DE1501347A1 - Dampfbeheizte Waermeaustauscher,insbesondere Kondensatoren - Google Patents
Dampfbeheizte Waermeaustauscher,insbesondere KondensatorenInfo
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Description
KOMPLEX Nagyberendezlsek Export-Import Vallalata
in Budapest (Ungarn)
Dampfböhoizto Wärmeauatauachar, insboeondore Kondenaatoron
Erfindung bezieht aich auf dampfbohoiata
WäJ?raoauetauQohQ5f, inaboaondoro Kondonsa1io*en mit Ab·
führung von nichtkondonsiorautdon Gaaon,
In der Wärmetechnik wcrdon varaohiodooe Biaiichtung'en
vorwondot, in doron Innerom duroh Wöumoaustauach
Dampf kondonaiert wird. Dor aua dem Dampf
entatonende Nioderaclilag, aowio dio in der Einuiohtung
befindlichen' nichtkoadenaierendon Gaao müaaon
zwecke Kontinuierlichkoit doa Wärmoauatauachea aua
der Einrichtung entfernt worden. Die Dichte doa Nioderachlagoa
iat - unabhängig von dor Natur doa Dampfoa immor
ein Mehrfaohoa der Dichto doe letzteren. Domgemäae
sammelt aich der Niederschlag am Bodon von Dampf-· 397/56 alt. - 1 -
909820/05 94
BAD
a. ·
räumen ab, so daas sein© Abführung auf koine Sohwie·
rigkeiten stäsat. Die Dichte von nichtkondensioron·
don Gasen wird dagogen nur wonig von de* Dichte dos?
am moisten verwendeten Dämpfe abweichen, so daaa ih*e
Abführung aus dom Dampfraum in der Weise, daas nicht
auch eine wesentliche Mongo an Dampf abgoführt wird
kaum durchführbar ist.
Die Gegenwart von nichtkondensierondon Gasen
im Dampfraum von dampfbohoizten Wärmeaustauschern,
z.B4 Kondensatoren hat zwei Gründe» Einerseits enthält
der Heizdampf in dor Rogel Gase, die bei der im Dampfraum herrschenden Temperatur nicht niedersehlagen*
Diese Gase werdon somit durch den Heizdampf zugeführt» Anderseits kann über Undichtigkeiten Luft
in den Dampfraum eindringon, wenn der im Dampfraum herrschende Druck geringer ist· als der atmosphärische
Druck, wie es z.B. boi Untordruckdampfräumen dor Pail
ist. Aber unabhängig vom Ursprung dor nichtkondensierenden
Gase in dampfbohoizton Yfermoaustausohorn müssen
sie von dort entfernt und abgeführt werden. Bei Einrichtungen, die bei don atmosphärischen BBUtV überragenden Drücken ui-üuitu**, *ann dies durch Abblasen In"
die Umgebung erreicht worden. Bei Untordruckoinrichtungen
können goeignoto Pumpen Anwondung findon.
Die Abführung von nichtkondensierenden Gasen
aus Dampfräumon stösst jedoch praktisch auf grosso
Schwierigkeiten, da wogen dem geringen Unterschied
zwischen Gasdichte und Heizdampfdichto die Stolle, wo
- 2 -909820/0594 BAD ORIGINAL
& 1^Π
diofe Oase ansammeln wcrdon» nicht mit hinroionender
Genauigkeit im voru.ua fostgoetellt worden kann.
Ee ist bereits vorgoechlagon worden, in einem odor
mehreren verschicdenen geringen abgesonderten Teilen
des Dampfraumos besondere starke Kühlung zu bo·
wirken, wodurch dann dor Partialdruck zunimmt, wobei
in Jedem Raumtoil eine Abführungaöffnung zum Abführen
de* nichtkondonaiorondon Gase vorgesehen ist, DaB
erwähnte System, das im Gobiot dor Dampfkondonsation
eine verbreitete Anwonduag findet, ist jedoch nicht gane zufriedenstellend. Es kommt nämlich oft vor, daes
aus nicht ganz goklärton Ursachen im Dampfraum oino
Strömung ontstoht, durch wolcho die nichtkondonsicionden
Gase Stellen zugetrlobon worden, die nicht mit Jenen Stellen identisch sind, an denen die Abführungeöffnungen
durch vorausgehende Borechnung angebracht worden sind. Dies hat zur Polgo, dass dio Abführung
unvollständig und dio Betätigung dos Kondensators
durch einen abnehmenden Wärmeaustausch boointräch-
tigt wird.
