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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator, der ausgestaltet ist, um von einer Dampfturbine ausgestoßenen Dampf zu kondensieren bzw. zu verflüssigen, und eine Dampfturbinenanlage, die denselben umfasst.
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Priorität wird von der am 25. Februar 2016 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-034231 und der am 2. August 2016 eingereichten internationalen PCT Anmeldung Nr. PCT/
JP2016/072623 , deren Inhalte hierin durch Bezug einbezogen sind, beansprucht.
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Hintergrund
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Eine Dampfturbinenanlage umfasst eine durch Dampf angetriebene Dampfturbine und einen Kondensator bzw. Verflüssiger, der ausgestaltet ist, um den von der Dampfturbine ausgestoßenen Dampf zu verflüssigen und den Dampf in Wasser zurückzuführen.
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Als solch eine Dampfturbinenanlage ist beispielsweise eine Dampfturbinenanlage in der folgenden Patentschrift 1 offenbart. Die Dampfturbinenanlage umfasst eine axial abströmende Dampfturbine bzw. eine Dampfturbine, deren Abgas axial abströmt, und einen Kondensator, der ausgestaltet ist, um den von der Dampfturbine ausgestoßenen Dampf in Wasser zurückzuführen. Der Kondensator umfasst eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen, einen Hauptkörper, der ausgestaltet ist, um die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen abzudecken, und einen Zwischenkörper, der ausgestaltet ist, um Dampf von der Dampfturbine in den Hauptkörper hinein zu leiten.
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Der Zwischenkörper ist in einer Rohrform unter Verwendung einer im Wesentlichen horizontalen virtuellen Achse als ein Mittelpunkt ausgebildet. Ein eine Rohrform aufweisender Zwischenkörpereinlass ist an einem Ende des Zwischenkörpers ausgebildet und ein Zwischenkörperauslass ist an dem anderen Ende ausgebildet. Der Dampf von der Dampfturbine strömt von dem Zwischenkörpereinlass in den Zwischenkörper hinein. Der Hauptkörper weist eine Bodenplatte, eine Vielzahl von Seitenplatten, die sich von einem Rand der Bodenplatte nach oben erstrecken, und eine obere Platte auf. Ein Hauptkörpereinlass ist in der Seitenplatte des Hauptkörpers an der Seite der Dampfturbine ausgebildet. Dampf von dem Zwischenkörper strömt von dem Hauptkörpereinlass in den Hauptkörper hinein. Mit anderen Worten strömt der Dampf von einer im Wesentlichen horizontalen Richtung in den Hauptkörper hinein. Eine Vielzahl von in einer horizontalen Richtung angeordneten Wärmeübertragungsrohrgruppen und eine Vielzahl von in einer vertikalen Richtung angeordneten Wärmeübertragungsrohrgruppen sind in dem Hauptkörper angeordnet.
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Zitationsliste
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Patentschrift
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Patentschrift 1
Ungeprüfte
Japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. H09-273875 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Wie oben beschrieben weist der in Patentschrift 1 offenbarte Kondensator die Vielzahl von in der vertikalen Richtung angeordneten Wärmeübertragungsrohrgruppen auf. Aus diesem Grund ist eine Kühlwasserpumpe nötig, die ausgestaltet ist, um Kühlwasser einer Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren zuzuführen, die die Wärmeübertragungsrohrgruppen bilden, um in der Lage zu sein das Kühlwasser dem Wärmeübertragungsrohr, das an dem obersten Bereich in der Wärmeübertragungsrohrgruppe, die sich an einer obersten Stelle befindet, zuzuführen. Dementsprechend ist bei der in Patentschrift 1 offenbarten Technologie eine Kühlwasserpumpe nötig, die eine hohe Förderhöhe aufweist, und somit steigen Anschaffungskosten und Betriebskosten an.
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Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet einen Kondensator, der Anschaffungskosten und Betriebskosten senken kann, und eine Dampfturbinenanlage, die denselben umfasst, vorzuschlagen.
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Lösung für das Problem
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Um die obige Aufgabe zu lösen umfasst ein Kondensator eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung: eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen, die durch eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren, durch welche mit Dampf Wärme austauschendes Kühlwasser hindurchtritt, gebildet sind, einen Hauptkörper, der ausgestaltet ist, um die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen abzudecken, und einen Zwischenkörper, der mit dem Hauptkörper verbunden ist und ausgestaltet ist, um Dampf in den Hauptkörper hinein zu leiten. Der Zwischenkörper weist einen Zwischenkörpereinlass, der von dem Inneren in einer horizontalen Richtung geöffnet ist und in den Dampf hineinströmt, einen Zwischenkörperauslass, der von dem Inneren nach unten geöffnet ist und durch den Dampf ausgestoßen wird, und einen Strömungspfad, der ausgestaltet ist, um den Zwischenkörpereinlass und den Zwischenkörperauslass zu verbinden und der bewirkt, dass der Dampf, der von dem Zwischenkörpereinlass strömt, allmählich nach unten gerichtet wird, wenn er in der horizontalen Richtung von dem Zwischenkörpereinlass wegströmt, um den Zwischenkörperauslass zu erreichen, auf. Der Hauptkörper weist einen Hauptkörpereinlass auf, der von dem Inneren nach oben geöffnet ist, und der mit dem Zwischenkörperauslass verbunden ist, und in den der Dampf von dem Zwischenkörper hineinströmt. Die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen ist in der horizontalen Richtung und in dem Hauptkörper angeordnet. Ein nahseitiger Auslassrand, der ein Rand des Zwischenkörperauslasses an einer Seite in der horizontalen Richtung in der Nähe des Zwischenkörpereinlasses ist, ist unter der obersten Position unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen angeordnet.
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Bei dem Kondensator kann, da die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen in der horizontalen Richtung und in dem Hauptkörper angeordnet ist, ein Höhenunterschied zwischen der obersten Position unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen und einer Wasserquelle des Kühlwassers, das der Wärmeübertragungsrohrgruppe zugeführt wird, reduziert sein. Dementsprechend kann bei dem Kondensator eine Förderhöhe einer Kühlwasserpumpe, die ausgestaltet ist, um das Kühlwasser von der Wasserquelle zu dem Wärmeübertragungsrohr zuzuführen, reduziert sein. Aus diesem Grund kann der Kondensator Installationskosten und Betriebskosten der Kühlwasserpumpe reduzieren.
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Ferner ist bei dem Kondensator der nahseitige Auslassrand des Zwischenkörperauslasses unter der obersten Position unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen angeordnet. Aus diesem Grund kann bei dem Kondensator eine Installationsposition der mit dem Kondensator verbundenen Dampfturbine abgesenkt sein. Dementsprechend können bei dem Kondensator Installationskosten der Dampfturbine reduziert sein.
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Gemäß einem Kondensator eines zweiten Aspekts ist bei dem Kondensator des ersten Aspekts eine den nahseitigen Auslassrand umfassende nahseitige Innenoberfläche, die eine Innenoberfläche des Zwischenkörpers ist, die den Strömungspfad des Zwischenkörpers bildet, eine Oberfläche, die zu der Seite in der Nähe des Zwischenkörpereinlasses gerichtet ist, während sie von dem nahseitigen Auslassrand nach oben gerichtet ist.
