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Wasserrohr-Dampferzeuger mit zwangläufigem Wasserumlauf.
Die Erfindung betrifft einen Wasserrohr-Dampferzeuger mit zwangläufigem Wasserumlauf, in dessen Wasserrohren der Druck durch Drosselung des Wassers über demjenigen im eigentlichen Dampferzeuger gehalten wird. Um bei bekannten Dampferzeugern dieser Art eine Dampfentwicklung in den Wasserrohren zu verhindern, erfolgt die Abdrosselung des Wassers mittels am Ende dieser Rohre vorgesehener Abschnürungen, oder auch, unter Wegfall solcher Austrittswiderstände an den einzelnen Rohrenden, mittels eines oder mehrerer DrosEelorgane, die'ausserhalb des Ke3sels in der gemeinsamen Leitung zwischen den Wasserrohren und einer Wasser-und Dampftrommel angeordnet sind.
Bei Dampferzeugern mit engen Wasserrohren, denen das Speisewasser unter Druck zugeführt wird, ist es ferner auch schon vorgeschlagen worden, die Abdrosselung des zu verdampfenden Wassers durch kurze Rohrstäbe zu bewirken, welche die Wasserrohre mit eigentlichen Dampferzeugungsrohren verbinden und welche einen erheblich kleineren Durchgangsquerschnitt als die Wasserrohre besitzen.
Diesen bekannten Ausführungen gegenüber unterscheidet sich der neue Wasserrohr-Dampferzeuger dadurch, dass bei demselben die Wasserrohre in engere, die Abdrosselung des zu verdampfenden Wassers bewirkende lange Rohre übergehen, die sich im Bereiche der Heizgase befinden und in denen das mit erheblich grösserer Geschwindigkeit als in den übrigen Teilen des Dampferzeugers hindurchfliessende Wasser bei weiterer Wärmeaufnahme und allmählichem Abfall des Druckes von dem in den Wasserrohren auf den des eigentlichen Dampferzeugers bereits teilweise verdampft. In den langen, engen Drosselrohren hat das durch dieselben strömende Wasser Gelegenheit, von den Heizgasen weitere Wärme aufzunehmen, wobei der Wärmeaustausch infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit in diesen Rohren ein äusserst lebhafter ist.
Da zudem in den Drosselrohren ein allmählicher Druckabfall eintritt, verdampft das umlaufende Wasser bereits teilweise in diesen Rohren. Die Folge von all dem ist, dass die verdampfte Menge im Verhältnis zu der im Dampferzeuger flüssig gebliebenen Menge wesentlich grosser ausfällt, als in dem Falle, wo in dem die Abdrosselung bewirkenden Teil keine Wärme zugeführt wird. Die engen, langen Drosselrohre haben somit zur Folge, dass die umlaufende Wassermenge kleiner ausfällt und die Umlaufpumpe infolgedessen kleiner bemessen werden kann. Dieser Umstand trägt nun zur Erzielung des mit der Erfindung angestrebten zweiten Vorteils bei.
Dieser besteht darin, dass beim neuen Dampferzeuger eine Verdampfung des zu fördernden Wassers in der Umlaufspumpe selbst, und daher eine Beeinträchtigung des Wirkungsgrades dieser Pumpe dadurch verhindert werden, dass die Zuleitung für die Sp2iseflüssigkeit vor der Pumpe in deren Saugrohr münden gelassen wird, so dass die Speiseflüssigkeit die von der Pumpe angesaugte Flüssigkeit vor deren Eintritt in die Pumpe abkühlt. Diese Abkühlung ist nun um so stärker, als beim neuen Dampferzeuger die umlaufende Wassermenge kleiner als bisher ausfällt, so dass das der Pumpe zufliessende Gemisch am Verdampfen in dieser und somit eine Beeinträchtigung des Wirkungsgrades der Pump3 sicher verhindert wird.
Auf der Zeichnung ist eine Ausführung der Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt : Fig. 1 schematsich einen Dampferzeuger und Fig. 2 ein Entropieschaubild.
In Fig. 1 bezeichnet e eine Wasser-und Dampftrommel, in welcher die eigentliche Verdampfung vor sich geht. Der sich bildende Dampf wird durch Leitung 1 einem nicht gezeigten Dampfvcrbraucher zugeführt, während der in der Trommel e nicht verdampfte Teil des Wassers durch ein Fallrohr d einer Pumpe e zufliesst, in der es eine Druckerhöhung erfährt. Die Pumpe e fördert das Wasser in eine
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Rohre w über, die mit der Trommel c verbunden sind.
Die Rohre w sind noch den Heizgasen der Feuerung ausgesetzt und ihre Länge ist verhältnismässig gross ; sie bewirken eine Abdrosselung des Wassers und somit eine Druckerhöhung in den Wasserrohren n. h bezeichnet eine Leitung zum Zuführen von Speisewasser, die von der Pumpe e in das Fallrohr d mündet, welche1 gleichzeitig das Saugrohr der Pumpe bildet.
