DE2242302A1

DE2242302A1 - Nach dem rankine-kreisprozess arbeitende kraftanlage

Info

Publication number: DE2242302A1
Application number: DE19722242302
Authority: DE
Inventors: Francis R Hull
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-08-28
Filing date: 1972-08-28
Publication date: 1974-03-14

Description

Nach dem Rankine-Kreisprozeß arbeitende Kraftanlage.
Die Erfindung betrifft die regenerierende Speisewasservorwärmung durch entspannten Ileißdampf, welcher von Wärmekraftmaschinen von Dampfkraftanlagen abgegeben wird, wobei darauf hinzuweisen ist, daß die hier vorgeschlagene Kraftanlage mit beliebigen Arbeitsmitteln wie Wasserdampf oder organischen Dämpfen, betrieben werden kann und sowohl auf stationären als auch auf ortsbeweglichen Anlagen eingesetzt werden kann. Die erfindungsgemäße Kraftanlage arbeitet mit geschwindigkeits-beschleunigtem Berührungs-Wärmeaustausch. Vor einer Erläuterung der Erfindung im einzelnen seien einige Definitionen-vorausgeschickt: Der Ausdruck "Strömungsmittet" soll beliebige flüssige oder gasförmige Stoffe bezeichnen. Der Ausdruck "komprimierbares Strömungsmittel" bezeichnet gasförmige oder dampfförmige Strömung smittel. Der Ausdruck V?Anzapfdampffl soll Niederdruckdampf bezeichnen, welcher teilweise oder wesentlich in einer bestimmten Dampfturbine oder Dampfkraitmaschine expandiert worden ist. Der Ausdruck "Abdampf" bezeichnet Niederdruckdampf, welcher im wesentlichen expandiert ist und von einer bestimmten Dampf turbine oder einer anderen Wärmekraftoaschine abgegeben wird. Der \usdruck regenerierende Speisewasservorwärmung bezeichnet einen Vorgang in Dampfkraftanlagen, bei welchem das Speisewasser durch Wärmeaustausch mit Anzapfdampf vorgewärmt wird, welcher in der Turbine teilweise entspannt ist, bevor das Speisewasser in dem betreffenden Dampferzeuger verdampft wird; der Ausdruck "Wärmekraftmaschine" soll sich auf thermodynamische Maschinen beziehen, welche thermische oder molekulare Energie eines Arbeitsmittelstromes in mechanische Energie oder umgekehrt, umformen. IJer Ausdruck "Berührungs-itärmeaustausch" bezeichnet den Wiirmeaustausch und den Austausch kinetischer Energie von Strömungsmittel zu Strömungsmittel zwischen benaehbarten Strömungsmittelströmen, welche unterschiedliche Geschwindigkeiten in parallelen Strömungen besitzen und keine physikalische oder mechanische Trennung voneinander aufweisen. Der Ausdruck "Vermischuneslange" bezieht sich auf die wirksame lineare Abmessung senkrecht zur Richtung der Haupt-Strömungsmittelströmung, innerhalb welcher ein Berührungs-Wärmeaustausch zwiscllen einem heizenden Strömungsmittelstrom und einem kühlenden Strömungsmittelstrom stattfindet und der Ausdruck "charakteristische Länge" betrifft die wirksame lineare Abmessung parallel zur Richtung der Hauptströmung, innerhalb welcher ein Berührungs-ärmeaustausch zwischen einem heizenden Strömungsmittelstrom und einem kühlenden Strömungsmittelstrom stattfindet, Während die erfindungsgemäße Anlage in Verbindung mit Kraitanlagen beschrieben ist, welche eine regenerierende Speisewasservorwärmung bei einem geschlossenen Kreisprozeß aufweisen, versteht der Fachmann, daß Abwandlungen der beschriebenen Dampfkraftanlagen-Prozesse mit geschwindigkeits-beschleunigtem Berührungs-Wärmeaustausch auch in anderen Anwendungsfällen zur Verbesserung und Vereinfachung der Vorgänge in Dampfkraftanlagen eingesetzt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, Dampfkraftanlagen in Aufbau und Wirkungsweise zu vereinfachen und eine praktisch brauchbare, regenerierende Speisewasservorwärmung vorzusehen, so daß das Kessel-Speisewasser mit gutem Wirkungsgrad bis nahe an die Sättigungsenthalpie bei Kesseldruck vorgewärmt werden kann. Dabei soll eine raumsparende und leicht zu handhabende regenerierende Speisewasservorwärmung geschaffen werden, durch welche die Notwendigkeit von Trennwand-Wärmeaugtaschern für die regenerierende Speisewasservorwärmung bei Dampfkraftanlagen vermieden wird.
TrennwandWärmeaustauscher mit geschlossener Fläche oder Wärmerückgewinner sollen auch in den oberen Teilen des Kessels vermieden werden können.
Die Vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im anliegenden Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmige Weiterbildungen einer solchen Kraftanlage bilden Gegenstand der weiteren Ansprtiche.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es stellen dar: Figur 1 ein schematisches Diagramm eines Arbeitsprozesses fiir eine vereinfachte Dampfkraftanlage, welche nach dem Rankine-Kreisprozeß arbeitet, wobei eine Anzahl von geschwindigkeits-beschleunigten Bertihrungs-Wärmeaustauschern vorgesehen ist, welchen jeweils mit einem gemeinsamen Speisedruck Speisewasser und Anzapf-Heißdampf niedrigen Druckes zugefiihrt wird und welche vorgewärmtes Kesse 1-Speisewasser mit gemeinsamem Ausgangsdruck zum Kessel hin abgeben. Das vereinfachte Diagramm der Dampfkraftanlage gemäß Figur '1 entl)ält einen Dampfkessel mit Zwangsumwälzung, eine Dampfturbine, einen Kondensator, eine Speisewasservorwärmung, Speisewasserpumpen und 13eriihrunge-Wärmeaustauscher für die regenerierende Speisewasservorwärmung.
Figur 2 einen Teil-Längsschnitt durch einen der Berührungs-Wärmeaustauscher für die regenerierende Speisewasservorwärmung entsprechend Figur 1, wobei dieser Wärmeaustauscher die übliche Etjektor-Bauform besitzt, Figur 3 eine Teilansicht des schematischen Diagramms gema13 Figur 1, wobei gegenüber den Figuren 1 und 2 eine andere Bauform für die regenerierende Speisewasservorwärmung vorgesehen ist, Figur 4 einen Teil-Längsschnitt durch einen Berührungs-Wärmeaustauscher für die regenerierende Speisewasservorwarmung entsprechend der schematischen Abbildung nach Figur 3, wobei diese Bauart das Inverse der Einrichtung nach Figur 2 ist, Figur 5 eine Teilansicht der Einrichtung nach Figur 2+, wobei der konische Strömungsteiler gegenüber der Darstellung nach Figur 4 entfernt ist, um @inzelheiten besser deutlich zu machen, Figur 6 einen Querschnitt längs der in Figur 4 angedeuteten Schnittlinie 2-2, Figur 7 einen (luerschni tt entsprechend der in Figur 4 angedeuteten Schnittlinie 3-3, Figur k einen Ausschnitt eines schematischen Diagramms eines Rankine-Kreisprozesses einer regenerierenden Dampfkraftanlage, wobei eine Mehrzahl von Speisewasservorwärmern mit geschwindigkeits-beschleunigtem Berührungs-Wärmeaustausch jeweils mit gemeinsamem Speisedruck mit Speisewasser beaufschlagt werden und die einzelnen Speisewasservorwärmer Anzapfdampf von der Turbine mit jeweils unterschiedlichen Driicken erhalten, während sämtliche Speisewasservorwärmer Kessel-Speisewasser mit gemeinsamem Speisedruck an den Kessel abgeben, Figur 9 einen Ausschnitt eines schematischen Diagramms eines vereinfachten Rankine-Kreisprozesses für eine regenerierende Dampfkraftanlage, bei welcher eine Anzahl von IsFärmeaustauschern mit geschwindigkeits-beschleunigtem Berührungs-Wärmeaustausch jeweils mit gemeinsamem Speisedruck mit Speisewasser beaufschlagt werden und vorgewärmtes Kessel-Speisewasser mit gemeinsamem Speisedruck an den Kessel abgeben, während jeder Berührungs-Wärmeaustauscher Abzapfdampf niedrigen Druckes von einer gesonderten Dampfturbine erhält, welche von dem gemeinsamen Kessel oder Dampferzeuger betrieben wird, Figur 10 einen Ausschnitt eines schematischen Diagramms eines vereinfachten Rankine-Kreisprozesses einer regenerierenden Dampfkraftanlage, bei welcher das Kessel-Speisewasser durch Anzapfdampf auf eine Grenz-Enthalpie entsprechend einem Zwischendruck des Kreisprozesses erwärmt wird, was in einem Wärmeaustauscher mit geschwindigkeitsbeschleunigtem Berührungs-Wärmeaustausch geschieht, wobei dieser Wärmetauscher in Reihe mit einer Förderpumpe und einem weiteren Wärmeaustauscher mit geschwindigkeits-beschleunigtem Berührungs-Wärmeaustausch liegt, wo das Kessel-Speisewasser mittels Anzapfdampf auf eine höhere Grenz-Enthalpie entsprechend einem höhren Druck des Kreisprozesses erwärmt wird, Figur 11 einen Ausschnitt eines schematischen Diagramms fiir den Kreisprozess einer regenerierenden Dampfkraftanlage, bei welcher ein einziger l)ampferzeuger als gemeinsame Energiequelle @le für mehrere regenerierende Teil-Rankine-Kreisprozesse dient, welche zueinander und zu dem gemeinsamen Dampferzeuger parallelgeschaltet sind, Figur ein sehematisches l)iagramm eines kombinierten Kreisprozesses einer Dampfkraftanlage, bei welcher mehrere Dampferzeuger parallel zueinander und zu einer gemeinsamen Rankine-Schleife mit Berührungs-Wärmeaustausch parallelgeschaltet sind, so daß jeder einzelne Dampferzeuger wahlweise oder abwechslungsweise als Energiequelle für den Kreisprozess verwendet werden kann, Figur 13 ein schematisches Diagramm eines vereinfachten regenerierenden Rankine-Kreisprozesses für Dampfkraftanlagen zur Anwendung in Kraftfahrzeugen,wobei eine Kolbenmaschine für Maximalexpansion und eine Turbine für begrenzte Ex-Expansion in parallelen Zweigen des Kreisprozesses arbeiten und mit einem gemeinsamen J)a.pferzeuger verbunden sind. l>er Hauptteil des von der Kolbenmaschine abgegebenen Arbeits-Strömungsmittel wird in einem iuftgekLihlten Kondensator zu Flüssigkeit kondensiert und durch Beriihrungs-Wärmeaustausch mit in der Maschine expandiertem Heißdampf innerhalb Zwischendruck-Berührungs-Wärmeaustauschern vorgewärmt. Die nicht bis zur Kondensation arbeitende Turbine nach Figur 13 kann entweder zur Spitzenlastaufnahme oder zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden und der Abdampf der Turbine dient zur Speisewasservorwärmung oder Speise-Strömungsmittel-Vorwärmung durch Berührungs-Wärmeaustausch innerhalb einem Tlochdruck-Wärmeaustauscher I)ie anwendung des geschwindigkeits-beschleunigten Berührungs-Wärmeaustausches auf die Speisewasservorwärmung von Kessel-Speisewasser mittels Anzapfdampf niedrigen Drucke-s in Dampfkraftanlagen sieht folgende Stufen