DE1601101B2 - Wassergekuehlter oberflaechenkondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen wassergekühlten Oberflächenkondensator mit mehreren gleichen Teilbündeln, deren jedes in jeweils drei dampfseitig nacheinander durchströmte Bereiche aufgeteilt ist, mit zwischen den einzelnen Bereichen rohrfreien Druckausgleichszonen, wobei der zuerst durchströmte Bereich als Hauptkondensationsteil, der danach durchströmte Bereich als Nachkondensationsteil und der zuletzt durchströmte Bereich als Luftkühler ausgelegt ist.

Ein derartiger wassergekühlter Oberflächenkondensator ist aus der Zeitschrift »AEG-Mitteilungen«, 44, 1954, Heft 5/6, S. 185 bis 189 bekannt.

Es sei hier vermerkt, daß der Einfachheit halber nur von Wasserdampf und Luft gesprochen wird. Darunter sind jedoch alle kondensierbaren Dämpfe bzw. nichtkondensierbaren Gase zu verstehen. Ferner soll der Partialdruck der Luft beim Eintritt in den Kondensator weniger als 0,0001 des Gesamtdruckes betragen.

Bei dem bekannten Oberflächenkondensator ergeben sich konstruktiv durch die Zwischenwände in den Wasserkammern rohrfreie Zonen im Kondesationsraum, wodurch die Rohre in drei Bereiche gruppiert sind. Es ist angestrebt, dieselben vom Dampf nacheinander durchströmen zu lassen, was aber nicht überall eingehalten werden kann, so daß die Dampfströmung und somit auch der Kondensationsvorgang unkontrolliert sind. Die Aufteilung in Bereiche ist konstruktiv bedingt und kann daher keine Rücksicht auf die vorteilhafte Bemessung der einzelnen Bereiche im Kondensator nehmen.

Es liegt die Aufgabe vor, den zunehmenden Einfluß der im Dampf enthaltenen Luft voll zu berücksichtigen und dadurch die vorhandene Wärmetauschfläche optimal auszunützen. Diese Aufgabe wird bei einem wassergekühlten Oberflächenkondensator der eingangs angegebenen Art durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

a) jedes Teilbündel umfaßt jeweils zwei räumlich getrennte Hauptkondensationsteile, Nachkondensationsteile und Luftkühler;

b) die Druckausgleichszone eines Teilbündels zwisehen den Hauptkondensationsteilen und den

Nachkondensationsteilen liegt in der Mitte des Teilbündels ohne Verbindung zu den Dampfzuströmungsräumen des Kondensators;

c) die Druckausgleichszone eines Teilbündels zwisehen den Nachkondensationsteilen und den Luftkühlern ist in zwei gleich große Räume unterteilt;

d) zwischen den angrenzenden Rohren sowohl des Hauptkondensationsteiles und des Nachkondensationsteiles, als auch des Hauptkondensationsteiles und des Luftkühlers sind Leitbleche in Längsrichtung des Teilbündels derart angeordnet, daß der Strömungsweg von der Druckausgleichszone vor den Nachkondensationsteilen zu den Druckausgleichszonen hinter den Nachkondensationsteilen so verengt ist, daß annähernd gleiche Strömungsgeschwindigkeiten in den Nachkondensationsteilen erzielbar sind;

e) die Aufteilung der Teilbündel in drei Bereiche erfolgt derart, daß bei Normallast in der Druckausgleichszone vor den Nachkondensationsteilen annähernd ein Luftpartialdruck von 0,001 des Gesamtdruckes und in den Druckausgleichszonen hinter den Nachkondensationsteilen ein solcher von annähernd 0,01 herrscht.

Der Gruppierung der Rohre in drei Bereiche liegt eine Unterteilung des Kondensationsvorganges in drei Teilvorgänge zugrunde. Im Hauptkondensationsteil ist die Wärmeübergangszahl, die von der Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes praktisch unabhängig ist, sehr hoch. Es ist sogar zweckmäßig, die Reynoldszahl klein zu halten, um Strömungsverluste zu vermei-

den. Mit der Zunahme des Luftpartialdruckes sinkt die Wärmeübergangszahl ständig ab. Sie läßt sich noch weiterhin auf einem verhältnismäßig hohen Wert halten, wenn eine annähernd gleich große Strömungsgeschwindigkeit wie zu Ende des ersten Teilvorganges aufrechterhalten wird. Diese Aufgabe erfüllt der Nachkondensationsteil, der so ausgebildet ist, daß durch seine Formgebung und mit Hilfe eingebauter Leitbleche die Strömungsquerschnitte in Strömungsrichtung des Dampfes immer enger werden. Der zweite Teilvorgang wird beendet, sobald trotz dieser Hilfsmittel eine Verschlechterung des Wärmeüberganges vom Dampf auf das Kühlmittel nicht mehr zu vermeiden ist. Im nachgeschalteten Luftkühler, in welchem der dritte Teilvorgang abläuft, läßt sich wegen des hohen Luftgehaltes im Dampf selbst bei erhöhter Reynoldszahl kein guter Wärmeübergang mehr erreichen; er kann daher in bekannter Weise, aber mit viel kleineren Abmessungen, ausgelegt werden.

