CH131899A - Operating procedures for steam engines. - Google Patents

Operating procedures for steam engines.

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CH131899A
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steam
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Irinyi Arnold
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Irinyi Arnold
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/06Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Description

  

  Betriebsverfahren für Dampfkraftmaschinen.    Vorliegende Erfindung bezweckt die Si  cherung eines störungsfreien Betriebes und  gleichzeitig die Erzielung hohen thermischen  Wirkungsgrades von Dampfkraftmaschinen  bei Verwendung von Schwerdampf (Dampf  von hohem Volumgewicht) aus flüssigem  Brennstoff, welcher bei der Arbeitstempera  tur der Zersetzung zugänglich ist, als Treib  mittel.  



  Dies wird dadurch erreicht, dass gemäss  dem Verfahren der arbeitende, der Zerset  zung unter Temperatureinfluss zugängliche  Schwerdampf mit kleiner Verdampfungs  wärme und grosser spezifischer Wärme in  Mischung mit einer im Verhältnis zur Menge  des Schwerdampfes geringen Menge Dampf  einer nicht oder viel weniger zersetzlichen  Flüssigkeit verwendet wird, deren Verdamp  fungswärme wesentlich grösser ist als die der  den Schwerdampf liefernden Flüssigkeit.  



  Im allgemeinen ist es ratsam, als Ar  beitsdampfgemiseh ein aus nur zwei ver  <B>s</B> sehiedenartigen Komponenten bestehendes    Gemisch zu verwenden; doch ist die zusätz  liche Anwesenheit weiterer Komponenten  grundsätzlich nicht ausgeschlossen.  



  Als Schwerdampf liefernde flüssige  Brennstoffe kommen besonders     natürliche     und künstliche Öle, Destillate von Roh  petroleum, Teer,     Bitumen,    Harz     und    als     un-          zersetzlicher    oder schwer     zersetzlicher    Zu  satzstoff Wasser in Betracht.

   Daneben kön  nen auch Alkohole (besonders Äthyl- oder  Methylalkohol benutzt werden, und zwar,  weil sie bezüglich der für die Ausführung  des Verfahrens wesentlichen Eigenschaften  zwischen den     zersetzlichen    Ölen und dem  nicht     pyrogen        zersetzlichen    Wasser stehen,       sowohl        als        Zusatzstoff        zu        leichter     Brennstoffdämpfen, als auch als  Schwerdampf liefernder Brennstoff, im er  steren Falle in Verbindung mit Ölen,

   deren       Verdampfungswärme    wesentlich kleiner     ist     als die der Alkohole (Verhältnis der     Ver-          da.mpfungswärme    von Benzol zu Alkohol:  1: 2,25) und im letzteren Fall in Verbin  dung mit Wasser (Verhältnis der Verdamp-      fungswärme von Alkohol zu Wasser:  Geeignete Stoffkombinationen sind hier  nach beispielsweise Heiz-Leichtöle, beson  ders Gasolin mit Wasser oder Alkohol oder  mit Gemischen aus Wasser und Alkohol;

    ferner zur Benzolreihe gehörige Öle und  künstliche Motorenöle, wie sie besonders  durch sogenannte Krack- und     Hydrierungs-          prozesse    gewonnen werden, ebenfalls in Ver  bindung mit Wasser, Alkohol oder daraus  bestehenden Mischungen und schliesslich  Alkohol, besonders Äthyl- oder Methyl  alkohol und Mischungen daraus mit Wasser.  



  Bei geeigneter Wahl der Mischungs  komponenten ergibt sich das für hohen ther  mischen Wirkungsgrad  
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    erforderliche Mischungsverhältnis von selbst,  wenn die dampfliefernden Flüssigkeiten ge  meinsam in einem Verdampfer zur Ver  dampfung gebracht werden.  