vor: 1) Umwandlung der Druckenergie des Speisewassers in maximale kinetische Energie in Düsenöffnungen des Wärmeaustauschers, 2) Umwandlung der kinetischen Energie des Abdampfes oder Anzapfdampfes in maximal wirksame Druckenergie in Diffusorkanälen des Wärmeaustauschers, 3) In-Berührung-bringen des sehr schnellen Speisewasserstromes und des langsamen Anzapfdampf-oder Abdampf-Stromes bei im wesentlichen gleichem Druck innerhalb eines Mischabschnittes des Wärmeaustauschers bei gegenseitiger paralleler Strömllllgsriclltung (Strömung in gleiche Richtung). Aufgabe dieser Stufe des Vorganges ist es, die Strömung innerhalb des Mischabschnittes des Wärmeaustauschers in Strömungsschichten aufzuteilen, welche stark unterschiedliche Impulse besitzen, 4) llerbeiftihren eines beschleunigten Energieüberganges zwisehen den Strömungsmittelströmen aufgrund des großen Geschwindigkeitsunterschiedes. Es erfolgt eine wesentliche Übertragung des Impulses auf einer wirksamen tischlänge und die Übertragung thermischer Energie aus dem Anzapfdampfstrom wird auf eine charakteristische Länge im Mischabschnitt des Wärmeaustauschers beschleunigt, 5) Zuführung des Gemisches aus kondensiertem und mitgenommenem Anzapfdampf und dem Speisewasserstrom hoher Geschwindigkeit zu einer Station, in welcher eine minimale Geschwindigkeit und ein maximaler Druck herbeigeführt werden, indem das Gemisch durch einen Diffusorkanal des Wärmeaustauschers geleitet wird und 6) Abgabe des kombinierten Strömungsmittelstromes aus dem Wärmeaustauscher und Einleitung in.e-inen Dampferzeuger oder Kessel zur Verdampfung, Wie bereits angedeutet, wird durch die Erfindung eine bestimmte Anordnung von Dampfkraftanlagenteilen mit bestimmten mechanischen und physikalischen Merkmalen vorgeschlagen, durch welche die regenerierende Speisewasservorwärmung durch Anzapfdampf der Wärmekraftmaschine verbessert und erleichtert wird, so daß der thermische Wirkungsgrad derDampfkraftanlage verbessert werden kann. Durch die Erfindung werden auch Maßnahmen vorgeschlagen, durch welche eine Wirkungsgradverbesserung und Vereinfachung von Dampfkraftanlagen erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird Anzapfdampf niedrigen Druckes der Wärmekraftmaschine, welcher als Wärmequelle für das zugeführte Speisewasser dient, welches durch die regenerierenden Speisewasservorwärmer der Anlage strömt, in den Aufnahmeraum der Wärmeaustauscher eingeführt und in einen Zustand geringster Geschwindigkeit und maximalen'Druckes gebracht, wenn der Dampf einen ringiörmigen Strömungsmittelkanal durchströmt, der eine zentrische Speisewasserdüse innerhalb des betreffenden Wärmeaustauschers umgibt. Unter Druck gesetztes und entlüitetes Kessel-Speisewasser wird dem Düsenkanal der mit geschwindigkeits-beschleunigtem Berührungs-Wärmeaustausch arbeitenden, regenerierenden Wärmeaustauscher mittels Speisewasserpumpen zugeführt, deren Saugseite mit dem Ausgang eines entgasenden und entlüftenden Speisewasservorwärmers verbunden ist, der Luft oder andere eingeschlossene Gase aus dem Kesselkondensat zu entfernen vermag.
Im Mischabschnitt der einzelnen, mit Berührungs-Wärmeaustausch arbeitenden, regenerierenden Speisewasservorwärmer wird der Anzapfdampf mit dem hohe Geschwindigkeit aufweisenden Speisewasserstrom sowohl durch Mitnahme als auch durch Oberflächenkondensation vermischt, wodurch der Anzapfdampf während des Durchlaufs vollständig kondensiert wird und die latende Verdampfungswärme abgibt. Die Mischung aus dem kondensierenden Dampf und dem mit hoher Geschwindigkeit strömenden Speisewasser verläßt den Mischungsabschnitt des jeweiligen regenerierenden Speisewasservorwärmers mit im wesentlichen' gleichförmiger Temperatur und wird stromabwärts durch einen -Diffusorkanal geführt, wo die kinetische Energie im wesentlichen in die maximal erreichbare Druckenergie umgeformt wird. Vorgewärmtes Kessel-Speisewasser, welches im wesentlichen die Sättigungsenthalpie aufweist, wird von dem Diffusorkanal der regenerierenden Speisewasservorwärmer in einen Sammler abgegeben und von dort zu einem Dampferzeuger oder Kessel geführt, um stromabwärts von den Regenerations-Speisewasservorwärmern verdampft zu werden.
In einer Dampfkraftanlage der zuvor beschriebenen Art können aber auch Regenerations-Speisewasservorwärmer mit geschwindigkeits-beschleunigtem Beriihrungs-Wärmeaustausch verwendet werden, deren Aufbau gegenüber der in den beiden vorausgegangenen Abschnitten beschriebenen Konstruktion umgekehrt ist0 Bei dieser abgewandelten Form eines Regenerations-Speisewasservorwärmers wird die Entspannung des unter Druck gesetzten Kessel-Speisewassers in einem äußeren, ringförmigen Düsenkanal des Speisewasservorwärmers durchgeführt, während die Druckerhöhung des Anzapfdampfes in einem zentrischen Diffusorkanal erfolgt, um den Zustand minimaler Geschwindigkeit und maximalen Druckes zu erreichen. Die zuvor erwähnten Düsen- und Ditfusorkanäls der Eingangsseite des Regenerations-Speisewasservorwärmers liegen zueinander benachbart und sind durch ein gemeinsames Düsen-Diitusorbauteil voneinander getrennt. Der Berührungs-Austauseh thermischer und kinetischer Energie findet in der zuvor beschriebenen Weise in dem Vermisohungsabschnitt der 3peisewasservorwärmer statt, wonach die vorgewärmte Mischung aus kondensierten Dampf und Speisewasser hoher Geschwindigkeit eine Umwandlung der kinetischen Energie im wesentlichen in Druckenergie erfährt, was innerhalb eines ringförmigen Diffusorkanals des betreffenden Wärmeaustauschers geschieht. Der ringförmige Diffusorkanal der Speisewasservorwärmer wird durch die Außenfläche eines zentrisch angeordneten, konischen Strömungsteilers und die Innenfläche der ringtörmigen Wände des Speisewasservorwärmers in einen Bereich stromabwärts von Mischungsabschnitt begrenzt. Das vorgewärnte Speisewasser wird dann gesammelt und zu einem Daupferzeuger oder Kessel geleitet zu werden, wo die Verdampfung in der oben erwähnten Weise stattfindet.
Ebenso wie anstelle von Wasser andere geeignete flüssige bzw.
dampfförmige Arbeitsmittel verwendet werden können, versteht es sich, daß der Ausdruck "Wärmekrattmaschine" oder 'çKraft-aschine" beliebige, in der Technik bekannte Damptturbinenkonstruktionen oder Dampimaschinen umfaßt.
Betrachtet man nun die Zeichnungen im einzelnen, so erkennt man, daß Figur 1 eine Dampfkraftanlage zeigt, welche nach dei Rankine-Kreisprozeß arbeitet und welche verbesserte Hegenerations-Speisewaeservorwärmer aufweist.
Gesättigtes Kessel-Speisewasser aus der Kesseltroiuel 10 des mit Zwangsumlaut arbeitenden Dampferzeugers 10 bis 21 tritt in die Saugleitung 11 der Umwälzpumpe 12 ein und gelangt mit erhöhtem Druck in die Abgabeleitung 13. Die Abgabeleitung 13 des Urwälzpumpe 12 ist mit einem Verteileranschlußkop! 14 verbunden, der seinerseits Verbindung mit einer Vielzahl geringen Durchmesser besitzender Dampferzeugungsrohre 15 Verbindung hat. Ein wesentlicher Teil des ungewalzten Speisewassers wird innerhalb der Vielzahl von Dampferzeugungsrohren 15 verdampft, wobei ther-ische Energie von dem Verbrennungsprozeß oder Erhitzungsprozeß innerhalb des Dampferzeugers 10 bis 21 durch die llohrwände hindurch auf das Speisewasser übertragen wird. Die Mischung aus gesättigtem Dampf und Speisewasser wird in den Sa..leranschlußkopi 16 gesammelt und über die Abgabeleitung 17 in die Kesseltrommel 10 geführt. Es sei darauf hingewiesen, daß gesättigter Dampf von dem gesättigten Speisewasser durch den Fachmann bekannte Einrichtungen in der Kessel trommel 10 getrennt wird.
Gesättigter Dampf strömt von der Kesseltrommel 10 des Dampferzeugers 10 bis 21 über die Abgabeleitung 16 und tritt in den Sattdampf-\rerteileranschlußkopf 19 ein. Der Sattdampf strömt dann von dem Verteileranschlußkopf 19 in eine große Anzahl geringen Durohmesser aufweisender Uberhitzungsrohre 20 ein und wird hier stark überhitzt, wobei thermische Energie von dem wärmeerzeugenden Prozeß innerhalb des Dampferzeugers 10 bis 21 durch die Wände der Überhitzungsrohre 20 hindurch auf den Dampf übertragen wird. Der überhitzte Dampf strömt von den Überhitzungsrohren 20 in den Uberhitzer-Sammleranschluß 21, der seinerseits wieder mit der lIauptdampfleitung 22 verbunden ist.
Es sei bemerkt, daß die soeben in den beiden vorausgegangenen Abschnitten beschriebenen Vorgänge bei mit Zwangsumwälzung arbeitenden Dampferzeugern allgemein bekannt sind und innere Funktionen des Dampferzeugers 10 bis 21 darstellen er energiereiche, überhitzte Dampf wird über die Haupt-Dampfleitung 22 der Dampfturbine 23 zugeführt und hier entspannt. Die Dampfturbine 23 treibt über die Welle 24 einen Generator 25 oder eine andere Arbeitsmaschine an. Kleinere Teile des gesamten l)ampfstromes zur Dampf turbine 23 werden über Anzapföffnungen 26 und 2@ von der Turbine abgeleitet, nachdem bereits eine wesentliche Entspannung in der Turbine stattgefunden hat. Der Hauptteil des gesamten Dampfstromes zur Turbine 23 wird in der Turbine auf sehr niedrigen Druck entspannt und über eine an die Turbine angeschlossene Ausgangsleitung 30 in den Kondansator 3i abgegeben. Der Dampfkondensator 31 enthält bestimmte bekannte Ililfseinrichtungen, beispielsweise das Kondensator-Kühlwassersystem, sowie Hilfs-Luftejektoren, Jlilfskondensatoren und Entlüftungseinrichtungen.
Der geringen Druck aufweisende Abdampf wird in dem Kondensator 31 kondensiert, wobei Energie durch das Kühlsystem des Kondensators abgeführt wird. Der kondensierte Dampf oder das Kondensat sammelt sich in dem Ileißwaseer-Sammelraum des Kondensators 31 an und strömt in die Saugleitung 32 der Kondensatpumpe 33 ein. Die Kondensatpumpe 33 fördert das unter Druck gesetzte Kondensat oder Speisewasser über die Ilaupt-Kondensatleitung 34 in einen mit Düsen arbeitenden, entgasenden Speisewasservorwärmer 35.
