199980. lajstromszámú szabadalom • Hőátadó rendszer dinamikus latens hőtárolókhoz
1 HU 199980 ß 2 A találmány tárgya höátadó rendszer dinamikus latens hőtárolókhoz, amely fázisváltoztató közeggel működik, amelynek felnielegítese es lehűtése zárt tartályban vagy keringtető vezetékben elpárolgó és lecsapódó hóközvetitó közeggel való közvetlen érintkezés útján történik. Latens hőtárolók sokféle változata és üzemeltetési módja ismert. így ismert például a) fázisváltoztató közegek alkalmazása, amelyeknél a fázisátalakulási hő - kis tárolótérfogat tartása érdekében - igen magas; b) különböző anyagok és kiegészítő elemek alkalmazása a fázisváltoztató közegbe, illetve közegből való hőbevezetést, illetve hókivezetést kedvezőtlenül befolyásoló anyagjellemzők kiegyenlítésére. Ilyen megoldást ismertet például a DE-2 937 959 közrebocsátás! irat, a DD-209 902 sz. szabadalmi leírás és a DD-154 126 sz. gazdasági szabadalom leírása. A fenti megoldások közös jellemzője a hóközvetitó közegek alkalmazása, amelyek a hőátadási teljesítmény növelése céljából a fázisváltoztató közeggel közvetlenül érintkeznek, és a hőátadás konvektiv összetevőjének növelése céljából mozgásban vannak. Hökőzvetítö közegként nehezen párolgó folyadékok (például olajok) alkalmazását javasolják, amelyek a höbevezetés vagy hőkivezetés közben folyékony halmazállapotban maradnak. Ismert ugyanakkor könnyen párolgó folyadékok, például hütószerek alkalmazása is, amelyek a hőbevezetés és hókivezetés közben párolgásból lecsapódásba mennek át. Az alkalmazás előfeltétele, hogy a hőközvetitö közeg és a fázisváltoztató közeg egymásban ne oldódjon, és egymástól elválasztódjon. Nehezen párolgó folyadékok alkalmazásán alapuló megoldásoknál lényeges, hogy a hóközvetitó közeget keringtető szivattyúval mozgásba hozzák. A többi megoldásnál a höközvetitö közeg párolgási folyamat közbeni mozgása külön hajtás nélkül is bekövetkezhet, igy mechanikai mozgatásra nincs feltétlenül szükség. Keringtető szivattyúkat alkalmazó megoldásokat ismertet például a DE-2 826 404 sz. közrebocsátási irat, a DE-3 023 494 sz. közrebocsátási irat és a DE-2 916 514 sz. közrebocsátási irat. Keringtető szivattyú nélkül működő, elpárolgó és lecsapódó hóközvetitó közeg alkalmazásán alapuló megoldásokat ismertet például a DD-225 857 sz. gazdasági szabadalom leírása és a 0 079 452 sz. európai szabadalom. Mindkét megoldásnál a következő probléma áll fenn: A fázisváltoztató közeg szilárd állapotban valamennyi hóközvetitó közegre nézve egyáltalán nem, vagy csak gyengén áteresztő. A rossz áteresztőképesség következtében a fázisváltoztató közegbe történő hóbevitel erősen korlátozott. A nehezen párolgó folyadékok keringtetése ezért alig, vagy csak igen nagy szivattyúnyomással lehetséges. A könnyen párolgó folyadékok csak a fázisváltoztató közegben lévő kapillárisokon és repedéseken keresztül, vagy olyan fázisváltoróató közegekben, amelyek különböző adalékanyagok hatására kristályos ömlesztett formában jelennek meg, a kristályok között lévő hézagokon keresztül keringtethetek. A párolgás közben a fázisváltoztató közegben keletkező gőz és a visszafolyó csapadék az áthaladási hézagokban egymást kölcsönösen akadályozza és ezáltal jó hőátadási teljesítmény elérését nem teszi lehetővé. A probléma megoldására a DE-3 010 625 sz. szabadalmi leírás nehezen párolgó folyadékokhoz olyan ún. olvasztóvezetéket javasol, amely a fázisváltoztató közegen függőlegesen van átvezetve, és amellyel a fázisváltoztató közeg csatornaszerüen megolvasztható. A hóközvetitó közeg a hőtároló belsején ben az igy képződő csatornán keresztül akadálytalanul keringtethető. Ez a megoldás kizárólag nehezen párolgó folyadékokra alkalmazható. Könnyen párolgó folyadékok esetében a fenti javaslat nem alkalmazható, mivel egyrészt a hóátvitelhez szükséges gőzbuborékok a csatornán belül felszállnak, anélkül, hogy a fázisváltoztató közeggel érintkezve hót adnának le, másrészt a gózbuborékok a felül nyitott csatornán keresztül eltávoznak és nem maradnak a tárolókózegben, ahol hóleadás és azt követő kicsapódás, illetőleg ismételt elpárolgás játszódhatna le. Könnyen párolgó folyadékok esetében célravezető megoldást jelenthet a hóközvetitó felületek megnövelése, például a fázisváltoztató közegben elrendezett bordák és lemezkék révén. Az érintkező felületek ily módon történő megnövelése azonban megnövekedett anyagköltséget jelent és korlátozólag hat a párolgási és lecsapódási folyamatra, ezért a höátadási teljesítmény növelésének ez a módja csak statikus latens hőtárolókban terjedt el, amelyek ilyen felületek nélkül nem működnek. A találmánnyal célunk elpárolgó és lecsapódó hóközvetitó közegekkel működő dinamikus latens hőtárolók hőbevitel közbeni hőátadási teljesítményének javítása az anyagfelhasználás egyidejű csókentése és az üzembiztonság növelése mellett. A megoldandó feladat a dinamikus latens hőtárolók fázisváltoztató közegébe irányuló hókőzlés szerkezeti elemek segítségével történő növelése. A kitűzött feladatot a találmány szerint azáltal oldottuk meg, hogy hőtároló rendszerben, amelynek höközveütö közeggel közvetlenül érintkező hagyományos hőátadó része, és a fézisvdltoztató közeggel közvetlenül 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