  Wenn man zum Beispiel in einem Ver  dampfer Wasser und Benzol hält und bei  einem Druck von     etwa    20 Atmosphären  arbeitet, dann ergibt sich zur Speisung des  Arbeitsraumes der Dampfkraftmaschine ein  Dampfgemisch von rund 19 Gewichts  prozent Wasser und 81 Gewichtsprozent  Benzol. Arbeitet man mit einer Kondensa  tionstemperatur von etwa 50 bis 60   C,  so wird das an den Kondensator abgegebene  Dampfgemisch nur noch etwa 6 % Wasser  dampf enthalten, so dass die gesamte, im  Kondensator verloren gehende     Verdamp-          fungswärmemenge    des Wassers trotz dessen  grosser Verdampfungswärme sehr gering  ausfällt.

   Da ausserdem auch der Konden  satorverlust der schweren Brennstoffdämpfe  infolge der kleinen Verdampfungswärme des  Brennstoffes gering ist, wird ein hoher wirt  schaftlicher Wirkungsgrad erzielt, welcher  trotz der Zersetzlichkeit des die schweren  Dämpfe liefernden Brennstoffes im Dauer  betriebe aufrecht erhalten werden kann, da  die Gegenwart des Wassers die Brennstoff  zersetzung weitgehend hemmt.    Die aus dem Kondensator abgesaugte  Luft, welche mit Brennstoffdampf und  Wasserdampf entsprechend deren Partial  drucken gesättigt ist, kann zur Beheizung  des Verdampfers oder zum Betrieb einer  Verbrennungskraftmaschine eventuell unter  gleichzeitigem Zusatz von weiterem Brenn  stoff, zum Beispiel einem Teil des     konden-          sierten    Brennstoffes, benutzt werden.  



  Die praktische Durchführung der Er  findung kann hiernach beispielsweise wie  folgt geschehen: Man benutzt den zur Lie  ferung des Schwerdampfes bestimmten     Brenn.          stoff"    zum Beispiel Benzol, zusammen mit  Wasser,     eventuell    zunächst als Kühlmittel  in dem Kühler einer     Innenverbrennungs-          maschine    und überführt das Gemisch dann  in einen Verdampfer, wo man es durch Hei  zung eventuell unter Mithilfe der Auspuff  gase- vollends zur Verdampfung bringt.

   Das  Dampfgemisch wird dann zum Betrieb einer       Dampfkraftmaschine    (Kolbenmaschine oder  Turbine) benutzt und nach der Expansion  in einen Kondensator     geschickt.    In dem  Kondensator erfolgt teilweise Kondensation.  Teilweise wird bei der zwecks Erhaltung  des Vakuums nötigen     Luftabsaugung    auch  Brennstoff in     Dampfform    abgesaugt. Der  mit Luft gemischte,     abgesaugte    Dampf  kann beispielsweise zum Betrieb der Innen  verbrennungsmaschine benutzt werden, um  hier nochmals Arbeit zu     leisten,    oder er  kann auch direkt verbrannt werden.

   Das  Kondensat des Dampfgemisches wird ganz  oder teilweise in den     Verdampfungsraum          zurückgeführt,    in den nach Bedarf frischer  Brennstoff als Ersatz des verbrauchten zu  geführt wird.



  Operating procedures for steam engines. The present invention aims to ensure trouble-free operation and at the same time to achieve high thermal efficiency of steam engines when using heavy steam (steam of high volume weight) from liquid fuel, which is accessible at the working temperature of decomposition, as a propellant.



  This is achieved in that, according to the method, the working heavy steam, accessible to decomposition under the influence of temperature, with low evaporation heat and high specific heat is used in a mixture with a small amount of steam of a liquid that is not or much less decomposable in relation to the amount of heavy steam, whose heat of evaporation is much greater than that of the liquid supplying the heavy steam.



  In general, it is advisable to use a mixture consisting of only two different components as the working steam mixture; however, the additional presence of other components cannot be ruled out.



  Liquid fuels that provide heavy steam are particularly natural and artificial oils, distillates of crude petroleum, tar, bitumen, resin and, as an indecomposable or poorly decomposable additive, water.

