198563. lajstromszámú szabadalom • Szabályozható hőteljesítményű, perditőelemes optimális üzemvitelt megvalósító csöves hőcserélő, gáz halmazállapotú közegek (füstgázok) hőtartalmának hasznosítására
1 HU 198563 B 2 Korszakunkra jellemző az energiaigények igen magas szintje, ezzel párhuzamosan az energetika költségeinek növekedése és az energetikai eredetű környezetszennyezés fokozódása. Ezekből következő kényszerűség, hogy az energetikai berendezések hatékonyságát növelni kell. Az energetikai berendezések legelterjedtebb részegysége a hőcserélő, amely egy adott technológiánál alkalmazott különböző hőhordozó közegek közötti energiaátadás megvalósítására szolgáló szerkezet. A hőcsere folyamatok hatékonyságának és a hőcserélő hatásfokának növelésére számos megoldás ismert. Ezek közül az egyik legelterjedtebb módszer a hőátadás-javító betétek alkalmazása, amikor a hőcserélő, hőhordozó közeget vezető járataiba a hőátadás szempontjából kedvező áramlási viszonyok kialakítása céljó-: ból, adott geometriája betételemeket rögzítenek. Jelen találmány tárgya hőcserélő, újszerű kialakítású hőátadás-javító perdítöelemmel, amelynek alkalmazási területe elsősorban a tüzelőberendezések veszteséghójének visszanyerése. Hőcserélőknél alkalmazott hőátadás-javító betétek mai technikai szintjét az alább megadott szabadalmak képviselik. A GB 2044430 és a GB _2097910 számú szabadalmak különböző formára hajlított és egymást rögzítő vagy egymáshoz rögzített huzalokból kialakított betéteket írnak le, melyeket a hőcserélő járataiba helyeznek. A GB 2053445 számú, valamint a DE 2420002 és a DE 2421519 számú szabadalmak különböző rögzített geometriájú lemezekből kialakított és a hőcserélő csőjárataiba helyezett betéteket mutatnak be. Valamennyi hivatkozott találmánynak közös lényege és jellemzője:- a betétek konstrukciójával és elkészítésével. meghatározott, intézményesen nem változtatható, rögzített geometria, valamint- a betét ugyancsak nem változtatható, iögzitett helyzete a hőcserélő járataiban. Ebből az következik, hogy egy ilyen perditóelemes megoldás csak az adott hőcserefeladatot jellemző paraméterek viszonylag szűk tartományára optimális. Ismeretes ugyanis, hogy egy hőcsere-feladat megoldásának műszaki-gazdasági optimumát a hőátadó felületeknek és a hókőzvetító közegek mozgatásához szükséges szivattyúzási vagy ventilációs teljesítménynek az összehangolt méretezése adja. Az alkalmazott technikai hőátadás gyakorlatában az is közismert, hogy egy-egy hóátadás-intenzifikáló megoldás (rendszerint, a felületek, vagy a turbulencia növelése) mindig együtt jár az áramlási ellenállás növekedésével. Mivel pedig a hóátadási és az ellenállási tényezők általában különböző formájú, nem lineáris függvényei az áramlási sebességnek (még általánosabban a Reynolds-számnak), elemzéssel kimutatható, hogy valamely adott geometriánál csak egy behatárolt (nem túl tág) sebességtartomány az, ahol gazdasági előny jelentkezik. Ez az oka annak, hogy olyan nagy számú és sokféle geometriájú áramlásjavitó betéttel találkozunk a szakirodalomban. E kényszerű sokféleség hátrányos a betétek gyártása szempontjából: az optimum biztosításához egyrészt minden hőátadási feladathoz, másrészt egy hőcserélőnél is az üzemeltetési paraméterek egy-egy csoportjához más-más betéteket kell vagy kellene gyártani. Jelen találmány szerinti perditóelemes hőcserélő a hőátadás-javító betétek eddig ismert kialakításának ezt a hátrányát szünteti meg azzal, hogy a perdítóelem alakja, hőátadása és áramlási ellenállása üzem közben vagy üzemen kívül megváltoztatható, Így ugyanaz a perdítóelem sokféle hócsere-feladatnál vagy üzemviteli paraméternél képes az üzemviteli optimumot biztosítani. A tüzelőberendezések (kazánok, kemencék, egyéb hóenergiatermelő vagy fogyasztó berendezések) távozó füstgázai hótartalmának hasznosítására a hőcserélők kialakításának előbbiekben elemzett, általános törvényszerűségein túl néhány sajátos szempont figyelembe vételét, illetve speciális feladat megoldását is megköveteli. A füstgáz-hőhasznosltók a több hőcserélőt magába foglaló kazán berendezéseknél a füstgázáramlás irányát tekintve a legutolsó hőcserélőegységek, melyek a kazánból távozó füstgáz hőmérsékletének és Így a kazán hatásfokának domináns meghatározói. A tüzelőanyag kéntartalmának változása is, a kazán üzemvitelének módosítása is igen erősen befolyásolja a füstgáz s savharmatpontját. Ha a füstgáz kilépési hőmérséklete ez alá süllyed, nagyon súlyos korróziós károkkal kell számolni a hóátadó felületeknél, a füstcsatornáknál és a kéményben. Bizonyos esetekben környezetvédelmi szempontok szabják meg a távozó füstgáz hőmérsékletét.- A kazánberendezéseknél jelentős az energetikai állapotromlás (pl.: elpiszkolódás), ami a kilépő füstgázhőmérséklet megváltozáséban jelentkezik. Egyes kazánberendezéseknél jellemző a tüzelőanyag minőség, illetve -fajta (olaj-, gáz-, vegyes-, ill. váltótüzelés) intézményes és gyakori változása. Ez szintén erős változásokat idézhet elő a kilépő füstgázhómérsékleteknél. A felsoroltak erősen módosíthatják a gazdasági optimumot jelentő füstgáz-kilépő 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
