DE1110187B

DE1110187B - Two-stage ventilation device for steam condensers with water jet air pumps

Info

Publication number: DE1110187B
Application number: DEM44606A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul H Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-03-10
Filing date: 1960-03-10
Publication date: 1961-07-06

Description

Zweistufige Entlüftungsvorrichtung für Dampfkondensatoren mit Wasserstrahl-Luftpumpen Die Erfindung bezieht sich auf eine zweistufige Entlüftungsvorrichtung für Dampfkondensatoren mit Wasserstrahl-Luftpumpen, denen das Betriebswasser im Kreislauf aus Luftabscheidegefäßen, die hinter jeder Wasserstrahl-Luftpumpe angeordnet sind, parallel zugeführt wird.Two-stage venting device for steam condensers with water jet air pumps The invention relates to a two-stage venting device for steam condensers with water jet air pumps, to which the process water is circulated from air separation vessels, which are arranged behind each water jet air pump, is fed in parallel.

Bei den bekannten Entlüftungsvorrichtungen dieser Art sind entweder zwei Kreiselpumpen erforderlich, für jede Wasserstrahl-Luftpumpe eine, oder die Wasserstrahl-Luftpumpe der zweiten Verdichtungsstufe hat neben der Luft auch das Abwasser der ersten Verdichtungsstufe zu fördern, wodurch sich ihr Leistungsbedarf erheblich erhöht, oder es fördert eine Kreiselpumpe das Betriebswasser der Wasserstrahl-Luftpumpen aus einem als Luftabscheider dienenden Unterdruckraum, dem das Wasser des Luftabscheidegefäßes der zweiten Verdichtungsstufe gedrosselt, also unter teilweiser Leistungsvernichtung, zufließt.In the known venting devices of this type are either two centrifugal pumps required, one or the other for each water jet air pump In addition to air, the water jet air pump of the second compression stage also has that To promote wastewater of the first compression stage, thereby increasing their power requirements significantly increased, or a centrifugal pump conveys the operating water of the water jet air pumps from a vacuum chamber serving as an air separator to which the water from the air separator vessel the second compression stage throttled, i.e. with partial loss of power, flows in.

Diese Nachteile sollen durch die Erfindung vermieden werden. Die Erfindung besteht in erster Linie darin, daß die Zuführung des Betriebswassers für beide Wasserstrahl-Luftpumpen in an sich bekannter Weise durch eine gemeinsame Kreiselpumpe erfolgt und daß ferner das Luftabscheidegefäß der zweiten Verdichtungsstufe so weit unterhalb des Luftabscheidegefäßes der ersten Stufe angeordnet ist, daß der Druck, mit dem das Wasser aus den beiden Luftabscheidegefäßen in die gemeinsame Zuleitung zur Kreiselpumpe strömt, etwa gleich groß ist, wobei die Betriebswassermenge der ersten Verdichtungsstufe größer als die der zweiten ist.The invention is intended to avoid these disadvantages. The invention is primarily that the supply of service water for both water jet air pumps takes place in a manner known per se by a common centrifugal pump and that further the air separation vessel of the second compression stage so far below the air separation vessel the first stage is arranged that the pressure with which the water from the two Air separation vessels in the common supply line to the centrifugal pump flows about the same is large, the process water quantity of the first compression stage being greater than which is the second.

Die Zeichnung stellt die Erfindung schematisch dar. Die zu fördernde Luft gelangt durch die Leitung a zu der Wasserstrahl-Luftpumpe b für die erste Verdichtungsstufe. Diese und die Wasserstrahl-Luftpumpe b' für die zweite Luftverdichtungsstufe werden von der gemeinsamen Kreiselpumpe h mit Betriebswasser versorgt. Das von ihr geförderte Wasser strömt durch die Leitung c zur Wasserstrahl-Luftpumpe b und durch den Abzweig c' zur Wasserstrahl-Luftpumpe b'.The drawing shows the invention schematically. The air to be conveyed passes through the line a to the water jet air pump b for the first compression stage. This and the water jet air pump b 'for the second air compression stage are supplied with process water by the common centrifugal pump h. The water it delivers flows through line c to water jet air pump b and through branch c 'to water jet air pump b'.