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Bei dem Kondensator kann eine Strömungspfadfläche des Strömungspfads an der Seite des Zwischenkörperauslasses in dem Strömungspfad des Zwischenkörpers vergrößert sein. Aus diesem Grund kann bei dem Kondensator eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Dampfs, der in die Wärmeübertragungsrohrgruppen hineinströmt, verringert sein und ein bestimmter Effekt des Vermeidens von Erosion in dem Wärmeübertragungsrohr kann vorgesehen sein.
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Gemäß dem Kondensator eines dritten Aspekts ist bei dem Kondensator des ersten oder zweiten Aspekts ein abseitiger Auslassrand, der ein Rand des Zwischenkörperauslasses an einer in der horizontalen Richtung von dem Zwischenkörpereinlass fernliegenden Seite ist, über der obersten Position unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen angeordnet.
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Bei dem Kondensator ist der Zwischenkörperauslassrand von dem abseitigen Auslassrand zu dem nahseitigen Auslassrand geneigt. Dementsprechend kann bei dem Kondensator eine Öffnungsfläche des Zwischenkörperauslasses vergrößert sein. Aus diesem Grund kann bei dem Kondensator eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Dampfs, der in die Wärmeübertragungsrohrgruppe hineinströmt, verringert sein, und ein bestimmter Effekt des Vermeidens von Erosion bei dem Wärmeübertragungsrohr kann vorgesehen sein.
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Zudem ist gemäß einem Kondensator eines vierten Aspekts bei dem Kondensator gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen an Positionen unter einem unteren Ende des Zwischenkörpereinlasses in dem Hauptkörper angeordnet.
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Bei dem Kondensator kann, da der Dampf, der von der Dampfturbine gerade in der horizontalen Richtung strömt, nicht direkt in die Wärmeübertragungsrohrgruppen hineinströmt, ein bestimmter Effekt des Vermeidens von Erosion bei dem Wärmeübertragungsrohr vorgesehen sein.
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Gemäß einem Kondensator eines fünften Aspekts ist eine Dimension in einer vertikalen Richtung einer Rohrgruppenaußenlinie, die durch die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren umgebende virtuellen Oberflächen gebildet ist, die an der äußersten Seite unter der die Wärmeübertragungsrohrgruppe bildende Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren angeordnet sind, größer ist als eine Dimension der Rohrgruppenaußenlinie in der horizontalen Richtung.
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Bei dem Kondensator kann die Bodenoberfläche der Rohrgruppenaußenlinie bzw. des Rohrgruppenumrisses reduziert sein. Aus diesem Grund kann bei dem Kondensator, selbst wenn die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen angeordnet ist, um in dem Hauptkörper in der horizontalen Richtung angeordnet zu sein, eine Erhöhung bei der in Anspruch genommenen Fläche bzw. der Belegungsfläche des Kondensators minimiert sein.
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Gemäß einem Kondensator eines sechsten Aspekts weist bei dem Kondensator des fünften Aspekts die Rohrgruppenaußenlinie eine nach oben gerichtete obere Oberfläche und eine nach unten gerichtete Bodenoberfläche auf, und ein oberer Bereich, der die obere Oberfläche in der Rohrgruppenaußenlinie umfasst, weist eine Querschnittsfläche in der horizontalen Richtung auf, die allmählich nach unten vergrößert ist.
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Der Dampf, der durch den Zwischenkörper hindurchtritt, strömt von dem Hauptkörpereinlass in den Hauptkörper hinein. Der Dampf strömt hauptsächlich nach unten durch den Hauptkörper. Der Dampf tauscht Wärme mit dem Kühlwasser, das durch die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren, die jede der Wärmeübertragungsrohrgruppen bilden, strömt, aus, während er durch den Hauptkörper strömt.
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Wenn der Dampf durch den Hauptkörper nach unten strömt ist, da eine Fläche der der Strömung zugewandten oberen Oberfläche der Rohrgruppenaußenlinie vergrößert ist, die Effizienz des Wärmeaustauschs zwischen dem Dampf und dem Kühlwasser in den Wärmeübertragungsrohren, die die Wärmeübertragungsrohrgruppe bilden, erhöht. Bei dem Kondensator kann, da ein Teil der oberen Oberfläche der Rohrgruppenaußenlinie eine geneigte Oberfläche ist, eine Fläche der oberen Oberfläche weiter vergrößert sein, als wenn die gesamte obere Oberfläche eine horizontale Oberfläche ist. Dementsprechend kann bei dem Kondensator die Effizienz des Wärmeaustauschs zwischen dem Dampf und dem Kühlwasser in den Wärmeübertragungsrohren, die die Wärmeübertragungsrohrgruppe bilden, weiter erhöht sein, als wenn die gesamte obere Oberfläche der Rohrgruppenaußenlinie eine horizontale Oberfläche ist.
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Gemäß einem Kondensator eines siebten Aspekts ist bei dem Kondensator des sechsten Aspekts die Rohrgruppenaußenlinie von zumindest einer der Wärmeübertragungsrohrgruppen eine exzentrische Außenlinie, bei der ein Mittelpunkt einer oberen Oberfläche an der obersten Position in der oberen Oberfläche in der horizontalen Richtung näher an dem Zwischenkörpereinlass angeordnet ist, als ein Mittelpunkt der Bodenfläche in derselben Rohrgruppenaußenlinie.
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Bei dem Kondensator kann, selbst wenn ein Verhältnis der horizontalen Komponente bei der Strömungsrichtungskomponente des Dampfs, der in eine der Wärmeübertragungsrohrgruppen hineinströmt, groß ist, die Effizienz des Wärmeaustauschs zwischen dem Dampf und dem Kühlwasser in den Wärmeübertragungsrohren, die eine der Wärmeübertragungsrohrgruppen bilden, erhöht sein.
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Gemäß einem Kondensator eines achten Aspekts ist bei dem Kondensator des siebten Aspekts die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen in einer abseitigen-nahseitigen-Richtung hinsichtlich des Zwischenkörpereinlasses, die die horizontale Richtung ist, angeordnet, und die Rohrgruppenaußenlinie der Wärmeübertragungsrohrgruppe, die sich in der abseitigen-nahseitigen-Richtung am nächsten an dem Zwischenkörpereinlass unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen befindet, ist die exzentrische Außenlinie.
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Eine Strömungsrichtungskomponente des Dampfs, der in die Wärmeübertragungsrohrgruppe hineinströmt, die sich am nächsten an dem Zwischenkörpereinlass in der abseitigen-nahseitigen-Richtung befindet, weist ein Verhältnis der horizontalen Komponente auf, das größer ist als das der Strömungsrichtungskomponente des Dampfs, der in eine andere Wärmeübertragungsrohrgruppe hineinströmt. Dementsprechend kann, da die Rohrgruppenaußenlinie der Wärmeübertragungsrohrgruppe, die sich am nächsten an dem Zwischengehäuseeinlass in der abseitigen-nahseitigen-Richtung befindet, eine exzentrische Außenlinie aufweist, die Effizienz des Wärmeaustauschs mit dem Kühlwasser in den Wärmeübertragungsrohren, die die Wärmeübertragungsrohrgruppe bilden, erhöht sein.
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Gemäß einem Kondensator eines neunten Aspekts weist der Kondensator des fünften oder sechsten Aspekts ferner eine Dampfführung auf, die in dem Zwischenkörper angeordnet ist und die bewirkt, dass eine Richtung einer Strömung des Dampfs, der von dem Zwischenkörpereinlass strömt, allmählich nach unten gerichtet ist.
