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Dampfkondensationsanlage.
Wenn aus einem Hauptkondensator Luft durch einen Dampfstrahl abgezogen wird, der in einen Oberflächenhilfskondensator übergeht, in dem der Dampf durch für den Gebrauch in
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Es sind bereits Kondensationsanlagen bekannt, bei denen der mit Luft gemischte Dampf aus dem Kondensator durch einen Dampfstrahl abgezogen und in einen Behälter abgegeben wird, in dem durch eine Luftpumpe ein Unterdruck aufrecht erhalten wird.
Die Erfindung bezweckt nun eine Ausgestaltung der erwähnten Art von Kondensationsanlagen und ein Betriebsverfahren, das dahin zielt, die Wärme auszunutzen, wodurch die Grösse der Pumpe oder der Pumpen und die nötige Antriebskraft verringert werden können. Die Einrichtung ist derart getroffen, dass die Wärme des im Dampfstrahl enthaltenen und die Wärme des aus dem-Kondensator kommenden Dampfes vom Kesselspeisewasser nutzbringend auf-
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verlässigkeit und Betriebssicherheit der Anlage auch unter stark wechselnden Bedingungen steigen.
Nach der Erfindung wird eine bestimmte und regelbare Menge von Speisewasser, die gerade genügend ist, um die Wärme des Dampfstrahles in nutzbringender Weise aufzunehmen, in einen Behälter eingeführt, in dem das Wasser den aus dem Dampfstrahl herrührenden Dampf kondensiert und in dem die Temperatur und der Druck des lufthaltigen Dampfes höher sind als Dampftemperatur und-druck im Kondensator, wodurch die zur Kondensation des Dampfes im Behälter erforderliche Wassermenge und demgemäss auch die zum Austreiben des Wassers gegen die Aussenluft erforderliche Antriebskraft der Pumpe verringert wird. Das erwälmte Wasser wird aus dem Behälter getrennt und bei einer höheren Temperatur abgezogen als der mit Luft gemischte Dampf.
Dabei wird der Luftdruck bzw. die Luftdichte durch die Kondensation des lufthaltigen Dampfes durch eine andere Menge von Kesselspeisewasser erhöht, das eine niedrigere Temperatur aufweist als das aus dem Behälter abgegebene Wasser, wodurch der Rauminhalt eines gegebenen Luftgewichtes abnimmt und daher die Grösse der Luftpumpe und die zur Abgabe der Luft nötige Kraft verkleinert werden.
Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass eine Vorrichtung zur künst- lichen Kühlung des Wassers, das den lufthaltigen Dampf niederschlägt und kühlt, nicht erforderlich ist. Infolgedessen besteht auch die durch Undichtigkeiten bzw. Durchlässigkeit hervorgerufene Gefahr nicht, wie sie sonst bei künstlich gekühltem Wasser dort aufzutreten pflegt, wo das Kühlmittel Seewasser ist. Überdies ist der erforderliche Raum bzw. das erforderliche Gewicht verringert oder, wenn die Pumpengrösse gleich geblieben ist, kann die Anzahl der Hübe in der Minute verringert werden, so dass die Abnutzung und die Beanspruchung abnehmen.
Die durch die Erfindung erzielte Wirkung kann sowohl bei Oberflächenkondensatoren als auch bei Strahlenkondensatoren erhalten werden. Die Menge des bei einem Dampfstrahl benutzten Dampfes, der für die Entfernung eines grossen Gewichtes on Luft vorgesehen ist, kann z. B. hinreichend sein, um die Temperatur des ganzen Kondensats des Hilfskondensators um ungefähr 60 C zu erhöhen : Infolgedessen würde dieselbe Dampfmenge ein Drittel des Kon- densats oder ein Drittel'der gesamten für die Kessel erforderlichen Speisewassermenge um i"C erhöhen. Es sei angenommen, dass in einem Oberflächenkondensator das Vakuum 96 v. H. beträgt, ferner dass die Temperatur des lufthaltigen Dampfes 290 C ist und dass das Kondensat aus dem Kondensator mit 240 C durch eine eigene Pumpe abgezogen wird.
