DE3111174A1 - Steam-jet condenser with a surge drum, in particular for superheated-steam and cold-steam power plants - Google Patents

Steam-jet condenser with a surge drum, in particular for superheated-steam and cold-steam power plants

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DE3111174A1 DE19813111174 DE3111174A DE3111174A1 DE 3111174 A1 DE3111174 A1 DE 3111174A1 DE 19813111174 DE19813111174 DE 19813111174 DE 3111174 A DE3111174 A DE 3111174A DE 3111174 A1 DE3111174 A1 DE 3111174A1
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Abstract

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Description

Dampfstrahlkondensator mit Flüssigkeitsabscheider, Steam jet condenser with liquid separator,

insbesondere für Heiß- und KaltdamPfkraftanlagen Die Erfindung betrifft einen Dampfstrahlkondensator mit Flüssigkeitsabscheider zur Kondensation und Niederschlag von Abdämpfen, insbesondere von Abdämpfen aus Dampfturbinen von Heiß- und Kaltdampfkraftanlager mit geschlossenem Kreisprozeß. in particular for hot and cold steam power plants The invention relates to a steam jet condenser with a liquid separator for condensation and precipitation of steaming, in particular of steaming from steam turbines of hot and cold steam power plants with a closed cycle.

Bei derartigen Dampfstrahlkondensatoren mit Flüssigkeitsabscheider ist eine möglichst vollständige Kondensation des aus der Dampfturbine strömenden Abdampfes (Naßdampfes) bei möglichst geringer kinetischer Energie des Dampfstrahls erwünscht.In such steam jet condensers with a liquid separator is as complete a condensation as possible of the flowing out of the steam turbine Exhaust steam (wet steam) with the lowest possible kinetic energy of the steam jet he wishes.

Zur Erfüllung dieser Erfordernisse wäre es beispielsweise möglich eine bekannte Dampfstrahlkältemaschine ) zu verwenden, indem man den wärmeaufnehmenden Verdampfer unmittelbar in das Kondensatorgefäß verlegen würde, der das Kondensat abkühlt und die Kondensationswärme des niederzuschlagenden Dampfes in sich aufnimmt.It would be possible, for example, to meet these requirements a well-known steam jet chiller) to use by the heat-absorbing The evaporator would be relocated directly into the condenser vessel, which would carry the condensate cools down and absorbs the condensation heat of the steam to be precipitated.

Bei einer solchen Betriebsweise wird mittels dem an der Wasserdampfstrahldüse erzeugten Unterdrucks das bereits abgeschiedene Kondensat aus dem Kondensatorgefäß über ein Regelventil dem Verdampfer entnommen und der Unterdruckkammer der Wasserdampfstrahldüse zugeführt.In such an operating mode, by means of the on the steam jet nozzle generated underpressure the already separated condensate from the condenser vessel Taken from the evaporator via a control valve and from the vacuum chamber of the steam jet nozzle fed.

Da bei dieser (versuchten) Ausführungsweise ein Wärmetauscher (Verdampfer) notwendig ist, wäre für die Kondensation großer Abdampfmengen ein relativ großflächiger Verdampfer erforderlich. Damit wäre nicht nur ein relativ großer Material- und Kostenaufwand verbunden, sondern wegen des Wärmegefälleverlustes am Verdampfer eine recht unvollstandige Kondensation verknüpft, so daß zusätzliche (herkömmliche) Kondensatoren, +) Zum Beispiel eine "Wasserdampfstrahlkältemaschine" gemäß dem Lehrbuch "Technische Thermodynamik, 1. Teil, von F. BOSNJAKOVIC; 6. Auflage, Seite 303-304, Abb. XIV/2?".Since in this (attempted) embodiment a heat exchanger (evaporator) is necessary, a relatively large area would be used for the condensation of large amounts of evaporation Evaporator required. This would not only mean a relatively large amount of material and costs connected, but rather an incomplete one because of the loss of heat gradient at the evaporator Condensation linked so that additional (conventional) capacitors, +) Zum Example of a "water vapor jet chiller" according to the textbook "Technical Thermodynamics, 1st part, by F. BOSNJAKOVIC; 6th edition, pages 303-304, Fig. XIV / 2? ".