Der mit Düsen arbeitende, entgasende Speisewasservorwärmer 35 wird von der Anzapföffnung 28 aus über die Zufuhrungsleitung 29 mit niedrigen Druck aufweisendem Anzapfdampf der Dampfturbine 23 gespeist. Das Kondensat wird durch den Anzapfdampf auf die Sättigungstemperatur mit Bezug auf den Betriebsdruck des entgasenden Speisewasservorwärmers 35 erwärmt, wodurch die Löslichkeit abgegebener Gase zu Null wird. Luft und weitere, nicht kondensierende Gase werden in an sich bekannter Weise durch Ililfseinrichtungen aus dem entgasenden Speisewasservorwärmer 35 entfernt, Das entgaste Kondensat sammelt sich in dem Heißwassersammelraum des Speisewasservorwärmers 35 und gelangt zur Saugleitung 36, die Verbindung mit einem Verteileranschlußkopf 37 hat, welcher das stromabwärts liegende Spelsewasser-Rohrsystem beliefert.
Einzelne aus einer Vielzahl von aupt-Kesselspeisewasserpumpen 39 sind mit ihrer Saugseite über Wasserstrahlejektoren 3 mit dem Verteiler-Anschlußkopf 37 verbunden. Jede flaupt-Kesselspeisewasserpumpe 39 nimmt von dem zugehörigen Wasserstrahlejektor 38 leicht unter Druck gesetztes, entgastes Speisewasser auf, wobei die Vektoren 36 jeweils wiederum saugseitig mit dem Verteileranschlußkopf 37 verbunden sind. Die Ejektoren 38 werden durch Rückleitung eines kleinen Teiles des unter hohem Druck stehenden Wassers am Ausgang der zugehörigen Tlaupt-Kesselspeisewasserpumpe 39 beaufschlagt, wobei das Wasser der Treibdüse des jektors 38 über die Rückleitung 40 und ein Drosselventil 41 zugeführt wird. Durch Betätigung des Drosselventils 41 wird der Antriebstrom des rückgeleiteten Speisewassers zum Ejektor 38 und damit der Zuführungsdruck zu der zugehörigen Haupt-Kessel speisewasserpumpe 39 reguliert, Man erkennt, daß der Wasserstrahlejektor 3; als Niederdruck-Vorpumpe für die zugehörige haupt-Kesselspeisewasserpumpe 39 dient und das Einsetzen von Kavitationen an der Haupt-Kesselspeisewasserpumpe 39 verhindert.
Der Hauptteil des Speisewassers am lIochdruckausgang jeder Haupt-Speisewasserpumpe 39 gelangt über eine Abgabe leitung 42 zu einem Parallelverteiler-Anschlußkopf 43. Der Parallelverteiler-Anschlußkopf 43 verteilt das unter hohem Druck stehende Speisewasser an die einzelnen Antriebs-Düsenkanäle der durch Wasserstrahl betätinten, ejektorartigen Regenerations-Speisewasservorwärmer 44.
Die Saugseite der ejektorartigen Regenerations-Speisewasservorwärmer 44 ist mit einem Dampf-Vertei.leranschlußkopf 45 verbunden, der über eine Leitung 27'und ein Dampf-Drosselventil 46 mit Anzapfdampf gespeist wird. Der Anzapfdampf aus der Dampfturbine 23 gelangt durch die Anzapföffnung 26 zu der Leitung 27. Es sei bemerkt, daß der saugseitige Zustrom des zur Erhitzung dienenden Dampfes zu den einzelnen ejektorartigen Regenerations-Speisewasservorwärmern 44 durch Betätigung des Dampf-Drosselventils 46 reguliert wird.
Die Mischung aus kondensiertem und mitgenommenem Dampf mit dem vorgewärmten Kesselspeisewasser, welche von jedem Speisewasservorwärmer 44 abgegeben wird, wird in einem Spei.sewasser-Anschlußkopf 47 gesammelt. Von hier aus gelangt das Speisewasser in die Haupt-Speisewasserleitung 48 und dann in die Kesseitrommel 10 des Dampferzeugers in bis 21.
Es ist insbesondere darauf hinzuweisen, daß erfindungsgemäß mit geschlossenen Trennflächen arbeitende Regenerati on9 -Speisewasservorwärmer in dem Kreisprozeß der Anlage nach Figur 1 vermieden werden. Diese mit Trennflächen arbeitenden Regenerations-Speisewasservorwärmer tragen beträchtlich zu den Kosten und zu dem verwickelten Aufbau üblicher Dampfkraftanlagen bei, Weiter ist bemerkenswert, daß. ein mit geschiossener Trennfläche arbeitender Vorwärmer in dem oberen Teil des Dampferzeugers 10 bis 21 vermieden ist, da das Speisewasser der Kesseltrommel 10 annähernd mit der Sättigungsenthalpie bei Kesseltrommeldruck zugeführt wird.
Weiter sei daraui hingewiesen, dan Hilfseinrichtungen und Ausrüstungen, wie Speisewasser-Regulierventile, Hilfs-Luftejektoren und Kondensatoren usw., welche nicht hier das Verständnis des schematisch dargestellten Kreisprozesses gemäß Figur 1 erforderlich sind, in der Darstellung weggelassen wurden.
Figur 2 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch einen sasserstrahlbetatigten ejektorartigen Regenerations-Speisewasservorwärmer, wie er in Figur 1 schematisch bei 44 angegeben ist. Unter hohem Druck stehendes Speisewasser wird von den Haupt-Speisewasserpumpen über die Zuführungsleitung 56 aufgenommen, welche an einen ringförmigen Düsenkörper 54 angeschlossen ist Der ringförmige Düsenkörper 54 ist in einen Ringflansch 55 eingesetzt und zentrisch innerhalb des Gehäuses einer Aufnahmekammer 52 befestigt.
Die Aufnahmekammer 52 ist mit einem ringförmigen Einlaßflansch 51 und einem ringförmigen Auslaßflansch 53 versehen und als Gußteil oder in anderer Weise ausgeführt. Die Aufnahmekaumer 52 wird mit geringen Druck aufweisendem Anzapfdampf aus der Leitung 49 beauischlagt, welche über den Rohranschlußflansch 50 der Leitung 49 an den Einlanflansch 51 der vufnahmekammer 52 angeschlossen ist. Ein Diffusorabsehnitt 62, in welchem sich der Diffusorkanal 64 befindet, ist mit einem Einlaßflansch 61 und einem Auslaßflansch 63 versehen. Der Einlaßflansch 61 des Diffusorabschnittes 62 ist an den Auslaßflansch 53 der Aufnahmekammer 52 vermittels Schrauben oder in anderer Weise angesetzt, während der Aulaßflansch 63 in entsprechender Weise mit dem benachbarten Rohranschlußflansch 65 der nachfolgenden rohrleitung zusammengeschlossen ist.
Unter hohem Druck stehendes Spfisewasser gelangt über die Rohrleitung 56 zum Düsenkanal 57 des ringförmigen Düsenkörpers 54 und wird in dem Düsenkanal entspannt, so daß das Wasser danach hohe Geschwindigkeit und niedrigen Druck besitzt. Der niedrigen Druck besitzende Anzapfdampf erfährt eine Diffusion auf einen Zustand geringer Geschwindigkeit in dem Diffusionsbereich 5@ der Aufnahmekammer 52, wobei der ringförmige Diffusionsbereich 5@ den zentrisch angeordneten, ringförmigen Diisenkörper 54 umgibt. I)ie hohe Geschwindigkeit besitzenden Teilchen des aus dem l)iisenkanal 5, austretenden Speisewasserstromes gelangen innere halb der Aufnahmekammer 52 im wesentlichen bei gleichem Druck in innige Benihrung mit den geringe Geschwindigkeit aufweisenden artikeln des Anzapfdampfes. Eine erste Vermischung des geringe Geschwindigkeit besitzenden Dampfes und des hohe Geschwindigkeit besitzenden Speisewassers findet im wesentlichen in einem Mischabschnitt 60 statt, welcher in Figur 2 gestrichelt angedeutet ist.
Der Berührungsaustausch thermischer und kinetischer Energie zwischen dem hohe Geschwindigkeit besitzenden Speisewasserstrom und dem geringe Geschwindigkeit besitzenden Anzapfdampfstrom findet bei paralleler Strömung statt und setzt in dem Mischabschnitt 6(n ein. Eine wesentliche Vermischung der Speisewassers und des Anzapfdampfes findet sowohl durch Oberflächenkondensation an den Partikeln hoher Geschwindigkeit des Speisewasserstromes und durch Mitnahme aufgrund Impulsübertragung zwischen den Strömungsmittelströme statt. Die mitgenommenen Partikel des Anzapfdampfes konsensieren im wesentlichen volltändig, wenn der Druck der kombinierten Strömungsmittelströme durch eine Geschwindigkeitsverminderung in dem Diffusorkanal 64 erhöht wird. Der vorgewärmte und in der beschriebenen Weise zusammengemischte Speisewasserstrom wird von dem Diffusorkanal 64 in die Auslaßleitung 66 etwa mit der Sättigungsenthalpie für den Druck am einlaßseitigen Ende des Dampferzeugers abgegeben.
Figur 3 zeigt ausschnittsweise eine schematische Abbildung einer Dampfkraftanlage ähnlich Figur 1, in welcher mehrere umgekehrt arbeitende geschwindigkeits-beschleunigte Regenerations-Speisewasservorwärmer 67 mit Berührungsaustausch anstelle der in ihrer Bauart gelautigeren ejektorartigen Regenerations-Speisewasservorwärmer 44 nach,Figur 1 eingesetzt sind. Entgastes Speisewasser wird voll dem entgasenden Speisewasservorwärmer 35 bezogen und unter hohem Druck dem Parall'elverteilerkopf 43 in der zuvor beschriebenen Weise zugeführt. Anzapfdampf wird, stromaufwärts von der Dampfturhine bezogen und jedem der Regenerations-Speisewasservorwärmer 67 vermittels des Verteiler-Anschlußkopfes 45 zugeleitet, wie ebenfalls zuvor schon beschrieben wurde. Der Wärmeinhalt der verschiedenen Strömungsmittelströme wird in den einzelnen Itegenerations-Speisewasservorlsfärmern 67 im wesentlicheii kombiniert und die Ausgangsströme gelangen in den Kesselspeisewasser-SammleranschluBl 47. I)er Kesselspeisewasser-Sammler anschluß 47 liefert vorgewärmtes Speisewasser über die Haupt-Speisewasserleitung 48 an die Kessel trommel 10 des Dampferzeugers 10 bis 21, wie dies bereits vorstehend bei der Beschreibung des Kreisprozesses nach Figur 1 angegeben worden ist.
Die Figuren 4 bis 7 zeigen nun einzelne Schnitte des umgekehrten Regenerations-Speisewasservorwärmers entsprechend der schematischen Darstellung nach Figur 3.
Unter hohem Druck stehendes Speisewasser wird von den Haupt-Speisewasserpumpen über die Speisewasser-Zuführungsleitung 69 zugeführt. !)ie leitung 69 ist mit einem sich erweiternden Anpassungsabschnitt 70 verbunden, der an den ringförmigen Flansch 71 angeschlossen ist. I)er Flansch 71 ist mittels Schrauben oder in anderer Weise mit einem gegenüberliegenden llohrflansch 72 zusammengespannt, der seinerseits mit der sich anschließenden Austauscher-Rohrwand 73 fest verbunden ist. Der Wärmeaustauscher 70 bis , wird mit Anzapfdampf aus der Dampfleitung 61, versorgt, die durch die Austauscherrohrwand 73 in der dargestellten Weise hindurchgeführt ist. Das Austauscherrohr 73 ist auslaßseitig mit einem ringförmigen Anschlußflansch 85 verbunden. Letzterer ist mittels Schrauben oder in anderer Weise mit einem gegenüberliegenden Flansc!z 6 zusammengespannt, der wiederum mit einem konzentrischen, sich verengenden Anpassungsabschnitt 7 Verbindung hat Imine Wärmeaustauscher-Ausgangsleitung 8 ist an den konzentrischen, sich verjüngenden Abschnitt 67 in der dargestellten Weise angesetzt und führt das vorgewärmte und zusammengemischte Speisewasser aus dem Wärmeaustauscher 70 bis 87 zu den stromabwärts von diesem Wårmeaustauscher gelegenen Stationen ab.
