áramoltatnak. Ezen a közvetítő közegen át cserélődik ki a primer és a szekunder oldali közegek hője. A hőátadó közeg meghibásodását, vagyis azt az esetet, amikor a primer oldali közeg a közvetítő közegbe jut, egy manométer jelzi. A jelzésre a berendezés működése automatikusan leáll, illetve leállítható. Ennek a hőcserélőnek egyik hiányossága a körülményes előállítási mód, a másik hiányossága pedig az a hatásfokromlás amit a közvetítő közeg jelenléte miatti kétszeres hőlépcsőveszteség okoz. Mivel a hőleadó közeg csak egy hidegebb közegnek adhat le hőt, tehát a közvetítő közegnek hidegebbnek kell lennie, mint a hőleadó közeg, és a közvetítő közeg ismét csak egy hidegebb közegnek, vagyis a hőfelvevő közegnek adhat le hőt. Ez a kétszeres hőié peso azt eredményezi, hogy hidegebb hőmérsékletű höfelvevót kap, aki ezzel a közvetett hőátadással dolgozik, mint az, aki közbenső hőlépcső nélküli közvetlen hóátvételt alkalmaz. Korszerűbb megoldásnak számit a Japán HITACHI cég biztonsági hőcserélője, amely szintén egy külső csőben lévő belső csőből áll. Ennél a megoldásnál nem használnak közvetítő közeget a hő átadására, hanem a közös hossztengellyel párhuzamosan hornyokkal ellátott köpenyt préselnek a belső cső külső falára, és azzal biztosítják a közvetlen hőcserét. Ennek a megoldásnak egyik hátránya a költséges és nehéz technológia, másik, jelentősebb hátránya pedig az, hogy nincs fémes kapcsolat a belső cső és a köpeny között. A préseléssel biztosítható kapcsolat kezdetben megközelíti ugyan a fémes kapcsolatot, de később különösen hosszabb használat után, szennyeződés és az esetleges tágulás, a lehűlés és felmelegedés ismétlődéséből eredő elmozdulás következtében a hatásfok jelentősen leromlik. Nagyobb hőmennyiségnek cseréje esetén természetesen már kezdetkor is nagy hóveszteséget okoz a préseléssel létesített kapcsolat. Olyan biztonsági hőcserélők is ismeretesek, amelyek egymás alatt elhelyezett, egymáshoz fémes kötéssel rögzített párhuzamos tengelyű csövekből állnak. Ilyen megoldás például a 4 135 575 USA szab. leírással ismertetett hőcserélő, amelynek csövei egyik oldalukon fémszalaggal vannak egymáshoz rögzítve, vagy a 2 832 938 számú NSZK közzétételi iratban ismertetett hőcserélő, amelynek csövei azok tengelyeire közös síkban lévő külső fémbordákkal vannak egymáshoz rögzítve. Külső fémbordák hőközlést szolgáló egyetlen csövön történő kialakítását ismerteti a 2 340 711 számú és a 3 034 888 számú NSZK közzétételi irat is. Az ismertetett megoldások azonban alacsony hatásfokkal adják és veszik át a szomszédos csövekben áramló közegek hőjét, különösen abban az esetben, amikor a biztonság növelése céljából a csöveket egymástól távolra helyezik el, a csövek közti távolság csökkentése esetén viszont - a hőközlés egyidejű javítása mellett - hátrányként jelentkezik a biztonság csökkenése, vagyis meghibásodás esetén a különböző közegek keveredésének a veszélye. Ez a veszély a hőközlést javító ismert külső bordák alkalmazásánál sem csökkenthető. A találmánnyal az a célunk, hogy az ismert megoldások hiányosságait kiküszöböljük. Olyan biztonsági hőcserélőt kívánunk létrehozni, amely egyszerű technológiával és olcsón állítható elő, az idő múlásával nem változtatja hőátadási tulajdonságait, lehűlés és felmelegedés következtében egyes elemei nem mozdulnak el, a hőt közvetlenül jó hatásfokkal juttatja az egyik közegből a másikba, mégsem áll fenn meghibásodás esetén sem a közegek keveredésének a veszélye. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy közvetítő közeg nélkül hőátadás esetén 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