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Bei dem Kondensator kann eine nach unten gerichtete Komponente bei der Strömungsrichtungskomponente des Dampfs, der in die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen hineinströmt, vergrößert sein. Aus diesem Grund kann bei dem Kondensator die Effizienz des Wärmeaustauschs zwischen dem Dampf und dem Kühlwasser in den Wärmeübertragungsrohren, die die Wärmeübertragungsrohrgruppen bilden, erhöht sein.
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Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, umfasst eine Dampfturbinenanlage eines zehnten Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung den Kondensator gemäß einem der ersten bis neunten Aspekte und eine Dampfturbine, die ausgestaltet ist, um den Dampf in den Kondensator hinein auszustoßen.
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Gemäß einer Dampfturbinenanlage eines elften Aspekts ist bei der Dampfturbinenanlage des zehnten Aspekts die Dampfturbine eine axial abströmende Dampfturbine.
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Gemäß einer Dampfturbinenanlage eines zwölften Aspekts ist bei der Dampfturbinenanlage des zehnten Aspekts die Dampfturbine eine seitlich abströmende Dampfturbine.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können Anschaffungskosten und Betriebskosten einer Dampfturbinenanlage reduziert sein.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Systemdiagramm einer Dampfturbinenanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Dampfturbine und eines Kondensators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine Ansicht, die einen Unterschied der Ausgestaltung zwischen dem Kondensator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines Kondensators eines vergleichbaren Beispiels darstellt.
- 4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Dampfturbine und eines Kondensators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Kondensators gemäß einer ersten Variante der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Kondensators gemäß einer zweiten Variante der vorliegenden Erfindung.
- 7 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Kondensators gemäß einer dritten Variante der vorliegenden Erfindung.
- 8 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Kondensators gemäß einer vierten Variante der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden werden vielfältige Ausführungsformen und vielfältige Varianten einer Dampfturbinenanlage gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Eine erste Ausführungsform einer Dampfturbinenanlage gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt umfasst die Dampfturbinenanlage der Ausführungsform einen Dampfgenerator 17 wie beispielsweise einen Boiler, eine Dampfturbine 20, die durch den in dem Dampfgenerator 17 erzeugten Dampf angetrieben wird, einen Generator 19, der ausgestaltet ist, um durch Antreiben der Dampfturbine 20 Energie zu erzeugen, einen Kondensator bzw. Verflüssiger 30, der ausgestaltet ist, um Dampf S, der von der Dampfturbine 20 ausgestoßen wird, zu kondensieren bzw. zu verflüssigen, eine Wasserzufuhrpumpe 15, die ausgestaltet ist, um Wasser in dem Kondensator 30 zu dem Dampfgenerator 17 zurückzuführen, und eine Kühlwasserpumpe 11, die ausgestaltet ist, um Kühlwasser zum Kühlen von Dampf dem Kondensator 30 zuzuführen.
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Der Dampfgenerator 17 und die Dampfturbine 20 sind durch eine Hauptdampfleitung 18 verbunden. Der in dem Dampfgenerator 17 erzeugte Dampf wird der Dampfturbine 20 über die Hauptdampfleitung 18 zugeführt. Der Kondensator 30 und der Dampfgenerator 17 sind durch eine Wasserzufuhrleitung 16 verbunden. Die Wasserzufuhrpumpe 15 ist an der Wasserzufuhrleitung 16 installiert. Wasser, das in dem Kondensator 30 von dem Dampf S zu Flüssigkeit zurückgeführt wird, wird dem Dampfgenerator 17 über die Wasserzufuhrleitung 16 zugeführt.
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Die Dampfturbine 20 weist einen Rotor 21, der um eine Turbinenachse At rotiert, ein Hauptkörpergehäuse 22, das ausgestaltet ist, um den Rotor 21 abzudecken, und ein Abgasgehäuse 25, das ausgestaltet ist, um Dampf von dem Hauptkörpergehäuse 22 auszustoßen, auf. Die Turbinenachse At erstreckt sich in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung. Ferner wird im Folgenden eine Richtung, in der sich die Turbinenachse At erstreckt, als eine axiale Richtung Da bezeichnet, wobei eine Seite in der axialen Richtung als eine axial stromaufwärtige Seite Dau bezeichnet wird und die andere Seite als eine axial stromabwärtige Seite Dad bezeichnet wird.
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Der Rotor 21 der Dampfturbine 20 ist mit einem Rotor des Generators 19 verbunden. Das Hauptkörpergehäuse 22 und das Abgasgehäuse 25 sind in einer Rohrform um die Turbinenachse At herum ausgebildet. Ein eine Rohrform aufweisender Dampfeinlass 23 ist an der axial stromaufwärtigen Seite Dau des Hauptkörpergehäuses 22 ausgebildet. Zudem ist ein Dampfauslass 24 an einem Ende an der axial stromabwärtigen Seite Dad des Hauptkörpergehäuses 22 ausgebildet. Der Dampfauslass 24 ist zu der axial stromabwärtigen Seite Dad von dem Inneren des Hauptkörpergehäuses 22 geöffnet. Ein Abgasdampfeinlass 26 ist an einem Ende an der axial stromaufwärtigen Seite Dau des Abgasgehäuses 25 ausgebildet. Der Abgasdampfeinlass 26 ist zu der axial stromaufwärtigen Seite Dau von dem Inneren des Abgasgehäuses 25 geöffnet. Der Abgasdampfeinlass 26 ist mit dem Dampfauslass 24 des Hauptkörpergehäuses 22 verbunden. Ein Abgasdampfauslass 27 ist an einem Ende an der axial stromabwärtige Seite Dad des Abgasgehäuses 25 ausgebildet. Der Abgasdampfauslass 27 ist zu der axial stromabwärtigen Seite Dad von dem Inneren des Abgasgehäuses 25 geöffnet. Dementsprechend ist die Dampfturbine 20 eine axial abströmende Dampfturbine bzw. eine Dampfturbine, deren Abgas axial abströmt, die ausgestaltet ist, um den Dampf in der axialen Richtung Da auszustoßen.
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Wie in 2 dargestellt umfasst der Kondensator 30 eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41, einen Hauptkörper 35, der ausgestaltet ist, um die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 abzudecken, und einen Zwischenkörper 31, der ausgestaltet ist, um Dampf S von der Dampfturbine 20 in den Hauptkörper 35 hinein zu leiten.
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Der Zwischenkörper 31 weist einen Zwischenkörpereinlass 32, der in der horizontalen Richtung von dem Inneren geöffnet ist und in den der Dampf S hineinströmt, einen Zwischenkörperauslass 33, der von dem Inneren nach unten geöffnet ist und der ausgestaltet ist, um den Dampf S auszustoßen, und einen Strömungspfad bzw. Strömungsweg 34, der ausgestaltet ist, um den Zwischenkörpereinlass 32 und den Zwischenkörperauslass 33 zu verbinden, auf. Der Strömungspfad 34 in dem Zwischenkörper 31 erstreckt sich von dem Zwischenkörpereinlass 32 in einer abseitigen-nahseitigen-Richtung Df hinsichtlich des Zwischenkörpereinlasses 32, die die horizontale Richtung ist, erstreckt sich allmählich nach unten, wenn er sich von dem Zwischenkörpereinlass 32 entfernt und erreicht den Zwischenkörperauslass 33. Der Zwischenkörpereinlass 32 ist mit dem Abgasdampfauslass 27 der Dampfturbine 20 verbunden. Dementsprechend fällt die abseitige-nahseitige-Richtung Df hinsichtlich des Zwischenkörpereinlasses 32 mit der axialen Richtung Da der Dampfturbine 20 zusammen.