Die Erfindung bezvvockt vor allom oino genaue
Feststellung dor Stelle, wo niclitkondonsiorondo Gase
zuverlässig abgeführt worden können. Dio Erfindung besteht darin, dass dor .ondonsioronde Toil des Dampfraumee
in oinem Wärmeaustauscher duroh nebeneinander
Hegende Trennwände in Dampfkanäle unterteilt sind, und daß eine Ende dor ftuapfkanälo zwecks Zuführung
von zu kondonsiorondom Dampf offön und das andere Ende
BAD OHi
909820/0594
aweeke Verhinderung oinoi? Dampfetrömung gesönloeeea
ist, wobei jode* do* Dampfkanälo in de* Nähe seines
geschlossenem Endes oino Gasabführunges-fcelle, %,B,
eine Gasauslasaöffnung aufweist, deren Stromungeguo*-.
schnitt im Verhältnis zur Quorsehnittafläche ihre«
zugeordneten Dampfkanals gering ist» Da die Enden
der Dampfkanälo geschlossen sind und dadurch oino
Dampfströmung vorhindorn, wird jedem Kanal soviol
Dampf zugeführt, wie dort kondensiert worden kann.
Boi Oborf lächonwärmoaustiiti.iBchorn bew. -kondensatoron
hängt dioso Dampfmongo oinoraoita von dor
Zahl der Kühlrohre ab, dio dio einzolnen Dampfkanälo
durchqueren, anderseits hängt si ο von dor Menge
und der Tomporatur dos durch die Rohro fliosaondon
Wassers ab. Bai Mischkondonsatoron hängt dagegen die
in den einzelnen Dampfkanalcn kondensierende Dampfmongo
von der Menge und dor Temperatur des in die Kanälo eingespritzten Iiühlwaesors ab* Demgomäss soll
das Verhältnis zwischen dor Einlasaquerschnittsflache
dor einzelnen Dampfkanälo und der in diese eingespritztem Kühlwassormonge dom Verhältnis zwisohem
do* gesamten yuerachnittsflächo sämtlicher Dampfkanäle
und der Gesamtmenge an oingoBpritztom Kühlwasser gleich sein. Dadurch wird cino gleiche Strömungsgeschwindigkeit
buim Eintritt in dio oinzolnon
Dampfkanäle erreicht, ungeachtet dor Turbulenz, die beim Einlaestutzori von llischkondonsatoron unvormoidlich
ist.
909820/0594 BADORIQtNAL
Beim Kondensieren dos Dampfes in don Dampfkanälen nimmt dio Stronungagesehwindigkoit ab, Do»-
gemäss können ihre Querschnitte vom offonon Ende auf
das geschlossene Endo zu ebenfalls abnehmen. Boim geschlossenen Endo der Dampfkanälo kann kaltoa Kühlwasser
zugeführt und das Gomisoh von Dampf und Gas, das an nichtkondonsierondon Gasen immor roicher v&rd,
im Gegenstrora mit dom Kühlwaasor don erwähnten Gasabfuhr
ungsste Hon zugeführt werden, Dieso Stollen
könnon übor ein odor mohrorο Gassaugkanäle mit einem
gemeinsamen Auslasstutzon und oinor Vakuumpumpe verbunden
worden.
Es ist zweckmäsüig, dio nichtkondonsiorondon
Gaso gleichmässig aus don Dampfkanälon abzuführen.
Zu diosem Zweck wird der Querschnitt dor gasabführondon Kanäle viel grösaor sein als der Querschnitt do*
gasabfuhrenden Stollen (Durchläsoo oder öffnungen),
so dass dor Strömungawid^rotand der letztoron im Vorhältnis
zum Strömuxigawidorstand in don Qaöflaugkanälen
-wesentlich grösaor sein wird.
Der mit dou Kühlwasser gemischte kondensierte
Dampf sammelt aicli an Bodo η do a Kondonsators
an und muss von dort abgefülirt worden, Doshalb dürfen
die Wände dor DampfLuuälo dun Abfluss dos Wassors
nach Auslassöffnungen nicht vorhindorn.