Wenn ein Drittel der gesamten Kondensatmenge mit 24 C in den Dampfstrahlbehälter eingeführt wird, so verlässt sie den Behälter mit ungefähr 410 C und die Temperatur des lufthaltigen Dampfes im Behälter wird auf ungefähr 430 C erhalten. Wenn der mit Luft gemischte Dampf aus dem Behälter in unmittelbare Berührung mit dem 24gradigen Kondensat kommt, so kann der Rauminhalt eines gegebenen Gewichtes von gesättigter Luft von 28 it3 auf M vermindert werden, wodurch es möglich ist, diese Menge durch eine Luftpumpe von verringerter Grösse, die auch eine verringerte Antriebskraft benötigt, zu tördern, so dass ein sehr hoher Wärmewirkungsgrad erreicht und erhalten werden kann.
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von z. B. 96 v.
H. und eine entsprechende Dampftemperatur von 29 C aufweist, wenn die Mischung von Kühlwasser und Kondensat, die aus dem Kondensator abgezogen wird und etwa 24 C aufweist, als Kesselspeisewasser geeignet ist oder wenn das Kesselspeisewasser aus einer anderen Quelle zugeführt wird.
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Bei einer Dampfturbinenkondensationsanlage, die unter sehr hohem Unterdruck arbeitet, können zwei Pumpen angewendet werden, von denen die eine in der gewöhnlichen Weise Kondensat aus dem Kondensator absaugt, wogegen die andere mit Luft gemischten Dampf aus dem Behälter abzieht. Dabei tritt das erwärmte Wasser zu einem oder beiden Pumpenzylindern zwischen dem Pumpenkolben und dem Auslassventil ein, so dass es ohne schädliche Wirkung auf die Absaugfähigkeit der Luftpumpe oder der Luftpumpen ist. Durch diese besondere Anordnung kann der Wasserverschluss, der gewöhnlich bei Vorrichtungen dieser Art angewendet wird, entfallen.
Infolgedessen kann diese Anordnung von grossem praktischen Vorteil namentlich auf Schiffen werden, wo der für einen Wasserverschluss unter dem Kondensator verfügbare Raum gewöhnlich nur sehr beschränkt ist, so dass der Druck, mit dem die Luftpumpe absaugt, und somit die zu bewältigende Luftmenge in engen Grenzen gehalten wird.
Wenn nur ein Luftpumpenzylinder angewendet wird, kann das erwärmte Wasser aus dem Behälter oberhalb des Pumpenkolbens und die Luft aus dem Behälter unterhalb des Kolbens eingelassen werden, während das Kondensat aus dem Kondensator durch eine getrennte Pumpe, z. B. durch eine kreisende Pumpe, abgesaugt wird. Es kann statt dessen auch erwärmtes Wasser aus dem Behälter durch eine Wasserpumpe abgesaugt und über oder unter dem Kolben oder unter und übez dem Kolben eingelassen werden oder es kann die Luft aus dem Behälter über dem Kolben und Kondensat aus dem Kondensator unter dem Kolben eingelassen werden.
Die Zeichnungen zeigen beispielsweise eine Ausführungsform einer nach der Erfindung eingerichteten Anlage, bei der mit Luft gemischter Dampf aus dem Kondensator c durch einen Dampfstrahl s abgesaugt wird, der sich in einen Behälter r ergiesst. Eine abgemessene und regelbare Menge von Kesselspeisewasser, die nur gerade genügend ist, um die Wärme des Dampfstrahles nutzbringend aufzunehmen, wird durch das Ventil g in den Behälter r eingelassen, in dem es den Dampf aus der Dampfstrahlvorrichtung s niederschlägt und in dem die Dampftemperatur höher erhalten wird als die Dampftemperatur im Kondensator, wodurch die für die Kondensation des Dampfes im Behälter r erforderliche Wassermenge verkleinert und infolgedessen die für das Abgeben dieses Wassers an die Aussenluft erforderliche Antriebskraft der Pumpe verringert wird.
Das erhitzte Wasser wird aus dem Behälter r getrennt durch ein Rohr e
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das Rohr f entfernt wird. Der Luftdruck des mit Luft gemischten Dampfes wird dabei durch die Kondensation des Dampfes durch einen anderen Teil des Kesselspeisewassers vermehrt, das durch das Ventil A eingelassen wird und von niedrigerer Temperatur als das aus dem Behälter r durch das Rohr e abgegebene Wasser ist. Infolgedessen ist die Temperatur der an die Pumpe abgegebenen Luft niedriger als die Temperatur des aus dem Behälter durch das Rohr e abgezogenen erwärmten Wassers, wodurch der Rauminhalt eines gegebenen Luftgewichtes verkleinert und die Grösse der. Luftpumpe und die zu deren Antrieb nötige Kraft verringert wird.
