DE2114897A1 - Anordnung quer angeströmter Heiz rohrbündel in dampfbeheizten Zwischen Überhitzern - Google Patents

Description

26. März 1971 Tpat/1613/S/Ob

Anordnung quer angeströmter Heizrohrbündel in dampfbeheizten Zwischenüberhitzern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wasserabscheidung und Überhitzung von Naßdampf in einem zylindrischen quer zu seiner Achse nach oben durchströmten Druckbehälter, in dem Wasserabscheiderelemente und darüberliegende dampfbeheizte Überhitzerrohrbündel angeordnet sind. Solche Vorrichtungen dienen der Zwischendampfüberhitzung durch kondensierenden Hochdruckdampf in Dampfkraftwerken, denen nur ein gering überhitzter oder nicht überhitzter Hochdruckdampf zur Verfügung steht.

Der zu überhitzende Dampf liegt praktisch immer als Naßdampf mit einem Dampfgehalt von χ = 0,97 bis 0,995 vor. Durch den Yfassergehalt des zu überhitzenden Dampfes muß zur Vermeidung von Erosionen an den Heizrohren eine möglichst niedrige Anströmgeschwindigkeit gewählt werden. Nach Trocknung des Dampfes an den ersten Eohrreihen der Überhitzerrohrbündel besteht für die nachfolgend beaufschlagten Rohrreihen keine stärkere Erosionsgefahr mehr. Durch die niedrige Anströmgeschwindigkeit bedingt, ist es jedoch auch nicht möglich, optimale Wärmeübergangsbedingungen zur Überhitzung des Dampfes zu wählen, da diese hohe Strömungsgeschwindigkeiten voraussetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmeübergangsbedingungen zur Überhitzung in Heizrohrbündeln zu verbessern und gleichzeitig Erosionserscheinungen zu vermeiden.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Durchtrittsquerschnitt der Rohrbündel so gestaltet ist, daß er in Strömungsrichtung des zu überhitzenden Dampfes fortlaufend abnimmt. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit des zu überhitzenden Dampfes innerhalb der Überhitzerrohrbündel entsprechend gesteigert. Dabei nimmt die Wärmeübergangszahl der mit trockenem Dampf quer umströmten Rohre mit größer werdender Geschwindigkeit zu.

Die Verjüngung des Durchtritts quer Schnitts der Rohrbündel kann bei gleichbleibendem Querschnitt der Bündel durch in Strömungsrichtung' fortlaufend kleiner werdende Querteilung der Rohre erzielt werden. Dadurch wird in Strömungsrichtung die "Wärmeübergangszahl gesteigert und die Heizfläche vergrößert. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, gleiche Querteilung der Rohre beizubehalten und nur den Bündelquerschnitt zu verjüngen. In diesem Fall wird nur die Wärmeübergangszahl gesteigert. Es können auch beide Maßnahmen in Kombinationen zur Anwendung kommen„

Drei konstruktive Ausführungsbeispiele der Erfindung'sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen dampfbeheizten Zwischenüberhitzer, der von Naßdampf schräg nach oben durchströmt wird;

Fig. 2 einen Zwischenüberhitzer gemäß Figur 1, bei dem die Überhitzerrohrbündel in Durchströmungsrichtung gleiche Querteilung aufweisen, und

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Fig. 3 einen Zwischenüberhitzer gemäß der Figur 1, bei dem die Rohrteilung in den Uberhitzerrohrbündeln in Strömungsrichtung abnimmt.

In der Zeichnung ist der Querschnitt eines zylindrischen Druckbehälters 1 dargestellt, in dem Wasserabscheiderelemente 2 und darüber Überhitzerrohrbündel 3 angeordnet sind. Der zu überhitzende Haßdampf tritt durch den Stutzen 4 in den Behälter 1 ein und wird durch Lenkwände 5 in Richtung der Pfeile 6 zu den Wasserabscheidern geleitet, die aus den Elementen 2 zusammengesetzt sind. Der Naßdampf wird in den Wasserabscheiderelementen 2 weitgehend entwässert und strömt die Überhitzerrohrbündel 3 in Pfeilrichtung 6¹ an. Die Anströmungsgeschwindigkeit in Pfeilrichtung 6' muß wegen des restlichen Wassergehaltes des Dampfes gering sein, damit Erosionen an der Unterseite der Bündel vermieden werden. Nach Trocknung des Dampfes im Eintrittsbereich der Bündel durchströmt der Dampf die Bündel in Pfeilrichtung 7 und wird dabei überhitzt. Er verläßt den Behälter 1 durch den Stutzen 8.

In der Darstellung in Figur 1 durchströmt der Dampf im Behälter 1 die Wasserabscheiderlernente 2 und die Überhitzerrohrbündel 3 γόη rechts unten nach links oben. Die Überhitzerrohrbündel 3 weisen einen trapezförmigen Querschnitt auf, so daß ihr Durchlaßquerschnitt in Strömungsrichtung 7 fortlaufend abnimmt.

Eine Anordnung von vier Uberhitzerrohrbündeln über den Wasserabscheiderelementen 2 ist in Figur 2 gezeigt. Die Querteilung 9,10 der Bündelrohre 11 ist in der Durchströmungsrichtung 7

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gleichbleibend. Die Anzahl der Eohre 11 nimmt je Rohrreihe in Strömungsrichtung 7 ab.

Gemäß der Darstellung in Figur 3 ist ein Überhitzerrohrbündel über den Wasserabscheiderelementen 2 angeordnet. Die Querteilung 12,13 der Rohre 11 nimmt in Strömungsrichtung 7 fortlaufend ab.

Wie es aus der Darstellung in den Figuren 1 bis 3 hervorgeht, nimmt der Querschnitt der Rohrbündel in der Durchströmungsrichtung 7 fortlaufend ab, wodurch die Durchströmungsgeschwindigkeit gesteigert wird und die Wärmeübergangsbedingungen verbessert werden.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE

   S=S=====S==3S3==S===SSSSS3Sa

   1J Vorrichtung zur Wasserabscheidung und überhitzung von Naßdampf in einem zylindrischen, quer zu seiner Achse nach oben durchströmten Druckbehälter, in dem Wasserabscheiderelemente und darüberliegende dampfbeheizte Überhitzerrohrbündel angeordnet und durch seitliche Lenkwände begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchtrittsquerschnitt der Rohrbündel (3) in Strömungsrichtung (7) des zu überhitzenden Dampfes fortlaufend abnimmt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennse i ο h~ n e t , daß in den Rohrbündeln (3) die Querteilung (12,13) der Rohre (11) in Strömungsrichtung (7) abnimmt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Rohre (11) je Rohrreihe in den Rohrbündeln (3) in Strömungsrichtung (7) abnimmt.

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