zg B, solche mit Wasserkühlung, erforderlich wären, die die restliche Kondensationswärme an die Umwelt abgeben müßten.zg B, those with water cooling would be required, the rest of the Heat of condensation would have to give off to the environment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde mit dem vorhandenen Abdampfstrahl eine optimale Abkühlung und damit optimale Kondensation des Abdampfstrahls ohne Verwendung eines separaten Verdampfers und zusätzlicher Kühleinrichtungen in der Kondensationskammer zu verwenden, wobei ein Minimum an Kondensationswärme an die Umwelt abgegeben werden muß, und somit Primärenergie eingespart werden kann.The invention is based on the object with the existing exhaust steam jet optimal cooling and thus optimal condensation of the exhaust steam jet without Use of a separate evaporator and additional cooling equipment in the Use condensation chamber, with a minimum of condensation heat to the Environment must be released, and thus primary energy can be saved.

Falls man dabei die in Form von trocken gesättigtem Dampf vorliegende Restwärme über weitere Kondensatorstufen führt oder unmittelbar mittels eines Adiabat arbeitenden Verdichters in den Kessel der Heißdampf bezw.If one uses the present in the form of dry saturated steam Residual heat leads through further condenser stages or directly by means of an adiabat working compressor in the boiler of the superheated steam respectively.

an den Verdampfer der Kaltdampfkraftanlage zurückgibt, erreicht man auf Kosten relativ geringfügiger technischer Arbeit eine vollkommene Rückgewinnung der Kondensationswärme und damit eine vollständige Konvertierung der auf den Kreisprozeß übertragenen Primärwärme in technische (mechanische) Arbeit.returns to the evaporator of the cold steam power plant, one reaches a complete recovery at the expense of relatively minor technical work the heat of condensation and thus a complete conversion of the on the cycle transferred primary heat in technical (mechanical) work.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der aus der Dampfturbine mit noch relativ hoher Geschwindigkeit bezw. hoher kinetischer Energie austretende Naßdampfstrahl über ein zylinderförmiges Führungsrohr (Strahlrohr) einem ebenfalls zylinderförmigen sogenannten "Kondensationsrohr" derart zugeführt wird, daß zwischen Führungsrohr und Kondensationsrohr eine Unterdruckkammer gebildet wird, derzufolge der expandierende Dampfstrahl eine in Richtung zur Unterdruckkammer gerichtete schirmförmige Strömungsform erhält, wobei eine kräftige Durchwirbelung bei gleichzeitiger Abkühlung und damit Kondensation des Dampfes an der Wand des Kondensationsrohres erreicht wird.This object is achieved in that the from the Steam turbine with still relatively high speed BEZW. high kinetic energy exiting wet steam jet via a cylindrical guide tube (jet pipe) a likewise cylindrical so-called "condensation tube" is fed in such a way that that a vacuum chamber is formed between the guide pipe and the condensation pipe, consequently the expanding steam jet is directed towards the vacuum chamber Umbrella-shaped flow shape is obtained, with a strong turbulence at the same time Cooling and thus condensation of the steam on the wall of the condensation pipe is achieved.

Das niedergeschlagene Kondensat sammelt sich am unteren gegenüberliegenden, kegelförmig ausgebildeten Ende des Kondensationsrohres (Flüssigkeitsabscheider) an und kann von dort mit einer Speisepumpe entnommen und dem Kessel bezw. Verdampfer neu zugeführt werden.The precipitated condensate collects at the lower opposite, conical end of the condensation pipe (liquid separator) and can be removed from there with a feed pump and the boiler BEZW. Evaporator be fed again.

