DE270471C

DE270471C -

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Publication number: DE270471C
Application number: DE1912270471D
Authority: DE
Priority date: 1912-02-22
Filing date: 1912-02-22
Publication date: 1914-02-17
Also published as: FR453995A

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 270471 KLASSE 12«. GRUPPE

SYSTEME PRACHE et BOUILLON in PARIS.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Februar 1912 ab.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die in den Auspuffgasen von Verbrennungskraftmaschinen enthaltene Wärme zum Eindampfen von Flüssigkeiten in geeigneten Apparaten nutzbar zu machen. Auch ist es bereits bekannt geworden, die Abwärme von Verdampfern nach gehöriger Kompression, unter gleichzeitiger Ausnutzung der Wärme der kondensierten Dämpfe zum Vorwärmen der einzüdampfenden Flüssigkeit, zum Beheizen des Eindampfapparates zu verwenden.

Gegenstand der Erfindung ist ein zum Eindampfen von Flüssigkeiten bestimmtes Verfahren, welches sich von den bekannt gewordenen dadurch unterscheidet, daß es gleichzeitig die in den Auspuffgasen der Kraftmaschine sowie die in den Brüdendämpfen und dem Kondenswasser des Verdampfers enthaltenen Wärmeeinheiten ausnutzt und so den Wirkungsgrad der Anlage erheblich steigert. Im wesentlichen wird das neue Verfahren in der Weise ausgeübt, daß die von dem Brennstoff entwickelte Wärmemenge zuerst in einer Verbrennungskraftmaschine verwendet wird, die einen Kompressor antreibt, der die Brüdendämpfe eines Verdampfers ansaugt, komprimiert und in dessen Heizkörper fördert, während die Abgase der Verbrennungskraftmaschine und das den Heizkörper des Verdampfers verlassende Kondenswasser Vorwärmerfür die einzudampfende Flüssigkeit beheizen.

In der beigefügten Zeichnung ist beispielsweise eine Vorrichtung schematisch dargestellt, mit welcher das beanspruchte Verfahren ausgeübt werden kann.

ι ist der Eindampfkessel, der von beliebiger Art sein kann. Er besteht, wie alle mit Dampf geheizten Vorrichtungen dieser Gattung, die in der Industrie verwendet werden, aus einem Bündel von Rohren 2, in denen die einzudämpfende Flüssigkeit enthalten ist, und die von außen durch den Dampf einer Verdampfungskammer 3, in welcher sich der beim Eindampfen der Flüssigkeit entstehende Dampf entwickelt, geheizt werden. Dieser Dampf strömt aus der Verdampfungskammer 3 durch ein Rohr 4 zum mechanischen Kompressor 5 und von dort nach der Kompression durch das Rohr 6, den Stutzen 7, in die Heizkammer des Kessels. Das Kondenswasser dieses Dampfes tritt durch das Rohr 8 aus.

Die Verbrennungskraftmaschine ist mit 9 bezeichnet. Die Auspuffgase des Motors werden durch die Rohre 10 und 11 zum Röhrenvorwärmer 12 geführt, in welchem sie sich abkühlen, wobei sie die einzudampfende Flüssigkeit vorwärmen; danach entweichen sie durch die Rohre 13 und 14 ins Freie.

Ein unmittelbarer Auspuff ins Freie ist durch das Rohr 15 gewährt.

Die in dem Behälter 16 enthaltene Eindampfflüssigkeit strömt gleichmäßig nach dem Kessel, indem sie zunächst das Rohr 18, dann einen ersten röhrenförmigen Wärmeaustauscher 17 passiert. In diesem Wärmeaustauscher 17 erwärmt sie sich, wobei sich das bei der Verdichtung des im Kessel gebildeten Dampfes entstehende Kondenswasser abkühlt. Das Kondenswasser fliefit dem Vorwärmer durch das Rohr 19 zu und wird durch das Rohr 20 abgeführt.

Die Rohrleitung 21 ist mit dem Hahn 22 versehen, mit Hilfe dessen das Kondenswasser abgeführt werden kann, ohne durch den Wärmeaustauscher 17 zu strömen.

