DE3040927C1 - Verteiler fuer Zweiphasengemische,insbesondere Wasser-Dampf-Mischungen in Zwangsdurchlaufkesseln - Google Patents
Verteiler fuer Zweiphasengemische,insbesondere Wasser-Dampf-Mischungen in ZwangsdurchlaufkesselnInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Verteiler für Zweiphasengemische,
insbesondere Wtsser-Dampf Misdiungen in Zwangsdurehlaulkessdn. nut einer Verteilertrommel,
in die ein Zulaufrohr führt, und von der mehrere unter einem Winkel zur Richtung des Zulaufrohres angeordnete
Ablaufrohre ausgehen.
Soid-e Verteiler sind zum Beispiel zwischen verschiedenen
Kesselbereichen vorgesehen, wo nach einer ersten Aufheizung in verhältnismäßig großen Rohrquerschnitten
eine Überleitung zu Überhitzerbereiclu-n
mit Rohren größerer Zahl aber kleinerer Querschnitte erfolgt. Die Aufteilung auf die Ablaufrohre soll dabei
möglichst gleichmäßig sein, um negative Auswirkungen, zum Beispiel eine Überhitzung in schwach beaufschlagten
Kesselbereichen zu vermeiden. Diese Aufgabe ist bisher nicht voll zufriedenstellend gelöst. Ähnliche
Verteilungsprobleme mit ungleichmäßigen Zweiphasengemischen können aber auch in chemischen
Betrieben, Strömungslabors usw. vorliegen.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verteilertrommel eine ebene Prallplatte aufweist, tue
rechtwinklig zur Richtung des Zulaiiliolne, liegt und
deren Rand symmetrisch und glatt zu den Ablaufrohren führt.
Mit einer solchen Prallplatte wird eine Vergleichmäßigung dadurch erreicht, daß die aus dem Zulaufrohr
"i austretende flüssige Komponente unabhängig von ihrer Verteilung über den Rohrquerschnitt durch die Richtungsänderung
auf der ebenen Prallplatte vom Staupunkt gleichmäßig nach allen Seiten verläuft. Auf dem
bei der Erfindung symmetrisch und glatt zu den
in Ablaufrohren führenden Rand strömt die flüssige
Komponente dann ohne Störung weiter, so daß die Vergleichmäßigung unabhängig von Ungleichmäßigkeiten
der Strömung im Zulaufrohr erhalten bleibt und die Ablaufrohre in gleicher Weise, d. h. mit gleichen
i> Anteilen von flüssigem und dampfförmigem Medium
beaufschlagt werden.
Die symmetrische Anordnung des Randes in bezug auf die Ablaufrohre ergibt sich in optimaler Weise, wenn
die Prallplatte eine Kreisscheibe ist, die in einer rotationssymmetrischen Verteilertrommel gegenüber
dem zylindrischen Zulaufrohr angeordnet ist. Es ist aber im Prinzip auch denkbar, bei verhältnismäßig wenigen
Ablaufrohren die Prallplatte als regelmäßiges Polygon auszubilden, in dessen Ecken die Ablaufrohre liegen.
.r> Der glatt zu den Ablaufrohren führende Rand soll
vermeiden, daß die an der Prallplatte durch die Umlenkung gleichmäßig verteilte flüssige Komponente
durch Störungen, zum Beispiel Ecken am Rand wieder ungleichmäßig wird. Zu diesem Zweck kann der Rand,
in schräg, insbesondere gekrümmt zu den Ablaufrohren
führen. Jedenfalls sollen Ecken mit spitzwinklig zueinander verlaufenden Wänden vermieden werden,
während Ecken mit stumpfen Winkeln von zum Beispiel mehr als 135° zulässig sind, weil sie praktisch nicht mehr
r> stören.
Wie schon gesagt, ist eine rotationssymmetrische Anordnung des Verteilers besonders für große Rohrzahlen
mit acht oder mehr Rohren an einer Verteilertrommel günstig. Hierbei soll der Durchmesser der
i'1 Kreisscheibe größer als der Durchmesser des Zulaufrohres
sein, zum Beispiel das 1,2- bis 2fache betragen. Für nicht rotationssymmetrische Anordnungen wählt
man sinngemäß gleiche Abmessungen.
Der Abstand der Prallplatte von der Mündung des
Der Abstand der Prallplatte von der Mündung des
i"1 Zulaufrohres muß mindestens so groß sein, daß die
Prallplatte keine Stauwirkung mit einem unerwünscht großen Strömungswiderstand ausübt. Ein günstiger
Wert ist es zum Beispiel, wenn der Abstand etwa so groß wie der Durchmesser des Zulaufrohres ist.