I)as Austauscherrohr 73 des Wärmeaustauschers 70 bis 87 enthält Einbauten, welche die Vorgänge bei dem geschwindigkeits-beschleunigten Berührungsaustauscb begünstigen. Konzentrisch innerhalb des Austauscherrohres 73 ist ein ringförmiger Düsen-Diffusor-Körper 74 im wesentlichen kegelstumpfförmiger Gestalt angeordnet.
Der ringförmige Düsen-Diffusor-Körper 74 wird innerhalb des Austauscherrohres 73 durch dazwischenliegende Stützen 75 abgestützt.
Der innere Diffusorkanal 77 des ringförmigen Düsen-Diffusor-Körpers 74 wird von der Rohrleitung 68 mit Anzapfdampf versorgt, wobei die Rohrleitung 68 an das geringeren Durchmesser aufweisende de Ende des rohrförmigen Düsen-Diffusor-Körpers 74 in der dargestellten Weise angeschlossen ist. Ein ringförmiger Düsenkanal 76 wird von-der Außenfläche des ringförmigen Düsen-Diffusor-Körpers 74 einerseits und der Innenwand des Austauscherrohres 73 andererseits begrenzt. Der ringförmige Düsenkanal 76 dient zur Expansion des hohen Druck aufweisenden Speisewassers zum Erreichen eines Zustandes hoher Geschwindigkeit und -niedrigen Druckes innerhalb des Wärmeaustauschers 70 bis b7.
Konzentrisch innerhalb des Druckaustauscherrohres 73 und stromabwärts von dem ringförmigen Düsen-Diffusor-Körper 74 ist ein konischer Strömungsteiler 80 angeordnet. Der konische Strömungsteiler ts0 ist am stromaufwärts gelegenen Ende mittels dazwischenliegender Stützen 81 abgestützt, welche schräg zum usgangsabschnitt des ringförmigen Diisen-Diffusor-Körpers 74 verläufen und an diesem befestigt sind. Das stromabwärtige Ende des konischen Strömungsteilers -0 ist durch dazwischenliegende Stützen oder Stiitzfahnen 82 abgestützt, die in der dargestellten Weise am Wärmeaustauscherrohr 73 befestigt sind.
Der durch Berührung zustande kommende Austausch von thermischer und kinetischer Energie zwischen dem geringe Geschwindigkeit aufweisenden nzapfdampf und dem hohe Geschwindigkeit aufweisende den Speisewasserstrom kommt zwischen der Trennfläche zwischen den ringförmigen Strömungskanalzonen 78 bzw. 79 zustande. Dieser erste Mischungsbereich mit turbulenter Strömung ist in Figur lt durch kurze Wirbell inien stromabwärts von dem Düsen-Diffusor-Körper 74 bezeichnet und befindet sich im wesentlichen vollständig innerhalb der Begrenzungen des Mischungsabschnittes @3, welcher gestrichel angedeutet ist. Nach Verlassen des Mischungsabschnittes 3 g langen die vereinigten Strömungsmittelströme in einen ringimigen Diffusorkanal L4, wo der mitgenommene Dampf weiter kondensiert wird, wenn der Druck bei sinkender Geschwindigkeit ansteigt. l)er ringförmige Diffusorkanal 4 wird einerseits durch die Außenfläche des konischen Strömungsteilers 0 und andererseits durch die Innenwand des Wärmeaustauscherrohres 73 sowie durch den konzentrischen Rohrleitungs-Anpassungsabschnitt 87 begrenzt. Das vorgewärmte Speisewasser strömt von dem ringförmigen Diffusorkanal 54 in die Abgabeleitung des Wärmeaustauschers, und von hier zu dem stromabwärts gelegenen Dampferzeuger oder Kessel.
Wärmeaustauscheranordnungen mit geschwindigkeits-beschleunigtem Berührungs-Wärmeaustausch können vorteilhafterweise abgewandelt innerhalb des Rankine-Kreisprozesses eines 1)ampfkrattwerkes angewendet werden Wie aus Figur @ zu ersehen ist, kann eine Vielzahl von Wärmeaustauschern mit geschwindigkeits-beschleunigtem Berührungs-Wärmeaustausch mit jeweils gemeinsamem ipeisedruck mit zum Antrieb dienendem Speisewasser beaufschlagt werden und die einzelnen Wärmeaustauscher erhalten Anzapfdampf von der Turbine mit jeweils unterschiedlichen Drücken, während sämtliche Wärmeaustauscher ausgangsseitig speisewasser mit dtm gemeinsamen Kessel-Speisedruck abgeben.
Aus Figur ist zu erkennen, tlan hochgespannter Dampf, welcher von einem stromaufwärts gelegenen Dampferzeuger oder Kessel geliefert wird, in die Dampfturbine 90 über eine @aupt-Dampfleitung -9 eintritt und in cler Turbine entspannt wird, Die @ D.mpfturbine 90 treibt einen Generator oder eiiie andere Arbeitsmaschine 92 über eine Welle 91 an. Kleinere Teile des gesamten l)ampfstromes zur Dampfturbine 90 werden von der Turbine mit fortschreitend niedrigerem Druck über Anzapfungsöffnungen 92, 95, 97 und 99 jeweils nach wesentlicher Entspannung in der Turbine abgenommen. Der Hauptteil des gesamten l)ampfstromes zur Turbine 90 wird In der Turbine auf sehr niedrigen Druck entspannt und über eine Abgabeleitung 101, welche mit einem Kondensator 102 verbunden ist, an diesen abgegeben. Die Anordnung des Dampfkondensators 102 enthält noch verschiedene Hilfseinrichtungen, welche dem Fachmann bekannt sind, beispielsweise ein Kondensator-Kühlwassersystem, Hilfs-Luftejektoren, Hilfskondensatoren, Entlüftungse inrichtungen und derg r e ichen.
in dem Kondensator 102 wird der geringen Druck aufweisende Abdampf zu Wasser kondensiert. I)as Kondensat wird in dem Heißwasser-Sammelraum des Kondensators 102 aufgefangen und strömt dann in die Saugleitung 103 einer Kondensatpumpe 104. Letztere liefert das unter Druck gesetzte Speisewasser oder Kondensat über e i Iie Kondensat-Zuführungsleitung 103 an einen entgasenden Strahl-Speisewasservorwärmer 106.
Der entgasende Strahl-Speisewasservorwärmer 106 wird von der Dampfturbine 90 her iiber die Anzapföffnung 99 und die Zuführungsleitung 100 mit Anzapfdampf niedrigen Druckes beliefert.
Luft und nicht kondensierende Gase werden aus dem Kondensat oder Speisewasser in dem entgasenden Speiselrasservorwärmer 106 in an sich bekannter Weise entfernt. I)as entgaste Kondensat oder Speis ewasser sammelt sich in dem Heißwasser-Sammelraum des entgasenden Speisewasservorwärmers 106 und strömt über die Abgabeleitung 107 zu dem Verteilungs-Anschlußkopf 108.
Einzelne aus der Vielzahl von Haupt-Kesselspeisewasserpumpen 110 neliaea saugseitig von dem Iiondensat-Verteileranschlunkopf 108 Speisewasser iiber einen Wasserstrahlejektor 109 auf. Das in die einzelne Speisewasserpumpen 110 von der Saugseite her eintretende Kondensat oder Speisewasser ist also durch dn zugehörigen Ejektor 109 etwas unter Druck gesetzt. Der Ejektor 109 wird jeweils durch unter Druck gesetztes Speisewasser betätigt, welches von der Auslaßseite der Speisewasserpumpe 110 her über die ückführungsleitung 111 und das Drosselventil 112 herbeigeführt ist.
Der Hauptteil des unter Druck gesetzten Speisewassers, das von den Speisewasserpumpen 110 abgegeben wird, gelangt zu dem Speisewassersammlungs- und Verteilungskopf 114. Von diesem aus wird das unter Druck stehende Speisewasser den einzelnen Düsenkanälen einer Anzahl von ejektorartlgen Wärmeaustauschern 116, 120 und 124 mit Berührungs-Austausch zugeleitet.
Der mit Berührungs-Austausch arbeitende Wärmeaustauscher 116 wird über die Anzapföffnung 97, die Dampfzuführungsleitung 9H und das Drosselventil 117 mit Anzapfdampf niedrigen Druckes von der Turbine gespeist. Der geringen Druck aufweisende Anzapfdampf der Turbine aus der Anzapföffnung 97 hat geringeren I)ruck als derjenige Anzapfdampf, welcher über die Anzapföffnungen 93 und 95 abgezogen wird. Die Druckenergie des treibenden Strömungsmittels, welches durch die Pumpe 110 zu dem Wärmeaustauscher 116 angeliefert wird, erfährt eine weitgehende Umwandlung in kinetische Energie, um den Berührtlngs-Austausch zu erleichtern. Der einzelne Berührungs-Wärmeaustauscher 116 liefert Speisewasser an den Speisewasser-Sammleranschluß 127, der mit der Kesselspeisewasser-Zuführungsleitung 128 in Verbindung steht.
Der Berührungs-Wärmeaustauscher 120 wird über die Dampfzuführungsleitung 96 und das Drosselventil 121 aus der Anzapföffnung 95 mit Dampf niedrigen Druckes aus der Turbine versorgt. Dieser aus der Anzapföffnung 95 kommende Turbinendampf hat einen Zwischendruck zwischen denjenigen aus den Anzapföffnungen 93 und 97. Die Druckenergie des treibenden Strömungsmittels, welches durch die Pumpen 110 dem Berührungs-Wärmeaustauscher 120 geliefert wird, erfährt eine teilweise Umwandlung in kinetische Energie zur Erleichterung des Berührungs-Austauschvorganges. Der Wärmeaustauscher 120 gibt Speisewasser an den Kesselspeisewasser-Sammleranschluß 127 ab, der, wie schon gesagt, mit der Speisewasserzuführungsleitung 128 verbunden ist.
er Berührungs-Wärineaustauscher 124 wird über die Dampfzuführungsleitung 94 und das Drosselventil 125 von der Anzapföffnung 93 aus mit Anzapfdampf niedrigen Druckes der Turbine versorgt.
Der aus der Anzapföffnung 93 bezogene, niedrigen Druck aufweisende Turbinenanzapfdampf hat höheren Druck als die Dnmpfströme.aus den Anzapföffnungen 95 und 97. Die-Druckenergie des treibenden Strömungsmittels, welches von den Pumpen 110 zum Wärmeaustauscher 124 geliefert wird, wird teilweise in kinetische Energie umgeformt, um den Berührungsaustauschvorgang zu erleichtern.
Auch der Wärmeaustauscher 124 liefert sein ausgangsseitig auftretendes Speisewasser zu dem Kesselspeisewasser-Sammleranschluß 127, welcher an die Speisewasser-Zuführungsleitung 128 angeschlossen ist.
Wärmeaustauscher mit geschwindigkeits-beschleunigtem Berührungs-Wärmeaustausch können auch in weiterer Abwandlung in Rankine-Kreisprozessen von Dampfkraftanlagen der zuvor kurz beschriebenen Art angewendet werden. Wie aus Figur 9 zu sehen ist, kann eine Anzahl von Berührungs-Wärmeaustauschern unter jeweils gemeinsamem Druck mit dem treibenden Speisewasser beaufschlagt werden und vorgewärmtes Speisewasser mit dem gemeinsamen Kesselspeisedruck abgeben, während jeder Berührungs-Wärmeaustauscher unabhängig geringen Druck besitzenden Anzapfdampf von jeweils gesonderten Turbinen bezieht, die von einem gemeinsamen Dampferzeuger oder Kessel gespeist'werden.