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Der Hauptkörper 35 weist eine Bodenplatte 36b und eine Seitenplatte 36s, die sich von einem Rand der Bodenplatte 36b nach oben erstreckt, auf. Obwohl nicht dargestellt, ist das Innere des Hauptkörpers 35 in eine Kondensationskammer 37, eine Kühlwassereinlasskammer (nicht dargestellt) und eine Kühlwasserauslasskammer (nicht dargestellt) partitioniert bzw. unterteilt. Ein oberer Bereich der Kondensationskammer 37 ist geöffnet. Die Öffnung bildet einen Hauptkörpereinlass 38. Dementsprechend ist der Hauptkörpereinlass 38 von der Kondensationskammer 37 nach oben geöffnet. Der Hauptkörpereinlass 38 ist mit dem Zwischenkörperauslass 33 verbunden. Ein unterer Bereich in der Kondensationskammer 37 bildet einen Warmwasserspeicher („hot well“) 39, in dem der Dampf S, der in Flüssigkeit verflüssigt ist, gesammelt wird.
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Die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 ist in der horizontalen Richtung und in der Kondensationskammer 37 angeordnet. Unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 sind zumindest zwei der Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 in der oben erwähnten abseitigen-nahseitigen-Richtung Df angeordnet.
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Jede der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 ist durch eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 42 gebildet. Jedes der Wärmeübertragungsrohre 42 erstreckt sich in der horizontalen Richtung.
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Eine dreidimensionale Form, die durch virtuelle Oberflächen gebildet ist, die die Vielzahl von an der äußersten Seite unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 42 angeordneten Wärmeübertragungsrohren 42, die die Wärmeübertragungsrohrgruppe 41 bilden, umgibt, wird als eine Rohrgruppenaußenlinie bzw. ein Rohrgruppenaußenumriss 43 eingestellt bzw. ausgewählt. Die Rohrgruppenaußenlinie 43 weist eine Bodenoberfläche 44, die nach unten gerichtet ist, eine Seitenoberfläche 45, die sich von einem Rand der Bodenoberfläche 44 nach oben erstreckt, und eine obere Oberfläche 46, die nach oben gerichtet ist, auf. Eine Dimension bzw. Abmessung der Rohrgruppenaußenlinie 43 in der vertikalen Richtung ist größer als eine Dimension bzw. Abmessung der Rohrgruppenaußenlinie 43 in der horizontalen Richtung. Ein oberer Bereich der Rohrgruppenaußenlinie 43, der die obere Oberfläche 46 umfasst, weist eine Querschnittsfläche in der horizontalen Richtung auf, die sich nach unten allmählich vergrößert. Dementsprechend weist die obere Oberfläche 46 eine geneigte Oberfläche 47 auf, die allmählich nach unten geneigt ist, wenn sie sich der Seitenoberfläche 45 annähert. Bei dieser Ausführungsform decken sich eine Position in der horizontalen Richtung eines Mittelpunkts Ct einer oberen Oberfläche 48, die eine Ansammlung von Punkten an den höchsten Positionen in der oberen Oberfläche 46 ist, und eine Position in der horizontalen Richtung eines Mittelpunkts Cb der Bodenfläche 44 miteinander.
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Zudem wird eine Seite des Hauptkörpers mit Bezug auf den Zwischenkörpereinlass in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df als eine fernliegende Seite Dff bezeichnet und eine Seite des Zwischenkörpereinlasses hinsichtlich des Hauptkörpers in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df wird als eine naheliegende Seite Dfn bezeichnet.
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Ein naheseitiger Auslassrand 33n, der ein Rand des Zwischenkörperauslasses 33 an der naheliegenden Seite Dfn in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df ist, ist unter der obersten Position unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 angeordnet. Genauer gesagt ist der nahseitige Auslassrand 33n in der vertikalen Richtung in der Nähe einer Zwischenposition bei der Wärmeübertragungsrohrgruppe 41 angeordnet. Ein abseitiger Auslassrand 33f, der ein Rand des Zwischenkörperauslasses 33 an der fernliegende Seite Dff in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df ist, ist über der obersten Position unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 angeordnet. Aus diesem Grund ist eine Position des Rands des Zwischenkörperauslasses 33 von dem abseitigen Auslassrand 33f zu der naheliegenden Seite Dfn allmählich nach unten sinkend angeordnet. Ferner ist die oberste Position zwischen der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 eine Position der oberen Oberfläche 48 der Rohrgruppenaußenlinie 43.
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Eine nahseitige Innenoberfläche 34n, die eine innere Oberfläche des Zwischenkörpers 31 ist, die den Strömungspfad 34 des Zwischenkörpers 31 bildet und den nahseitigen Auslassrand 33n umfasst, ist eine Oberfläche, die zu der naheliegenden Seite Dfn in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df gerichtet ist, während sie von dem nahseitigen Auslassrand 33n nach oben gerichtet ist. Zudem ist eine abseitige Innenoberfläche 34f, die eine innere Oberfläche des Zwischenkörpers 31 ist und den abseitigen Auslassrand 33f umfasst, eine Oberfläche, die in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df zu der naheliegenden Seite Dfn gerichtet ist, während sie von dem abseitigen Auslassrand 33f nach oben gerichtet ist.
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Die Wasserzufuhrleitung 16 ist mit dem Warmwasserspeicher 39 des Kondensators 30 verbunden. Die Kühlwasserpumpe 11 ist mit den Wärmeübertragungsrohren 42, die die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 bilden, durch eine Kühlwasserleitung 12 über die Kühlwassereinlasskammer (nicht dargestellt) in dem Hauptkörper 35 verbunden. Die Kühlwasserpumpe 11 pumpt Wasser von einer Wasserquelle W wie beispielsweise dem See oder einem Fluss nach oben und führt das Wasser den Wärmeübertragungsrohren 42, die die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 bilden, zu. Die Wärmeübertragungsrohre 42, die die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 bilden, sind mit einer Austragleitung 13 über die Kühlwasserauslasskammer (nicht dargestellt) in dem Hauptkörper 35 verbunden. Die Austragleitung 13 erstreckt sich zu dem Inneren eines Ablaufkanals bzw. Abflusskanals 14 oder direkt zu der Wasserquelle W. Der Ablaufkanal 14 erstreckt sich beispielsweise zu der oben erwähnten Wasserquelle W.
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Der in dem Dampfgenerator 17 erzeugte Dampf strömt über die Hauptdampfleitung 18 in das Hauptkörpergehäuse 22 der Dampfturbine 20 hinein. Der Dampf rotiert bzw. dreht den Rotor 21, während er durch das Hauptkörpergehäuse 22 strömt. Folglich rotiert der Rotor des Generators 19 und der Generator 19 erzeugte Energie.