""' Für den Fall einer kugelförmigen Verteilertrommel,
die im Hinblick auf Wärmebeanspruchungen besonders günstig ist, kann man die Erfindung so ausführen, daß die
Prallplatte und die Ablaufrohre in der einen Hälfte und das Zulaufrohr in der anderen Hälfte der Kugel
■ ■ angeordnet sind und daß die beiden 1 lalften zusammengellanscht
oder verschweißt sind. Dabei kann die dem Zulaufrohr abgekehrte Seite der Prallplatte der
Kugelform der Verteilertrommel angepaßt sein, um eine gleichmäßige Auflage zu erhalten. Es sind aber auch
tiM andere günstige Konstruktionen für die unter Umständen
durch Schwingungen beanspruchte Platte mit der Verteilertrommel denkbar, wie später noch näher
erläutert wird.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht
11 > darin, daß die Prallplatte von einem ebenen Wandbeteich
der Verteilertrommel gebildet wird. Hier ist also die Prallplatte kein zusätzliches Bauteil sondern ein
besonders geformter Bereidi der Verteilertronimel
BAD ORIGINAL
selbst. Dieser Bereich kann integraler Bestandteil der Wandung der zum Beispiel als Schmiedestück hergestellten
Verteilertrommel sein. Er kann aber auch durch einen eingeschweißten Boden mit einem bei Bedarf
besonderen Werkstoff gebildet werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das
in
F i g. 1 in einem Vertikal- und in
F i g. 2 in einem Horizontalschnitt dargestellt ist.
Der Verteiler 1 gehört zu einem Zwangsdurchlaufkessel mit fossiler Befeuerung. Er sitzt zwischen einer
mit Speisewasser beaufschlagten ersten Heizzone und einer zweiten Heizzone, in der eine weitere Verdampfung
und/oder Überhitzung stattfindet. Deshalb kommt π aus der ersten Heizzone eine Wasser-Dampf-Gemisch
bei einem Druck von zum Beispiel 90 bis 160 bar in einem Zulaufrohr 2 in Richtung des Pfeiles 3. Dabei
strömt das Wasser mit einer Geschwindigkeit von zum Beispiel 2 bis 6 m/sek vor allem an der Wand des Rohres
2 entlang, während der Dampf mit einer Geschwindigkeit von 15 bis 20 m in erster Linie in der Mitte des
kreisförmigen Rohrquerschnitts verläuft.
Das Rohr 2 hat einen Durchmesser d von zum Beispiel 360 mm. Es ragt um etwa diesen Durchmesser
in eine kugelförmige Verteilertrommel 4, die aus zwei Halbkugeln 5 und 6 bei 7 zusammengeschweißt ist. Der
Kugeldurchmesser beträgt 700 mm.
In der Verteilertrommel 4 ist rotationssymmetrisch zu
der strichpunktiert dargestellten Achse 8 des Zulaufrohres 2, die auch durch den Mittelpunkt der Kugel 4 geht,
eine ebene Kreisscheibe als Prallplatte 10 angeordnet. Die Prallplatte 10 liegt der Zulaufleitung 2 genau
gegenüber. Ihre Ebene bildet mit der vertikalen Achse 8 des Zulaufrohres 2 einen rechten Winkel, wobei die ü
Achse 8 durch den Mittelpunkt des Kreises der Prallplatte 10 geht.
Der Rand 12 der Prallplatte ist mit der Wand der Unterseite 6 der Trommel 4 verschweißt, wobei ein
glatter Übergang geschaffen ist. Jedenfalls ist der an der to Schweißnaht Π entstehende Winkel 14 mit 150" weit
größer als ein spitzer Winkel. Dadurch ergibt sich ein glatter Übergang von der Prallplatte 10 zu Ablaufrohren
15, die am Unterteil 6 der Trommel symmetrisch um den Umfang verteilt angeordnet sind, wie die F i g. 2
zeigt.
Der Durchmesser D der Prallplatte 10 ist mit 460 mm um mehr als 1A größer als der Durchmesser d des
Zulaufrohres 2. Damit wird erreicht, daß auch ein sich aufweitender Strahl, der durch die Pfeile 16 angedeutet so
20
2">
;o ist, noch mit einem für die gleichmäßige Ausbreitung
ausreichenden Abstand vom Rand 12 auf die Prallplatte 10 trifft. Zu diesem Zweck kann der Durchmesser D
auch größer, zum Beispiel 2c/, gewählt werden.