Nach Fig. i wird das Kondensat aus dem Oberflächenkondensator c durch das Rohr d mit Hilfe einer Pumpe b abgezogen und ein Teil des aus der Pumpe abgegebenen Kondensats wird aus dem Warmwasserbehn. lter w unmittelbar durch das Rohr t an den Behälter r und das Rohr/
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durch das Rohr. f mit Hilfe der Pumpe a unterhalb des Kolbens abgezogen, während das erwärmte Wasser aus dem Behälter durch das Rohr e und dieselbe Pumpe a, jedoch über dem Kolben, abgezogen wird, wodurch man die Wasserbelastung bei beiden Pumpen a und b auszugleichen sucht.
Das Rohr f kann auch mit dem Zylinder der Pumpe b zwischen dem Kolben und den Auslassventilen verbunden werden, so dass die Pumpe b auch mit Luft gemengten Dampf aus dem Behälter r abziehen kann.
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Behälter r duich das Rohr e dem Pumpenzylinder b über dem Kolben zugeführt wird, worin es sich mit dem aus dem Kondensator durch das Rohr d abgezogenen Wasser mischt. Bei diesem Ausführungsbeispiele sind beide Pumpen ventillos.
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Die Pumpe a saugt die mit Luft gemischten Dämpfe und erwärmtes Wasser aus dem Behälter r ab und liefert diese durch das Rohr i in den Zylinder der Pumpe b zwischen Kolben und Auslassventilen. Es kann auch das Wasser aus der Auslasskammer der Pumpe a durch eine Hilfspumpe entfernt und die Luft allein durch das Rohr i in den Zylinder der Pumpe b geliefert werden.
Bei der beschriebenen Anordnung beeinträchtigt das Abziehen des mit Luft gemischten Dampfes aus dem Behälter r in keiner Weise das Entfernen des Kondensats aus dem Kondensator durch das Rohr d. Infolgedessen ist diese Einrichtung sehr vorteilhaft, da dadurch die aus der Benutzung eines Wasserverschlusses zwischen der Pumpe b und dem Kondensator c sich ergebenden Nachteile vermieden werden.
Fig. 4 zeigt eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 2, die für Strahlkondensatoren anwendbar ist. wenn das Kühlwasser zur Kesselspeisung geeignet ist. In diesem Ausführung-
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beispiel wird das Kühlwasser zusammen mit dem Kondensat aus dem Strahlkondenator c durch die Pumpe m entfernt, die durch das Rohr n-liefert, wobei ein Teil des Wassers durch das Rohr t an den Behälter r und das Rohr f abgegeben wird. Mit Luft gemischter Dampf wild aus dem Behälter r durch das Rohr mit Hilfe der Pumpe a abgezogen, wogegen das erwärmte Wasser aus dem Behälter r durch das Rohr e an die Pumpe b abgegeben wird.
Um die Luftabsaugung der Pumpen zu vergrössern, kann der Zylinder der Pumpe b mit dem Rohr/durch ein Rückschlag- ventil verbunden werden, wie dies in gestrichelten Linien angedeutet ist.
Fig. 5 zeigt eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 4. Bei dieser Anordnung wird eine einzige Luftpumpe a verwendet, wobei der mit Luft gemischte Dampf aus dem Behälter r durch das mit dem Zylinder der Pumpe unterhalb des Kolbens verbundene Rohr f abgezogen wird, wogegen das erwärmte Wasser aus dem Behälter r durch das Rohr e an den Zylinder der Pumpe über dem Kolben abgegeben wird.
In der eine abgeänderte Ausführungsform der Fig. I darstellenden Fig. 6 ist ein zweiter Behälter k, der die Luftansaugeanlage bildet, vorgesehen. Das erwärmte Wasser aus dem Behälter r zusammen mit dem Wasser und dem niedergeschlagenen Dampf aus dem Behälter k werden in ein gemeinsames Rohr e geführt, aus dem das Wasser in die Pumpe b über dem Kolben fliesst, wogegen die Luft durch das Rohr. f mit Hilfe der trockenen Luftpumpe a entfernt wird.