Der Nachkondensationsteil wird meistens auf Kosten der letzten Rohrreihen des Hauptkondensationsteiles und der ersten Rohrreihen des Luftkühlers gebaut. Da es aber durch die zugrunde liegende Dreiteilung des Kondensationsvorganges möglich ist, jeden Bereich des Kondensators besser an die jeweils sich einstellenden Zustandsgrößen, besonders an den stark zunehmenden Anteil der Luft am Dampf bzw. am Dampf-Luft-Gemisch anzupassen, als es bisher bei der Zweiteilung erreichbar war, läßt sich der Wärmeübergang im Kondensator verbessern, wodurch Kühlfläche eingespart wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Von einem wassergekühlten Oberflächenkondensator, der aus mehreren gleichen Teilbündeln besteht, ist eines davon im Schnitt senkrecht zur Achse der Kühlrohre veranschaulicht.

Das Teilbündel umfaßt je zwei räumlich getrennte Hauptkondensationsteile 41, Nachkondensationsteile 42 und Luftkühler 43. Die rohrfreie Druckausgleichszone 44 zwischen den Hauptkondensationsteilen 41 und den Nachkondensationsteilen 42 liegt in der Mitte des Teilbündels und ist ohne Verbindung zu den Dampfzuströmungsräumen des Kondensators. Die rohrfreie Druckausgleichszone 45 liegt zwischen den Nachkondensationsteilen 42 und den Luftkühlern 43 und besteht aus zwei gleich großen Räumen. Um den Dampf bzw. das Dampf-Luft-Gemisch zu zwingen, die mit 6 bezeichneten Strömungswege einzuhalten, sind zwischen den angrenzenden Rohren sowohl des Hauptkondensationsteiles 41 und des Nachkondensationsteiles 42, als auch des Hauptkondensationsteiles 41 und des Luftkühlers 43 Leitbleche 47 in Längsrichtung des Teilbündels eingebaut. Sie sind derart angeordnet, daß die Strömungswege 6 von der Druckausgleichszone 44 zur Druckausgleichszone 45 immer enger werden und so trotz abnehmendem Dampfvolumen annähernd gleiche Strömungsgeschwindigkeiten in den Nachkondensationsteilen 42 erzielbar sind, wodurch ein zu starkes Absinken der Wärmeübergangszahl verhindert wird.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Hauptkondensationsteil und den Nachkondensationsteil so zu bemessen, daß sich bei Normallast in der Druckausgleichszone 44 vor den Nachkondensationsteilen 42 ein Luftpartialdruck von annähernd 0,001 des Gesamtdruckes und in den Druckausgleichszonen 45 hinter den Nachkondensationsteilen ein solcher von annähernd 0,01 einstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Wassergekühlter Oberflächenkondensator mit mehreren gleichen Teilbündeln, deren jedes in jeweils drei dampfseitig nacheinander durchströmte Bereiche aufgeteilt ist, mit zwischen den einzelnen Bereichen rohrfreien Druckausgleichszonen, wobei der zuerst durchströmte Bereich als Hauptkondensationsteil, der danach durchströmte Bereich als Nachkondensationsteil und der zuletzt durchströmte Bereich als Luftkühler ausgelegt ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   a) jedes Teilbündel umfaßt jeweils zwei räumlich getrennte Hauptkondensationsteile (41), Nachkondensationsteile (42) und Luftkühler (43);

   b) die Druckausgleichszone (44) eines Teilbündels zwischen den Hauptkondensationsteilen (41) und den Nachkondensationsteilen (42) liegt in der Mitte des Teilbündels ohne Verbindung zu den Dampfzuströmungsräumen des Kondensators;

   c) die Druckausgleichszone (45) eines Teilbündels zwischen den Nachkondensationsteilen (42) und den Luftkühlern (43) ist in zwei gleich große Räume unterteilt;

   d) zwischen den angrenzenden Rohren sowohl des Hauptkondensationsteiles (41) und des Nachkondensationsteiles (42), als auch des Hauptkondensationsteiles (41) und des Luftkühlers (43) sind Leitbleche (47) in Längsrichtung des Teilbündels derart angeordnet, daß der Strömungsweg (6) von der Druckausgleichszone (44) vor den Nachkondensationsteilen (42) zu den Druckausgleichszonen (45) hinter den Nachkondensationsteilen (42) so verengt ist, daß annähernd gleiche Strömungsgeschwindigkeiten in den Nachkondensationsteilen (42) erzielbar sind;

   e) die Aufteilung der Teilbündel in drei Bereiche (41, 42, 43) erfolgt derart, daß bei Normallast in der Druckausgleichszone (44) vor den Nachkondensationsteilen (42) annähernd ein Luftpartialdruck von 0,001 des Gesamtdruckes und in den Druckausgleichszonen (45) hinter den Nachkondensationsteilen (42) ein solcher von annähernd 0,01 herrscht.