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Der Dampf, der in das Hauptkörpergehäuse 22 hineinströmt, wird von dem Abgasdampfauslass 27 des Abgasgehäuses 25 über das Innere des Abgasgehäuses 25 zu der axial stromabwärtigen Seite Dad ausgestoßen. Der von der Dampfturbine 20 ausgestoßene Dampf S strömt von dem Zwischenkörpereinlass 32 in den Zwischenkörper 31 des Kondensators 30 hinein. Wie oben beschrieben ist der Abgasdampfauslass 27 der Dampfturbine 20 von dem Inneren des Abgasgehäuses 25 in der horizontalen Richtung (der axial stromabwärtigen Seite Dad) geöffnet. Zudem ist der Zwischenkörpereinlass 32, der mit dem Abgasdampfauslass 27 verbunden ist, von dem Inneren des Zwischenkörpers 31 in der horizontalen Richtung geöffnet. Dementsprechend weist eine Strömungsrichtungskomponente des Dampfs S, der in den Zwischenkörper 31 hineinströmt, eine große horizontale Komponente auf. Wenn der Dampf S, der in den Zwischenkörper 31 hineinströmt, durch das Innere des Zwischenkörpers 31 von dem Zwischenkörpereinlass 32 zu dem Zwischenkörperauslass 33 strömt, erhöht sich die nach unten gerichtete Komponente bei der Richtungskomponente der Strömung des Dampfs S allmählich. Mit anderen Worten wird, wenn der Dampf S, der in den Zwischenkörper 31 hineinströmt, durch das Innere des Zwischenkörpers 31 von dem Zwischenkörpereinlass 32 zu dem Zwischenkörperauslass 33 hindurchströmt, allmählich nach unten gerichtet.
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Der Dampf S, der durch den Zwischenkörper 31 hindurchtritt, strömt von dem Hauptkörpereinlass 38 in die Kondensationskammer 37 des Hauptkörpers 35 hinein. Der Dampf S strömt hauptsächlich nach unten durch das Innere der Kondensationskammer 37. Der Dampf S tauscht Wärme mit dem durch die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 42 strömenden Kühlwasser aus, die jede der Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 bilden, während er durch die Kondensationskammer 37 strömt.
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Der Dampf S, der durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser, das durch die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 42 strömt, die jede der Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 bilden, kondensiert und verflüssigt sich zu Wasser. Das Wasser wird in dem Warmwasserspeicher 39 an einer unteren Seite in der Kondensationskammer 37 gesammelt. Das in dem Warmwasserspeicher 39 gesammelte Wasser wird über die Wasserzufuhrleitung 16 und die Wasserzufuhrpumpe 15 zu dem Dampfgenerator 17 zurückgeführt.
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Bei der Ausführungsform ist die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 angeordnet, um in dem Hauptkörper 35 in der horizontalen Richtung angeordnet zu sein. Aus diesem Grund kann bei der Ausführungsform, verglichen mit dem Kondensator, bei dem die Wärmeübertragungsrohrgruppen angeordnet sind, um in der vertikalen Richtung angeordnet zu sein, ein Höhenunterschied zwischen dem Wärmeübertragungsrohr 42 an der höchsten Position und einer Wasseroberfläche der Wasserquelle W relativ reduziert sein. Dementsprechend kann bei der Ausführungsform eine Förderhöhe der Kühlwasserpumpe 11 veringert sein. Aus diesem Grund können bei der Ausführungsform Installationskosten und Betriebskosten der Kühlwasserpumpe 11 reduziert sein.
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Wenn die Position des Wärmeübertragungsrohrs 42 hoch ist, kann das Kühlwasser, das von dem Wärmeübertragungsrohr 42 ausströmt, unter einem reduzierten Druck bei einem Prozess, bei dem das Kühlwasser die Wasserquelle W erreicht, sieden. Aus diesem Grund wird in diesem Fall ein Verfahren des Anhebens eines Wasserspiegels des Ablaufkanals 14 zwischen der Wärmeübertragungsrohrgruppe 41 und der Wasserquelle W und des Reduzierens eines Höhenunterschieds zwischen den Wärmeübertragungsrohren 42 an der höchsten Position und der Wasseroberfläche des Abflusskanals 14 eingesetzt. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform können, da eine Höhe der Wärmeübertragungsrohre 42 an der höchsten Position verringert sein kann, Installationskosten des Ablaufkanals 14 reduziert sein.
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Dementsprechend können bei der Ausführungsform Anschaffungskosten und Betriebskosten der Dampfturbinenanlage reduziert sein.
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Zudem weist die Rohrgruppenaußenlinie 43 der Ausführungsform eine Dimension in der horizontalen Richtung auf, die kleiner ist als eine Dimension in der vertikalen Richtung. Dementsprechend kann bei der Ausführungsform die Bodenoberfläche 44 der Rohrgruppenaußenlinie 43 reduziert sein. Aus diesem Grund kann bei der Ausführungsform, selbst wenn die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 angeordnet ist, um in dem Hauptkörper 35 in der horizontalen Richtung angeordnet zu sein, eine Erhöhung der beanspruchten Fläche des Kondensators 30 minimiert sein.
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Ferner wird ein Effekt der Dampfturbinenanlage der Ausführungsform im Vergleich mit einer Dampfturbinenanlage eines vergleichbaren Beispiels mit Bezug auf 3 beschrieben.
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Die Dampfturbinenanlage des vergleichbaren Beispiels umfasst ebenfalls eine Dampfturbine 20 und einen Kondensator 30x, der ausgestaltet ist, um den von der Dampfturbine 20 ausgestoßenen Dampf zu kondensieren, wobei beide durch eine Zweipunkt-Strichlinie in 3 dargestellt sind. Die Dampfturbine 20 des vergleichbaren Beispiels ist dieselbe wie die Dampfturbine 20 der Ausführungsform. Der Kondensator 30x des vergleichbaren Beispiels unterscheidet sich von dem Kondensator 30 der Ausführungsform.
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Der Kondensator 30x des vergleichbaren Beispiels umfasst ebenfalls eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41, einen Hauptkörper 35x, der ausgestaltet ist, um die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 abzudecken, und einen Zwischenkörper 31x, der ausgestaltet ist, um den Dampf S von der Dampfturbine 20 in den Hauptkörper 35x hinein zu leiten.
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Der Zwischenkörper 31x weist einen Zwischenkörpereinlass 32x, der in der horizontalen Richtung von dem Inneren geöffnet ist und in den der Dampf S hineinströmt, einen Zwischenkörperauslass 33x, der von dem Inneren nach unten geöffnet ist und durch den der Dampf S ausgestoßen wird, und einen Strömungspfad 34x, der ausgestaltet ist, um den Zwischenkörpereinlass 32x und den Zwischenkörperauslass 33x zu verbinden, auf. Der Strömungspfad 34x in dem Zwischenkörper 31x erstreckt sich von dem Zwischenkörpereinlass 32x in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df hinsichtlich des Zwischenkörpereinlasses 32x, die die horizontale Richtung ist, erstreckt sich allmählich nach unten, wenn er sich von dem Zwischenkörpereinlass 32x entfernt und erreicht den Zwischenkörperauslass 33x. Der Zwischenkörpereinlass 32x ist mit dem Abgasdampfauslass 27 Dampfturbine 20 verbunden. Der Zwischenkörperauslass 33x ist mit einem Hauptkörpereinlass 38x des Hauptkörpers 35x verbunden. Die oben erwähnte Ausgestaltung, die sich auf den Zwischenkörper 31x des vergleichbaren Beispiels bezieht, ist die gleiche wie die Ausgestaltung des Zwischenkörpers 31 der Ausführungsform.