Das untere Ende der Wasserstrahl-Luftpumpe b mündet in den Scheibendiffusor t. In ihm scheidet sich die Luft vom Wasser und steigt am Rande des Scheibendiffusors zur Wasseroberfläche des Abscheidegefäßes e auf, in welchem die Verdichtungsspannung der Wasserstrahl-Luftpumpe b herrscht.The lower end of the water jet air pump b opens into the disc diffuser t. In it, the air separates from the water and rises at the edge of the disc diffuser to the water surface of the separation vessel e, in which the compression stress the water jet air pump b prevails.

Die vorverdichtete Luft gelangt aus dem Abscheidegefäß e durch die Leitung ä zur Wasserstrahl-Luftpumpe b'. In dieser wird die Luft dann bis auf die Spannung der Außenluft verdichtet. Luft und Wasser trennen sich im Abscheidegefäß e', aus dem die Luft nach außen entweicht. Ein Überlauf g sorgt für gleichbleibenden Wasserspiegel im Gefäß e'.The pre-compressed air escapes from the separation vessel e through the Line ä to the water jet air pump b '. In this the air is then down to the The tension of the outside air is compressed. Air and water separate in the separation vessel e 'from which the air escapes to the outside. An overflow g ensures constant Water level in the vessel e '.

Das von Luft befreite Abwasser der beiden Strahl-Luftpumpen b und b' gelangt durch die Leitungen u und u' zurück zur Kreiselpumpe h. Diese fördert das Wasser aufs neue. Da sie zweckmäßig tiefer steht als der Wasserspiegel im Gefäß e', so herrscht auch in ihrem Saugraum Überdruck.The waste water from the two jet air pumps b and b ' , which has been freed of air, is returned to the centrifugal pump h through lines u and u'. This promotes the water anew. Since it is expediently lower than the water level in the vessel e ', there is also overpressure in its suction chamber.

Der senkrechte Abstand der-Flüssigkeitsspiegel in den Luftabscheidegefäßen e und e' hängt ab, abgesehen von der Reibung des Wassers im Rohr u, von den Drücken in den Behältern e und e'. Der Druck in dem Behälter e wird von dem Druck im Kondensator beeinflußt, mit dem die Luft durch die Leitung a der Wasserstrahl-Luftpumpe b zufließt. Der Druck im Behälter e' hängt vom äußeren Luftdruck ab. Um Schwankungen des Unterschiedes der Drücke in den Behältern e und e' auszugleichen, ist im Behälter e der Schwimmer p vorgesehen, der auf die Drosseleinrichtung q einwirkt. Sinkt der Wasserspiegel im Abscheidegefäß e ein wenig, so wird der Abfluß des Wassers vom Abscheidegefäß e durch die Einrichtung q ein wenig gedrosselt durch Sinken des Schwimmers p, wodurch der Spiegel steigt.The vertical distance between the liquid level in the air separation vessels e and e 'depends, apart from the friction of the water in the pipe u, on the pressures in the containers e and e'. The pressure in the container e is influenced by the pressure in the condenser with which the air flows through the line a of the water jet air pump b . The pressure in the container e 'depends on the external air pressure. In order to compensate for fluctuations in the difference in the pressures in the containers e and e ', the float p is provided in the container e and acts on the throttle device q. If the water level in the separating vessel e drops a little, the outflow of the water from the separating vessel e is throttled a little by the device q by the sinking of the float p, whereby the level rises.