Die Eindampfflüssigkeit verläßt den genannten Vorwärmer durch den Stutzen 23, das Rohr 24 und tritt in den zweiten Vorwärmer 12 ein, in welchem sie sich weiter erwärmt, wobei die Auspuffgase des Motors abgekühlt werden. Sie fließt nun weiter durch das Rohr 25-26 in den Kühlmantel des Motors, in welchem sie sich vollends erhitzt, und aus dem sie durch das Rohr 27, das Ventil 28 und den Stutzen 29 in den Eindampfkessel eintritt.

Die konzentrierte Flüssigkeit wird ununterbrochen durch den Stutzen 30 und das Ventil 31 aus dem Kessel abgezogen.

Wirkungsweise der Vorrichtung:

Inbetriebsetzung. Der Eindampfkessel sei leer. Dann wird zunächst die Eindampfflüssigkeit eingefüllt, indem man die Flüssigkeit aus dem Behälter 16 durch die beiden Vorwärmer 17 und 12, den Kühlmantel des Motors, also auf dem Wege 18, 17, 23, 24, 12, 25, 26, 27, 28, 29 strömen läßt. Damit die Flüssigkeit hier in warmem Zustande ankomme, muß man gleichzeitig den Motor in Betrieb setzen.

Der Kompressor saugt zunächst die in der Eindampfkammer 3 des Kessels befindliche Luft ab und läßt sie in die Heizkammer 2 zurückströmen, von wo sie durch den Rohransatz 8, das Rohr 19, den Vorwärmer 17 und das Rohr 20 ausströmt.

Wenn die in der Eindampfkammer 3 enthaltene Luft ausgepumpt ist, beginnt die in dem Kessel enthaltene Flüssigkeit zu kochen bei einem Druck, welcher von der mittleren Temperatur der bereits im Kessel angekommenen Flüssigkeit abhängt.

Der bei dieser Eindampfung gebildete Dampf wird von dem Kompressor durch das Rohr 4 angesogen und strömt, komprimiert, durch das Rohr 6 in die Heizkammer des Kessels zurück, wo er sich an den Enden der Rohre des Bündels kondensiert. Von hier tritt er in Gestalt von Kondenswasser durch den Rohransatz 8, das Rohr 19 aus und gelangt in den Vorwärmer 17. Hier gibt das Kondenswasser einen Teil seiner Wärme an die Eindampfflüssigkeit ab. ' ■

Die normale Betriebsspannung müsse beispielsweise folgende sein: In der Eindampfkammer des Kessels atmosphärischer Druck, in der Heizkammer ein Überdruck von 0,250 kg. Wenn nun die Eindampfung der Flüssigkeit bei 100° C. vor sich gehen soll, muß man durch den Hahn 28 den Zutritt der Flüssigkeit regeln, damit diese bei einer Temperatur in den Kessel eintrete, die wenig über ioo° C. liegt, z. B. 105° beträgt. Diese fünf überschüssigen Kalorien, die mit jedem Kilogramm Eindampfflüssigkeit zugeführt werden, sollen gerade ausreichen, um die verschiedenen Verluste zu decken, die bei dem Kreisprozeß in dem Eindampfapparat und dem Kompressor auftreten. Dies sind Strahlungsverluste,Wärmeverluste in den nicht kondensierbaren Gasen usw.

Wenn die Vorrichtung auf Normalbetrieb gekommen ist, so führt man weiterhin bei gleichbleibender Temperatur Flüssigkeit zu. Diese Temperatur kann man übrigens regeln, z. B. indem man mehr oder weniger große Mengen von Abgasen durch den Hahn 15 unmittelbar ins Freie entweichen läßt, oder indem man durch Verstellen des Hahnes 22 in der Leitung 21 die Menge des heißen Wassers verändert, welches den Vorwärmer 17 durchströmt.

Abweichendes Verfahren. Handelt es sich um empfindliche Flüssigkeiten, bei denen man Bedenken tragen muß, sie mit hocherhitzten Metallen in Berührung zu bringen, so kann man, anstatt die Flüssigkeit unmittelbar durch den Abgasvorwärmer 12 und den Kühlmantel des Motors zu führen, die Wirkung des Vorwärmers 17 erhöhen, indem man außer den warmen Wassermassen aus dem Verdampfer noch eine gewisse Menge warmen Wassers demselben zuführt, welches zuvor den Vorwärmer 12 und den Kühlmantel durchströmt hat.

Die hier gegebene Beschreibung gestattet, sich über die bedeutende Wirtschaftlichkeit dieser Vorrichtung Klarheit zu verschaffen. Nehme man z. B. an, der Überdruck in der Heizkammer 2 des Verdampfungsapparates betrage 0,300 kg, während er in der Verdampfungskammer 3 dem atmosphärischen Drucke gleich sei, dann zeigt die Rechnung, daß man, um ι kg Dampf aus der Verdampfungskammer in die Heizkammer überzuführen, theoretisch eine Arbeit aufwenden muß, die 9,50 Wärmeeinheiten gleichwertig ist; also ist ein Gesamtarbeitsaufwand von 16 Kalorien nötig,

Claims

wenn man einen Wirkungsgrad von 60 Prozent für den Kompressor annimmt.

Wird also beispielsweise unter diesen Voraussetzungen in dem Motor ein Brennstoff verwendet, der einen Heizwert von 8000 Wärmeeinheiten hat, so kann man annehmen, daß 20 Prozent dieser Wärmeeinheiten in mechanische Arbeit umgesetzt werden, also 1600 Wärmeeinheiten, so daß die Zahl der KiIogramm Dampf, die der Kompressor aus der Verdampfungskammer ansaugen kann, um sie in die Heizkammer strömen zu lassen, oder mit anderen Worten, die Zahl der Kilogramm Wasser, welche verdampft werden können, pro Kilogramm Brennstoff

1600

ioo kg.

Will man eine Flüssigkeit von 15⁰C. bei ioo⁰ C. verdampfen, so sind zur Erwärmung dieser 100 kg Flüssigkeit von 15 ° auf 100 ° 8500 Wärmeeinheiten nötig.

Was nun die nicht in mechanische Arbeit umgesetzten Wärmemengen betrifft, nämlich

8000 · 0,8 = 6400 Wärmeeinheiten,

so kann man davon sowohl in dem Vorwärmer 12 wie in dem Kühlmantel des Motors etwa 75 Prozent auf die Flüssigkeit übertragen, das wären

6400-0,75 = 4800 Wärmeeinheiten.

Demnach fehlen noch zur Erwärmung der Flüssigkeit

8500 — 4800 = 3700 Wärmeeinheiten.

Diese sind in dem Vorwärmer 17 von dem warmen Wasser zu liefern, welches durch das Rohr 19 aus dem Kessel kommt. Da dessen Gewicht = 100 kg ist, so genügt es, dieses Wasser um

-³⁷-⁰⁰- = 37° C.

IOO '

abzukühlen.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist man also in der Lage, mit 1 kg Brennstoff von 8000 Wärmeeinheiten Heizwert 100 kg Wasser von ° zu verdampfen, während man nach den gewöhnlichen Verfahren, bei denen man die Verbrennungswärme des Brennstoffes unmittelbar ausnutzt', bei einem Wirkungsgrad von Prozent nur

8000 · 0,75 6000

622

622

= 9.65 kg

verdampft hätte.

Der Wirkungsgrad der beanspruchten Vorrichtung ist also mehr als zehnmal so groß.

Ρλ τ ε χ τ - A ν s r R υ c η :

Verfahren zum Eindampfen von Flüssigkeiten unter möglichst weitgehender Ausnutzung der von dem Brennstoff entwickelten Wärmemenge, dadurch gekennzeichnet, daß letztere zuerst in einer Verbrennungskraftmaschine verwendet wird, die einen Kompressor antreibt, der die Brüdendämpfe eines Verdampfers ansaugt, komprimiert und in dessen Heizkörper fördert, während die Abgase der Verbrennungskraftmaschine und das den Heizkörper des Verdampfers verlassende Kondenswasser Vorwärmer für die einzudampfende Flüssigkeit beheizen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.