Obgleich im vorstehenden besondere Ausführungsformen beschrieben worden sind, so ist es doch klar, dass die nach der Erfindung eingerichteten Anlagen mit irgendeiner geeigneten Pumpenart zusammen angewendet werden können. Ferner kann der Behälter z. B. nach dem
Gegenstromverfahren gebaut sein oder es kann aus dem Dampf-und Luftgemisch aus dem Behälter der Dampf in einem getrennten Gefäss oder Rohr oder. in einer getrennten Kammer dieses Gefässes entfernt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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Steam condensation system.
When air is drawn from a main condenser by a jet of steam which passes into a surface auxiliary condenser in which the steam passes through for use in
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Condensation systems are already known in which the steam mixed with air is drawn off from the condenser by a steam jet and discharged into a container in which an underpressure is maintained by an air pump.
The invention now aims at an embodiment of the mentioned type of condensation plant and an operating method which aims to utilize the heat, whereby the size of the pump or pumps and the necessary driving force can be reduced. The device is designed in such a way that the heat of the steam contained in the steam jet and the heat of the steam coming from the condenser from the boiler feed water are usefully applied.
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The reliability and operational safety of the system increase even under strongly changing conditions.
According to the invention, a certain and controllable amount of feed water, which is just sufficient to absorb the heat of the steam jet in a beneficial manner, is introduced into a container in which the water condenses the steam resulting from the steam jet and in which the temperature and the The pressure of the air-containing steam are higher than the steam temperature and pressure in the condenser, which reduces the amount of water required for condensation of the steam in the container and, accordingly, also the driving force of the pump required to expel the water against the outside air. The heated water is separated from the container and drawn off at a higher temperature than the steam mixed with air.
The air pressure or the air density is increased by the condensation of the air-containing steam by a different amount of boiler feed water, which has a lower temperature than the water discharged from the container, whereby the volume of a given air weight decreases and therefore the size of the air pump and the the force required to release the air can be reduced.
A special feature of the invention is that a device for the artificial cooling of the water, which precipitates and cools the air-containing steam, is not required. As a result, there is also no risk caused by leaks or permeability, as is usually the case with artificially cooled water where the coolant is seawater. In addition, the space or weight required is reduced or, if the pump size has remained the same, the number of strokes per minute can be reduced, so that the wear and the stress are reduced.
The effect achieved by the invention can be obtained both with surface capacitors and with radiation capacitors. The amount of steam used in a steam jet, which is intended for the removal of a large weight of air, can e.g. B. be sufficient to increase the temperature of the entire condensate of the auxiliary condenser by about 60 C: As a result, the same amount of steam would increase a third of the condensate or a third of the total amount of feed water required for the boiler by i "C. Let us assume that the vacuum in a surface condenser is 96%, furthermore that the temperature of the air-containing steam is 290 C and that the condensate is drawn off from the condenser at 240 C by its own pump.
If a third of the total amount of condensate is introduced into the steam jet container at 24 C, it leaves the container at approximately 410 C and the temperature of the aerated steam in the container is maintained at approximately 430 C. If the vapor mixed with air from the container comes into direct contact with the 24-degree condensate, the volume of a given weight of saturated air can be reduced from 28 liters to M, which makes it possible to use an air pump of reduced size, which also requires a reduced driving force, so that a very high thermal efficiency can be achieved and maintained.
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from Z. B. 96 v.
H. and a corresponding steam temperature of 29 C if the mixture of cooling water and condensate, which is withdrawn from the condenser and has about 24 C, is suitable as boiler feed water or if the boiler feed water is supplied from another source.
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In a steam turbine condenser which operates under very high negative pressure, two pumps can be used, one of which sucks condensate from the condenser in the usual manner, while the other draws steam mixed with air from the container. The heated water enters one or both pump cylinders between the pump piston and the outlet valve, so that it has no harmful effect on the suction capacity of the air pump or the air pumps. With this special arrangement, the water seal, which is usually used in devices of this type, can be omitted.
As a result, this arrangement can be of great practical advantage, especially on ships, where the space available for a water seal under the condenser is usually only very limited, so that the pressure at which the air pump draws and thus the volume of air to be handled is kept within narrow limits becomes.
