DE1751893A1

DE1751893A1 - Verteiler fuer Gas-Fluessigkeit-Gemische

Info

Publication number: DE1751893A1
Application number: DE19681751893
Authority: DE
Inventors: Koschelew Iwan I; Jegunow Wiktor R
Original assignee: TSNI TELSKIJ I PK KOTLOBURBINN
Current assignee: TSNI TELSKIJ I PK KOTLOBURBINN
Priority date: 1968-08-16
Filing date: 1968-08-16
Publication date: 1971-05-19

Description

VERTEILER FÜR GAS-FLÜSSIGKEIT-GEMISCHE Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verteiler für Gemische aus Flüssigkeiten und Gasen, insbesondere auf Einrichtungen zur Verteilung des Dampf-Wasser-Gemisches über Rohre eines Zwanglaufdampferzeugers.
' Es ist bekannt, zur Verteilung des Dampf-Wasser-Gemisches über Rohre eines Zwangdurchlaufkessel9 Sammler mit . Ableitrohren einzusetzen. Die Geschwindigkeit des Dampf-Wasser-Gemisches am Eintritt in den Sammler wird verhältnismäßig hoch gehalten, damit in der Sammlerkammer ein mögliehst homogenes Gemisch entsteht, das sich leichter über Ableit -rohre gleichmäßig verteilen läßt.
Die beschriebenen Verteiler arbeiten einwandfrei nur in einem engen Bereich des Dampfgehaltes am Verteilereintritt, da bei starken Dampfgehaltschwankungen keine ausreichende Homogenität des Dampf-Wasser-Gemisches zu erreichen ist, was seinerseits eine gleichmäßige Verteilung des Gemisches über die Ableitrohre erschwert.
Die Erfindung bezweckt einen Verteiler für Gas-Flüssigkeit-Gemische, vorzugsweise für Dampf-Wasser-Gemische zu entwickeln, der eine gleichmäßige Verteilung des Wasser-Dampf-Gemisches über die Ableit,rohre auch bei großen Schwankungen des Dampfgehaltes ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zur Verteilung von Gas-Flüseigkeit-Gemischen, vorzugsweise zur Verteilung von Dampf-Wasser-Gemischen über

die Rohre eines Zwanglaufdampferzeuger$ gelöst, dessen

Sammler Zu- und Ableitrohre besitzt. Erfindungsgemäß werden

im Sammler Einlaufrohrstücke mit Löchern auf deren ganzen

hänge angeordnet urdzwar derart, daß sie mit ihrem einen

Ende in das jeweilige Ableitrohr münden, während ihr ande-

res Ende offen bleibt. Die Zahl der Zuleitrohre wird dabei

aus der Bedingung gewählt, .daß die Strömungsgeschwindigkeit

des Dampf-WasserGemisahes in Richtung der Sammlerachse zwecks

dessen Trennung unter dem kritischen Wert liegt, bei dem

die Ablösung des Flüssigkeitsfilmes auftritt.

Nach der Erfindung ist es weiter vorteilhaft, Zähne am

offenen Ende der Einlaufrohrstücke vorzusehen und diese so

anzuordnen, daß ihre Spitzen frei auf die Sammlerwand stüt-

zen.

Der Erfindungsgedanke wird nachstehend an einem AusfUh-

rungsbeispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnun-

gen näher erläutert. Es zeigt..

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Verteiler für Dampf-Was-

ser-Gemisohe in Gesamtansicht;

Fig. 2 den Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1;

Fix. 3 den Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 die Abwicklung eines gelochten Einlaufrohrstüokes

des erfindungsgemäßen Verteilers.

Der Sammler 1 (Fig. 1) weist Zu-.2 und Ableitrohre 3

auf.

Die Zahl der Zuleitrohre 2 wird sui der Bedingung ge-

wählt, daß die höchstmögliche Strömungsgeschwindigkeit des

Dampf-Wasser-Gemisches in Richtung der Sammlerachse stets

unter einem kritischen Wert liegt, bei dem die Ablösung

des Flüssigkeitsfilmes auftritt.

Die Anzahl t der Zuleitrohre 2 ergibt sich dann aus

der Formel

0635

d2 W

Darin bezeichnen

G den Gesamtdurchsatz des Dampf-Wasser-Gemisches in

kg/s,

x den Dampfgehalt des Dampf-Wasser-Gemisches,

v das spezifische Volumen des trockenen Sattdampfes, in

m3/kg,

d den Innendurchmesser des Sammlerkanals in m und

w die rechnerische Strömungsgeschwindigkeit in Rich-

tung der Sammlerachse in m/s.

Die Strömungsgeschwindigkeit w des Dampf-Wasser-Gemi-

sches wird ihrerseits aus der folgenden Beziehung ermittelt

i

ln/ C I, 75 -- I. 3 (@ -x )@ 1@@

if

wo die Oberflächenspannung in kp/m,

das spezifische Gewicht des Wassers in kg/m3,

"das spezifische Gewicht des Dampfes in kg/m3 be-

deuten.

