DE1501347A1 - Dampfbeheizte Waermeaustauscher,insbesondere Kondensatoren - Google Patents

Dampfbeheizte Waermeaustauscher,insbesondere Kondensatoren

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DE1501347A1
DE1501347A1 DE19651501347 DE1501347A DE1501347A1 DE 1501347 A1 DE1501347 A1 DE 1501347A1 DE 19651501347 DE19651501347 DE 19651501347 DE 1501347 A DE1501347 A DE 1501347A DE 1501347 A1 DE1501347 A1 DE 1501347A1
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condenser
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Bakay Dipl-Ing Arpad
Forgo Dr Laszlo
Heller Dr Laszlo
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KOMPLEX NAGYBERENDEZESEK EXPOR
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28B9/10Auxiliary systems, arrangements, or devices for extracting, cooling, and removing non-condensable gases

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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 -
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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
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& 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
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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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BAD ORlGINAl
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
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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,
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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.
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Claims (3)

PATENTA HSPHUOHE
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
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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).
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DE19651501347 1964-11-06 1965-11-03 Dampfbeheizte Waermeaustauscher,insbesondere Kondensatoren Pending DE1501347A1 (de)

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