If only one air pump cylinder is used, the heated water can be admitted from the container above the pump piston and the air from the container below the piston, while the condensate from the condenser is fed in by a separate pump, e.g. B. is suctioned off by a rotating pump. Instead of this, heated water can be sucked out of the container by a water pump and let in above or below the flask or below and above the flask, or the air can be admitted from the container above the flask and condensate from the condenser below the flask.
The drawings show, for example, an embodiment of a system set up according to the invention, in which steam mixed with air is sucked out of the condenser c by a steam jet s which pours into a container r. A measured and controllable amount of boiler feed water, which is only just enough to take up the heat of the steam jet usefully, is admitted through the valve g into the container r, in which it condenses the steam from the steam jet device s and in which the steam temperature is kept higher is called the steam temperature in the condenser, whereby the amount of water required for the condensation of the steam in the container r is reduced and as a result the driving force of the pump required for the delivery of this water to the outside air is reduced.
The heated water is separated from the container r by a pipe e
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the tube f is removed. The air pressure of the steam mixed with air is increased by the condensation of the steam by another part of the boiler feed water which is admitted through valve A and is of a lower temperature than the water discharged from container r through pipe e. As a result, the temperature of the air delivered to the pump is lower than the temperature of the heated water withdrawn from the container through the pipe e, whereby the volume of a given air weight is reduced and the size of the. Air pump and the force required to drive it is reduced.
According to FIG. I, the condensate is drawn off from the surface condenser c through the pipe d with the aid of a pump b and part of the condensate discharged from the pump is removed from the hot water container. lter w directly through the pipe t to the container r and the pipe /
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through the pipe. f is drawn off below the piston with the aid of pump a, while the heated water is drawn off from the container through pipe e and the same pump a, but above the piston, which tries to balance the water load in both pumps a and b.
The pipe f can also be connected to the cylinder of the pump b between the piston and the outlet valves, so that the pump b can also draw off vapor mixed with air from the container r.
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Container through which the pipe e is fed to the pump cylinder b above the piston, in which it mixes with the water withdrawn from the condenser through pipe d. In this embodiment, both pumps are valveless.
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The pump a sucks the vapors mixed with air and heated water from the container r and delivers them through the pipe i into the cylinder of the pump b between the piston and the outlet valves. It is also possible to remove the water from the outlet chamber of the pump a by an auxiliary pump and to deliver the air to the cylinder of the pump b solely through the pipe i.
With the arrangement described, the withdrawal of the air mixed vapor from the container r in no way interferes with the removal of the condensate from the condenser through the pipe d. As a result, this device is very advantageous since it avoids the disadvantages resulting from the use of a water seal between the pump b and the condenser c.
FIG. 4 shows a modification of the embodiment according to FIG. 2, which can be used for beam capacitors. if the cooling water is suitable for the boiler feed. In this version-
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For example, the cooling water together with the condensate is removed from the jet condenser c by the pump m, which supplies n- through the pipe, with part of the water being discharged through the pipe t to the container r and the pipe f. Steam mixed with air is drawn out of the container r through the pipe with the aid of the pump a, whereas the heated water from the container r is discharged through the pipe e to the pump b.
In order to increase the air suction of the pumps, the cylinder of the pump b can be connected to the pipe / through a non-return valve, as indicated in dashed lines.
Fig. 5 shows a modification of the embodiment of Fig. 4. In this arrangement, a single air pump a is used, the vapor mixed with air from the container r being withdrawn through the pipe f connected to the cylinder of the pump below the piston, whereas the heated water from the container r is delivered through the pipe e to the cylinder of the pump above the piston.
In FIG. 6, which shows a modified embodiment of FIG. 1, a second container k, which forms the air intake system, is provided. The heated water from the container r together with the water and the precipitated steam from the container k are fed into a common pipe e, from which the water flows into the pump b above the piston, while the air flows through the pipe. f is removed using the dry air pump a.
Although particular embodiments have been described above, it is clear that the systems arranged according to the invention can be used together with any suitable type of pump. Furthermore, the container can, for. B. after
Countercurrent process can be built or it can be from the steam and air mixture from the container or the steam in a separate vessel or pipe. be removed in a separate chamber of this vessel.
PATENT CLAIMS: