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Kondensator zum Niederschlagen von Dämpfen
Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit vertikalem Kondensatorgehäuse zum Niederschlagen von
Dämpfen an mit einem Kühlmedium gekühlten Flächen, bei dem die zu behandelnden Dämpfe am obe- ren Ende des Gehäuses tangential eintreten.
Kondensatoren haben die Aufgabe einem Dampf oder der Dampfphase eines Dampfflüssigkeitsgemisches die Verdampfungswärme zu entziehen, so dass die in den Kondensator eintretenden Dämpfe voll- kommen niedergeschlagen und in die flüssige Phase verwandelt werden. Bei der technischen Durchführung dieses Vorganges tritt meistens eine gewisseunterkühlung des Kondensates unter die jeweilige Sättigung- temperatur ein. In zahlreichen Fällen ist eine derartige Unterkühlung unerwünscht und soll möglichst ge- ring gehalten werden. Zur Vermeidung derartiger Unterkühlung ist es z. B. bekannt, waagrecht liegende
Kühlrohre eines Kondensators so untereinander anzuordnen, dass nur ein Teil des Rohrumfanges von dem jeweils vom oberen Rohr herabfliessenden Kondensat benetzt wird.
Bei vertikal angeordneten Kühlrohren kann man den gleichen Effekt durch Anordnen von Ringen um die Rohre erzielen, durch welche das ent- lang den Rohren abwärts fliessende Kondensat abgeschält und im freien Fall nach unten geleitet wird.
Eine weitere Schwierigkeit entsteht bei Kondensatoren dann, wenn feuchte Dämpfe mit hoher Ein- trittsgeschwindigkeit in den Kondensator eintreten und Tropfen der flüssigen Phase unmittelbar auf die
Kuhlelemente aufprallen. Hiedurch entstehen im Laufe der Zeit Abzehrungen an den Kühlelementen, welche schliesslich bis zur Lochbildung führen können. Ausserdem wird der sowieso flüssige Anteil des Nass- dampfes auf die Kühlelemente aufgespritzt und verstärkt hiedurch noch den Effekt unerwünschter Konden- satunterkühlung. Es ist daher wünschenswert, dass die Flüssigkeitstropfchen bereits vor ihren Auftreffen auf die Kühlelemente aus der Dampfphase abgeschieden und unmittelbar in das Kondensat abgeleitet werden.
Zu diesem Zweck ist es üblich, verschieden geformte Leitbleche am Eintritt des Dampfflüssigkeitsgemi- sches in den Kondensator anzuordnen, durch welche die Erosionswirkung auf die Kühlelemente zwar be- seitigt, jedoch keine Trennung der flüssigen von der dampfförmigen Phase bewirkt wird. Ausserdem unter- liegen derartige Leitbleche dann der Erosion und müssen in gewissen Zeitabständen erneuert werden.
Es sind auch bereits Wärmetauscher bekannt, die in ähnlicher Weise ausgebildet sind. Bei den be- kannten Einrichtungen sind die vom Dampf durchströmten Rohre von ruhendem Wasser umgeben, auch sind die Rohre zur Gänze von einem Mantel umgeben. Zweck dieser Einrichtungen ist es, das Kühlwasser teilweise zu verdampfen, wobei nebenbei auch eine gewisse Kondensation stattfindet.
Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, dass zwischen den dem Kondensatorgehäuse am nächsten liegenden Kühlflächen und der Gehäusewandung ein Abstand besteht, welcher grösser oder mindestens gleich der Breite des tangential eintretenden Dampfstrahles ist. Ferner ist die Mündung des Dampfein- trittstutzens derart ausgebildet, dass der Dampfstrahl einen rechteckigen Querschnitt erhält, wobei die längere Seite dieses Rechteckes parallel zur Längsachse des Kondensators ist.
Durch den tangentialen Eintritt und die zyklonartige Wirkung der Konstruktion sowie durch den Ab- stand der äussersten Rohre von der Wandung, welcher grösser ist als die Breite des Dampfstrahles, wird ein
Aufprallen des Dampfstrahles auf die Kühlrohre vermieden und eine Unterkühlung des Kondensates ver- hindert. Die Ausführung mit einem rechteckigen Mündungsquerschnitt des Dampfstrahles hat den beson- deren Vorteil, dass durch die Wahl eines länglichen Rechteckes, dessen längere Seite parallel zur Kon- densatorlängsachse liegt, der Abstand zwischen der äusseren Rohrreihe und dem Kondensatormantel be- grenzt und der Durchmesser des Kondensatormantels kleiner gehalten werden kann.
Dadurch wird der ein- tretende Dampf in Form eines schmalen Bandes zunächst entlang der Kondensatorwandung geführt, wobei
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sich die Wassertröpfchen infolge der Fliehkraft abscheiden. Mit abnehmender Geschwindigkeitsenergie wird sich der Dampf auch auf den Raum der Kühlrohre ausdehnen, ohne dass diese der Erosion unterworfen sind oder eine zusätzliche Unterkühlung eintritt.
Der Erfindungsgedanke ist beispielsweise in den Fig. 1-3 dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen stehenden Kondensator, während Fig. 2 den zugehörigen Horizontalschnitt darstellt.
In Fig. 3 ist noch die Ausbildung des rechteckigen Einströmquerschnittes in den Kondensator gezeigt.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 das Gehäuse des Kondensators mit dem oberen Rohrboden 2 und dem unteren Rohrboden 3. Zwischen den beiden Rohrböden sind die vertikalen Kondensatorkühlrohre 4 angeordnet. Der Eintritt des Dampfflüssigkeitsgemisches erfolgt im oberen Teil des Kondensators durch die Öffnung 5 in tangentialer Richtung.
Die Eintrittsgeschwindigkeit des Dampfflüssigkeitsgemisches wird vorzugsweise möglichst hoch gewählt. An einem möglichst tiefen Punkt 6 des Kondensatorgehäuses 1 wird das Kondensat abgeführt. Der Kondensator besitzt ferner einen oberen Deckel 7 mit der Eintrittsöffnung 8 für das Kühlmedium und einen unteren Deckel 9 mit der Austrittsöffnung 10 für das Kühlmedium. Entsprechend der Erfindung ist zwischen dem Kondensatorgehäuse 1 und der äusseren Rohrreihe 11 des Kondensators ein ringförmiger, freier Raum 12 frei gelassen, in welchem die Abscheidung der Wassertröpfchen aus dem mit hoher Geschwindigkeit eintretenden Dampfstrahlen erfolgt.
In Fig. 3 ist der rechteckige Eintrittsquerschnitt 13 des Dampfes in das Kondensatorgehäuse 1 dargestellt, wobei die längere Seite 14 des Rechteckes parallel zur Kondensatorachse liegt und die kürzere Seite 15 des Rechteckes etwa dem Abstand der äusseren Rohrreihe 11 von der Gehäusewandung 1 entspricht.
Die Erfindung ist auf die dargestellten Beispiele nicht beschränkt. So können z. B. an Stelle der Kühlrohre auch anders geformte Kühlelemente verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
EMI2.1
1. Kondensator mit vertikalem Kondensatorgehäuse zum Niederschlagen von Dämpfen an mit einem Kühlmedium gekühlten Flächen, bei dem die zu behandelndenDämpfe am oberen Ende des Gehäuses tangential eintreten, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den dem Kondensatorgehäuse am nächsten liegenden Kühlflächen und der Gehäusewandung ein Abstand besteht, welcher grösser oder mindestens gleich der Breite des tangential eintretenden Dampfstrahles ist.