Der Abstand A der Prallplatte 10 von der Mündung 18 des Zulaufrohres 2 beträgt zweckmäßig das 1- bis
4fache des Durchmessers d Der Wert ist jedoch nicht kritisch und kann besonders bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten
auch kleiner gewählt werden, zum Beispiel 0,8 d, wenn damit keine unerwünschte Drosselung
der Strömung verursacht wird.
Mit der erfindungsgemäßen Prallplatte 10 wird das auf Grund von Rohrkrümmern oder aus anderen
Gründen unsymmetrisch im Zulaufrohr 2 zugeführte Wasser des Zweiphasengemisches gleichmäßig über die
ebene Fläche der Prallplatte 10 verteilt. Damit ergibt sich auch eine gleichmäßige Aufteilung auf die acht um
den Rand des Unterteils 6 verteilten Ablaufrohre 15. Dies bedeutet, daß die mit den Ablaufrohren 15
angeschlossenen weiteren Bereiche einer nicht dargestellten Überhitzerzone im Kessel in gewünschter
Weise gleichmäßig mit Flüssigkeit und Dampf beaufschlagt werden, wie durch die Pfeile 19 dargestellt ist.
Damit werden dort örtliche Überhitzungen vermieden.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die dem Zulaufrohr 2 rechtwinklig und symmetrisch
gegenüberliegende Platte von der Wand der Verteilertrommel 4 selbst gebildet ist, kann man sich so
vorstellen, daß der Kugelbereich 20 unterhalb der Prallplatte 10 entfällt. Andererseits kann die dem Rohr 2
abgeleitete Seite der Prallplatte 10 mit dem gestrichelt schraffierten Bereich 21 auch der Kugelform der Hälfte
6 angepaßt werden.
Bei den Ausführungsbeispielen liegt zwischen dem Rard 12 und den Ablaufrohren 15 ein kurzes Stück der
unteren Kugelhälfte 6. Die Prallplatte 10 kann aber auch so ausgebildet und angeordnet sein, daß ihr gegebenenfalls
aufgewölbter Rand bis unmittelbar zu den Ablauf rohren J 5 reicht.
Zusammenfassung
Zur gleichmäßigen Verteilung von Zweiphasen-Gemischen mit Hilfe einer Verteilertrommel mit einem
Zulaufrohr und mehreren Ablaufrohren ist eine ebene Prallplatte vorgesehen, die dem Zulaufrohr rechtwinklig
gegenüberliegt und über einen glatten Rand in die symmetrisch angeordneten Ablaufrohre führt. Die
Erfindung kommt insbesondere für Durchlauf-Dampfkessel in Frage.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
®AD
Claims (7)
1. Verteiler für Zweiphasengemische, insbesondere Wasser-Dampf-Mischungen in Zwangsdurchlaufkesseln,
mit einer Verteilertrommel, in die ein Zulaufrohr führt, und von der mehrere, unter einem
Winkel zur Richtung des Zulaufrohres angeordnete Ablaufrohre ausgehen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verteilertrommel (4) eine ebene Prallplatte (10) aufweist, die rechtwinklig zur
Richtung des Zulaufrohres (2) liegt und deren Rand (12) symmetrisch und glatt zu den Ablaulrohren (15)
führt.
2. Verte-ler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Prallplatte (10) eine Kreisscheibe ist, die in einer rotationssymmetrischen Verteilertrommel
(4) gegenüber dem zylindrischen Zulaufrohr (2) angeordnet ist.
1 Verteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser (D)der Kreisscheibe (10) größer als der Durchmesser (d)des Zulaufrohres
(2) ist.
4. Verteiler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A)der Prallplatte
(10) von der Mündung (18) des Zulaufrohres (2) e'wa so groß wie dessen Durchmesser (OfJist.
5. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer kugeiförmigen Verteilertrommel, dadurch
gekennzeichnet, daß die Prallplatte (10) und die Ablaufrohre (15) in der einen Hälfte (6) und das
Zulaufrohr (2) in der anderen Hälfte (5) der Kugel (4) angeordnet sind und -laß die beiden Hälften (5, 6)
zusammengeflanscht oder verschweißt sind.
b. Verteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zulaufrohr (2) abgekehrte
Seite der Prallplatte (10) der Kugelform der Verteilertrommd (J) angepaßt ist.
7. Verteiler nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Prallplatte (10) von
einem ebenen Waiulber>'idi der Verteilertrommel
(4) gebildet wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |