DE214261C

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Publication number: DE214261C
Application number: DENDAT214261D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 214261 KLASSE Md. GRUPPE

ROD. RAU in STRASZBURG ι. Ε.

Oberflächenkondensator. Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. März 1909 ab.

Zur Erreichung eines Vakuums von 90 bis 96 Prozent werden vorteilhaft Oberflächerikondensatoren verwendet; denn mit Einspritzkondensation ist die Erreichung eines sehr hohen Vakuums weniger gut möglich. Die Tatsache, daß sich mit einem Oberflächenkondensator ein tieferes Vakuum erreichen läßt, wird auf folgendfe Erklärung gestützt.

Bei richtiger Instandhaltung der Speisevorrichtung und bei vollkommener Dichtigkeit der Betriebsmaschine schwankt die mit dem Arbeitsdampf mitgeführte und sich also im Kondensat wiederfindende Luftmenge ungefähr zwischen 0,1 bis 0,2 cbm pro 1000 kg Kondensat.

Diese Luftmenge ist so gering, daß sie spielend . von der Naßluftpumpe, besonders wenn dieselbe doppelstufig gebaut wird, überwunden werden kann trotz der hohen Kompression von 0,04 oder 0,05 abs. Atm. auf den atmosphärischen Druck herauf, d. i. ein Verhältnis von ι : 20 bis ι : 25. Bei Einspritz-, d. i. Mischkondensation, hat jedoch die Naßluftpumpe aus dem Kondensator nicht allein die im Arbeitsdampf enthaltene Luftmenge zu entfernen, son- dem außerdem noch die mit dem Kondensationswasser mitgeführte Luftmenge, also je nach der Menge des verwendeten Kondenswasser ungefähr die 20- oder 30 fache Luftmenge, wie oben angegeben. Hierin liegt der wesentliche Grund der Unzweckmäßigkeit eines Einspritzkondensators zur Erreichung hohen Vakuums.

Auch mit Oberflächenkondensatoren ist es nur dann möglich, ein sehr hohes Vakuum zu erreichen, wenn dieselben so gebaut sind, daß das Kondensat und die mitgeführte Luft auf möglichst niedrige Temperatur abgekühlt werden, können. Nachstehende Zahlen, welche praktischen Versuchen, entnommen wurden, dürften den Beweis dafür liefern.

Temperatur des Kondensats und der abgesaugten Luft: 33, 31,5, 30, 28, 25,5, 23, 20,19° C.

Entsprechendes tiefstes erreichbares Vakuum: 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97 Prozent.

Diese Zahlenergebnisse beweisen, daß beispielsweise ein Vakuum von 90 Prozent. nur dann erreicht werden kann, wenn die Abkühlung des Kondensats auf mindestens 33° C. erfolgt ist; oder 94 Prozent Vakuum lassen sich nur erreichen, wenn die Temperatur des Kondensats 25⁰C. nicht überschreitet. ■

Nun beträgt in unserer Zone die Temperatur des Brunnenwassers in der Regel 12 bis 15⁰C, und dasselbe kann, um die oben angegebenen Zahlen nicht zu überschreiten, auf eine Temperatur von höchstens 25 bis 40 ° C. ausgenutzt werden. Hieraus ist ersichtlich, daß der Temperaturunterschied zwischen Dampf und Wasser äußerst gering gehalten werden muß, und daß man infolgedessen, um nicht in zu große Kühlflächen zu verfallen, bedacht sein· muß, das Wasser im Kondensator mit großer Geschwindigkeit durchfließen zu lassen; denn es ist bekannt, daß mit der Erhöhung der Kühlwassergeschwindigkeit der Wärmedurchgang steigt.

Bei den bekannten Röhrenbündelkondensatoren tritt das Kühlwasser an einem Kopfende des Apparats ein, durchfließt die Rohre einmal und verläßt den Apparat am entgegengesetzten Ende. Da sich auf diese Weise dem durchfließenden Wasser der gesamte Querschnitt

sämtlicher Rohre darbietet, so beträgt die Durchflußgeschwindigkeit kaum mehr als 0,3 bis 0,5 m/sek.