Weitere Einzelheiten der Erfindung worden an·
hand dor Zeichnungen orortort, die zwei Auaführungeboisplole
dos oifindunßfläoiaäßflon Wärmeaustauschers
darstellen,
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Pig. 1 stellt daboi daß eine Auaführung'ebelspiQl
zum Teil im Schnitt perspektivisch dar.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer Einzelheit
der Fig. 1 auf grb'ssorom Masstab.
Fig. 3 ist dio porspoktivisoho Darstellung zum
Toil im Schnitt dos andoron Ausführungsbaiapiöls der
Erfindung,
Gleiche Bezugszoichen weisen auf ähnliche Einzelheiten
hin.
In Fig. 1 ist ein Miachkondonaator für Dampfturbinen
dargestellt. In Kondensatoren diooer Art
strömt der Abdampf der Turbine in Richtung von Pfeilen senkrecht nach unton in eino Verteilorkanmor 2,
die einen Teil dos Dampfraumes des Kondensators bildet. Kühlwasser wird durch Leitungen 3 zugeführt,
an deren Seiten Zerstäuberdüsen 4 angebracht sind*
Diese Zerstäuberdüsen 4 spritzen zerstäubtes Wasser in den Innenraum dea Kondensators. Der eintretende
Abdampf wird mit diesem zerstäubten Wasser gemischt und schilt nieder, wobei das entstandene Gemisch von
Kondenaat und Kühlwasser in den Bodenteil des Kondensators hinuntorfliesst.
Beim dargestellten Ausführungsboispiol wird
der kondensierende Dampf aurch dia Leitungen 3 zwi-
- sehen Dampfkanäle 6, 7, 8 und 9 verteilt, die einereoits
durch das Gehäuse IO dos Kondensators und anderseits durch dio Leitungen 3 und eine Trennwand
begrenzt sind. Die teoimwaxid 11 ist ihrerseits oben-
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falle mit einem verzwoigton Fortsatz voraohon, woduroh
zwei schräge Plattun odor Leitflächen 12 entstehen
und den Querschnitt dor Dampfkanäle 7 und 3 in Richtung 1 der Dampfströmung verengen. Die DampfkanälG
6 und 9 sind durch schräg angeordnete Platten odor Leitflächen 13 ebenfalls verjüngt. Der Kondensator
ist, wio gezoigt, durch die Wasserleitungen 3 und die Trennwand 11 in Längsrichtung in oine
Anzahl von Kanälen 6> 7, 8, 9 unterteilti Abor durch
Trennwände 14 erfolgt auch in dor Querrichtung oine Unterteilung, wodurch dor Goaamtquorachnitt dos. Dampfraumes
in reohtockigo Zügo untortoilt v/ird.
Die Strömungsgeschwindigkeit dos dom Kondensator
in der Richtung 1 zugoführton Dampfos woist
nicht an jeder Stella doa Kondonsatorquc*ttohnittes
den selben Wert auf. Dies iat einerseits darauf zurückzuführen,
dass boroits die Auaströmguschwindigkeit
des Dampfos im latzton Schaufolkranz der Turbino
nicht gleichförmig iat. Ausourdom ontstohon in dor
die Turbine mit dom Kondensator varbindundon Rohrleitung
Turbulonzon, die wugoxi scharfen Krümmungon
der Rohrleitung unvormoidlicii uind. Wenn demnach der
Gosamtquorschnitt dos KondonaatordainpfraumoB nur
unterteilt wäro und koi..iu weiteren Massnahmon getroffen
wären, würden die einzelnen Dampfkanalο verschiedene
Mengen an Danpf erhalten, unabhängig von der durch die Düsen zugoführtoii iLülilv.aaüorinenge und aomit unabhängig
von der Dar^fiauriGo, die in den einzolnqn Ka-
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nälen übrigens kondensiert worden könnte, Offen- ^ I
sichtlich würden einzelne Kanäle mehr Dampf onthalten
als dort durch zerstäubtes Wasser kondensiert werden könnte, Diese Dampfmengon kehren yom Boden
des Kondensators zurück und würden von unten her In
Kanäle hinaufzuströmen trachten, die von oben weniger
Dampf enthalten und demzufolge über mehr Kühl«
wasser verfügen als es zum Kondensieren dee hier
befindlichen Dampfes erforderlich wäre» Durch derartige
genau nicht berechenbare Strömungen' werden im Kondensator befindliche nichtkondenBierende Gase
Stellen zugeführt, die oben wegen den erwähnten Ungewissheiten ebenfalls ~icht im voraus ermittelt «e*·.
den können.
Um Schwierigkeiten dieser Art zu vermeiden,
können die Kanäle 6, 7» 8 und 9 derart angeordnet werden^ dass sie an ihron unteren Enden dem Dampf keine
Verkehrsmöglichkoit bioton. Zu diesem Zweck wird
beim dargestellten Ausführungsbeispiol im Dampfraum
des Kondensators ein Wasserniveau 15 aufrechterhalten,
indem das Geraisch von Kondensat und Kühlwasser in seinem Wog zur Auafluastello gestaut wird. Diese
Stauung wird dadurch erreicht, dass die Pumparbeit zur Abführung des aus Kondensat und Kühlwasser bestehenden
Gemisches gemäss der Aufrechtorhaltung des Wasserniveaus 15 geregelt wird. Die Wände 12, 13 und
14 der Dampfkanale 6, 7, 8 und 9 reichen dabei bis
unterhalb des Wassernivoaus 15, wie dies in Pig. I
- 8 909820/0594
dargestellt ist. Am Boden dor Wasserleitungen 3 befestigte
Platten 16 dionun zum Trennen der Dampfkanäle
6, 7ι 8 und 9 voneinander. Sie reiohen ebenfalls
bis unterhalb des Waseerniveaus 15,
Das Gemisch von Kondensat und Kühlwasser sammelt sich in einem Raum 17 am Boden des Kondensators
an. Die Platten 12, 13, 14 und 16 dürfen offeneiohtlieh
nicht bis zum Kondensatorboden reichen, da dann das Wasser nicht in der Richtung 18 flioeaen
könnte. Die nebeneinander angeordnetan Dampfkanäle,
ιϋθ an einem ihrer Endun für die Dampfströmung ge-
^chloasen sind, erhalton je eine Dampfmengo, die dort
entsprechend der eingespritzten Kühlwasaormengo kondensiert
werden kann. Auf diese Weise wordon im Gebiet der Dampfzuführung übrigens immer auftretende
(jrOBchwindigkeitsuntorachiodü entsprechend ausgoglichon.
Es muss auch darauf geachtot werden, dass
nichtkondensierende Gase aua den oinaelnen Dampfkanälen
6, 7, 8 und 9 entführt wordon köanen. Beim dargestellten
Ausführungsboiopiül worden sie durch Auslassöffnungen
19 in jed'oiä dor Dampf kanäle 6, 7» 8 und
9 abgeführt, die an einen gemeinsamen Gassaugkanal 20
angeschlossen sind (sieUo Pig, 2).
Im Betriüb sind die Waasorleitungon 3 ständig
mit kaltem Kiüilwaaber ßofüllt. Über Düsen 21
(Pig, 2) wird dieses Külilwasüor in Räume 22 und 23
gespritzt, die beim darbot öl 1ΪΘη Auaführungsbeiapiol
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den Endabschnitt dor Dampfkanälo 6, 7, 8 und 9 blj,·
den und voneinander durch eine Platte 24 zum Teil
getrennt sind· Aus diesen Räune^fliesst das aus
denset und Kühlwasser bestehende Gemisch auf eine
Platte 25 und von hier in das Wasser, das sich an den 17 des Kondensators ansammelt. Wio ersichtlich»
sind die Abaohnitte 22 und 23 der Dampfkanalβ 6, T*
θ und 9 einer sehr starken Kühlwirkung ausgesetzt. Da sich die nichtkondensioronden Gase hier ansammeln,
erfolgt eine gründliche Trennung von Dampf und
Die gasabfuhrenden Gaasaugkanäle 20 erstrecke*
sich über die ganze LäiJtjö dos Kondensators und der
Wasserleitungen 3, wobei sie in nicht dargestellter Welse über die Wand dos Kondensators hindurch an eine
nicht dargestellte Luftsaugpumpe angeschlossen sind. Beim dargestelltan Ausführungsbeispiol sind
zwei Gassaugkanäle 20 dieser Art vorgesehen. Ihre Anzahl kann abor entsprechend dem lürfordernlsson der
einzelnen Fälle auch höher odor geringer sein.
Die beschriebene Anordnung dee orfindungsgomäseen
belspielswoisen Kondensators bürgt für eine zuverlässige Arbeitsweise, bei welcher die sich in
den Räumen 22 und 23 ansammelnden Gase sioh nicht mehr mit Dampf vermengen können, da die Räume 22 und
23 von anderen Teilen des Dampfraumes in geeignete* Weise getrennt sind. Eine Vermengung war immerhin in
den Dampfkanälen 6, 7, 8 und 9 möglich. Sie ist aber
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unerheblioh, da dort dor partiale Dampfdruck hoch
und dor partiale Gasdruck goring ist. In den Räumen
22 und 23 dagegen ist die Lago umgekehrt, so dass
eine Zurüökströmung des Gemisches von Dampf und Gas
in die Dampfkanäle 6, 7» θ und 9 nicht gestattet wer*
den darf» Um diesen Rückfluss zu verhindern, sind die
Platten 24 und 25 vorgesehen, die Durohströmungsquersohnitte
26 und 27 für die aufwartsgerichtete Strömung
von Dampf und 3as freilassen.. Das Verhältnis zwischen den Querschnitten 26 und 27 einerseits und
der Queiischnittsf lache dor Dampf kanäle 6, 7, 8 und 9
anderseits wird zweckmäonig höchstens 1/10 betragen, wodurch dann dio Gase zuverlässig daran vorhindert
werden,, dass sie aus don Räumen 22 und 23 in dia
Dampfkanäle 6, 7, 8 und 9 zurückströmen.
Da für jeden dar Kanälo 6, 7, 8 und 9 mindestens
eine GaaauslaoBÖffnung 19 erforderlich ist,
weiat jeder erfindun^sgeiaäaeo Kondensator offensichtlich eine Anzahl derartiger öffnungen auf. Es ist dabei
zwockmäsaig, wenn die Qnorachnittaflächo der Gassaugkanäle
20 mindestens der zweifachen Geaamtquerschnittsfläche
der Gaeaualaaaöffnungen 19 entspricht, wodurch eine gleichuäaaice umführung der nichtkondenaierenden
Gase erreicht werden kaiin.
Ee iat dabei zu bütonen, dass die oben
beschriebene Art der Gasabführung selbstregelnd lat. Wenn närolich über einen dor Gaaaaugkanäle 20
weniger Gas oder Luft etrürrt ala über die anderen,
- 11 -
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-4*
der Strömungswiderstand in diesem Kanal bei de*
Gaeauslaseöffnung 19 abnehmen und somit eine* höheren
Mange an Gas den Zutritt in den Gaseaugkanal 20 ermöglichen. Wenn dagegen über eine der Gasauslaeeöffnungen
19 mehr Gas hinausströmen könnte als in
den Räumen 22 und 23 angesammelt war, würde zusammen mit dem Gas auch eine erhebliche Menge an Dampf entweichen.
Eine Zunahme der strömenden Menge würde aber auch den Strömungswiderstand bei der engen Auslassöffnung
19 erhöhen und dadurch die Strömungemenge verringern. Dadurch ist aber auch möglich, für
alle Gassaugkanäle 20 eine einzige gemeinsame Vakuumpumpe zu verwenden.
In Pig. 3 ist ein Ausführungebeispiol das
erfindungsgemässen Wärmeaustauschers dargestellt, das
als ein ebenfalls für eine Dampfturbine bestimmter
Oberflächenkondensator ausgebildet ist. Der aus einer nicht dargestellten Dampfturbine entweichende Abdampf
gelangt in den Dampfverteilerraum 2 im oberen Teil des Kondensators in dor Richtung der Pfeile 1. Das
ZUm Kondensieren des Dampfes erforderliche Kühlwasser
fliesst durch Rohrleitungen 28, wobei der Dampf auch an den Auesenflächen der Wasserleitungen 28 niederschlägt.
Der durch die I.ühlwasaerr ohr leitungen
eingenommene Raum des Kondensatorinneron ist einerseits durch die lanßsgoaioutete Tronnwand 11 und anderseits
durch die quergorichteton Trennwände 14 in
nebeneinander liegende Kanüle 31 und 32 unterteilt.
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Alle Trennwände erstrecken sich vom unteren TaLl de*
Verteile*kammer 2 bis unterhalb des Wassern!voaue
Im unteren Teil dos Kondonsators. Das hier angesammelte
Wasser entweicht über einen Auslasatutzen, wie
diee durch den Pfeil 18 angedeutet ist*
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Dampfkanäle 31 und 32 an ihren oboren Enden wieder
offen. Trennwände 29, die in der Nähe dor geschlossenen
Enden der Dampfkanälo 31 und 32 liegen, begrenzen Räume 30, die von anderen Teilen dor Dampfkanäle 31
und 32 getrennt und durch die Kühlwas3errohrle.itungen
28 durchquert sind, liier erfolgt dio Ansammlung von
nichtkondensierendeη Gasoa, die über Gasaualaasö'ffnungen
19 mit Gaseaugkanalon 20 verbunden sind. Die
letzteren erstrecken sich übor die gesamte Länge des Kondensators, wie diea beim vorher besprochenen Ausführungsbeispiel
dor Pall war.
Im obigen ist ein Miachkondenaator bzw,
ein Oberflächenkondesator beschrieben worden, ün zu
zeigen, wie nichtkondenaiorondo Gase aua ihnun zuverlässig
entführt werdon können. Ea ist leicht einzusehen,
dass auch andoro dampfbeheizte Wärmeaustaescher
in ähnlicher V/oiao aufgebaut worden könnon.
" 13 '
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Claims (3)
1. Dampfbeheizter Wärmeaustauscher,
dere Kondensator, mit Abführung von nichtkondeneieaenden
Gasen aus dom Dampf*aura desselben, dadurch gekennzeichnet
i daaa der Datupfraum dureh
nebeneinander angeordnete Trennwände (IX) in Dampfkanäle
(6, 7» 8, 9) unterteilt ist, deren eines Ende bei jedem Kanal nach oben offen ist, um zu kondensierenden
Dampf zu empfangen, während ihr anderes Ende zwecks Verhinderung von Dampfströmung geschlossen ist*
wobei ein jeder der Dampfkanalο in der Nähe ihrer geschlossenen
Enden eine üasaualassöffnung (19) aufweist, deren Querachnittsflache geringer ist als die
QuerscJanittsflache des ihr zugeordneten Dampfkanals·
2. Wärmaa us tauscher nach Anspruch 1, da<lu*cto,
gekennzeichnet , dass die nebeneinander
angeordneten Trennwände (11) sich zwischen einer Verteilerkarnmer (2) im oberen Teil des Kondensators
und einem Auslasstutzon (18) im unteren Teil des Kondensators
erstrecken, derart, dass sie bis unterhalb des Niveaus (15) von im Kondenaatoruntorteil über den
genannten Auslasstutzon angestautem Wasser reichen,
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass ein jeder der Dampfkanäle (6, 7, 8, 9) eine Einspritzdüse
zum Zuführen von Kühlwasser aufweist, woboi die Wasserdüse derart bemessen ist, dass sie eine Kühlwassermenge
zuführt, die zur jSinlasaquerschnittsfläche
- 14 909820/0594
dee entsprechenden Dampfkanala proportional let.
4* Wärme a üb tauscher na oh einem dar Anapj/U-che
1 bia 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Dampfkanalc (6, 7, 8, 9) über uino Gaeauslassöffnung
(19) de mit oinem Oaesaugkanal (EO) verbunden
sind, wobei vor jedem Gassaugkanal (20) eine Einspritzdüse (21) für Wasser vorgesehen ist.
5, Wärmeaustauscher nach einem der Aneprüohe
1 bie 4> dadurch gekennzeichnet, daee die Einlasequersclmittsfläche der Dampfkanäle (6,
7, 8, 9) grosser ist als ihro Auslasaquorschnittsflache,
wo die Abführung voa nichtkondünsiorenden Oa»
erfolgt (19, 20, 21, 22, 23).
- 15 909820/0 59Λ
ORIGINAL
Applications Claiming Priority (1)
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