   In addition, alcohols (especially ethyl or methyl alcohol) can also be used, because they stand between the decomposable oils and the non-pyrogenic water, both as an additive to light fuel vapors and as an additive for the execution of the process Fuel that delivers heavy steam, in the former case in conjunction with oils,

   whose heat of evaporation is significantly smaller than that of alcohols (ratio of heat of vaporization of benzene to alcohol: 1: 2.25) and in the latter case in connection with water (ratio of heat of vaporization of alcohol to water: suitable combinations of substances are here for example heating light oils, FITS gasoline with water or alcohol or with mixtures of water and alcohol;

    furthermore, oils belonging to the benzene series and synthetic engine oils, such as those obtained especially through so-called cracking and hydrogenation processes, also in connection with water, alcohol or mixtures thereof and finally alcohol, especially ethyl or methyl alcohol and mixtures thereof with water .



  With a suitable choice of mixing components, this results in high thermal efficiency
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    required mixing ratio by itself if the vapor-supplying liquids are brought to evaporation together in an evaporator.



  For example, if you keep water and benzene in a Ver evaporator and work at a pressure of about 20 atmospheres, then the result is a steam mixture of around 19 percent by weight of water and 81 percent by weight of benzene to feed the working space of the steam engine. If you work with a condensation temperature of around 50 to 60 C, the vapor mixture released to the condenser will only contain around 6% water vapor, so that the total amount of heat of evaporation of the water lost in the condenser is very low despite its high heat of evaporation fails.

   In addition, since the condenser loss of the heavy fuel vapors due to the small heat of evaporation of the fuel is low, a high economic efficiency is achieved, which can be maintained over the long term despite the decomposability of the fuel supplying the heavy vapors, since the presence of the water Largely inhibits fuel decomposition. The air sucked out of the condenser, which is saturated with fuel vapor and water vapor according to their partial pressure, can be used to heat the evaporator or to operate an internal combustion engine, possibly with the simultaneous addition of further fuel, for example part of the condensed fuel .



  The practical implementation of the invention can then be done, for example, as follows: You use the fuel intended for the delivery of heavy steam. material "for example benzene, together with water, possibly first as a coolant in the radiator of an internal combustion engine and then transfers the mixture to an evaporator, where it is completely evaporated by heating it, possibly with the help of the exhaust gas.

   The steam mixture is then used to operate a steam engine (piston engine or turbine) and, after expansion, is sent to a condenser. Partial condensation occurs in the condenser. In some cases, with the air extraction necessary to maintain the vacuum, fuel in vapor form is also extracted. The extracted steam mixed with air can be used, for example, to operate the internal combustion machine in order to do work again, or it can also be burned directly.