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Jedoch sind bei dem vergleichbaren Beispiel ein naheliegender Auslassrand 33nx, der ein Rand des Zwischenkörperauslasses 33x an der naheliegenden Seite Dfn in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df ist, und ein abseitiger Auslassrand 33fx, der ein Rand des Zwischenkörperauslasses 33x an der fernliegenden Seite Dff in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df ist, in der vertikalen Richtung an derselben Position angeordnet. Darüber hinaus ist bei dem vergleichbaren Beispiel der gesamte Rand des Zwischenkörperauslasses 33x über der obersten Position unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 angeordnet. Ferner sind der abseitige Auslassrand 33fx des vergleichbaren Beispiels und der abseitige Auslassrand 33f der Ausführungsform in der vertikalen Richtung an derselben Position angeordnet.
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Angenommen, dass ein Abstand in der vertikalen Richtung von einem unteren Ende 32bx des Zwischenkörpereinlasses 32x zu dem nahseitigen Auslassrand 33nx des Zwischenkörperauslasses 33x bei dem vergleichbaren Beispiel gleich einem Abstand in der vertikalen Richtung von einem unteren Ende 32b des Zwischenkörpereinlasses 32 zu dem nahseitigen Auslassrand 33n des Zwischenkörperauslasses 33 bei der Ausführungsform ist. In diesem Fall ist, da der nahseitige Auslassrand 33n der Ausführungsform in der vertikalen Richtung unter dem nahseitigen Auslassrand 33nx des vergleichbaren Beispiels angeordnet ist, das untere Ende 32b des Zwischenkörpereinlasses 32 der Ausführungsform unter dem unteren Ende 32bx des Zwischenkörpereinlasses 32x des vergleichbaren Beispiels angeordnet.
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Dementsprechend ist die Dampfturbine 20, die mit dem Zwischenkörpereinlass 32 bei der Ausführungsform verbunden ist, unter der Dampfturbine 20, die mit dem Zwischenkörpereinlass 32x bei dem vergleichbaren Beispiel verbunden ist, angeordnet. Aus diesem Grund können Installationskosten der Dampfturbine 20 bei der Ausführungsform niedriger bewerkstelligt sein, als die des vergleichbaren Beispiels. Dementsprechend können bei der Ausführungsform ebenfalls aus diesem Gesichtspunkt Anschaffungskosten der Dampfturbinenanlage reduziert sein.
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Zudem ist bei der Ausführungsform die Position des Rands des Zwischenkörperauslasses 33 von dem abseitigen Auslassrand 33f zu der naheliegenden Seite Dfn allmählich nach unten sinkend angeordnet. Mit anderen Worten ist bei der Ausführungsform der Rand des Zwischenkörperauslasses 33 von dem abseitigen Auslassrand 33f zu dem nahseitigen Auslassrand 33n geneigt. Dementsprechend kann bei der Ausführungsform eine Öffnungsfläche des Zwischenkörperauslasses 33 vergrößert sein. Zudem ist bei der Ausführungsform der nahseitige Auslassrand 33n des Zwischenkörperauslasses 33 unter der obersten Position unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 angeordnet und die nahseitige Innenoberfläche 34n des Zwischenkörpers 31 ist zu der naheliegenden Seite Dfn in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df gerichtet, während sie von dem nahseitigen Auslassrand 33n nach oben gerichtet ist. Aus diesem Grund strömt bei dieser Ausführungsform der Dampf von der seitlichen Seite genauso wie von der oberen Seite in die Wärmeübertragungsrohrgruppe 41, die sich am weitesten an der naheliegenden Seite Dfn unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 41 befindet, hinein. Mit anderen Worten ist bei der Ausführungsform eine Strömungspfadfläche des Strömungspfads an der Seite des Zwischenkörperauslasses 33 in dem Strömungspfad 34 in dem Zwischenkörper 31 vergrößert. Folglich kann bei der Ausführungsform eine durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des Dampfs, der in die Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 hineinströmt, niedriger sein, als der des vergleichbaren Beispiels und es kann ein bestimmter Effekt des Vermeidens von Erosion in den Wärmeübertragungsrohrgruppen 42 vorgesehen sein.
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Zweite Ausführungsform
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Ein zweite Ausführungsform der Dampfturbinenanlage gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 4 beschrieben.
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Die Dampfturbinenanlage der Ausführungsform umfasst wie die Dampfturbinenanlage der ersten Ausführungsform eine Dampfturbine 20a und einen Kondensator bzw. Verflüssiger 30.
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Die Dampfturbine 20a der Ausführungsform weist ebenfalls wie die Dampfturbine 20 der ersten Ausführungsform, den Rotor 21, der um die Turbinenachse At rotiert, ein Hauptkörpergehäuse 22a, das ausgestaltet ist, um den Rotor 21 abzudecken, und ein Abgasgehäuse 25a, das ausgestaltet ist, um Dampf von dem Inneren des Hauptkörpergehäuses 22a auszustoßen, auf. Das Hauptkörpergehäuse 22a ist in einer Rohrform um die Turbinenachse At herum ausgebildet. Ein eine Rohrform aufweisender Dampfeinlass (nicht dargestellt) ist axial stromaufwärts von dem Hauptkörpergehäuse 22a ausgebildet. Ein eine Rohrform aufweisender Dampfauslass 24a ist axial stromabwärts von dem Hauptkörpergehäuse 22a ausgebildet. Jedoch ist im Unterschied zu dem Dampfauslass 24 der ersten Ausführungsform der Dampfauslass 24a von dem Inneren des Hauptkörpergehäuse 22a zu einer Seite geöffnet.
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Das Abgasgehäuse 25a ist in einer Rohrform um die Achse, die rechtwinklig zu der Turbinenachse At ist, herum ausgebildet und in der horizontalen Richtung orientiert bzw. ausgerichtet. Der Abgasdampfeinlass 26 ist an einem Ende des Abgasgehäuses 25a in der axialen Richtung ausgebildet. Zudem ist der Abgasdampfauslass 27 an dem anderen Ende des Abgasgehäuses 25a in der axialen Richtung ausgebildet. Sowohl der Abgasdampfeinlass 26 als auch der Abgasdampfauslass 27 sind von dem Inneren des Abgasgehäuses 25a in der horizontalen Richtung geöffnet. Der Abgasdampfeinlass 26 ist mit dem Dampfauslass 24a des Hauptkörpergehäuses 22a verbunden.
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Dementsprechend ist die Dampfturbine 20a der Ausführungsform eine seitlich abströmende Dampfturbine bzw. eine Dampfturbine, deren Abgas seitlich ausgestoßen wird, die ausgestaltet ist, um den Abgasdampf rechtwinklig zu der Turbinenachse At seitlich auszustoßen.
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Der Kondensator 30 der Ausführungsform umfasst wie der Kondensator 30 der ersten Ausführungsform die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41, den Hauptkörper 35, der ausgestaltet ist um die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 abzudecken, und den Zwischenkörper 31, der ausgestaltet ist, um den Dampf S von der Dampfturbine 20a in den Hauptkörper 35 hinein zu leiten. Die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41, der Hauptkörper 35 und der Zwischenkörper 31 der Ausführungsform sind im Wesentlichen dieselben wie jeweils die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41, der Hauptkörper 35 und der Zwischenkörper 31 der ersten Ausführungsform. Dementsprechend weist der Zwischenkörper 31 der Ausführungsform ebenfalls den Zwischenkörpereinlass 32, der von dem Inneren in der horizontalen Richtung geöffnet ist und in den der Dampf S hineinströmt, den Zwischenkörperauslass 33, der von dem Inneren nach unten geöffnet ist und durch den der Dampf S ausgestoßen wird, und den Strömungspfad 34, der ausgestaltet ist, um den Zwischenkörpereinlass 32 und den Zwischenkörperauslass 33 zu verbinden, auf. Der Strömungspfad 34 in dem Zwischenkörper 31 erstreckt sich von dem Zwischenkörpereinlass 32 in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df hinsichtlich des Zwischenkörpereinlasses 32, die die horizontale Richtung ist, erstreckt sich nach unten, wenn er sich von dem Zwischenkörpereinlass 32 weg erstreckt, und erreicht den Zwischenkörperauslass 33. Der Zwischenkörpereinlass 32 ist mit dem Abgasdampfauslass 27 der Dampfturbine 20a verbunden. Dementsprechend ist im Unterschied zu der ersten Ausführungsform die abseitige-nahseitige-Richtung Df hinsichtlich des Zwischenkörpereinlasses 32 eine horizontale Richtung rechtwinklig zu der Turbinenachse At.