Der nicht niedergeschlagene trockengesättigte Restdampf wird dagegen separat über ein steil nach oben führendes Rohr aus dem Kondensationsraum entfernt bezw. über einen oder mehrere nachgeschaltete Kondensatoren oder unmittelbar über einen Adiabat arbeitenden Verdichter dem Kessel der Heißdampf- bezw. dem Verdampfer der Kaltdampfkraftanlage wieder zugeführt.The non-precipitated dry saturated residual steam is on the other hand removed separately from the condensation chamber via a pipe leading up steeply respectively via one or more downstream capacitors or directly via an adiabatic compressor to the boiler of the superheated steam or. the vaporizer fed back to the cold steam power plant.

Beim Abzug des trockenen Restdampfes aus dem Kondensator ist durch eine wulstförmige Ausbörtelung am Abzugsrohr dafür gesorgt, daß die an der Kondensatorwand herabrieselnden Flüssigkeitstropfen nicht vom Restdampfstrom mitgerissen werden, also der Rest dampf trocken bleibt und somit seine adiabatische Rückführung durch den Verdichter ein Minimum an Arbeit erfordert.When the dry residual steam is withdrawn from the condenser, it is through a bulge-shaped bead on the flue pipe ensures that the one on the condenser wall drops of liquid trickling down are not entrained by the residual steam flow, so the rest of the steam remains dry and thus its adiabatic recirculation the compressor requires a minimum of labor.

Es wird angestrebt, eine möglichst intensive Kondensation mit der vorhandenen kinetischen Energie des Naßdampfstrahls zu erreichen. Durch Verwendung einer Ringspaltdüse (anstelle der Düse mit kreisförmiger Querschnittsflache) ist es moglich, den aus dem Ringspalt austretenden Naßdampfstrahl im Raum des Kondensatorrohres regelmäßiger zu verteilen, d.The aim is to achieve as intense a condensation as possible with the to achieve existing kinetic energy of the wet steam jet. By using an annular gap nozzle (instead of the nozzle with a circular cross-sectional area) it is possible for the wet steam jet emerging from the annular gap in the space of the condenser tube to distribute more regularly, d.

h. die Kondensation auf mehr Dampfmoleküle zu übertragen. Es entstehen also gegenüber der 1. Ausführungsvariante (mit einer kreisförnigen Querschnittsfläche des Dampfstrahlrohres) bei gleichgroßer Energie des Dampfstrahls mehr Dampfmolekülverbände, die, wenn auch mit kleinerer Masse, dennoch an der Kondensatorwand oder an der Flüssigkeitsoberfläche des Abscheiders abgeschieden werden. Nur ein kleiner Rest von leichten Teilchen (Dampfmolekülen) kann infolge mangelnder kinetischer Energie nicht abgeschieden werden und muß - wie das abgeschiedene Kondensat -unter Arbeitsaufwand in den Kessel bezw. Verdampfer der Wärmekraftanlage zuruckgeführt werden. Dabei ist es aus Gründen geringen Arbeitsaufwandes wichtig, daß beide Arbeitsmedien voneinander "getrennt zurückgeführt werden.H. to transfer the condensation to more vapor molecules. It arise thus compared to the first variant (with a circular cross-sectional area steam jet pipe) with the same energy of the steam jet, more steam molecule associations, which, albeit with a smaller mass, are still on the condenser wall or on the surface of the liquid the separator are separated. Just a small residue of light particles (Vapor molecules) cannot be deposited due to a lack of kinetic energy and must - like the separated condensate - laboriously in the boiler respectively Evaporator to be returned to the thermal power plant. It is for reasons low workload important that both working media are "separated from each other" to be led back.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit einer relativ kleinen kinetischen Energie des Abdampfes eine fast vollständige Kondensation in einem relativ kleinen Kondensatorgefäß erreicht wird und somit relativ wenig Kondensationswärme an die Umwelt abgeführt bezw. mit relativ wenig Arbeitsaufwand diese in den Kreisprozer zurückgeführt werden kann.The advantages achieved with the invention are in particular: that with a relatively small kinetic energy of the exhaust steam an almost complete Condensation is achieved in a relatively small condenser vessel and thus relatively little condensation heat dissipated to the environment resp. with relatively little effort this can be returned to the district processor.

