DE301836C

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Publication number: DE301836C
Application number: DENDAT301836D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Dampf aus beliebigen Wärmequellen, wie solche namentlich in Abwärme-. quellen in reichlichem Maße vorhanden sind.

Als solche Abwärmequellen kommt beispielsweise in Frage Wärme, die in den Auspuffgasen von Gasmaschinen oder in den Kühlmänteln von Dieselmaschinen, Schlacken o. dgl._s enthalten ist. Bei diesen Abwärmen spielt

ίο die Heizfläche, die notwendig ist, um bei solchen geringen zur Verfugung stehenden Temperaturen Dampf zu erzeugen oder gar zu überhitzen, eine solche ausschlaggebende Rolle, daß tatsächlich bisher in den meisten Fällen an der Verzinsung und Kostentilgung jede Abwärmeanlage, trotz ihrer rechnerischen Nützlichkeit, praktisch scheitern mußte. Dies umsomehr, als man in den Abwärmequellen meist als Kühlmittel Wasser verwandte, dessen Temperatur nur unter erheblicher Drucksteigerung so hoch gebracht werden konnte, daß Wasserdampf erzeugt wurde.

Dieses Verfahren ließ sich sehr verbessern, seitdem in Vorschlag gebracht wurde, die Kühlmantel statt mit Wasser mit schwersiedender Flüssigkeit zu beheizen. Als solche kommen in Frage beispielsweise öle, Salzlösungen, Metalllegierungen u. dgl. Es gibt öle, deren Siedepunkt erst bei 400 bis 450° erreicht wird.

Mit diesen ölen läßt sich selbst unter Verwendung von Heizflächen bereits mit Nutzen hochgespannter und sogar überhitzter Dampf erzeugen. '"Da.die schwersiedenden Wärmeträger sehr teuer sind, so ist es empfehlenswert, mit geringstem Ölverbrauch auszukommen, weshalb diese Erfindung einen geschlossenen Kreislauf des Wärmeträgers zur Dampferzeugung in Vorschlag bringt.

Die Erfindung vermeidet aber auch die An- ' Wendung der teueren Heizflächen dadurch, daß die Dampferzeugung direkt in dem heißen, schwersiedenden Wärmeträger vorgenommen wird. Man kann dabei den Wärmeträger so hoch erhitzen, daß nicht nur Dampf erzeugt, sondern auch der erzeugte Dampf überhitzt wird, man könnte natürlich auch sowohl die Dampferzeugung wie auch die Dampfüberhitzung allein durchführen.

An sich ist es bereits bekannt, und macht sich die Erfindung gerade dieses Bekanntsein zu nutze, daß, wenn man Wasser in einen schwersiedenden Wärmeträger, der sich mit Wasser weder mischt noch verbindet, einführt, dieses Wasser sich an den Molekülen des Wärmeträgers im innigen, molekularen Wärmetausch hoch erwärmt. Bei dieser Erwärmung steigt das Wasser nach oben, wird zu Dampf und kommt an der Oberfläche des Wärmeträgers gegebenenfalls als überhitzter Dampf hervor. .

Diese Erkenntnis ist bereits zur Durchbildung von Dampferzeugungsanlagen (französische Patentschrift 322002) nutzbar gemacht. Man hat in einem Kessel öl erhitzt und an diesem Öl das vorstehende physikalische Gesetz nutzbar zu machen versucht. Dieses Verfahren hat aber die Nützlichkeit eines Strömungszustandes und namentlich eines geschlossenen

Kreislaufes, der unbedingt erforderlich ist, nicht richtig gewürdigt, und hier soll diese Erfindung aushelfen.

Es möge nun an einer zeichnerischen Darstellung das Wesentliche der Erfindung ge- j schildert werden.

In der Figur ist W eine beliebige Wärme- ; quelle, beispielsweise der Kühlmantel einer ; Gasmaschine, einer Kokskühlhaube oder eines \

ίο hohlwandigen Behälters für flüssige Schlacke, auch könnte es eine durch Heizgase beheizte Wärmequelle sein; das Eigentümliche d'eser Wärmequelle ist, daß das Heizmittel auf einen schwersiedenden Wärmeträger einwirkt, der \ eine so hohe Strömungsgeschwindigkeit hat, ; daß nirgendwo der Siedepunkt des Wärme- : trägers erreicht werden kann. Würde man : beispielsweise ein öl anwenden, so ist es be- | kannt, daß Öl umso schnellflüssiger wird, je mehr es sich seinem Siedepunkt nähert. Es . muß daher dem öl nach jeder Richtung hin eine gleichmäßige Temperatur gegeben werden, sonst bilden sich bekanntlich Ölstränge, die nach der beheizten Seite dünnflüssig und nach der kühleren Seite dickflüssig sind und eine direkt isolierende Wirkung ausüben. Würde man nicht diesen Strömungszustand aufrechterhalten, so tritt unter Umständen an Orten geringer Geschwindigkeit eine Dampfblasenbildung im öl ein, das Öl brennt an und isoliert die Heizfläche, so daß eine schlechte Wirkung die Folge sein würde. Der schwersiedende Wärmeträger (der sich mit Wasser weder mischt noch verbindet) vollführt nun einen praktisch geschlossenen Kreislauf in der Weise, daß er ständig die Wärmequelle W wärmeaufnehmend passiert und den Wärmeabgeber K wärmeabgebend durchstreicht. Der Kreislauf ist durch punktierte Linien verdeutlicht. Zur Aufrechterhaltung ständiger Verhältnisse ist noch ein gut isoliert zu denkender Vorratsbehälter für kreisende Flüssigkeit B zwischengeschaltet, der aber entfernt werden kann. Der Kreislauf des Wärmeträgers vollzieht sich nun wie folgt:

Eine Pumpe P fördert die Kühlflüssigkeit mit hoher Temperatur, z. B. 390 °, aus dem Behälter B bei"8 zum Wärmeabgeber K, in. j den sie bei 3 eintritt. Der Behälter K möge ein Dampferzeuger sein, in dem ein Dampfdruck von 10 Atm. herrscht, was einer Dampftemperatur von etwa 180° entsprechen würde. Das heiße Öl wird nun, eingeführt. Der Kessel besitzt nach unten hin ein trichterförmiges !

Rohr U, durch das der heiße Wärmeträger j nach unten fällt, um bei 4 auszutreten, und zwar im abgekühlten Zustande, worauf er bei 5 wieder durch die Wärmequelle W strömt, um über 6, 7 alsdann auf 300° erhitzt wieder in B einzutreten.

In dem Behälter K₁ der gut isoliert ist, würde sich die Temperatur nicht verändern, wenn nicht bei 1 Wasser in möglichst fein verteiltem Zustande, z. B. durch feine Haarröhrchen, eingeführt würde. Dieses Wasser möge 60 ° Temperatur haben und möglichst neutral einem Dampfmaschinenkondensator entnommen sein. Sobald das Wasser in feinster Tropfenform mit dem heißen öl von 2 bis 300 ° in Berührung kommt, wird es äugenblicklich verdampfen. Der erzeugte Dampf, der unter einem Druck von 10 Atm. steht, vermag sich an dem öl noch bis fast auf 300° zu überhitzen und könnte bei 2 als hoch überhitzter Dampf einer Kondensationsdampfmaschinenanlage zugeführt werden, woselbst er wiederum niedergeschlagen wird, um als Wasser wieder in das öl" eingeführt zu werden.

Man ersieht, daß ein solch schwersiedender Wärmeträger nicht nur in der Lage ist, Wasserdampf zu .erzeugen, sondern auch Dampf zu überhitzen.

Da die Wärmeerzeugung z. B. der Wärmequelle W bei einer Koks- oder Schlackenabwärmeanlage stark schwanken kann, so würde bei einem einfachen Kreislauf es vollständig unmöglich sein, bei 3 stets öl von genau 300° zur Verfugung zu haben, auch kann die Dampfentnahme bekanntlich sehr schwankend sein, so daß durch das einzuführende Wasser die Temperatur des Öles in K starken Schwankungen unterworfen sein könnte. Aus diesem Grunde ist es wichtig, in den Kreislauf ein Regelungs- oder Stabilisierorgan B einzubauen, dergestalt, daß man die Fließgeschwindigkeit stets (sei es selbsttätig oder von Hand) so beeinflußt, daß der Vorratsbehälter B stets mit Heizflüssigkeit gleicher Temperatur, also beispielsweise mit Flüssigkeit von 300 °, gefüllt ist. Auf diese Weise hat man es in der Hand, eine ganz gleichmäßige Dampferzeugung oder Dampfüberhitzung herbeizuführen.

Es mag nochmals betont werden, daß als Wärmeträger stets ein schwersiedendes Mittel in Frage kommen muß, dessen Siedepunkt weit höher als der vom Wasser liegt und welches sich praktisch mit Wasser weder mischt noch verbindet, auch ist der Kreislauf und die Strömungsgeschwindigkeit von ausschlaggebender Bedeutung für diese Erfindung. Die angegebenen Temperaturen sind willkürliche.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Verfahren zur Erzeugung von Dampf durch unmittelbare Berührung von Wasser oder Dampf mit hochsiedenden Wärmeträgern, z. B. öl, dadurch gekennzeichnet, daß der hochsiedende, mit Wasser sich weder mischende noch verbindende Wärmeträger einen geschlossenen Kreislauf ausführt, dergestalt, daß er von einer Wärme-

quelle (vorteilhaft Abwärmequelle) auf eine Temperatur erwärmt wird, die über dem Siedepunkt des zu verdampfenden Wassers, aber unterhalb seines eigenen Siedepunktes liegt, worauf der Wärmeträger einem druckfesten Wärmeabgeber zugeführt wird, wo er mit dem zu verdampfenden Wasser oder Dampf in unmittelbare Berührung gebracht wird, so daß sich gesättigter oder überhitzter Wasserdampf beliebiger Spannung bilden kann, und hierauf der abgekühlte Wärmeträger im weiteren Kreislauf zwecks Erwärmung wieder zur Wärmequelle geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kreislauf ein mit der Außenluft in Verbindung stehender Vorratsbehälter (B) für den hocherhitz- ' ten, kreisenden Wärmeträger vorgesehen wird, der bei Wärmeschwankungen in der Wärmeaufnahme- oder Abgabestelle einen gleichmäßigen Betrieb gestattet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.