Bei der aus der obigen ermittelten Strömungs-

geschwindigkeit des Dampf-" '=es erfolgt im Samm-

ler selbst eine Gemischtrennung. Somit wird das zuströmende

Dampf-Wasser-Gemisch in Dampf und Wasser getrennt. Der Dampf

steigt nach oben und sammelt sich im oberen Teil des Separa-

tors 1, das Wasser bleibt unten. Die Verteilungsverhältnis-

se werden dadurch begünstigt, daß das in den Sammlerkanal 1

hineinragende Zuleitrohr 2 von der Stirnseite mit einem ke-

geligen Boden 4 (Fig. 2). verschlossen ist und unten in der

Wandung Austrittslöcher 5 för das zuströmende Dampf=Wasser-

Gemisch aufweist.`

Sammlers 1

Jedes Ableitrohr 3 ist im Innern den mit einem Einlauf-

rohratück 6 versehen, das Löcher 7 auf seiner ganzen Dinge

aufweist. Mit eäinem einen Ende mündet das Einlaufrohrstück

6 in das Ableitrohr 3, während..: sein anderes Ende offen

bleibt. Am offenen Ende des Einlaufrohratücks 6 sind Zähne

8 vorgesehen, mit denen es auf die Sammlerwand stützt. Das

Wasser strömt in das Einlaufrohrstüok 6 zwischen den Zähnen

8 ein.

Die Löcher 7 sind am Umfang des Einlaufrohres auf sei-

ner ganzen Länge entlang einer Schraubenlinie angeordnet.

Die Abwicklung der lrtantelfläohe des Einlaufrohrstüokes 6 ist

in Fix. 4 gezeigt. Um rasche Anderungen des Wasserstandes im

Sammler bei geringeren Dampfgehalten zu vermeiden, ist der

Durchmesser der Löcher 7 im unteren Teil den Einlaufrohr-

stücken 6 größer gewählt als im oberen.

Der Gesamtdurchgangsquerschnitt der Löcher 7 ist für

den höchstmöglichen Durchsatz den Dampf-Wasser-Gemisahen aus-

gelegt. Der Rechnung wird der niedrigste Wasserstand zugrun- de gelegt, bei dem der Wasserspiegel etwas über den Zahnen 8 liegt.

Der beschriebene Verteiler hat folgende Wirkungsweise. Das zu verteilende Dampf-Wasser-Gemisch strömt durch die Zuleitrohre 2 zu und tritt in den Sammler 1 durch die Löcher 5 ein, die sich unten am Rohrende befinden. Das aus jedem Zuleitrohr 2 austretende Gemisch strömt in je zwei Richtungen entlang die Sammlerachse mit einer Geschwindigkeit, bei der der Dampf aus dem Gemisch ausgeschieden wird. Der Dampf steigt nach oben, während die Flüssigkeit sich in un- teren Teil des Sammlers 1 sammelt. Im Verteilersammler 1 bil- den sich somit ein Dampfraum oben und ein Wasserraum unten. Der Dampf aus dem oberen Raum tritt in das Einlaufrohrstück 6 durch die oberen, nicht überfluteten Löcher 7 ein.
Die Zahl der jeweils über dem Wasserspiegel liegenden Löcher 7, über welche der Dampf in die Einlaufrohrstüoke 6 gelangt, hängt vom Wasserstand im Sammler 1 ab. Der durch die Löcher 7 dem oberen Sammlerraum entströmende Dampf wird ge- drosselt, so daß der Druck oben im Einlaufrohrstüok 6 stets kleiner ist als der Druck im Dampfraum das Verteilersammlers 1. Dementsprechend ist der Wasserstand im Einlaufrohrstück 6 stets höher als derselbe im oberem Sammlerraum 1. Reicht die- se Druckdifferenz nicht aus, damit das Wasser bis zum nächsten nicht überfluteten Loch steigt und vom strömenden Dampf mit- gerissen wird, so nimmt der Wasserinhalt des Sm mlers zu. Der Wasserstand steigt solange, bis der Wasserspiegel im Einlaufstück 6 das nächste vom Dampf durchströmte Loch 7 erreicht. Das Wasser strömt in das Einlaufrohrstück 6 haupt- sächlich zwischen den Zöhnen 8 ein. Der kleinere Teil tritt durch die überfluteten Löcher 7 ein.
Im Sammler l stellt sich also stets ein Wasserstand ein, bei dem der Wasserspiegel im Einlaufrohrstück 6 gerade ein nicht überflutetes Loch 7 erreicht, wo das überschüssi- ge Wasser dem durchströmenden Dampf beigemischt wird.
Die Selbstregelung des Wasserstandes im Verteiler wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert.