Aus Figur 9 ist zu sehen, daß der hochgespannte Dampf über eine IIaupt-Dampizuftihrungsleitung 129 von einem stromauf gelegenen Dampferzeuger oder Kessel zu einem Verteilungsanschluß 130 geleitet wird. Der Verteilungsanschluß 130 hat mit einer Haupt-Dampfturbinen-Zuführungsleitung 13t und einer Hilfs-Damptturbinen- Zuführungsleitung 140 Verbindung.
Der hochgespannte Dampf tritt von der Zuführungsleitung 131 in die Tlaupt-DampYturbine 132 ein und entspannt sich darin. I)ie il'aupt-Dampf turbine 132 treibt einen Generator oder eine ande re Arbeitsmaschine 134 über eine Welle 133 an. Ein kleiner Teil des Gesamt-Dampfstromes aus der llaupt-Dampfturbine 132 wird mit schrittweise kleiner werdendem Druck über die Anzapföffnungen 135 und 137 jeweils nach wesentlicher Entspannung in der Turbine abgezogen. Der hauptteil des gesamten Dampfstromes zur Turbine 132 wird in der Turbine auf sehr niedrigen Druck entspannt unter über die Abgabeleitung 139, welche an den Kondansator 152 angeschlossen ist, diesem zugefiihrt. Der Hauptkondensator 1v2 enthält noch verschiedene Hilfseinrichtungen, welche aber für kondensatoren allgemein bekannt sind.
Der niedrigen Druck aufweisende Abdampf der Turbine 132 wird in dem-Kondensator 152 zu Wasser kondensiert. I)er Heißwasser-Sammelraum des Kondensators 132 nimmt außerdem über eine Abgabeleitung 152 und eine Hilfs-Kondensatpumpe 150 das Kondensat cles Hilfskondensators 148 auf. Das in dem lleinwasser-Sammelrallm des Kondensators 152 aufgefangene Kondensat strömt iiber die Saugleitung 153 zur Haupt-Kondensatpumpe 154. Die llaupt-Kondensatpumpe 154 liefert unter Druck gesetztes Speisewasser bzw. Kondensat über eine Kondensat-Zuführungsleitung 155 zu dem entgasenden Strahl-Speisewasservorwärmer 156.
Hochgespannter Dampf aus dem Verteiler-Anschlußkopf 130 tritt in die Zweigleitung 140 zur iiilfsturbine ein, wobei in dieser Zweigleitung ein Druckreduzierventil 141 angeordnet ist. Die Dampfzuführung zur Hilfsturbine 142 geschieht mit einem fiir clie Turbine zweckmäßigen Druck, indem eine Expansion in dem Druckreduzierventil 141 erfolgt, wonach dann der Dampf weiter in er Turbine expandiert wird. Die Hilfsturbine 142 treibt über eine Welle 143 einen Generator oder eine andere Arbeitsmaschine 144 a Fin kleinerer Teil des gesamten Dampfzustroms zur IIilfstureine 142 wird nach einer beträchtlichen Entspannung in der Turbine iiber eine Anzapföffnung i45 abgezogen. Der Hauptteil des gesallltell Dampfzustroms zur Hilfsturbine 142 wird in der Turbine bis auf den auslaßseitigen Druck entspannt und dann über eine an den Hilfskondensator 148 angeschlossene Abgabeleitung 147 zum Hilfskondensator 148 geleitet. Der Abdampf der Hilfsturbine 142 kondensiert in dem Hilfskondensator 148 und strömt von dem TIeißwasser-Sammeiraum des Hilfskondensators in die Saugleitung 149 der Hilfs-Kondensatpumpe 150. Das im Hilfskondensator gebildete kondensat wird durch die Pumpe 150 über die Kondensatleitung 151 in den lleißwasser-Sammelraum des IIauptkondensators 152 ge-1 liefert.
Der entgasende Strahl-Speisewasservorwärmer 15& wird von der Anzapföffnung 137 aus ber die Zufilhrungsleitung 138 mit Anzapfdampf niedrigen Druckes von der Hauptturbine 132 beaufschlagt. In dem entgasenden Speisewasservorwarmer 156 werden Luft und andere nicht kondensierende Gase aus dem Kondensat bzw. Speisewasser entfernt. Das entgasteKondensat strömt von dem Heißwasser-Sammelraum des Speisewasservorwärmers 156 er die Abgabeleitung 157 zu dem Verteileranschlußkopf 158.
Jeweils einzelne von mehreren Haupt-Kesselspeisewasserpumpen 160 werden saugseitig von dem Kondensat-Verteileranschlußkopf 158 aus ber einen Wasserstrahlejektor 159 mit Speisewasser versorgt. Das Kondensat bzw. Speisewasser, welches auf der Saugseite der einzelnen Kesselspeisewasserpumpen 160 eintritt, ist durch den Ejektor 159 etwas unter Druck gesetzt. Der Ejektor 159 wird mittels unter Druck stehenden Speisewassers betrieben, das von der Auslaßseite der Kesselspeisewasserpumpe 160 ber die Rückführungsleitung 161 und das Drosselventil 162 zuriickgeführt wird. Der Hauptteil des unter Druck stehenden Speisewassers, welches von den Kesselspeisewasserpumpen 160 abegeben wird, gelangt über die Abgabeleitung 163 zu einem Speisewasser-Sammler und Verteileranschlußkopf 164. Von hier gelangt das unter Druck stehende Speisewasser zu den einzelnen Disenkanälen einer Vielzahl von eiektorartigen Berührungs-Wärmeaustauschern 166 und 170.
Der BerWihrungs-Warmeaustauscher 166 wird über die Dampfleitung 146 und das Drosselventil 167 von der Anzapföffnung 145 der Hilfsturbine 142 aus mit Dampf niedrigen Druckes versorgt.
Die Druckenergie des durch die Speisewasserpumpe 160 gelieferten Antriebs-Strömungsmittels wird innerhalb des Wärmeaustauschers 166 im wesentlichen in kinetische Energie umgewandelt, um den Berührungs-Austauschvoroanz zu erleichtern. Der mit Ejektorwirkung arbeitende Berührungs-Wärmeaustauscher 166 liefert unter Druck stehendes Speisewasser über die Abgabeleitung 168 zu dem Sammler-Anschlußkopf 173, welch letzterer mit der Kesselspeisewasser-Hauptleitung 174 verbunden ist.
Der Berührungs-Warmeaustauscher 170 wird wider cie Dampfleitung 136 und das Drosselventil 171 von der Anzapföffnung 135 der Hauptturbine 132 aus mit Dampf niedrigen Druckes versorgt. Die Druckenergie des durch die Speisewasserpumpen 160 angelieferten, treibenden Strömungsmittels wird in dem Wärmeaustauscher 170 im wesentlichen in kinetische Energie umgeformt, um auch hier wiederum die Austauschvorgänge bei der Berührung der Strömungsmittel zu erleichtern. Der mit Ejektoiwirkung arbeitende Berfiihrungs-Wärmeaustauscher 170 giht über die Abgabeleitung 172 das unter Druck stehende Kesselspeisewasser zu dem Sammler-Anschlußkopf 173 weiter, welch letzterer ebenfalls mit der Speisewasserhauptleitung 174 in Verbindung steht.
Bei einer anderen Ausbildung eines Rankine-Kreisprozesses mit Regeneration kann das Kesselspeisewasser in einem Berührungs-Wärmeaustauscher bis nahe an die Sattigungsenthalpie für einen Zwischendruck des Kreisprozesses vorgewärmt werden, wofür Anzapfdampf der Turbine verwendet wird. Das Kesselspeisewasser wird dann durch eine weitere Gruppe von Speisewasserpumpen auf höheren Druck gebracht und in einem zusätzlichen Berührungs-Wärmeaustauscher auf einen Enthalpiewert nahe der Sättigungsenthalpie für einen höheren Druck des Kreisprozesses gebracht.
Diese Hintereinanderschaltung von Speisewasserpumpen und Beriihrungs-Wärmeaustauscu.ern kann auch dazu dienen, Beschädigungen durch Erosion an den Treibdüsen der Beriihrungs-Warmeaustauscher zu begrenzen, wobei solche Beschädigungen auftreten könnten, wenn zu grobe Druckenergiebeträge innerhalb der betreffenden Wärmeaustauscher in kinetische Energie umgeformt werden.
In Figur 10 ist schematisch eine Anlage gezeigt, bei welcher über eine Dampfzuführungsleitung 175 von einem stromaufwsrts gelegenen Dampferzeuger oder Kessel hochgespannter Dampf zu einer Haupt-Dampfturbine 1"6 geführt wird. Der hochgespannte Dampf tritt in die Turbine 176 ein und wird hier entspannt.
Die Turbine 176 treibt über eine Welle 177 einen Generator oder eine andere Arbeitsmaschine 178. Geringere Anteile des gesamten Dampfzustromes zur Turbine 176 werden über Auzapföffnungen 179, t81 und 183 nach einer wesentlichen Entspannung in der Turbine von dieser mit fortschreitenden geringer werdenden Dricken abgezogen. Der Hauptteil des gesamten Dampfzustromes zur Turbine 176 wird in der Turbine auf sehr niedrigen Druck entspannt und über eine Abgabeleitung 185 zu dem Haupt-Kondensator 186 geführt. Der Haupt-Kondensator 186 enthält noch verschiedene Hilfseinrichtungen, wie sie fir Flächenkondensatoren dieser Art gebrauchlich sind.
Der geringen Druck aufweisende Abdampf der Turbine wird in dem Kondensator 186 zu Wasser kondensiert und strömt in die Saugleitung 187 der Kondensatpumpe 188. Die Kondensatpumpe 188 gibt unter Druck stehendes Speisewasser bzw. Kondensat über die Abgabeleitung 189 an den entgasenden Strahl-Speisewasservorwärmer 190 weiter. Der entgasende Strahl-Speisewasservorwärmerl90 wird von der Turbine 176 über die Anzapföffnung 183 und die Zuführungsleitung 184 mit Anzapfdampf niedrigen Druckes versorgt. Das entgaste Speisewasser bzw. Kondensat strömt von dem Speisewasser-Vorwärmer 190 über die Abgabeleitung 191 zu dem Verteileranschlußkopf 192.
Einzelne von mehreren Speisewasserpumpen 194 werden saugseitig über Wasserstrahlejektoren 193 von dem Kondensat-lJerteileranschluBkopf 192 aus beaufschlagt. Das Speisewasser bzw. Kondensat, welches saugseitig in die eweilige Speisewasserpumpe 194 eintritt, ist durch den Ejektor 193 etwas unter Druck gesetzt.
Der Ejektor 193 wird durch einen geringen Teil des unter Druck gesetzten Speisewassers von der Auslaßseite der Pumpe 194 her ber die Rückleitung 195 und das Drosselventil 196 betrieben.
Der Hauptteil des unter Druck gesetzten Speisewasser von der Auslaßseite der Speisewasserpumpe 194 gelangt über die Abgabe leitung 197 zum Sammler- und Verteiler-Anschlußkopf 198. Das unter Druck gesetzte Speisewasser wird den Disenkanalen mehrerer Ejektor-Berührungs-Wärmeaustauscher 200 über eine Zuführungsleitung 199 zugeleitet.
Die Ejektor-Berührungs-Wärmeaustauscher 200 werden von der Turbine 176 aus über die Anzapföffnung 181, die Zuführungsleitung 182 und das Regulier-Drosselventil 201 mit Anzapfdampf mittleren Druckes versorgt. Der Anzapfdampf mittleren Druckes gelangt von dem Verteileranschlußkopf 202 zu dem Berührungs-Wärmeaustauscher 200. Das mittleren Druck besitzende, vorgewärmte Speisewasser vom Auslad des Berilhrungs-Wärmeaustauschers 200 strömt iber die Abgabeleitung 203 zu dem Sammler- und Verteiler-Anschlußkopf 204.
Einzelne von mehreren Speisewasserpumpen 207 werden saugseitig über eine Leitung 205 und einen Wasserstrahlejektor 206 jeweils von dem Sammler- und Verteiler-Anschlußkopf 204 her mit Speisewasser beaufschlagt. Das gesättigte Speisewasser, welches auf der Saugseite der jeweiligen Speisewasserpumpe eintritt, ist durch den Ejektor 206 etwas unter Druck gesetzt, wobei der Ejektor 206 durch einen zurückgeleiteten, kleineren Anteil des unter Druck gesetzten Speisewassers vom Auslaß der Pumpe 207 her ber die Rickleitung 208 und das Drosselventil 209 betätigt wird. Der Hauptteil des von der Pumpe 207 abgegebenen Speisewassers gelangt ber die Mgabeleitung 210 zu dem Sammler- und Verteiler-Anschlußkopf 211. Von hier aus wird das unter Druck stehende Speisewasser mittels der Leitung 212 zu den Disenkanalen einer Anzahl von mit EJektorwirkung arbeitenden Berührungs-Wärmeaustauschern 213 geführt.
Die Ejektor-Berührungs-Wärmeaustauscher 213 nehmen über die Zufihrungsleitung 180 und das Regulier-Drosselventil 214 unter hohem Druck stehenden Anzapfdampf aus der Anzapföffnung 179 er Turbine 176 auf., Der hohen Druck besitzende Anzapfdampf erreicht die Berihrungs-Wirmeaustauscher 213 über den Verteileranschlußkopf 215. Das vorgewarmte, unter hohem Druck stehende Speisewasser wird von den BerAhrungs-Wärmeaustauschern 213 über den Sammler-Anschlu<3kopf 217 und eine Resselspeise--wasser-Zufihrwngsleitung 218 in den stromaufwärts gelegenen Dampferzeuger oder Keseel geführt.
Eine andere, abgewandelte Form eines Rankine-Kreisprozesses mit Rückewinnung sieht eine Mehrfach-Danfkrsftlage vcr, vie sie auf Schiffen oder in bestimmten Industrieanlagen verwendbar ist. In diesem Falle sind mehrere nach dem Rankin>Kreisprozess arbeitende Zweige mit Berhrungs-Wärmeaustauschern zueinander und zu einem gemeinsamen Dampferzeuger parallelgeschaltet, so da9 Jeder Anlagezweig wahlweise oder abwechslungsweise so geschaltet werden kann, daß er mit dem gemeinsamen Dampferzeuger einen gesonderten Rückgewinnungskreis bildet. GemaQ einer praktischen Form einer solchen Anlage kann ein bestimmter Zweig des Dampfkraftanlage-Kreisprozesses in einem von mehreren Maschinenräumen wahlweise oder abwechslungsweise mit einem Dampferzeuger in einem von mehreren danebenliegenden Kesselräumen verbunden werden, so daß ein gesonderter den Rankin>Kreisprozess verwirklichender Kreis entsteht.
Bei der in Figur 11 gezeigten Anlage enthält der rechtsliegende Zweig 221 bis 248 hochgespannten Dampf-von einem gemeinsamen, stromaufwärts gelegenen Dampferzeuger, wobei die Strömungsrichtung durch Pfeile angedeutet ist. Während sich der rechte Anlagezweig 221 bis 248 in Betrieb befindet, läuft der linksliegende, wahlweise einschaltbare Anlagezweig 221 bis 248 leer, da er durch Absperren des Dampfventiles 222 oder anderer Ventile in an sich bekannter Weise abgetrennt ist.
Hochgespannter Dampf von dem gemeinsamen, stromaufwärts liegenden Dampferzeuger tritt über die Haupt-Dampfleitung 219, den Anschlußkopf 220 und das rechte, geöffnete Dampfzuführungsventil 222 in die Turbine 223 ein und wird in der Turbine entspannt. Die Turbine 223 treibt einen Generator oder eine andere Arbeitsmaschine 225 über eine Welle 224 an. Eine geringer Anteil des gesamten Dampfzustromes zur Turbine 223 wird über Niederdruck-Anzapföffnungen 226 und 228 abgeleitet. Der Hauptteil des gesamten Dampfzustromes zur Turbine 223 wird auf sehr niedrigen Druk entspannt und strömt über die Abgabeleitung 230 zu dem Kondensator 231.
Das Kondensat strömt von dem Kondensator 231 in dle Saugleitung 232 der Kondensatpumpe 233 und wird mit erhöhtem Druck über die Abgabeleitung 234 in den entgasenden Speisewasser-Vorwärmer 235 eingeführt. Anzapfdampf niedrigen-Druckes von der Turbine 223 gelangt über die Zuführungsleitung 229 von der Anzapföffnung 228 aus, zu dem entgasenden Speisewasservorwärmer 235. Das entgaste Kondensat oder Speisewasser strömt von dem Speisewasservorwärmer 235 über die Abgabeleitung 236 zu dem Verteileranschlußkopf 237.
Einzelne von mehreren Speisewasserpumpen 239 sind saugseitig über Wasserstrahlejektoren 238 m t dem Verteileranschlußkopf 237 verbunden. Die jeweiligen Ejektoren 238 werden durch einen rückgeführten kleinen Anteil des unter Druck stehenden Speisewassers vom Ausgang der jeweils zugehörigen Speisewasserpumpe 239 über eine Rickleitung 240 und ein Drosselventil 241 betrieben und bringen das Kondensat auf einen etwas über dem Sättigungsdruck liegenden Druck. Der Hauptteil des unter Druck stehenden Speisewassers gelangt über die Auslaßleitung 242 vom Ausgang der Pumpe 239 zu dem Sammler- und Verteiler-Anschlußkopf 243. Von hier wird das unter Druck stehende Speisewasser in die Düsenkanäle einer Anzahl von Ejektor-Berührungswärmeaustauschern 244 eingeführt.
Die Wärmeaustauscher 244 erhalten über die Anzapföffnung 226, die Zuführungsleitung 227 und das Regulier-Dampfdrosselventil 246 sowie den Verteileranschlußkopf 245 Anzapfdampf niedrigen Druckes von der Turbine 223. Das vorgewärmte Speisewasser wird von den Berührungs-Wärmeaustauschern 244 an den Verteileranschlußkopf 247 und die Speisewasserleitung 248 abgegeben.
Die Speisewasserleitung 248 hat mit dem gemeinsamen,Dampferzeuger sowohl für den rechten als auch für den linken Zweig der Anlage Verbindung. Die Speisewasserzuführungsleitungen 248 sowohl des rechten als auch des linken Anlagezweiges können vor dem Anschluß an den gemeinsamen Dampferzeuger zusammengeschlossen sein. Es ist aber auh möglich, die Speisewasserzuführungsleitung 248 des rechten und des linken Anlagezweiges jeweils gesondert an den gemeinsamen Dampferzeuger anzuschließen.
Auch die nachfolgend beschriebene Ausführungsform ist besonders für Mehrfach-Dampfkraftanlagen von Schiffen oder fir bestimmte Industrieanlagen geeignet. Hierbei ist eine Anzahl einzelner Dampferzeuger zueinander und zu einem gemeinsamen Anlagezweie parallelgeschaltet, in welchem ein Rankin.Kreisprozess mit Speisewasservorwärmung unter Beriihrungs-Warmeaustausch stattfindet, so daß jeder der Dampferzeuger wahlweise mit dem gemeinsamen Anlagenzweig zu einem Arbeitskreis mit Warmerickgewinnung zusammengeschaltet werden kann. Gemäß einer praktischen Ausführungsform kann ein Dampferzeuger in einem von mehreren Ke-sselräumen wahlweise an einen gemeinsamen Anlagenzweig in einem von mehreren benachbarten Maschinenräumen angeschlossen werden, um eine gesonderte regenerierende Dampfkraftanlage zu bilden.
In Figur 12 liefert der rechte Dampferzeuger 249 bis 260 hochgespannten Dampf an den gemeinsamen Arbeitszweig 264 bis 290, wobei die Strömungsrichtung durch die Pfeile angedeutet ist.
Befindet sich der rechte Dampferzeuger 249 bis 260 in Betrieb, so ist der andere Dampferzeuger 249 bis 260 unbelastet und durch Abschließen des jeweiligen Dampfventiles 262 und des Speisewasserventiles 293 oder durch AbschlieZen anderer, im Dampfkraftanlagenbau bekannter Ventileinrichtungen abgetrennt.
Der Dampferzeuger 249 bis 260 enthält eine Kesseltrommel 249, eine Umwälzpumpen-Zuführungsleitung 250, eine Umwälzpumpe 251, eine Pumpenauslaßleitung 252, einen Verteileranschlußkopf 253, Verdampferrohre 254, einen Sammleranschlußkopf 255, eine Sattdampf-Abgabeleitung 256 zur Einleitung von Dampf und Wasser in die Kesseltrommel, eine Sattdampf-Abgabeleitung 257, einen Verteileranschlußkopf 258, Überhitzerrohre 259 und schlieSl ch einen Uberhitzer-Sammleranschluqkopf 260. Die Wirkungsweise des Dampferzeugers 249 bis 260 entspricht derjenigen des Dampferzeugers 10 bis 21 nach Figur 1.
Der gemeinsame Anlagenzweig 264 bis 289 gemäß Figur 12 enthalt eine Haupt-Dampfzuführungsleitung 264, eine Dampfturbine 265, einen iber eine Welle 266 angetriebenen Generator oder eine andere Arbeitsmaschine 267, eine Hochdruck-Anzapföffnun 263, eine llochdruck-Anzapfdampfleitung 269, ferner eine Niederdruck-Anzapföffnung 270, eine Niederdruck-Anzapfdampfleitung 271, eine Turbinenauslaßleitung 272, einen Dampfkondensator 27X, eine Pumpeneingangsleitung 274, eine Kondensatpumpe 275, eine Haupt-Kondensatleitung 276, einen entgasenden Speisewasser-Vorwärmer 277, eine Auslaßleitung 278, einen Verteileranschlu<ikopf 279, Vektoren 280, Speisewasserpumpen 281, eine Rückführungsleitung 282 mit einem Drosselventil 283, Pumpenauslaßleitungen 284, einen Sammler- und Verteiler-Anschlußkopf 285, Berührungs-Wärmeaustauscher 286, einen Dampfverteileranschlukopf 287, ein Dampfdrosselventil 288 und schließlich einen Speisewasser-Sammleranschlußkopf 289. Der gemeinsame Anlagenzweig 264 bis 289 gemäß Figur 12 und seine Einzelteile funktionieren ähnlich wie der entsprechende Anlagenteil 22 bis 47 gemäß Figur 1 und die entsprechenden Teile dieses Anlagenzweiges. Hochgespannter Dampf von dem in Betrieb befindlichen rechten Dampferzeuger 249 bis 260 wird dem gemeinsamen Anlagenzweig 264 bis 289 über eine Zweigleitung 261, das geöffnete Dampfventil 262 und einen Verteileranschlu3-kopf 263 zugeführt. Der hochgespannte Dampf tritt dann aus der gufihrungsleitung 264 in die Dampfturbine 265 ein und wird dort entspannt.
Vorgewärmtes Speisewasser aas einem Berhrunffs-Warmeaustauscher 286 strömt von einem Speisewasser-SammleranschluQkopf 289 zur Speisewasser-Hauptleitung 290 und zum Speisewasser-VerteileranschluSkopf 291. Das vorgewärmte und unter Druck stehende Speisewasser wird dann von dem Speisewasser-Verteileranschlußkopf 291 über die Speisewasser-Zweigleitung 292 und das Ventil 293 dem in Betrieb befindlichen Dampferzeuger 249 bis 260 zugeleitet.
Eine weitere Ausflihrungsform einer Kraftanlage mit regeneriegendem Rankine-Kreisprozess ist eine Anordnung mit mehreren Kraftmaschinen, wobei diese Ausführungsform mit vorteil in Kraftfahrzeugen oder anderen beweglichen Kraftanlagen Verwendbar ist. Bei dieser c>rtsveränderlichen-Kraftanlage kann ein beliebiges Arbeitsmittel für die Verwirklichung des Kreisprozesses verwendet werden, welches die gewünschten thermodynamischen Eigenschaften besitzt, beispielsweise also Wasser oder verschiedene organische Flüssigkeiten oder Strömungsmittel. Diese mobile Ausführungsform enthält unter ihren Einrichtungen einen gemeinsamen Dampferzeuger, einen gemeinsamen, luftgekühlten Kondensator zur Kondensierung von Turbinenabdampf niedrigen Druckes zu Kondensat oder Flüssigkeit, eine einzelne Dampfturbine ohne Verdrängungseigenshaft und eine Verdränger-Kraftmaschine, welche jeweils parallel zueinander und zu einem gemeinsamen Dampferzeuger sowie einem gemeinsamen, luftgekühlten Kondensator geschaltet sindtund eine Anzahl von Berhrungs-Wärmeaustaustauschern zur Vorwärmung des im Kreisprozess befindlichen Arbeits-Strömungsmittels vor der Verdampfung durch Berührungsaustausch mit den geringen Druck aufweisenden Abdampfströmen der Kraftmaschine. Bei der Anwendung auf Kraftanlagen in Kraftfahrzeugen ist die als Verdrängermaschine ausgebildete Kraftmaschine besonders vorteilhaft während des Brems- und Anfahrbetriebes oder auch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten, während das Turbinentriebwerk die besten Eigenschaften im Betrieb während der Fahrt beispielsweise auf Autobahnen bei nahezu gleichbleibender Fahrzeuggeschwindigkeit entwickelt.
In dem vereinfachten Schaltschema nach Figur 13 sind eine Turbine 301 und eine Kolben-Verdrängermaschine 309 gezeigt, die zusammen betrieben werden können und die Antriebsleistung für ein Fahrzeug liefern. Die Turbine 301 und die Kolbenmaschine 309 können wahlweise auch einzeln betrieben werden, um jeweils die Antriebsleistung für das Fahrzeug bereitzustellen.
Beispielsweise kann die mit einem hin- und hergehenden Kolben ausgerüstete Kolben-Kraftmaschine 309 so ausgelegt sein, daß Antriebskraft bei sämtlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten zur Verfügung steht, wihrend die Turbine 301 so ausgelegt werden kann, daß sie die Spitzenlast aufzunehmen vermag, wobei dann die Turbine angekuppelt wird und' zum Antrieb des Fahrzeugs während der Reise etwa auf der Autobahn beiträgt. Bei einem System der zuletzt genannten Art können die Ausgangswellen sowohl der Turbine 301 als auch der Verdrängermaschine 309 einzeln ;iber Flüssigkeits-Strömungsgetriebe oder über andere geeignete Einrichtungen, welche entweder einen Einzelbetrieb jeder Kraftmaschine oder einen gemeinsamen Betrieb der Kraftmaschinen für den Antrieb des Fahrzeugs gestatten, mit demselben Kraftfahrzeug-Verbraucher verbunden sein. Es ist aber auch möglich, die Turbine 301 80 auszulegen, daß sie einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie antreibt, während sämtliche Antriebskraft von der Kolben-Verdrängermaschine 309 bereitgestellt wird.
In Figur 13 ist ein Einrohr-Dampferzeuger 294 gezeigt, welcher ein fest angesetztes Luftzuführungsgebläse 295, eine Brennstoffzuführungsleitung,296 und eine Abgasleitung 297 enthält.
Hochgespannter Dampf wird von dem Dampferzeuger 294 an die Dampfausgangsleitung 298 abgegeben und strömt von hier in die Dampfzuführungs-Zweigleitung 299 zur Turbine und in die Dampfzufhrungs-Zweigleitung 305 zur Kolbenmaschine.
Die Zuführung hochgespannten Dampfes zu der Turbine 301 von der Zweigleitung299 aus ist durch Betätigung eines Drosselventiles 300 regulierbar. Der hochgespannte Dampf wird in der Turbine 301 teilweise entspannt und über eine Auslaß-Zweigleitung 303 mit einem darin vorgesehenen Ventil 304 abgeführt.
Die Turbine 301 kann zum Antrieb einer Arbeitsmaschine oder eines Energieverbrauchers in dem Kraftfahrzeug dienen, welcher über die Ausgangswelle 302 angekuppelt ist.
Die Zuführung hochgespannten Dampfes zur Kolbenmaschine 309 von der Zuführungs-Zweigleitung 305 aus über das geöffnete Ventil 306, vorbei an dem geschlossenen Umgehungsventil 338 und über die Zuführungs-Zweigleitung 307 und das Drosselventil 308 wird durch Einstellung an letzterem reguliert. Der hochgespannte Dampf wird in den Zylindern der Kolbenmaschine 309 auf einen Zustand niedrigen Druckes entspannt und verläßt die Maschine über die Auslaßleitung 313. Die Kolben-Verdrängermaschine 309 kann das Kraftfahrzeug über geeignete, an die Ausgangswelle 310 der Kolbenmaschine 309 angeschlossene Kraftübertragungseinrichtungen antreiben. Die Kolbenmaschine 309 treibt außerdem einen Ventilator 312 über eine Hilfswelle 311 an, um eine Kühlung durch Zwangekonvektion an dem Kondensator 315 zum Kondensieren des Dampfes zu Flüssigkeit zu erreichen.
Der Hauptteil des gesamten Dampfzustromes zur Kolbenmaschine 309 wird uf niedrigen Druck entspannt und Aber eine Dampfauslaßleitung 314 dem luftgekühlten Kondensator 315 zugefilhrt.
Wie bereits erwähnt, wird der Kondensator 315 durch Zwangskonvektion vermittels des Luftstromes gekühlt, welcher durch den von der Kolbenmaschine angetriebenen Ventilator 312 erzeugt wird. Der luftgektirilte Kondensator 315 besitzt grobe Wärmeaustauscheroberflächen, wie sie für Wärmeaust&uscher bekannt sind. Das kondensierte, flüssige Arbeitsmittel des Kreisprozesses fließt von dem Kondensator 315 ber die Kondensatorauslaßleitung 316 zur Saugseite der Kondensatpumpe 317 und wird von der Kondensatpumpe 317 über die Ausgangsleitung 318 in- einen Vorratstank 319 gefördert. Der Vorntstank 319 hat die erforderliche Speicherkapazität, um genügend Arbeitsmittel in flüssiger Form aufnehmen zu können, welches zum Ausgleich von Schwankungen des Leistungsbedarfs eines Fahrzeuges erforderlich ist. Das flüssige Kondensat strömt von dem Speichertank 319 zur Ansaugleitung 320 der eine erste Stufe darstellenden Speisepumpe 321. Unter Druck gesetzte Flüssigkeit wird von der Speisepumpe 321 an die Speiseausgangsleitung 322 abgegeben und strömt zu dem Verteileranschlußkopf 323 Üir die Treibdüsen einer Anzahl von mit Berührungsaustausch arbeitenden Warmeaustauschern 324.
Ein geringer Anteil des niedrigen Druck aufweisenden Abdampfes der Kolbenmaschine 309 strömt ber die Abdampfleitung 326.
Diese enthält ein zur Regulierung dienendes Drosselventil 327 und hat mit einen Abdampf-Verteileranschlußkopf 325 Verbindung um den heißen Abdampf den verschiedenen Berührungs-Wärmeaustauschern 324 zuführen zu können. Durch Einstellung des Drosselventiles 327 wird die Zuführung von Dampf zu den Berührungs-Wärmeaustauschern 324 reguliert.
Der vorgewärmte Ausgangsstrom von Arbeitsflüssigkeit aus dem Berührungs-Wärmèaustauscher 324 gelangt zu dem Sammler-Anschlußkopf 328 und strömt durch eine Saugleitung 329 zu der eine zweite Stufe darstelienden Speisepumpe 330. Von dieser aus strömt die unter Druck gesetzte Arbeitsflüssigkeit über eine Abgabeleitung 331 in einen Verteilerkopfanshluß 332 zur Verteilung der Arbeitsflüssigkeit an die Treibdüsen einer Anzahl von Berührungs-Wärmeaustauschern 333.
Der Abdampf der Turbine 301 kann iber die Auslaßleitung 303 durch das Ventil 304 hindurch an dem geschlossenen Umgehungsventil 338 vorbei über das Drosselventil 336 zur Auslaß-Zweigleitung 335 strömen. Die Auslaßleitung 335 hat mit dem Auslaß-Verteileranschlußkopf 334 Verbindung-, um Vorwärmdampf der zweiten Gruppe von Berührungs-Wärmeaustauschern 333 zuführen zu können. Das Drosselventil 336 kann in die Öffnungsstellung gestellt werden, wenn der Gesamt-Dampfzustrom zur Turbine 301 ein vollständiges Mischen mit dem flüssigen Kondensat des Arbeits-Strömungsmittels des Kreisprozesses erfordert.
Das Drosselventil 336 kann auch so eingestellt werden, daß die Zuführung von Vorwarmdampf zu den Berihrungs-Wärmeaustauschern 333 bei anderen Einstellungen der Anlage reguliert werden soll.
Der vorgewärmte Ausgangsstrom des flüssigen Arbeitsmittels aus den Berührungs-Wärmeaustauschern 333 wird in den Sammleranschlußkopf 339 eingeführt und strömt von hier aus in die Speiseleitung 340 des Einrohr-Dampferzeugers 294.
Verschiedene andere Arbeitszustande können in der Kraftanlage nach Figur 13 durch geeignete Ventileinstellungen in den verschiedenen Rohrabzweigen erzielt werden. Die Umgehungszweigleitung 337 mit dem darin angeordneten Umgehungsventil 338 hat Verbindung mit den Dampfzuführungsleitungen 305 und 307 zur Kolbenmaschine und mit der Turbinenabdampfleitung 303 und der Auslaßleitung 335. Wenn beispielsweise das der Dampfzuführungsleitung zur Turbine zugeordnete Ventil 300 und das auslaßseitige Ventil 304 geschlossen werden, gelang sämtlicher vom Dampferzeuger 294 abgegebener Dampf zu der Zuführungslei tung 305. Die Zuführung von sekundärem Vorwärmdampf zu den Berührungs-Wärmeaustauschern 333 der zweiten Stufe wird dann durch Einstellung des Drosselventiles 336 reguliert, nachdem sekundärer Vorwärmdampf durch das geöffnete Umgehungsventil 338 strömen kann.
Es sei darauf hingewiesen, daß in dem vereinfacht dargestellten Rohrsystem nach Figur 13 auch noch nicht dargestellte Zweige und Einrichtungen vorgesehen sein können, welche aber zur Erreichung einer betriebsmäßigen Vielseitigkeit üblicherweise gebraucht werden.. Beispielsweise ist normalerweise ein mit einem Ventil versehener Umgehungszweig zwischen dem Verteileranschlußkopf 323 filr die Treibdüsen und dem Sammleranschlußkopf 328 vorgesehen, um während des Anlaufes die Berührungs-Wärmeaustauscher 324 zu umgehen. In ähnlicher Weise kann ein mit Ventil versehener Umgehungszweig zwischen dem für die Treibdüse vorgesehenen Verteileranschlußkopf 332 und dem Sammleranschlußkopf 339 vorgesehen sein, um die der zweiten Stufe angehörenden Berührungs-Wärmeaustauscher 333 umgehen zu können. Ferner kann auch eine Querverbindung zwischen den vorstehend genannten Umgehungszweigen von Vorteil sein. Auch andere geringfügige Änderungen, wie sie auf diesem Fachgebiete bekannt sind, bewirken keine grundsätzliche Abweichung von dem in Figur 13 gezeigten System.
Der Fachmann erkennt aus den obigen Ausführungen, daß erfindungsgemä eine wirkungsvolle Einrichtung zur regenerierenden Speisewasservorwärmung in Dampfkraftanlagen vorgeschlagen worden ist. Außerdem macht die Verwendung von geschwindigkeitsbeschleunigten Berilhrungs-Wärmeaustauschern in Dampfkraftanlagen eine beträchtliche Vereinfachung dieser Anlagen dadurch möglich, daß die mit geschlossener Brennfläche arbeitenden Wärmeaustauscher für die Vorwärmung des Kesselspeisewassers vermieden werden können.