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Wie oben beschrieben ist der Kondensator 30 der Ausführungsform also derselbe wie der Kondensator 30 der ersten Ausführungsform. Dementsprechend können auch bei dieser Ausführungsform Anschaffungskosten und Betriebskosten der Dampfturbinenanlage reduziert sein.
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Zudem weist auch bei der Ausführungsform die Rohrgruppenaußenlinie bzw. der Rohrgruppenumriss 43 eine Dimension bzw. Abmessung in der horizontalen Richtung auf, die kleiner ist als eine Dimension bzw. Abmessung in der vertikalen Richtung. Dementsprechend kann auch bei der Ausführungsform eine Erhöhung der beanspruchten Fläche des Kondensators 30 minimiert sein.
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Wenn die Dampfturbine 20a also eine Dampfturbine ist, deren Abgas seitlich ausgestoßen wird, kann, da der Kondensator 30, der dieselbe Struktur aufweist wie die erste Ausführungsform, eingesetzt ist, derselbe Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erlangt sein.
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Erste Variante
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Eine erste Variante des Kondensators 30 gemäß der ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf 5 beschrieben.
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Bei einem Kondensator 30b der Variante ist eine Rohrgruppenaußenlinie bzw. ein Rohrgruppenumriss 43a der Wärmeübertragungsrohrgruppe 41a, die sich am weitesten an der naheliegenden Seite Dfn in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df hinsichtlich des Zwischenkörpereinlasses 32 unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 befindet, geändert. Bei der Variante ist der Mittelpunkt Ct einer oberen Oberfläche 48a in der Rohrgruppenaußenlinie 43a der Wärmeübertragungsrohrgruppe 41a an der naheliegenden Seite Dfn näher an der naheliegenden Seite Dfn angeordnet, als der Mittelpunkt Cb der Bodenfläche 44 in der Rohrgruppenaußenlinie 43a. Dementsprechend weist die Rohrgruppenaußenlinie 43a eine exzentrische Außenlinie bzw. einen exzentrischen Umriss auf.
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Der meiste Dampf Sa, der von einem oberen Teil in der Öffnung des Zwischenkörpereinlasses 32 in den Zwischenkörper 31 hineinströmt, strömt von einem Teil an der fernliegende Seite Dff in der Öffnung des Hauptkörpereinlasses 38 in den Hauptkörper 35 hinein. Der meiste Dampf St, der von einem unteren Teil in der Öffnung des Zwischenkörpereinlasses 32 in den Zwischenkörper 31 hineinströmt, strömt von einem Teil an der naheliegenden Seite Dfn in der Öffnung des Hauptkörpereinlasses 38 in den Hauptkörper 35 hinein. Dementsprechend ist ein Abstand in der vertikalen Richtung von dem Zwischenkörpereinlass 32 zu dem Hauptkörpereinlass 38 für den meisten Dampf St, der von dem Teil an der naheliegenden Seite Dfn in den Hauptkörper 35 hineinströmt, kleiner als der für den Dampf Sa, der von dem Teil an der fernliegende Seite Dff in den Hauptkörper 35 hineinströmt. Aus diesem Grund ist eine nach unten gerichtete Komponente der Strömungsrichtungskomponente des Dampfs S bei dem Dampf St, der von dem Teil an der naheliegenden Seite Dfn in den Hauptkörper 35 hineinströmt, kleiner als bei dem Dampf Sa, der von dem Teil an der fernliegende Seite Dff in den Hauptkörper 35 hineinströmt. Mit anderen Worten ist eine horizontale Komponente bei der Strömungsrichtungskomponente des Dampfs S bei dem Dampf St, der von dem Teil an der naheliegenden Seite Dfn in den Hauptkörper 35 hineinströmt, größer als bei dem Dampf Sa, der von dem Teil an der fernliegende Seite Dff in den Hauptkörper 35 hineinströmt.
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Zudem weist unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 die Wärmeübertragungsrohrgruppe 41a, die an der naheliegenden Seite Dfn angeordnet ist, eine größere Kontaktquantität mit dem Dampf St auf, der von dem Teil an der naheliegenden Seite Dfn in den Hauptkörper 35 hineinströmt, als mit dem Dampf St, der von dem Teil an der fernliegende Seite Dff in den Hauptkörper 35 hineinströmt.
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Bei der Variante ist, da die Rohrgruppenaußenlinie 43a der Wärmeübertragungsrohrgruppe 41a, die an der naheliegenden Seite Dfn angeordnet ist, wie oben beschrieben eine exzentrische Außenlinie aufweist, eine Effizienz des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlwasser in den Wärmeübertragungsrohren 42, die die Wärmeübertragungsrohrgruppe 41a bilden, und dem Dampf S erhöht.
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Ferner kann während die Variante die Variante der erste Ausführungsform ist, die Wärmeübertragungsrohrgruppe 41 an der naheliegenden Seite Dfn der zweiten Ausführungsform dieselbe Ausgestaltung wie bei der Variante aufweisen.
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Zweite Variante
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Eine zweite Variante des Kondensators 30 gemäß der ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf 6 beschrieben.
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Bei dem Kondensator 30b der ersten Variante weist unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 nur die Wärmeübertragungsrohrgruppe 41a, die sich am weitesten an der naheliegenden Seite Dfn befindet, eine exzentrische Außenlinie auf. Jedoch können wie bei einem Kondensator 30c der Variante eine Wärmeübertragungsrohrgruppe 41b an der fernliegende Seite Dff ebenfalls eine exzentrische Außenlinie aufweisen.
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Ein Abstand in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df von dem Mittelpunkt Cb der Bodenoberfläche 44 in der Rohrgruppenaußenlinie 43a der Wärmeübertragungsrohrgruppe 41a an der naheliegenden Seite Dfn bis zu dem Mittelpunkt Ct der oberen Oberfläche 48a der Rohrgruppeaußenlinie 43a ist als ein exzentrischer Wert Δa eingestellt bzw. ausgewählt. Zudem ist ein Abstand in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df von dem Mittelpunkt Cb der Bodenoberfläche 44 in einer Rohrgruppenaußenlinie 43b der Wärmeübertragungsrohrgrupp 41b an der fernliegende Seite Dff zu dem Mittelpunkt Ct einer oberen Oberfläche 48b der Rohrgruppenaußenlinie 43b als ein exzentrischer Wert Δb eingestellt.