   The condensate of the steam mixture is wholly or partially returned to the evaporation chamber, into which fresh fuel is fed as required to replace the used one.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH:</B> Betriebsverfahren für Dampfkra.ftmaschi- nen unter Verwendung von bei der Arbeits temperatur zersetzlichem Schwerdampf aus flüssigem Brennstoff als Treibmittel, da durch gekennzeichnet, dass der arbeitende, der Zersetzung unter Temperatureinfluss zu gängliche Schwerdampf mit kleiner Ver- da.mpfungswärme und grosser spezifischer Wärme in Mischung mit einer im Verhält nis zur Menge des Schwerdampfes geringen. <B> PATENT CLAIM: </B> Operating method for steam power machines using heavy steam from liquid fuel that is decomposable at the working temperature as a propellant, as this is characterized by the fact that the working heavy steam, which is subject to decomposition under the influence of temperature, has a low as a result of the absorption heat and high specific heat mixed with a low level in relation to the amount of heavy steam. Menge Dampf einer nicht oder viel weniger zersetzlichen Flüssigkeit verwendet wird, deren Verdampfungswärme wesentlich grö sser ist als die der den Schwerdampf liefern den Flüssigkeit. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit, deren Dampf bei der Arbeitstemperatur weniger zersetzlich ist als der Schwer dampf, so gewählt ist, dass ihr Dampf bei der dem Beginn der Expansion ent sprechenden Temperatur im Dampf gemisch dem Gewicht nach in einem höheren Prozentsatz vorhanden ist als bei der Kondensationstemperatur. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwerdampf liefernde Flüssigkeit ein Öl benutzt wird. 3. Amount of vapor of a liquid which is not or much less decomposable and whose heat of vaporization is considerably greater than that of the liquid supplying the heavy vapor is used. SUBClaims: 1. Method according to claim, characterized in that the liquid, the vapor of which is less decomposable than the heavy vapor at the working temperature, is chosen so that its vapor is mixed in the vapor by weight at the temperature corresponding to the beginning of the expansion is present in a higher percentage than at the condensation temperature. 2. The method according to claim, characterized in that an oil is used as the liquid delivering heavy steam. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass ein natürliches Öl benützt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass ein künstliches Ö1 benützt wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass als Dampf von geringer Zer- setzlichkeit liefernde Flüssigkeit Wasser benützt wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass als Dampf von geringer Zer- setzlichkeit liefernde Flüssigkeit Alko hol benützt wird. 7. Method according to claim and dependent claim 2, characterized in that a natural oil is used. 4. The method according to claim and dependent claim 2, characterized in that an artificial Ö1 is used. 5. The method according to claim and dependent claim 2, characterized in that water is used as the low-decomposing liquid that supplies steam. 6. The method according to claim and dependent claim 2, characterized in that alcohol is used as the vapor of low decomposability supplying liquid. 7th Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass als Dampf von geringer Zer- setzlichkeit liefernde Flüssigkeit ein Gemisch von Wasser und Alkohol be nützt wird. B. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, gekennzeichnet durch die Benutzung von Heiz-Leichtöl als Schwerdampf lieferndes Öl. 9. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 8, dadurch ge kennzeichnet, dass als Heiz-Leichtöl Ga solin benützt wird. 10. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Benzol und dessen Derivaten als Schwerdampf lieferndes Öl. 11. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 4, gekennzeich net durch die Verwendung von durch Krackprozesse gewonnenen künstlichen Motorölen. 12. Method according to patent claim and dependent claim 2, characterized in that a mixture of water and alcohol is used as the liquid providing vapor of low decomposability. B. The method according to claim and dependent claim 2, characterized by the use of heating light oil as heavy steam oil. 9. The method according to claim and dependent claims 2 and 8, characterized in that Ga solin is used as heating light oil. 10. The method according to claim and dependent claim 2, characterized by the use of benzene and its derivatives as an oil that delivers heavy steam. 11. The method according to claim and dependent claims 2 and 4, characterized net by the use of artificial engine oils obtained by cracking processes. 12. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 4, gekennzeich net durch die Verwendung von durch Hydrierungsprozesse gewonnenen künst lichen Motorölen. 13. Verfahren nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch die Verwendung eines aus Alkohol und Wasser bestehenden Be- triebsdampfgemiSches. 14. Verfahren nach Patentanspruch., dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Kon densator der Dampfmaschine abgesaugte Luft-Brennstoff-Dampfgemisch zum Be trieb einer Verbrennungskr.aftmaschine benutzt wird. 15. Method according to claim and dependent claims 2 and 4, characterized by the use of artificial engine oils obtained by hydrogenation processes. 13. The method according to patent claim, characterized by the use of an operating steam mixture consisting of alcohol and water. 14. The method according to claim., Characterized in that the air-fuel-steam mixture sucked out of the condenser of the steam engine is used to operate an internal combustion engine. 15th Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet. da.ss neben dem abgesaugten Luft-Brenn- stoff-Dampfgemisch noch ein Teil des kondensierten Brennstoffes zum Betriebe der Verbrennungskraftmaschine benützt wird. Method according to claim and dependent claim 14, characterized. da.ss, in addition to the extracted air-fuel-vapor mixture, part of the condensed fuel is used to operate the internal combustion engine.
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