Um das Kreislaufwasser dauernd kühl zu halten, ist der Oberflächenwärmeaustauscher r vorgesehen, der einerseits vom Kreislaufwasser und andererseits vom kalten Kühlwasser durchflossen wird. Statt dessen kann dem Kreislaufwasser auch in bekannter Weise reines, kaltes Wasser zugeführt werden. Eine entsprechende Menge erwärmtes Wasser fließt dann am Überlauf g ab. Geringe Mengen Dampf, die mit der vom Kondensator abgesaugten Luft in die Wasserstrahl-Luftpumpe b gelangen, werden vom Strahlwasser, das aus reinem Kondensat besteht, niedergeschlagen. Der überlauf g am Abscheidegefäß e' sorgt dafür, daß die Kreislaufwassermenge immer unverändert bleibt. Das durch den Überlauf g abfließende Wasser ist reines, speisefähiges Kondensat.The surface heat exchanger is used to keep the circulating water cool at all times r provided, on the one hand from the circulating water and on the other hand from the cold cooling water is traversed. Instead, the circulating water can also be used in a known manner pure, cold water can be supplied. A corresponding amount of heated water then flows off at the overflow g. Small amounts of steam that come with the Air sucked from the condenser will get into the water jet air pump b knocked down by the jet of water, which consists of pure condensate. The overflow g on the separation vessel e 'ensures that the amount of circulating water always remains unchanged remain. The water flowing off through the overflow g is pure, edible condensate.

Das Verdichtungsrohr der gebräuchlichen Wasserstrahl-Luftpumpe weist ein verhältnismäßig kurzes, zylindrisches Rohrstück auf, in welchem sich Strahlwasser und Luft mischen. An dieses schließt sich dann ein sich kegelförmig erweiterndes Diffusorrohr. Die Verzögerung des Wasserluftgemisches in diesen Verdichtungsrohren ergibt sich aus zwei Wirkungen: Einerseits nimmt die Geschwindigkeit ab durch die kegelförmige Erweiterung des Rohres und andererseits durch das Zusammenschrumpfen des Luftvolumens des Gemisches durch die Verdichtung. Um die Rückströmungsverluste in der Grenzschicht bei einer zweistufigen Luftabsaugung nach der Erfindung klein zu halten, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Luftschluckfähigkeit der Wasserstrahl-Luftpumpe der ersten Verdichtungsstufe, also das Verhältnis Luft zu Strahlwasser, größer ist als bisher, wodurch auch die Volumenabnahme des Gemisches beim Anwachsen der Luftverdichtung größer wird, muß erfindungsgemäß der erste Teil des Verdichtungsrohres der Wasserstrahl-Luftpumpe besonders der ersten Verdichtungsstufe zylindrisch ausgeführt werden, wobei der zylindrische Teil etwa die sechsfache Länge seines Durchmessers hat.The compression pipe of the common water jet air pump has a relatively short, cylindrical piece of pipe, in which water jets and mix air. This is then followed by a conical widening Diffuser tube. The delay in the water-air mixture in these compression pipes results from two effects: On the one hand, the speed decreases due to the conical expansion of the pipe and on the other hand by shrinking the volume of air in the mixture due to compression. About the backflow losses small in the boundary layer with a two-stage air suction according to the invention to keep, taking into account that the air absorption capacity of the water jet air pump the first compression stage, i.e. the ratio of air to jet water, is greater than before, which also reduces the volume of the mixture as the air compression increases becomes larger, the first part of the compression pipe of the water jet air pump must according to the invention especially the first compression stage are designed to be cylindrical, the cylindrical part is about six times its diameter.

Das verhältnismäßig große Volumen der Luft niedriger Spannung im Verhältnis zum Volumen des Wassers wirkt in bezug auf den Reibungsverlust des Gemisches insofern günstig, als der Reibungsverlust des Wassers an der Wandung verhältnismäßig groß, derjenige der Luft niedriger Spannung aber sehr klein ist. Die Wasserreibung ist beispielsweise 42 000mal größer als die der Luft niedriger Spannung. Am Anfang des Verdichtungsrohres wird daher bei dem hohen Luftgehalt des Gemisches der Reibungsverlust trotz hoher Geschwindigkeit mäßig sein. Im letzten Teil des Verdichtungsrohres ist wegen der starken Abnahme des Luftvolumens im Verdichtungsrohr das Volumen des Gemisches so zusammengeschrumpft, daß die Geschwindigkeit und hierdurch die Reibungsverluste mäßig sind.The relatively large volume of air low tension in proportion to the volume of the water acts in relation to the friction loss of the mixture in this respect favorable, as the friction loss of the water on the wall is relatively large, but that of the air of low tension is very small. The water friction is for example 42,000 times greater than that of low tension air. At the beginning of the Compression pipe is therefore the friction loss with the high air content of the mixture be moderate despite high speed. In the last part of the compression pipe is because of the sharp decrease in the volume of air in the compression pipe, the volume of the mixture so shrunk that the speed and thereby the friction losses are moderate.