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Wenn die Wärmeübertragungsrohrgruppe 41b an der fernliegende Seite Dff ebenfalls eine exzentrische Außenlinie aufweist wie bei der Variante, ist der exzentrische Wert Δb bei der Rohrgruppenaußenlinie 43b der Wärmeübertragungsrohrgruppe 41b vorzugsweise kleiner als der exzentrische Wert Δa bei der Rohrgruppenaußenlinie 43a der Wärmeübertragungsrohrgruppe 41a an der naheliegenden Seite Dfn. Mit anderen Worten ist der exzentrische Wert Δa bei der Rohrgruppenaußenlinie 43a der Wärmeübertragungsrohrgruppe 41a an der naheliegenden Seite Dfn vorzugsweise größer als der exzentrische Wert Δb bei der Rohrgruppenaußenlinie 43b der Wärmeübertragungsrohrgruppe 41b an der fernliegende Seite Dff.
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Ferner können, während die Variante die Variante der ersten Ausführungsform ist, die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 der zweiten Ausführungsform dieselbe Ausgestaltung wie bei der Variante aufweisen.
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Dritte Variante
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Eine dritte Variante des Kondensators 30 gemäß der ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf 7 beschrieben.
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Einen Kondensator 30d der Variante umfasst eine Dampfführung 51, die in dem Zwischenkörper 31 angeordnet ist und die ausgestaltet ist, um zu bewirken, dass eine Richtung einer Strömung des Dampfs S, der von dem Zwischenkörpereinlass 32 strömt, allmählich nach unten gerichtet ist. Die Dampfführung 51 ist allmählich nach unten gekrümmt bzw. gebogen, wenn sie sich zu der fernliegende Seite Dff in der abseitigen-nahseitigen-Richtung Df erstreckt.
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Dementsprechend kann bei der Variante eine nach unten gerichtete Komponente bei der Strömungsrichtungskomponente des Dampfs S, der von dem Hauptkörpereinlass 38 in den Hauptkörper 35 hineinströmt, größer sein als dieselbe Komponente bei der ersten Ausführungsform. Aus diesem Grund kann bei der Variante eine Effizienz des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlwasser in den Wärmeübertragungsrohren 42, die jede der Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 bilden, und des Dampfs S vergrößert sein.
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Ferner kann während die Variante die Variante der erste Ausführungsform ist, der Kondensator der zweiten Ausführungsform ebenfalls dieselbe Ausgestaltung wie bei der Variante aufweisen.
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Vierte Variante
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Eine vierte Variante des Kondensators 30 gemäß der ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf 8 beschrieben.
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Bei der ersten Ausführungsform ist die oberste Position unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 über dem unteren Ende 32b des Zwischenkörpereinlasses 32. Bei einem Kondensator 30e der Variante ist die oberste Position unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 über dem unteren Ende 32b des Zwischenkörpereinlasses 32. Mit anderen Worten ist die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 an Positionen unter dem unteren Ende 32b des Zwischenkörpereinlasses 32 angeordnet.
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Bei der Variante ist, um die oben erwähnte Verteilung der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 zu realisieren, eine Position des nahseitigen Auslassrands 33ne des Zwischenkörperauslasses 33 in einem Zwischenkörper 31e eingestellt, um höher zu sein, als eine Position des nahseitigen Auslassrands 33n des Zwischenkörperauslasses 33 der ersten Ausführungsform. In Bezug darauf ist eine Form eines Hauptkörpers 35e der Variante ebenfalls leicht unterschiedlich von einer Form des Hauptkörpers 35 der ersten Ausführungsform. Ferner ist im Zusammenhang damit eine Installationsposition der Dampfturbine 20 angehoben bzw. erhöht. Ferner ist bei der Variante eine Position eines abseitigen Auslassrands 33fe des Zwischenkörperauslasses 33 dieselbe wie die Position des abseitigen Auslassrands 33f des Zwischenkörperauslasses 33 der ersten Ausführungsform in der vertikalen Richtung.
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Somit kann bei der Variante, da die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 an Positionen unter dem unteren Ende 32b des Zwischenkörpereinlasses 32 angeordnet ist, der Dampf, der gerade von der Dampfturbine 20 in der horizontalen Richtung strömt, nicht direkt in die Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 hineinströmen und ein Auftreten von Erosion in den Wärmeübertragungsrohren 42 kann auf ein verringertes Niveau reduziert sein, als bei der ersten Ausführungsform. Jedoch ist bei der oben beschriebenen Variante eine Installationsposition der Dampfturbine 20 erhöht. Dementsprechend sollte abhängig davon, ob der Reduzierung des Auftretens von Erosion in den Wärmeübertragungsrohren 42 oder dem Absenken der Installationsposition der Dampfturbine 20 mehr Gewicht beigemessen wird, bestimmt werden, ob die oberste Position unter der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohrgruppen 41 eingestellt ist, um über oder unter dem unteren Ende 32b des Zwischenkörpereinlasses 32 zu sein.
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Im Übrigen umfasst eine Gasturbinen-Kombikraftwerksanlage eine Dampfturbinenanlage, die mit einer Dampfturbine und einem Kondensator versehen ist. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung auch bei dem Kondensator einer Gasturbinen- Kombikraftwerksanlage angewendet sein.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können Anschaffungskosten und Betriebskosten einer Dampfturbinenanlage reduziert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Kühlwasserpumpe
- 12
- Kühlwasserleitung
- 13
- Abflussleitung
- 14
- Abflusskanal
- 15
- Wasserzufuhrpumpe
- 16
- Wasserzufuhrleitung
- 17
- Dampfgenerator
- 18
- Hauptdampfleitung
- 19
- Generator
- 20,20a
- Dampfturbine
- 21
- Rotor
- 22,22a
- Hauptkörpergehäuse
- 23
- Dampfeinlass
- 24,24a
- Dampfauslass
- 25,25a
- Abgasgehäuse
- 26
- Abgasdampfeinlass
- 27
- Abgasdampfauslass
- 30,30a,30b,30c,30d,30e
- Kondensator bzw. Verflüssiger
- 31,31e
- Zwischenkörper
- 32
- Zwischenkörpereinlass
- 32b
- unteres Ende
- 33
- Zwischenkörperauslass
- 33f, 33fe
- abseitiger Auslassrand
- 33n,33ne
- nahseitiger Auslassrand
- 34
- Strömungspfad bzw. Strömungsweg
- 34f
- abseitige Innenoberfläche
- 34n
- nahseitige Innenoberfläche
- 35,35e
- Hauptkörper
- 36b
- Bodenplatte
- 36s
- Seitenplatte
- 37
- Kondensationskammer
- 38
- Hauptkörpereinlass
- 39
- Warmwasserspeicher
- 41,41a,41b
- Wärmeübertragungsrohrgruppe
- 42
- Wärmeübertragungsrohr
- 43,43a,43b
- Rohrgruppenaußenlinie bzw. Rohrgruppenumriss
- 44
- Bodenoberfläche
- 45
- Seitenoberfläche
- 46
- obere Oberfläche
- 47
- Geneigte Oberfläche
- 48,48a,48b
- obere Oberfläche
- 51
- Dampfführung
- At
- Turbinenachse
- Da
- axiale Richtung
- Dad
- axial stromabwärtige Seite
- Dau
- axial stromaufwärtige Seite
- Df
- abseitige-nahseitige-Richtung
- Dff
- fernliegende Seite
- Dfn
- naheliegende Seite
- S
- Dampf
- W
- Wasserquelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016034231 [0002]
- JP 2016/072623 [0002]
- JP H09273875 [0006]