Es wird angenommen, der Xassendurchfluß des Dampf-Wasser-Gemisches am Verteilereintritt bleibt konstant und a) der Dampfgehalt (z) des Gemisches wurde plötzlich höher.

Die Zunahme des Dampfgehaltes bei gleichbleibendem Uas-

sendurchfluß bedeutet Vergrößerung des Dampfdurchsatzes und

Verkleinerung des Wasserdurohflusses.

Die Zunahme der durch die nicht überfluteten Löcher 7

strömenden Dampfmenge ruft sofort eine Vergrößerung des

Druckgefälles an diesen Öffnungen und somit eine Vergröße-

rung der aus dem Sammler 1 in das Einlaufrohrstüok 6 ange-

saugten Wassermenge hervor. Dadurch sinkt der Wasserstand

im Sammler ab. Eine Wasserstandabsenkung tritt auch wegen

des kleiner werdenden Wassergehaltes des durch die Zuleitrohre 2 eintretenden Gemisches ein. Bei niedrigerem Wasserstand im Sammler 1 ist aber die zum Ansaugen des Wassers erforderliche Druckdifferenz größer, da die Differenz zwischen den Wasserstandhöhen im Sammler 1 und Einlaufrohratücken 6 jetzt größer ist, Es stellt sich nun ein neuer Gleichgewichtszustand ein, bei dem der Wasserstand dem neuen, höheren Dampfgehalt des zuströmenden Gemisches entspricht.

b) der Dampfgehalt (x) des zuströmenden Gemisches wur- de plötzlich niedriger.
Die Abnahme des Dampfgehaltes bei gleichbleibendem Massendurehfluß bedeutet Verkleinerung des Dampfdurchsatzes und eine entsprechende Vergrößerung des Flüssigkeitsdurchflusses. Bei kleinerem Dampfdurchsatz durch die über dem Wasserspiegel liegenden Löcher 7 wird das Druckgefälle an ihnen kleiner. Dadurch vermindert sich die Flüssigkeitsmenge, die aus dem Sammler 1 in die Einlaufrohre 6 überströmt. Der Wasserstand im Sammler wird also höher. Der Was-serstandanstieg 1 erfolgt auch wegen des höheren Wasserge- haltes des durch die Zuleitrohre 2 zuströmenden Dampfes.

Bei höherem Wasserstand im Sammler 1 wird der zum Ansaugen der Flüssigkeit erforderliche Unterdruck kleiner, da der erforderliche Unterschied zwischen den Wasserständen im Sammlerraum und in Einlaufrohrstüeken 6 jetzt geringer ist, Es stellt sich also ein neuer Gleichgewichtszustand ein, bei dem der Wasserstand im Sammler 1 dem neuen, niedrigeren

Dampfgehalt des zuströmenden Gemisches entspricht.

Nachstehend sind noch die Versuchsergebnisse angege-

ben, die an einem erfindungsgemäßen Verteiler für Dampf-Was-

ser-Gemisch bei verschiedenen Drücken und bei Änderung des

Dampfgehaltes in eines weiten Bereich gewonnen wurden.

Bei einem Druck von P180 st und bei Änderung des

Dampfgehaltes von r-0,15 bis x - 0,85 betrug die Abweichung

des Dampfgehaltes in einzelnen Rohren vom Mittelwert A z

x2 - z = 0,02 " .0,1, Kleinere Abweichungen wurden bei Dampf-

gehalten x = 0,1...0,3 und x =0,'j...0,9 gemessen. Größere

Abweichungen traten bei Dampfgehalten z - 0,4...0,6 auf.

Der vorgeschlagene Verteiler kann auch zur Verteilung

der anderen Gas-Flüssigkeit-Gemische mit Erfolg eingesetzt

werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verteiler für Gas-Flüssigkeit-Gemische, vorzugswei- se zur Verteilung des Dampf-Wasser-Gemisches über Rohre eines Zwanglaufdampferzeugers mit einem Sämmler und mit in diesen mündenden Zu- und Ableitrohren, g e k e n n z e i c hn e t durch Einlaufrohrstücke (6) mit löchern (7) auf ihrer ganzen Länge, die im Sammler (1) angeordnet sind, und zwar derart, dafl sie mit einem ihren Ende in das Ableitrohr mUn.-den während ihr anderes Ende offen ist, wobei die Zahl der Zuleitrohre aus der Bedingung gewählt wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Dampf-Wasser-Gemisches in Richtung der Sammlerkanalachse unter dem kritischen Wert liegt, bei dem die Ablösung des Flüssigkeitsfilmes auftritt.
2. Verteiler nach Anspruch 1, g e k e n n z e ich -n e t durch Zähne (8) am offenen Ende der Einlaufrohrstücke (6), wobei die Spitzen der Rohrstücke (6) auf die Wandung des Sammlers (1) stützen.