Somit kann die in den Kreis prozeß von außen noch aufnehmbare Primärwärme mit einem derartigen Kondensator ausgestatteten Wärmekraftanlage theoretisch vollständig in äquivalente Arbeit (Nutzarbeit) konvertiert werden. Man spart also denjenigen Betrag an Primärenergie ein, der bei den heutigen Wärmekraftwerken noch in Form von Kondensationswärme an die Umwelt (Wasser, Luft) abgeführt werden muß. Dies gilt insbesondere für Heißdampfkraftanlagen, wie zum Beispiel für Kohle- und Kernkraftwerke, die im Arbeitskreisprozeß als Arbeitsstoff Wasser bezv. Wasserdampf verwenden.Thus, the primary heat that can still be absorbed from the outside in the cycle With such a condenser equipped thermal power plant theoretically complete converted into equivalent work (useful work). So you save that one Amount of primary energy that is still in the form of today's thermal power plants condensation heat must be dissipated to the environment (water, air). this applies especially for Superheated steam power plants, such as for coal and nuclear power plants, which in the working group process bezv as working material water. Steam use.

Da man bei Verwendung des erfindungsgemäßen Dampfstrahlkondensators keine Abwärme an die Umwelt abführen muß, kann man die Expansionsend temperatur an der Expansionsmaschine (Dampfturbine oder Kolbenmaschine) weit unterhalb die der Umwelttemperatur verlegen und somit das bei der Expansion entstehende Wärmegefälle voll ausschöpfen. Dieser große Vorteil kann insbesondere bei Kaltdampfkraftmaschinen ausgenutzt werden, wo es gilt, niedertemperierte Wärme, die im großen Maßstab zur Verfügung steht, zu nutzen, wie z. B. Umweltwärme in Form von Wasser-, Luft- oder Erdbodenwärme.Since when using the steam jet condenser according to the invention no waste heat has to be dissipated into the environment, the expansion end temperature can be reached on the expansion machine (steam turbine or piston machine) far below the the ambient temperature and thus the heat gradient that occurs during expansion take full advantage of it. This great advantage can be particularly useful in cold steam engines be used wherever it is necessary, low-temperature heat, which is used on a large scale Is available to use such. B. Environmental heat in the form of water, air or Geothermal heat.

Um eine solche Kaltdampfkraftmaschine zu realisieren ist es ferner notwendig, daß man die obere Gastemperatur des Kaltdampfes bei ausreichend hohem Betriebsdruck so niedrig wählt, daß ein ausreichend hohes Wärmegefälle zwischen der aufzunehmenden Umgebungswärme und der Gaswärme des Kaltdampfes entsteht. In diesem Falle wäre also ein selbstndiger Wärmeübergang-von der Primärwärmequelle auf den Arbeitsstoff im Verdampfer der Kaltdampfkraftmaschine sichergestellt.It is also necessary to implement such a cold steam engine necessary that the upper gas temperature of the cold steam at a sufficiently high Operating pressure selects so low that a sufficiently high heat gradient between the ambient heat to be absorbed and the gas heat of the cold steam arise. In in this case there would be an independent heat transfer from the primary heat source on the working substance in the evaporator of the cold steam engine ensured.

Um also niedertemperierte Umweltwärme nutzen zu können, ist für die vorliegende Kaltdampfkraftmaschine mit Dampfstrahlkondensation ein Arbeitsstoff mit sehr tief liegendem Siedepunkt (T5 bei 1,013 bar) erforderlich, der - je nach Umwelttemperatur - zwischen etwa -40°C bis etwa -140 oC liegen soll.So in order to be able to use low-temperature environmental heat, is for the present cold steam engine with steam jet condensation a working substance with a very low boiling point (T5 at 1.013 bar) required, which - depending on Ambient temperature - should be between about -40 ° C to about -140 oC.

