DE218228C

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Publication number: DE218228C
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ATENTSCHRIFT

■- JVI 218228 KLASSE 46 ^^GRUPPE

mit periodischer Verbrennung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. Mai 1909 ab.

Versuche und eingehende wärmetheoretische

Ermittlungen haben ergeben, daß es nicht wirtschaftlich ist, bei Gasturbinen, welche nach dem Verpuffungsprozeß arbeiten, Luft und Gas vor der Zündung erheblich vorzuwärmen.

Einblick in diese· Verhältnisse gewährt folgende Tabelle, welche für sonst gleiche Werte die Abhängigkeit des wirtschaftlichen Wirkungsgrades von der Entropiezunahme und von der Temperatur des Gemisches unmittelbar vor der Zündung erläutern soll.

Temperatur vor Zündung 20

Entropiezunahme 1,01

Wirtschaftlicher Wirkungsgrad .. . 40,6

50°	100°	200° C.
0,966	0,92	0,82
38,65	34,8	27,7 Prozent.

Also nicht der absolute Wärmeinhalt des Gemisches im Moment der Zündung bedingt allein den wirtschaftlichen Wirkungsgrad des Verpuffungsprozesses, sondern vor allem die Entropiezunahme in direktem Verhältnis und damit die Temperatur vor der Zündung im reziproken Verhältnis.

Diese Erkenntnis steht in direktem Gegensatz zu den Feststellungen, welche eine Vorwärmung des Gemisches vor der Zündung für rationell halten. Obwohl diese Ansicht auf den ersten Anblick einleuchtender erscheint, ist sie doch bei genauem Eingehen auf die wärmetheoretischen Prozesse hinfällig.

Aus obigem ergeben sich folgende Forderungen :

Die Temperatur des Gemisches vor der Zündung soll niedrig sein. Nach der Zündung soll aber die gesamte entwickelte Wärme dem Arbeitsprozeß in der Turbine zugute kommen, also Wärmeabgabe nach außen möglichst vermieden sein. Bei der an sich vorteilhaftesten Art der Gasturbine, bei welcher die Verbrennungskammern in die Behälter für die Bestandteile des Explosionsgemisches eingebaut sind, bedingen also diese Forderungen im Gegensatz zu dem bisherigen Bestreben, welches darauf hinzielte, das Gemisch vor der Zündung möglichst viel Wärme aufnehmen zu lassen und nach der Zündung die Wände der Verbrennungskammer Wärme aufspeichern zu lassen, welche dem unverbrannten Gemisch zugute kommen sollte, eine Verhütung der Wärmeaufnahme seitens des Gemisches vor der Zündung und eine Verhütung der Wärmeabgabe der Explosionsgase an die Verbrennungskammerwände nach der Zündung.

Am vorteilhaftesten werden diese beiden Forderungen dadurch erfüllt, daß die Wandungen der Verbrennungskammer dort, wo an ihnen die heißen Verbrennungsprodukte vorbeiströmen, und dort, wo das zur Verbrennung

Claims

zugeführte Gemisch vorbeistreicht, mit Rippen ausgestattet werden, welche senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufen. Die Wirkung solcher Rippen läßt die Fig. ι der Zeichnung erkennen, welche einen Schnitt quer zu einer Rippe α durch die Verbrennungskammer b darstellt. Die in Richtung der eingezeichneten Pfeile vorbeiströmenden Gase werden durch die Rippen α gezwungen, in einer ίο durch die Höhe der Rippen gegebenen Entfernung von der eigentlichen Verbrennungskammerwand vorbeizuziehen, so daß zwischen ihnen und der Wand eine annähernd ruhende Gasschicht liegt. Der Wärmeaustausch zwisehen der Wand b und einer ruhenden Gasschicht ist bekanntlich wesentlich geringer als der Wärmeaustausch derselben Wandung mit einer strömenden Gasschicht. Im ersteren Fall ist der Wärmeübergang nur etwa der 14. Teil des Wärmeüberganges im letzteren Fall. Um die Strömung nicht zu hindern, werden die Rippen zweckmäßig, wie Fig. 1 erkennen läßt, in der Stromrichtung zurückgebogen. Da sowohl die verbrannten Gase als auch die vor der Verbrennung zugeführten Bestandteile des Gemisches in der Verbrennungskammer im wesentlichen in der Richtung nach der Auslaßöffnung der Verbrennungskammer zu strömen, so empfiehlt es sich, die Rippen im Innern der Verbrennungskammer im wesentlichen konzentrisch zu der Ausströmöffnung anzuordnen. Dann wird sowohl die Wärmeaufnahme der Wand von den Verbrennungsprodukten als auch die Wärmeabgabe der Wand an die zur Zündung zu bringenden Gemischbestandteile eine möglichst geringe sein. Fig. 2 veranschaulicht schematisch den Verlauf der Rippen im Innern einer Verbrennungskammer. An der Außenseite der Verbrennungskammerwand richtet sich der Verlauf der Rippen nach der Strömungsrichtung der dort vorbeiziehenden unverbrannten Gase, er wird also unter Umständen senkrecht zu dem Verlauf der inneren Rippen gerichtet'sein. Patent-An s'f'RüciiE: · 1 v*i ,)■- j,

1. Ausgestaltung 'der. Wandungen von Verbrennungskammern bei Gasturbinen mit periodischer Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Stellen¹,, an welchen das Arbeitsmittel vorbeistrqmt, mit quer zur Strömungsrichtung -verlaufenden Rippen ausgestattet sind, zum Zweck, die Wärmeabgabe der Verbrennungsprodukte an die Wandungen sowohl wie die Wärmeaufnahme aus den Wandungen seitens der zur Verbrennung bestimmten Gase, Dämpfe usw. zu verringern. .

2. Ausführungsform der Wandungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen in der Strömungsrichtung allmählich ansteigen und rasch abfallen.

3. Ausführungsform der Wandungen für Gasturbinen, bei welchen die Verbrennungskammern in Vorratsbehälter für die Bestandteile des Verbrennungsgemisches eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Verbrennungskammern sowohl innen als auch außen mit Rippen versehen sind, wobei die inneren Rippen quer zur Strömungsrichtung der Explosionsgase und die äußeren Rippen quer zur Strömungsrichtung der Bestandteile des Verbrennungsgemisches verlaufen.

4. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen im Innern der Verbrennungskammer im wesentlichen konzentrisch zur Ausströmungsöffnung verlaufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.