Auch kann, da das Luftvolumen in dem Gemisch mit fortschreitender Verdichtung immer langsamer abnimmt, im letzten Teil des Verdichtungsrohres, sobald die Gemischgeschwindigkeit sich durch die Volumenabnahme der Luft im zylindrischen Teil des Verdichtungsrohres der Wasserstrahl-Luftpumpe genügend ermäßigt hat, ohne Nachteil ein sich kegelförmig erweiterndes Rohr als Diffusor verwendet werden. Diesem kann sich dann ein Scheibendiffusor im Wasserbehälter anschließen, der als Luftabscheider dient. Sobald die Strömungsgeschwindigkeit in ihm bei der Strömung radial nach außen 0,2 bis 0,3 m/s erreicht hat, steigen die Luftbläschen nach oben, strömen an der oberen Platte des Scheibendiffusors entlang und verlassen ihn zu dickeren Blasen vereinigt an seinem äußeren Rande und steigen im Wasser des Behälters schnell nach oben.Also, as the volume of air in the mixture progresses Compression decreases more and more slowly in the last part of the compression pipe as soon as the mixture speed is determined by the decrease in volume of the air in the cylindrical Part of the compression pipe of the water jet air pump has reduced sufficiently without Disadvantage a conically widening tube can be used as a diffuser. This one A disk diffuser can then be connected in the water tank, which acts as an air separator serves. As soon as the flow velocity in it, the flow radially outwards Has reached 0.2 to 0.3 m / s, the air bubbles rise to the top, flow at the along the top plate of the disc diffuser and leave it to form thicker bubbles unite at its outer edge and rise rapidly in the water of the container above.

Wegen der hohen Geschwindigkeit des Wasserluftgemisches im ersten Teil des Verdichterrohres der Wasserstrahl-Luftpumpe ist es von besonderer Bedeutung, daß die innere Rohrwandung glatt ist. Es ist daher glatt gezogenes, innen mit Messing oder am besten mit Kupfer-Aluminium-Bronze (96% Cu, 4,D/o Al) plattiertes Eisen als Rohr empfehlenswert. Das Verdichterrohr kann auch aus Kunststoff oder Glas bestehen oder emailliert sein.Because of the high speed of the water-air mixture in the first Part of the compressor pipe of the water jet air pump, it is of particular importance that the inner pipe wall is smooth. It is therefore smooth drawn, with brass on the inside or preferably iron plated with copper-aluminum-bronze (96% Cu, 4, D / o Al) Recommended as a pipe. The compressor tube can also be made of plastic or glass or be enamelled.

Um auch bei vorübergehenden größeren Lufteinbrüchen in den Kondensator die niedrige Spannung in ihm aufrechtzuerhalten, kann in bekannter Weise eine Dampfstrahl-Luftpumpe vorgesehen werden, welche nur in solchen Notfällen in Betrieb genommen wird. Sie hat die durch die Leitung a der Wasserstrahl-Luftpumpe b zugeführte Luft vorzuverdichten. Der Betriebsdampf dieser Dampfstrahl-Luftpumpe kann vor Eintritt der in ihr vorverdichteten Luft in die Leitung a in einem kleinen Oberflächenkondensator in bekannter Weise niedergeschlagen werden. Statt dessen kann auch der Kühler r so reichlich bemessen werden, daß er das Strahlwasser, welches durch den Abdampf des Dampfstrahlers erwärmt wird, abkühlt.So even in the event of major temporary air ingress into the condenser To maintain the low voltage in it, a steam jet air pump can be used in a known manner provided, which is only put into operation in such emergencies. she has to pre-compress the air supplied to the water jet air pump b through line a. The operating steam of this steam jet air pump can be pre-compressed in it before it enters Air into line a in a small surface condenser in a known manner get knocked down. Instead of this, the cooler r can also be so generously dimensioned that he is the jet water, which is heated by the exhaust steam of the steam jet will cool down.