Solche tiefsiedenden Stoffe gibt es in den bekannten Kältemitteln R 14 (CF4) mit Ts = 1280C, R 23 (CHF3) mit Ts = -82,1°C, R 13 Bi (CF3Br) mit T5 = -57,8°C und R 22 (CHF2Cl) mit Ts = -40,8°C.There are such low-boiling substances in the known refrigerants R 14 (CF4) with Ts = 1280C, R 23 (CHF3) with Ts = -82.1 ° C, R 13 Bi (CF3Br) with T5 = -57.8 ° C and R 22 (CHF2Cl) with Ts = -40.8 ° C.

Damit ergäbe sich erstmals die echte Möglichkeit, in sich ausgeglichene Umweltwärme, also Wärme "ohne Temperaturdifferenzen" bezw. wärme aus einem einzigen Wärmebehälter" zu nutzen, d. h. in technische (mechanische) Arbeit zu konvertieren. Da hierbei der Wärmestrom bei der Aufnahme der Primärwärme in den Arbeitskreis in Richtung fallender Temperatur fließt, arbeitet sie in Richung des Naturgeschehens, ist also mit den Naturgesetzen - und damit mit dem sogenannten "2. Hauptsatz der Wärmelehre" -vereinbar. Der 2. HS mit all seinen negativen Formulierungen bezüglich einer eventuellen Nutzung von Wärme aus einem 'einzigen Wärmebehälter" bezieht sich ausschließlich auf Wärmekraftmaschinen mit geschlossenem Kreisprozeß, die ihre Abwärme noch an die Umwelt abführen müssen.This would give the real opportunity for the first time to be self-balanced Environmental heat, ie heat "without temperature differences" respectively. heat from a single one Heat container ", i.e. to convert it into technical (mechanical) work. Since the heat flow when the primary heat is absorbed into the working group in Flows in the direction of falling temperature, it works in the direction of natural occurrences, is therefore with the laws of nature - and thus with the so-called "2nd law of the Heat theory "-compatible. The 2nd HS with all its negative formulations regarding one any use of heat from a 'single heat tank' refers exclusively on heat engines with a closed cycle process that still absorb their waste heat have to discharge the environment.

Mit der Möglichkeit der Gewinnung von mechanischer Arbeit aus Umwelt wärme ist gleichzeitig die Umkehrbarkeit (die Reversibelität) des Naturgeschehens bewiesen, d. h. der 'teige Kreislauf der Energie, die an Materie gebunden ist", dokumentiert. Bisher war dies nur für Energie denkbar, die in reiner Form vorlag, also für Strahlungsenergie, Daraus konnte ein sogenanntes "Perpetuum mobile des Weltalls" postuliert werden Fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung mit drei Anwendungsmöglichkeiten sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Abb. 1 den Dampfstrahlkondensator mit Flüssigkeitsabscheider und zylindrischer Düse Abb. 1.1 eine Teilzeichnung zu Abb. 1 mit Ansicht in Richtung Abzugsrohröffnung Abb. 2 desgl. wie Abb.1, jedoch mit ringspaltförmiger Düse Abb. 2.1 eine Teilzeichnung zu Abb. 2 mit Schnitt durch die Kondensationskammer Abb. 3 eine Anordnung mit mehreren Dampfstrahlkondensatoren mit gemeinsamem Abscheider und Abzugsrohr Abb. 4 den Dampfstrahlkondensator in 2-stufiger Ausführung Abb. 5 den Dampfstrahlkondensator in 3-stufiger Ausführung Abb. 6 ein Anwendungsbeispiel an einer einfachen Heißdampfkraftanlagef z. B. in einem Wärmekraftwerk (Fossil- oder Kernkraftwerk)7 mit Zustandsangaben eines möglichen Betriebsablaufs Abb. 7 ein Anwendungsbeispiel an einer Kaltdampfkraftanlage mit Zustandsangaben eines möglichen Betriebsablaufs Abb. 8 ein Anwendungsbeispiel an einer Heiß- oder Kaltdampfkraftanlage bei Verwendung von Kolbenmaschinen Abb. 9 das Druck-Volumen-Diagramm (P,v-Diagramm) für die zwei Anwendungsmöglichkeiten nach Abb. 6 und 7 Abb. 10 die Dampfdruckkurven der infrage kommenden Kältemitteln, insbesondere des Kältemittels R 14 (CF4), das als Arbeitsstoff für die Kaltdampfkraftmaschine nach Abb. 7 oder 8 verwendet ist.With the possibility of obtaining mechanical work from the environment At the same time, heat is the reversibility (reversibility) of natural occurrences proven, d. H. the 'doughy cycle of energy that is bound to matter ", documented. So far this was only conceivable for energy that was present in pure form, So for radiant energy, a so-called "Perpetuum mobile des Universe "is postulated. Five exemplary embodiments of the invention with three possible applications are shown in the drawings and are described in more detail below. It Fig. 1 shows the steam jet condenser with liquid separator and cylindrical Nozzle Fig. 1.1 a partial drawing of Fig. 1 with a view in the direction of the exhaust pipe opening Fig. 2 is the same as Fig. 1, but with an annular gap-shaped nozzle Fig. 2.1 is a partial drawing to Fig. 2 with section through the condensation chamber Fig. 3 an arrangement with several Steam jet condensers with a common separator and exhaust pipe Fig. 4 the steam jet condenser in 2-stage design Fig. 5 the steam jet condenser in 3-stage design Fig. 6 an application example on a simple superheated steam power plant z. Am a thermal power plant (fossil or nuclear power plant) 7 with status information of a possible Operating sequence Fig. 7 with an application example on a cold steam power plant Status information of a possible operational sequence Fig. 8 shows an application example a superheated or cold steam power plant when using piston engines Fig. 9 the pressure-volume diagram (P, v diagram) for the two possible applications Fig. 6 and 7 Fig. 10 the vapor pressure curves of the refrigerants in question, in particular of the refrigerant R 14 (CF4), which is used as a working substance for the cold steam engine according to Fig. 7 or 8 is used.

In Abb. 1 ist der Aufbau des Dampfstrahlkondensators mit Flüssigkeitsabscheider und Trockendampf-Abzugsrohr in Schnittdarstellung gezeigt.Fig. 1 shows the structure of the steam jet condenser with a liquid separator and dry steam exhaust pipe shown in sectional view.

In die Darstellung ist ferner der Strömungsverlauf des zu kondensierenden Naßdampf es sowie der Kondensatausfall und der Trockendampfabzug durch entsprechende Pfeile mit eingezeichnet. (Der Strömungsverlauf im Kondensator konnte an einem durchsichtigen Versuchsmodell, das aus Glasrohren bestand, ermittelt werden.) Abb. 1.1 zeigt - bei geöffnetem Kondensatorzylinder - die Seitenansicht auf das Trockendampf-Abzugsrohr mit dem am Rohranfang angebrachten Wulst.The representation also shows the flow profile of the to be condensed Wet steam as well as the condensate loss and the dry steam extraction by appropriate Arrows are also drawn in. (The flow path in the condenser could be seen on a transparent Test model, which consisted of glass tubes, can be determined.) Fig. 1.1 shows - with the condenser cylinder open - the side view of the dry steam exhaust pipe with the bead attached to the beginning of the pipe.

Dieser soll ein Absaugen der an der Kondensatorzylinderwand herabrieselnden Flüssigkeitstropfen über das Abzugsrohr verhindern. Wie mit Pfeilen angedeutet ist, gleiten die Flüssigkeitstropfen "geschützt" zwischen Wand und Wulst um das Abzugsrohr herum in das Abscheidegefäß.This is supposed to suck off the trickling down on the condenser cylinder wall Prevent liquid droplets over the flue pipe. As indicated by arrows, the drops of liquid slide "protected" between the wall and the bead around the flue pipe around in the separation vessel.