In den Rohren 10 findet ein allmählicher Abfall des Druckes von dem in den Wasserrohren herrschenden auf den des eigentlichen Dampferzeugers d statt. Infolge weiterer Wärmezufuhr in den Rohren w findet in denselben bereits eine teilweise Verdampfung des durchfliessenden Wassers statt. Dabei erfährt das Wasser-Dampfgemisch in den engen Rohren 10 eine wesentliche Geschwindigkeitserhöhung, was einmal den Wärmeaustausch zwischen den Heizgasen und der Ztl verdampfenden Flüssigkeit begünstigt und zudem eine gefährliche Erhitzung dieser Rohre 10, sowie eine Bildung von Kesselstein in denselben verhindert.
In den Wasserrohren a tritt dagegen infolge des dort herrschenden höheren Druckes noch keine Verdampfung ein, so dass diese Rohre unbedenklich der Strahlung der Feuerung ausgesetzt sein können. Das durch die Leitung h zufliessende Speisewasser bewirkt eine Abkühlung des umlaufenden Wassers, so dass eine teilweise Verdampfung des letzteren in der Pumpe e, was deren Wirkungsgrad äusserst nachteilig beeinflussen würde, verhindert.
Die geschilderten Vorgänge sollen an Hand der Fig. 2, welche ein Entropieschaubild zeigt, noch näher erläutert werden. In dieser Abbildung sind in einem rechtwinkligen Koordinatensystem die absoluten Temperaturen T als Ordinate und die Entropie S als Abszisse aufgetragen. Das Schaubild bezieht sich auf die ganze von der Umlaufspumpe e geförderte Flüssigkeitsmenge.
Die durch den vom Rohrbündel a dargestellten Überdruckteilfliessende Flüssigkeitsmenge nimmt in diesem Wärme auf, u. zw. vom Punkte A, welcher in allgemein üblicher, zulässiger Annäherungsweise auf der den flüssigen Zustand vom nassen Dampf scheidenden Grenzlinie gezeichnet ist und welcher der Temperatur der Flüssigkeit hinter der Pumpe e entspricht, bis zum Punkte B, welcher der Temperatur der Flüssigkeit entspricht,
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Die Wagereehte p schneidet die Grenzlinie, die den flüssigen Zustand vom nassen Dampf scheidet, im Punkte D und die Grenzlinie, welche den Zustand nassen Dampfes von der Überhitzung scheidet, im Punkte E. Der Punkt F teilt die Strecke D-E im Verhältnis der verdampften Menge zu der flüssig gebliebenen Menge. Dieses Verhältnis bestimmt die Fördermenge der Umlaufpumpe e.
Durch Regelung der Leistung der Pumpe e hat man es in der Hand, die Höhe des Punktes B im Entropieschaubild zu bestimmen, und somit auch die Lage von F. Zu diesem Zwecke können in Verbindung mit der Umlm f- pumpe e Mittel zur Erhöhung ihrer Fördermenge und Förderhöhe vorgesehen sein. Diese können so ausgebildet sein, dass sie durch selbsttätige oder von Hand vorzunehmende Einstellungen ein Arbeiten der Pumpe 13 in Anpassung an den Dampfverbrauch ermöglichen.
Würde nach der Drosselung des Wassers bis zu dessen Eintritt in die Trommel c keine Wärme mehr zugeführt, so sinkt der Druck nach der Kurve gleichen Wärmeinhaltes g (Fig. 2), welche die Wagerechte D-E in C schneidet. In diesem Falle verhält sich das erzeugte Dampfgewicht zum Pumpenfördergewicht wie D-C : E-D, d. h. viel ungünstiger, so dass die Pumpe grösser zu bemessen wäre und das umlaufende Wasser vor dessen Eintritt in die Pumpe auch weniger stark abgekühlt würde.
Der durch eine Leitung aus der Trommel c abfliessende Dampf kann erforderlichenfalls in an sich bekannter Weise noch überhitzt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Wasserrohr-Dampferzeuger mit zwangläufigem Wasserumlauf, in dessen Wasserrohren der Druck durch Drosselung des Wassers über demjenigen im eigentlichen Dampferzeuger gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserrohre (ct) in engere, die Abdrosselung des zu verdampfenden Wassers bewirkende Rohre (w) übergehen, die sich im Bereiche der Heizgase befinden und in denen das mit erheblich grösserer Geschwindigkeit als in den übrigen Teilen des Dampferzeugers hindurchfliessende Wasser bei weiterer Wärmeaufnahme und allmählichem Abfall des Druckes von dem in den Wasserrohren (a) herrschenden auf den des eigentlichen Dampferzeugers (e) bereits teilweise verdampft.