Légkondenzációs hűtőtorony (Heller László és Forgó László)

A világ villamosenergia-igényének állandó és erőteljes növekedése a XX.század közepén rendkívül nagy feladat elé állította a villamos erőművek tervezőit.
Nem csupán a mennyiségileg növekvő igényeket kellett kielégíteni, hanem arról is gondoskodni kellett, hogy az új erőművek korszerűbbek, gazdaságosabbak legyenek. A villamos erőművekben különféle tüzelőanyagok (ásványi szén, kőolaj, földgáz) elégetésével fűtik a kazánt, amelyben tisztított és lágyított vízből nagynyomású gőzt állítanak elő. A gőzzel turbinákat hajtanak meg, azok pedig működésbe hozzák a villamos áramot szolgáltató generátorokat. A turbinából érkező fáradt gőzt hűtőkondenzátoron cseppfolyósítják, majd - megőrizve tisztaságát - újra a kazánba vezetik. Az első erőművekben a kondenzátor hűtésére vízhűtést alkalmaztak, nedves hűtőtornyot, ez igen nagy vízmennyiséget igénylő technológia volt. Ezért már régi törekvés volt, hogy olyan hűtőtornyot, olyan kondenzációs rendszert alakítsanak ki, amelynek hűtésére levegőt használnak fel, és nincs párolgásból származó vízveszteség.
A vízellátási problémákat szinte maradéktalanul megoldja a Heller-Forgó-rendszerű légkondenzációs hűtőtorony.
1954-ben egy textilgyárban kísérleti jelleggel kezdte meg üzemelését a világon elsőként létesített légkondenzációs berendezés. Még a legderűlátóbb szakemberek sem merték volna kijelenteni, hogy röpke egy évtized alatt világhírnévre tesz szert a dr. Heller László és dr. Forgó László találmányának egyesítéséből keletkezett hűtőtorony, melyet ma már csak úgy emlegetnek, hogy a "Heller-Forgó-féle légkondenzációs berendezés". A sikeres kísérletet rövidesen követte az üzemszerű alkalmazás, elsőként Dunaújvárosban, a vasműben, majd külföldön és idehaza is.
A légkondenzációs rendszer jellegzetessége a keverő típusú kondenzátor és a szabadban elhelyezett, apróbordás elemekkel rendelkező víz-levegő hőcserélő berendezés.
A keverőkondenzátorban a gőzturbinából kilépő, munkát végzett gőz a tápvíz tisztaságú hűtővízzel keveredik, aminek hatására a gőz kondenzálódik, a hűtővíz hőmérséklete pedig emelkedik. A hűtővíz porlasztófúvókákon keresztül jut be a gőztérbe úgy, hogy a rövid csövekből és terelőlemezekből álló fúvókák egymással párhuzamos vízhártyákat alakítanak ki, a gőz e hártyák közé áramlik és kondenzálódik. A légelszívások helyén utóhűtő fúvókák biztosítják a levegő-gőz keverék megfelelő lehűtését. A kondenzátorból a kondenzátum és a hűtővíz keveréke két irányban távozik. A lecsapódott gőznek megfelelő mennyiséget a kondenzátumszivattyú a tápvíz-előmelegítő rendszeren keresztül a kazán felé továbbítja. A kondenzátumnál 50-70-szer nagyobb mennyiségű hűtővizet a keringetőszivattyú a száraz hűtőtorony alján elhelyezett apróbordás hőcserélőkön hajtja át. Ezekben a hőcserélőkben a hűtővíz a hidegebb, atmoszferikus levegő hatására lehűl, majd visszajut a kondenzátor porlasztófúvókáihoz. 
A hűtőtorony hiperbolikus vagy hengeres alakú, általában vasbetonból készült 100-120 m magas építmény. A torony belépőnyílásában, az alján, a kerület mentén függőlegesen vannak elhelyezve a Forgó-féle apróbordás hőcserélőtáblák. A hőcserélőtáblák merevítőrudazattal vannak összekötve úgy, hogy egymás mellett cikcakkban, egymással 60°-os szöget bezárva helyezkednek el.
Az apróbordás hőcserélő lehetővé teszi, hogy kis légellenállás és viszonylag kis légsebesség esetén is igen kis hőmérsékletkülönbségek mellett, jó hőátadási tényezővel lehessen a rendkívül nagy hőmennyiséget átadni a levegőnek. Szerkezeti felépítésének lényege, hogy a hűtővíz csöveire (99,5%-os) alumíniumból készült lemezeket erősítenek fel úgy, hogy minden olyan két cső között, amelyben a hűtővíz ellentétes irányba áramlik, a hővezetést gátló megszakítás, borda van kialakítva. Az ezekkel az apróbordás elemekkel felmelegített levegő nagy természetes huzatkülönbséget hoz létre még nyári viszonyok között is, ami a hűtőtorony természetes légellátását biztosítja.
Ha a hűtővíz lehűtéséhez szükséges mennyiségű atmoszferikus levegőt a torony kéményhatása mégsem biztosítja, akkor ventilátor segítségével hozzák létre a megfelelő huzatot.
A légkondenzációs hűtőtorony előnye, hogy a hűtővíz teljesen zárt rendszerben kering, vízvesztesége nincs. A kis vízfogyasztás következtében az erőmű telephelyének megválasztása a víz beszerzési lehetőségeitől gyakorlatilag függetleníthető. Minthogy a hűtővíz a levegővel közvetlenül nem érintkezik, párolgási vesztesége nincs, ezért a rendszer első feltöltése után póthűtővíz gyakorlatilag nem szükséges. A hűtővízrendszer túlnyomó része, a hűtővízszivattyútól a hőcserélőn át a vízturbináig atmoszferikusnál nagyobb nyomás alatt áll, ezért ki van zárva, hogy a külső, atmoszferikus levegő a hűtővízrendszerbe és ezen keresztül a kazánrendszerbe juthasson. Másrészről a hőcserélőkben uralkodó nagyobb nyomás megkönnyíti - esetleges meghibásodás alkalmával - a lyukadási helyek felderítését, mivel ezen a helyen a víz jön ki, és nem a levegő megy be a rendszerbe. A teljesen zárt csőrendszerben keringő hűtővíz a kazántápvízzel azonos minőségű, nincs szükség tehát elválasztó felületre a kondenzálódó gőz és a víz között. A nagyméretű és költséges rézcsöves felületi kondenzátor helyett egyszerű keverőkondenzátor kerül alkalmazásra. 