Ganz anders ist das Arbeitsprinzip des nachstehend beschriebenen Oberflächenkondensators. Die Erfindung bestellt darin, daß im unteren Teil des Kondensators das Kühlwasser im Gegenstrom, geführt wird, während gleichzeitig im oberen Teil des Kondensators, getrennt von den Vorgängen im unteren Teil, die Wassergeschwindigkeit durch Schraubenflügel erhöht und das Wasser selbst im Kreislauf durch die Kühlrohre getrieben wird. Auf diese Weise wird an das abströmende Kondensat die tiefste Temperatur abgegeben, während die Kühlwirkung im höher gelegenen Teil des Kondensators verstärkt wird.

Fig. ι stellt einen Längsschnitt des Kondensators dar,

■ 20 Fig. 2 einen Querschnitt durch den rechten Kopfdeckel mit der Ansicht des darunterliegenden Rohrbündels,

Fig. 3 eine Ansicht des rechten Kopf deckeis und

Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch denselben.

Der Abdampf tritt bei A ein, das Kondensat wird aus dem Stutzen 5-entnommen. Das Innere des Kondensatorkörpers trägt ein Röhrenbündel bekannter Konstruktion.

Der Wasser eintritt erfolgt durch den Stutzen C, das Wasser durchfließt zuerst die untersten zwei oder drei Reihen Rohre von links nach rechts, gelangt alsdann in die Kammer!), durchfließt die zwei darüberliegenden Rohrreihen, gelangt in die Kammer E, um wieder von links nach rechts zwei weitere Rohrreihen zu durchfließen, und gelangt hierauf in die Kammer F. ■ In diesem unteren Teil des Kondensators findet vorwiegend die Unterkühlung des Kondensats und der Luft statt; deshalb soll in diesem Teil der Lauf des Wassers im Gegenstrom zum Lauf des Kondensats erfolgen.

In dem oberen, weitaus größeren Teil des Kondensators hat eine Gegenstrombewegung. insofern keinen Zweck, als hierselbst die Kondensation des Dampfes stattfindet, infolgedessen eine der Spannung entsprechende, im ganzen Apparat aber gleich hohe Temperatur vorherrscht.

Dagegen -soll bezweckt werden, in diesem Teil des Kondensators, in welchem der Abdampf seine latente Verdichtungswärme durch die metallenen Rohrwände hindurch an das Kühlwasser abgibt, einen sehr intensiven Wasserdurchfluß zu erzielen, um damit einen hohen Wärmedurchgangskoeffizienten zu erreichen. Zu diesem Zweck ist der rechte Kopfdeckel (Fig. 2) in seinem Oberteil in vier Kammern G, H, J, K eingeteilt. Das Kühlwasser, welches nach der Unterkühlung des Kondensats in die Kammer F gelangt war, tritt durch einen gekrümmten Stutzen L in die Kammer H, und zwar mündet dieser Stutzen in halber Höhe der Kammer H. Außerhalb des Kopfdeckels ist die Kammer H mit der Kammer G durch einen Doppelkrümmer M, N (Fig. i, 3 und 4) von großem Querschnitt verbunden. In diesem Doppelkrümmer ist eine Schiffsschraube P eingebaut. Dieselbe saugt das Wasser aus der Kammer H an und drückt es in die Kammer G, alsdann durch die hinter dieser Kammer liegenden Rohre; das Wasser gelangt hierauf in die Kammer 0 des linkeii Kopfdeckels, von da tritt es zurück durch die hinter der Kammer H gelegenen Rohre und beschreibt auf diese Weise einen Kreislauf bei hoher Geschwindigkeit, d. i. 2 m/sek. und darüber. Gleichzeitig aber tritt das von der Kühlwasserpumpe geförderte Wasser aus der Kammer F durch den Krümmer L, dessen Mündung in - der Achse der Schiffsschraube liegt, in den Krümmer M nach und beschreibt ebenfalls den soeben dargestellten Kreislauf M₁N₁G₁O, H, M. Die Kammer H ist mit der darüberliegenden Kammer K wiederum durch einen gekrümmten Stutzen Q verbunden,

. durch welchen von H nach K eine der von der Pumpe gelieferten gleich große Menge Wasser übertritt. Das Wasser beschreibt alsdann in dem obersten Teil des Kondensators einen Kreislauf, wie vorstehend erläutert, indem das Wasser von der Kammer K vermittels der Schraube P¹ durch den Doppelkrümmer M¹, N¹ hindurch in die Kammer / tritt, von da in das ; dahinter gelegene Rohrbündel gelangt,' in der Kammer R des linken Deckels umkehrt, durch die hinter K gelegenen Rohre hindurch wieder in die Kammer K gelangt und nach mehrmaliger

: Beschreibung dieses Kreislaufs endlich durch den Überlaufstutzen S austritt.

Kurz zusammengefaßt, tritt das von der

. Kühlwasserpumpe geförderte Wasser durch den Stutzen C ein, durchfließt den unteren Teil des Apparats C, D, E, F, mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,5 m/sek., entsprechend dem der geförderten Wassermenge zur Verfügung stehenden Durchflußquerschnitt. Mit derselben Geschwindigkeit von 0,5 m/sek. tritt auch das Wasser aus dem Stutzen 5 aus. Die Arbeitsleistung der Kühlwasserpumpe ist also nicht größer als das Produkt aus der geförderten spezifischen Wassermenge (welche das 20- bis 30 fache des Kondensatgewichts beträgt, multipliziert mit. Druckhöhe plus Reibungswiderstand). Die höhere Geschwindigkeit von etwa 2 m/sek. in dem mittleren Teil des Kondensators H, M, N, G, O sowie in dem oberen Teil K, M¹, N¹, J, R wird künstlich durch die Schiffsschrauben P und P¹ hervorgerufen. Diese Arbeit kostet lediglich die Überwindung des Reibungs-Widerstands; derselbe ist gering, denn die Schiffsschrauben bewegen nur eine drei- bis vier-

fache Menge des von der Pumpe geförderten Wassers. Auf die Arbeit der Pumpe hat die

. Arbeit der Schiffsschrauben insofern keine schädliche Reaktion, als auf die Pumpe nur der absolute Wasserdruck im Apparat und in den Leitungen herrscht, denn die Stutzen L und Q stellen freie Verbindung zwischen den einzelnen Abteilungen des Kondensators dar.

Die Fig. ι bis 4 geben die schematische Darstellung eines Kondensators von 80 qm Heizfläche und darüber. Bei kleineren Apparaten, wo der Gesamtquerschnitt der Rohre nicht mehr zulassen würde, den Oberteil des Kondensators in vier Unterabteilungen" zu teilen, kann man, wie Fig. 5 zeigt, eine Zweiteilung des Oberkörpers vornehmen. Auch hier erfolgt der Wassereintritt bei C, die Unterkühlung des Kondensats in dem Unterteil D, F, wogegen die Kondensation selbst in dem Oberteil, der hinter G, H liegt, stattfindet. Das von der Pumpe geförderte Wasser gelangt, nachdem es C, D, F durchfloß, durch den gekrümmten Stutzen L in die Kammer H, wird dann durch die punktiert gezeichneten Krümmer und Schiffsschraube einer intensiven Zirkulation durch H, G, Rohrbündel und H unterworfen und tritt bei S aus.

Für ganz kleine Kondensatoren kann die An-' Ordnung, wie in Fig. 6 und 7 dargestellt, gewählt werden. Auch hier findet die Unterkühlung des Kondensats nach dem Gegenstromprinzip in dem Teil D, F statt, wogegen im Oberteil G die Kondensation vollzogen wird.

Angenommen, der Gesamtquerschnitt der hinter G liegenden Rohre sei zu klein, um, wie vorstehend beschrieben, eine Teilung des Querschnitts eintreten zu lassen, so verbinde man die Kopf deckel mit je einem Doppelkrümmer T und U und mit einem Verbindungsrohr V. In dem Doppelkrümmer T liegt die Schiffsschraube W, dieselbe bringt eine intensive Zirkulation des Kühlwassers durch den Kondensator und dessen Verbindungsleitung U, V, T hervor. Das erwärmte Überlauf wasser, für welches die Kühlwasserpumpe Ersatz bringt, tritt bei 5 aus.

Claims

Patent-Anspruch :

Oberflächenkondensator, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser durch den Unterteil des Kondensators mit der ihm durch die Kühlwasserpumpe . gegebenen Durchflußgeschwindigkeit bei mehrfacher Strömungsumkehrung geführt wird und eine möglichst tiefe Unterkühlung des Kondensats und der Luft hervorbringt, während im Oberteil die Wasserführung nach dem Gleichstromprinzip, jedoch mit wesentlich erhöhter Durchflußgeschwindigkeit erfolgt, welche durch eine oder mehrere Schiffsschrauben künstlich hervorgebracht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.