Claims

Patentansprche.

1. Dampfkraftanlage mit einem Heizeinrichtungen aufweisenden Dampferzeuger, einer Wärmekraftmaschine zum Entspannen des vom Dampferzeuger ;aber Zuleitungsmittel dem Eingang der Warmekraftmaschine zugeleiteten, erhitzten und unter Druck stehenden Arbeitsmittels und mit Einrichtungen zur Speisearbeitsmittel-Vorwarmung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen mindestens einen Wärmeaustauscher mit einem darin angeordneten Beschleunigunsdi'senkanal und einem Ejektorkanal enthalten, wobei ein Speisearbeitsmittelstrom hoher Geschwindigkeit mit entspanntem Dampf niedriger Geschwindigkeit durch unmittelbare Bereihrung der parallelen Strömungen innerhalb des Wärmeaustauschers zum Zwecke der Speisearbeitsmittel-Vorwarmung in Wärmeaustausch treten, das ferner von einer Speisearbeitsmittelquelle ;er eine Speisearbeitsmittelpumpe den Beschleunigungsdisenkanal des bzw.

eines Wärmeaustauschers unter Druck stehendes Speisearbeitsmittel und von einer Quelle entspannten Dampfes ber ein Regulierventil zum Einstellen der Wärmeaufnahme des den Wärmeaustauscher durchströmenden Speisearbeitsmittels dem Ejektorkanal des Wärmeaustauschers ein Dampfstrom zuführbar ist und daß der über einen Diffusorabschnitt des Wärmeaustauschers austretende Ausgangsstrom des vorgewärmten Speisearbeitsmittels dem Dampferzeuger zuführbar ist, derart, daß die dem Dampferzeuger zuzuführende Energiemenge zur Erhöhung der Speisearbeitsmitteltemperatur auf die Sättigungstemperatur bei dem Druck des Verdampfungsvorganges vermindert wird.

2. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen nach einem Clausius-Rankine-Kreisprozeß arbeitet und daß mit einem entspannten Dampf atgebendem Ausgang der Wärmekraftmaschine ein Kondensator verbunden ist, in welchem der Dampf des Speisearbeitsmittels zu Flüssigkeit kondensiert wird und welcher die genannte Speisearbeitsmittel-Quelle darstellt, während die genannte Quelle entspannten Dampfes der bzw. ein Anzapfdampf oder Abdampf abgebende Ausgang der Wärmekraftmaschine ist.

3. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Wärmeaustauschern/unmittelbarer gegenseitiger Berührung der in Austausch tretenden Strömungsmittel vorgesehen sind, welche zueinander zwischen gemeinsamen Anschlußköpfen für unter Druck stehendes, flüssiges Speisearbeitsmittel und für entspannten Dampf parallel geschaltet sind und von welchen vorgewärmtes, flüssiges Speisearbeitsmittei dem Dampferzeuger zuführbar ist.

4. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Ejektorkanal des Wärmeaustauschers einen Dampfstrom liefernde Quelle entspannten Dampfes von Einrichtungen gebildet sind, in welchen der vom Dampferzeuger bereitgestellte Dampf verwertet wird.

5. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder zur Speisearbeitsmittel-Vorwärmung dienende Wärmeaustauscher einen zentrisch angeordneten Beschleunigungsdüsenkanal und einen äußeren, den Beschleunigungsdüsenkanal in einem Aufnahmeabschnitt umgehenden Ejektorkanal aufweist und daß eine Abgabe der im Wärmeaustauscher vereinigten Strömungsmittelströme über den divergierenden, kegelstumpfmantelförmigen Diffusorabschnitt erfolgt.

6. Dampfkraftanlaze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder zur Speisearbeitsmittel-Vorwarmung dienende Wärmeaustauscher einen zentral angeordneten Ejektorkanal und einen diesen in einem Aufnahmeabschnitt umgebenden äußeren Beschleunigungadüsen kanal aufweist und daß die Abgabe der im Wärmeaustauscher vereinigten Strömungsmittelströme über einen divergierenden, ringförmigen Diffusorkanal erfolgt.

7. Dampfkraftanlae nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speisearbeitsmittel-Zuleitung zum Dampferzeuger mehrere zueinander parallel geschaltete, zur SpeisearbeitsmitteIVorwär-mung dienende Wärmeaustauscher vorgesehen sind, denen flüssiges Speisearbeitsmittel jeweils mit gemeinsamem Druckwert zuleitbar ist, während den Wärmeaustauschern jeweils einzeln entspannter Dampf mit unterschiedlichem Druck zuführbar ist und daß das vorgewärmte, flüssige Speisearbeitsmittel vom Ausgang der zur Speisearbeitsmittel-Vorwärmung dienenden Wärmeaustau3cher dem Dampferzeuger zuführbar ist.

8. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu der genannten Wärmekraftmaschine mindestens eine weitere Wärmekraftmaschine parallel geschaltet ist, daß ferner mehrere zur Speisearbeitsmittel-Vorwärmung dienende W§rmeaustauscher vorgesehen sind, welchen mit jeweils gleichem Druck fliissiges, unter Druck stehendes Speisearbeitsmittel zuführbar ist, während einem oder einigen der Wärmeaustauscher entspannter Dampf von einer Wärmekraftmaschine aus und einem oder einigen anderen Wärmeaustauschern entspannter Dampf von der bzw. einer anderen Wärmekraftmaschine der Dampfkraftanlage zuleitbar ist und daß ein vorgewärmter Strom von flüssigem Speisearbeitsmittel vom Ausgang der Wärmeaustauscher zum Dampferzeuger gelangt.

9. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen von zur Speisearbeitsmittel-VorwSrmung dienenden, den Wärmeaustau.ch unter unmittelbarer Berührung der Strömungsmittelströme durchfilhrenden, zueinander parallel liegenden Wärmeaustauschern vorgesehen sind, von denen eine auf einen Zwiechendruck des Kreisprozesses der Dampfkraftanlae arbeitet und in einem Niederdruckteil der Speisearbeitsmittel-Zuleitung zum Dampferzeuger angeordnet ist, wobei den Wärmeaustauschern dieser einen Gruppe unter Druck stehendes, flüssiges Speisearbeitsmittel unter einem gemeinsamen Druck und von einem Ausgang der Wärmekraftmaschine entepannter Dampf mit jeweils bestimmten Druckwerten zuführbar ist und von deren Ausgang vorgewärmtes, flüssiges Speisearbeitsmittel den Eingängen einer Anzahl von Druckerhöhungs-Speisearbeitsmittelpumpen zugeführt wird, daß ferner die andere, auf einem höheren Druck des Kreisprozesses arbeitende Gruppe von zueinander parallel geschalteten Wärmeaustauschern von den genannten Druckerhöhungspumpen mit Speisearbeitsmittel gespeist werden und von Ausgängen der Wärmekraftmaschine mit jeweils bestimmten Druckwerten mit entspanntem Dampf beaufschlagbar sind und von ihrem. Ausgang vorgewärmt es Speisearbeitsmittel an den Dampferzeuger liefern.

10. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einen gemeinsamen Dampf erzeuger mehrere einen Kreisprozeß mit Speisearbeitsmittel-Vorwärmung verwirklichende Anlagenzweige zueinander parallel angeschlossen sind, deren jeder eine Wärmekraftmaschine, einen Kondensator, einen mit unmittelbarer Berührung der in Austausch.tretenden Strömungsmittel arbeitenden Wärmeaustauscher, eine Speisearbeitsmittelpumpe sowie Regel- und Verbindungseinrichtungen enthält, daß Ventilmittel zur Fahlweisen Dampfbeaufschlagung des betreffenden Anlagenzweiges vom gemeinsamen Dampferzeuger her in der Dampfeinlaßleitung jedes Anlagenzweiges vorgesehen sind und daß weitere Ventilmittel in-der Abgabeleitung für flüssiges Speisearbeitsmittel jedes Anlagenzweiges angeordnet sind, mittels welchen jeweils die Abgabeleitung für das flüssige, vorgewärmte Speisearbeitsmittel zum gemeinsamen Dampferzeuger hin wahlweise absperrbar ist, derart, daß der gemeinsame Dampferzeuger und jeweils einer der mehreren Anlagenzweige wahlweise zu einer nacn einem Clausius-Rankine-Prozeß arbeitenden Dampfkraftanlage zusammenschaltbar sind.

11. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dampferzeuger zueinander parallel an einem gemeinsamen, nach einem Clausius-Rankine-Prozeß mit Speisearbeitsmittel-Vorwärmung arbeitenden Anlagenzweig angeschlossen sind, welcher eine Wärmekraftmaschine, einen Kondensator, einen mit unmittelb'arer Berührung der in Austausch tretenden Strörnungsmittel arbeitenden Wärmeaustauscher, eine Speisearbeitsmittelpume so-,wie Regel- und VerbindungssinrichtungegL enthält cd drittel Ventilmittel in der Dampfabgabeleitung und der Speisearbeits-/ zuleitung jedes Dampferzeugers vorgesehen sind, derart, daß der gemeinsame Anlagenzweig und jeder Dampferzeuger wahlweise zu einer gesonderten Dampfkraftanlage zusammenschließbar sind.

12. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wärmekraftmaschinen vorgesehen sind, welche zueinander parallel an einen gemeinsamen Dampferzeuger angeschlossen sind und von denen eine unter maximaler Expansion des Arbeitsmittels mit dessen Hauptanteil auf einen Kondensator arbeitet, der an die Niederdruckseite des Speisearbeitsmittel-Leitungssystems angeschlossen ist, während andere, mit begrenzter Expansion arbeitende Wärmekraftmaschinen von ihrem Ausgang Arbeitsmittelströme an die Hochdruckseite des Speisearbeitsmittel-Leitungssystems abgeben, daß ferner eine erste Gruppe von mit unmittelbarer Berührung der in Austausch tretenden Strömungsmittel arbeitenden, zueinander parallel im Niederdruckteil des Speisearbeitsmittel-Leitungssystems liegenden Wärmeaus tausc herh vo rge sehen ist, deren Beschleunigungsdiisenkanälen unter Druck stehendes, flüssiges Speisearbeitsmittel mit gemeinsamem Druck zuführbar ist, während entspannter Dampf vom Auslaß der mit maximaler Expansion arbeitenden Wärmekraftmaschine den einzelnen Wärmeaustauschern mit jeweils bestimmten Druckwerten zuführbar ist, daß weiter das vorgewärmte, flüssige Speisearbeitsmittel von dertgenannten, auf einen Zwischendruck arbeitenden Gruppe von Wärmeaustauschern über eine Druckerhöhungspumpe den Beschleunigungsdsenkanälen einer zweiten Gruppe von mit unmittelbarer Berührung der in Austausch tretenden StrömungsmitteXárbeitenden, zueinander parallel in dem Hochdruckabschnitt des Speisearbeitsmittel-Leitungssystem liegenden Wärmeaustauschern zuleitbar ist, wobei den einzelnen Wärmeaustauschern dieser weiteren Gruppe entspannter Dampf mit jeweils bestimmtem Druck von den Ausgängen der mit begrenzter Expansion arbeitenden Wärmekraftmaschinen zugeführt wird und daß Einrichtungen zum Zuführen des so gebildeten, flüssigen, vorbei wärmen Speisearbeitsmittels von den Wärmeaustauschern der zweiten Gruppe zu dem gemeinsamen Dampferzeuger vorgesehen sind.

13 Dampfkraftanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mit maximaler Expansion arbeitende Wärmekraftmaschine eine an einen Kondensator angeschlossene Verdrängermaschine, insbesondere Kolbenmaschine, ist, während eine weitere Wärmekraftmaschine bzw. die weiteren Wärmekraftmaschinen, welche mit begrenzter Expansion des Arbeitsmittels arbeiten, keine Verdrängermaschinen sind.

14. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder zur Beaufschlagung mindestens eines Beschleunigungsdüsenkanals dienenden Speisearbeitsmittelpumpe zur eingangsseitigen leichten Druckerhöhung ein Wasserstrahlejektor vorgeschaltet ist, dessen Treibdüse über ein Drosselventil-von der Förderseite der betreffenden Speisearbeitsmittelpumpe beaufschlagt ist.

L e e r s e i t e