Bei der Unterteilung der Luftverdichtung, beispielsweise bei Kondensatoren von Dampfturbinen auf zwei Stufen, ergibt sich eine vorteilhafte Aufteilung beispielsweise auf ein zehnfaches Verdichtungsverhältnis für die erste Stufe, während auf die zweite Stufe der Rest entfällt. Die Wasserstrahl-Luftpumpe der ersten Stufe kann beispielsweise von einer Luftteilspannung 0,02 auf 0,2, ata verdichten und die zweite Stufe von 0,2 auf 1.,0 ata. Die Wasserstrahl-Luftpumpe der ersten Verdichtungsstufe ist dementsprechend größer als die der zweiten.When subdividing the air compression, for example in the case of condensers of steam turbines on two stages, there is an advantageous division, for example on a tenfold compression ratio for the first stage, while on the second Level the rest is omitted. The first stage water jet air pump can, for example compress from an air partial tension 0.02 to 0.2, ata and the second stage from 0.2 to 1., 0 ata. The water jet air pump of the first compression stage is accordingly larger than that of the second.

In solchen Fällen, in denen für besondere Zwecke sehr tiefe Vacua herzustellen sind, die mit Wasserstrahl-Luftpumpen wegen der Dampfspannung des Strahlwassers nicht erreichbar sind, kann eine bekannte Einrichtung, z. B. eine Quecksilber-Strahlpumpe, vorgeschaltet werden, welche die abgesaugte Luft in die Leitung a der Anlage nach der Erfindung fördert. Eine Aufteilung der Verdichtung der Luft mit Wasserstrahl-Wirkung auf mehr als zwei Stufen ist möglich, bringt aber keine lohnende Vorteile mehr.In those cases where very deep vacua for special purposes are to be produced with water jet air pumps because of the vapor tension of the water jets are not available, a known facility, e.g. B. a mercury jet pump, are connected upstream, which the extracted air into line a of the system after the invention promotes. A division of the compression of the air with the effect of a water jet on more than two levels is possible, but no longer brings any worthwhile advantages.

Claims

CLAIMS: 1. Two-stage venting device for steam condensers with water-jet air pump to which the process water is circulated from Luftabscheidegefäßen behind each water-jet air pump are arranged, is supplied in parallel, characterized in that the supply of the operating water for both water-jet air pump in a manner takes place in a known manner by a common centrifugal pump and that furthermore the air separation vessel of the second compression stage is arranged so far below the air separation vessel of the first stage that the pressure with which the water flows from the two air separation vessels into the common feed line to the centrifugal pump is approximately the same , the process water quantity of the first compression stage being greater than that of the second.

2. Two-stage venting device for steam condensers according to claim 1, characterized in that the amount of from the air separation vessel the first compression stage flowing off Water in itself known Way is regulated by a float so that the height of the water level remains roughly the same in this air separation vessel.

3. Two-stage venting device for steam condensers according to claims 1 and 2, wherein the first part of the compression pipe The water jet air pump is a cylindrical tube with a widening Pipe section and optionally a disc diffuser connected, characterized in that that the length of the cylindrical tube is about six times the diameter this pipe.

4. Two-stage venting device for steam condensers according to claim 3, characterized in that the cylindrical compression pipe has particularly smooth walls made of brass, copper-aluminum-bronze, plastic or glass. Considered publications: Dutsche Patent Specifications No. 248 731, 221789, 1 1 5 672, 284 833, 382 861; Austrian Patent No. 53,080; Journal of the Association of German Engineers, 1959, pp. 1630 to 1635.