A feltalálókról:
Heller László (1907-1980) Kossuth-díjas gépészmérnök, feltaláló, a hőtan és az energetika tudósa, Nagyváradon született.
1931-ben a Zürichi Műszaki Egyetemen szerzett diplomát, a szilárdságtan volt a szakterülete.  A '40-es években az ő tervei alapján épült Magyarország első nagynyomású ipari hőerőműve az Ajkai Timföldgyár mellett. Ebben az időben dolgozta ki az erőművek víz nélküli, levegővel történő hűtésére szolgáló eljárását, a róla elnevezett "Heller-system"-et, vagy ahogy másképp is ismert itthon: a "Heller-Forgó-rendszer"-t. A II.világháború után megalapította az EGART-ot, a Hőterv és a későbbi Energiagazdálkodási Intézet (EGI) jogelődjét. A privatizálást kihasználva a hasonló profilú német GEA szerezte meg a tulajdonjogot a szabadalmakkal együtt, és ezután az EGI erősebb gazdasági háttérrel, önálló mérnöki munkát végezhetett. 1951-ben egyetemi tanári kinevezést kapott a Budapesti Műszaki Egyetemre, ahol megszervezte az Energiagazdálkodási Tanszéket. Tanítványai közül itthon és külföldön igen sokan elismert szakemberré váltak. 1954-től akadémikus, a World Energy Conference magyar nemzeti bizottságának elnöke volt. Színvonalas mérnöki munkásságát szabadalmainak (időnként más feltalálóval együtt) nagy száma is jellemzi.
Forgó László (1907-1985) gépészmérnök, ő is a Zürichi Műszaki Egyetemen tanult, 1929-ben szerzett diplomát, majd ott tanított 1931-ig. Magyarországra visszatérve a Magyar Radiátorgyár Rt. fejlesztőmérnöke lett. Itt dolgozott 18 évig, főként hőtechnikai gépek és berendezések műszaki fejlesztésén. Első találmányai is itt születtek: az "Invert rostély" és a "Sterilizátor" c. találmánya külföldi védelmet is nyert. A gyár az ő eredményeit is hasznosító termékeit sikeresen értékesítette a magyar, a német és az amerikai piacon. A II. világháború után a cég újjászervezésében is részt vett. Ezután az Iparügyi Minisztériumba került, majd a Hőtechnikai Kutatóintézet igazgatóhelyettese lett. Itt fejlesztette ki nagy jelentőségű találmányát, az ún. "apróbordás hőcserélőt", és az ehhez szükséges gyártástechnológia kidolgozásában is fontos szerepet játszott. 1951-től haláláig a HŐTERV, majd az ennek jogutódjaként működő Energiagazdálkodási Intézet főszaktanácsadója volt. Műszaki érdeklődése igen széles körű volt: foglalkozott hőtechnikai gépekkel és készülékekkel, energiaracionalizálással, távfűtéssel. Találmányok, szabadalmak sora jelzi munkásságát. A gyakorlati hőátszármaztatás terén világszerte elismert szakembernek számított. Doktori disszertációjában a párhuzamosan kapcsolt kondenzátorcsövek légtelenítését dolgozta fel. Ilyen irányú munkásságával alapot teremtett a nagy teljesítményű, levegőhűtésű kondenzátorok méretezéséhez. Több szabadalma volt a légkondicionáló egyik alapelemének, a keverőkondenzátornak a tervezésével kapcsolatban is.

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése