DE1031461B - Anordnung zur Waermeuebertragung in einer Brennkammer, die mit einer Feuerung mit schwingender Verbrennung betrieben wird - Google Patents

Description

• Anordnung zur Wärmeübertragung in einer Brennkammer, die mit einer Feuerung mit schwingender Verbrennung betrieben wird Es sind Feuerungen mit schwingender Verbrennung bekannt, welche aus einer Brennkammer und einem Auspuffrohr bestehen. Brennstoff und Luft werden der Brennkammer in kurzen Zeitabständen zugeführt, so daß die Verbrennung in schnell aufeinanderfolgenden Verpuffungen erfolgt. Durch die Druckwelle einer Verpuffung werden die Verbrennungsgase durch das Auspuffrohr ausgestoßen, und durch die nachfolgende Unterdruckwelle werden die Verbrennungsluft und der Brennstoff für die nächste Verpuffung in die Brennkammer eingesaugt.
• Es ist ferner bekannt, die Wärme der Feuergase einer schwingenden Verbrennung so zu übertragen, (laß die Wäxmeübertragungsflächen in einem Raum liegen, in welchem die Wärmeübertragung durch die durch die Brenner angeregten Schwingungen stark erhöllt wird. Auch die Wärmeübertragung in Strahlungsräumen oder an Strahlungsheizflächen wird dadurch wesentlich verbessert, da auch an solchen Wärmeübergangsflächen immer ein Teil der Wärme durch Berührung übertragen und dieser Teil durch die Schwingungen stark vergrößert wird.
• Dadurch, daß die Länge des von Schwingungen erf üllten, die Heizflächen umschließenden Raumes gleich einer größeren Zahl halber Wellenlängen beinessen wird, ist dieser Raum immer genügend groß, um die zur wirtschaftlichen Abkühlung der Gase nötigen Heizflächen aufzunehmen. Zwar bewirken die in der Brennkammer angeordneten Rohrpakete einen Verlust an Schwingungsenergie infolge Reibung; da, aber die Schwingungsenergie etwa nur 1011/o der Gesamtenergie, die Verluste an den Rohrpaketen durch Reihung aber weniger als 10% der Schwingungsenergie ausmachen, ist der gesamte Schwingungsene:rgieverlust gering. Bekannt ist auch, daß durch den Druckgewinn der schwingenden Verbrennung alle Gebläse, die sonst zum Betrieb einer Wärmeübertragungsvorrichtung nötig sind, erspart werden können. Schließlich wurde auch schon vorgeschlagen, an den Stellen der Geschwindigkeitsknotenpunkte Aschetrichter an der Brentikammer anzuordnen, daß die- Asche wegen der an diesen Stellen herrschenden niedrigen Gasgeschwindigkeit vorwiegend dort ausfällt.
• Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der Wärmeübertragung in dem dem Brenner na,chgeschalteten Raum. Damit eine bestmögliche Wirkung erreicht wird, muß der Schwingungsweg.der Gasteilchen in dem nachgeschalteten Raum iin Bereich der Heizflächen einen Grö#ßtwert besitzen, d. h., der Geschwindigkeitsverlauf der Gasteilchen in der Schwingung muß an diesen Stellen einen Schwingungsbauch aufweisen. Die Knoten- und Bauchpunkte werden mittels Resonanz bestimmt und können unter Berücksichtigung der Heizgastemperaturen vorausberechnet werden. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit c der Schwingung (Schallgeschwindigkeit) ist bekanntlich propo.rtic>nal VT, wenn T die absolute Temperatur ist. Ist ii, die Schwingungszahl, so wird die Wellenlänge demnach mit abnehmender Temperatur kleiner. Dies ist bei der Anordnung der Heizflächen insofern zu berücksichtigen, als die Abstände zwischen den einzelnen Heizflächenteilen gegen die Gasauslaßöffnung hin immer kleiner werden. Bei abfallenden Feuergastemperaturen bei Teillasten nimmt auch die Frequenz der Brenner ab und darnit bleibt trotz der geringeren Fortpflanzungsgeschwindigkeit die Lage der Knc>tenpunkte praktisch die gleiche.
• Die Heizflächen werden erfindungsgemäß, also in jenen Bereichen der Brennkarnmer angeordnet, in welchen im Geschwindigkeitsverlauf Bauchpunkte, entstehen, während an den Stellen der Geschwindigkeitsknotenpunkte, die ohnehin zwischen zwei Heizflächen nötigen Zwischenräume zu liegen kommen. In diese Zwischenräume mit geringster Gasgeschwindigkeit können dann auch in bekannter Weise die Öffnungen des Brennraumes, wie Aschetrichter und Einsteigetüren, verlegt werden.
• Die Anordnung ist schematisch in Abb. 1 dargeste,llt.
• Die Brenner 1 blasen an der Stelle ein, an der ein Schwingungsbauch im Geschwindigkeitsverlauf entsteht. Mit 2 ist der Strahlraum bezeichnet, in welchem je nach den vorhandenen Temperaturen Strahlungsheizflächen 3 zusätzlich untergebracht werden. Weitere Berührungsheizflächen 4 in Fc>rm von Rohrbündeln (Überhitzer oder Wasservorwänner bei Dampfkesseln) folgen. Auch die Wände der Brenner und des Strahlraumes sindaus gekühlten Elementen, z. B. Verdampferroi aufgebaut. An der Stelle 5, an der wiederum ein Schwingungsbauch vorhanden ist, werden die genügend abgekühlten Gase zum Scho,rnstein abgeführt.
• In den daneben gezeichneten Diagrammen (Abb. 2) ist über der Länge des dem Brenner nachgeschalteten Raumes bei A der Verlauf des Druckes p und bei B der Verlauf der Geschwindigkeit w der Ga3teilchen in der Schwingung dargestellt. Der Kurvenverlauf zeigt die Verteilung der Bauch- und Knotenpunkte und dien mit abnehmender Temperatur kleiner werdenden Ab- stand derselben sowie die Phasrenverschiebung von einer viertel Wellenlänge zwischen Druck-verlauf p und Geschwindigkeitsverlauf w.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Wärmeübertragung in einer Brennkammer, die mit einer Feuerung mit schwingender Verbrennung betrieben wird und deren Länge größer als die halbe Wellenlänge der Gasschwingung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die hinter dem Strahlungsraum (2) der Brennkammer angeo,rdnieten Berührtingsheizflächen (4) im Bereich der Geschwindigkeitsbauchpunkte der schwingenden Gassäule angeordnet sind, während die freien Zwischenräume zwischen den Heizflächenpaketen an Geschwindigkeitsknotenpunkten de'r schwingenden Gassäule liegen.
2. 2. Anordnung. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die _Mittenabstände der einzelnen Heizflächenpakete in der Brennkammer nach der Gasaustrittsöffnung zu entsprechend der mit Ab- nahme der Temperatur kürzeren Wellenlänge der Sch-,vingung kleiner werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Auf satz von R ey n s t, »Pulsierende Feuerungen für Dampfkessel« in Mitteilungen der Vereinigung der Großkesselbesitzer, Heft24, Juni 1953, S.419ff.