Wie aus Abb. 2 zu ersehen ist, kann das Zuführungsrohr für den Naßdampf an seinem Ende auch mit einer Ringspaltdüse versehen sein, die eine wirksamere Kondensation bei gleicher kinetischer Energie des Dampfstrahls ermöglicht. Um die Abscheidefläche für den zur Kondensatorachse hin gerichteten Dampfstrom zu vergrößern, sind entsprechende Flächenelemente angeordnet, die den Kondensator in Achsrichtung durchziehen. Wie aus der zugehörenden Querschnittezeichnung, Abb. 2.1, hervorgeht, sind vier solche Längsflächenelemente am inneren Zylinder angeordnet bezw. mit diesem verbunden.As can be seen from Fig. 2, the feed pipe for the wet steam at its end also be provided with an annular gap nozzle, which allows more effective condensation with the same kinetic energy of the steam jet. Around the separation area for the steam flow directed towards the condenser axis are to be increased accordingly Arranged surface elements that pull through the capacitor in the axial direction. As from the associated cross-sectional drawing, Fig. 2.1, there are four such Longitudinal surface elements arranged respectively on the inner cylinder. connected to this.

Um große Dampfmassen wirksam niederschlagen zu können, kann auzh eine Anordnung mit mehreren Düsen verwendet werden, wie im Prinzip in Abb. 3 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsweise befinden sich viele einzelne, an ihrem Ausgang offen gehaltene Kondensationszylinder in einem gemeinsamen Abscheidegefäß, an das ebenfalls ein für alle Kondensationszylinder gemeinsames Abzugsrohr für den Trockendampf angeschlossen ist.In order to be able to effectively knock down large masses of steam, a Arrangement with several nozzles can be used, as shown in principle in Fig. 3 is. In this embodiment there are many individual ones at their exit condensation cylinders kept open in a common separation vessel to which also a common exhaust pipe for the dry steam for all condensation cylinders connected.

Um eine gegebene Dampfmasse möglichst vollständig niederschlagen zu können, kann eine zwei- oder mehrstufige Ausführung verwendet werden.To suppress a given vapor mass as completely as possible two or more stages can be used.

In Abb. 4 ist eine zweistufige Anordnung gezeigt. Um den aus der 1. Stufe kommenden Trockendampf niederzuschlagen, wird er mittels eines Verdichters auf den erforderlichen Druck gebracht und einem zweiten Dampfstrahlkondensator zugeführt, der - entsprechend der Restdampfmenge aus der ersten Stufe - relativ klein bemessen werden kann. Der Trockendampf aus der zweiten Stufe kann dann mit dem Verdichter bei relativ kleinem Volumen auf den erforderlichen Betriebsdruck gebracht und dem Kessel bezw. Verdampfer zugeführt werden. Das Kondensat kann aus beiden Stufen mit je einer separaten Kondensat pumpe oder einer gemeinsamen Speisepumpe dem Kessel bezw. Verdampfer zurückgegeben werden.A two-stage arrangement is shown in Fig. 4. To get from the 1st Level coming dry steam to precipitate, he is by means of a compressor brought to the required pressure and fed to a second steam jet condenser, which - according to the residual amount of steam from the first stage - is relatively small can be. The dry steam from the second stage can then with the compressor to the required operating pressure with a relatively small volume brought and the boiler respectively. Evaporator are supplied. The condensate can come out both stages with a separate condensate pump each or a common feed pump the boiler respectively. To be returned to the vaporizer.

Um eine gegebene Dampfmenge vollständig niederschlagen zu können, müssen unter Umständen mehrere Stufen in Reihe geschaltet werden. In Abb. 5 ist eine 3-stufige Anordnung gezeigt, bei der am Ende der 3. Stufe lediglich noch Kondensat anfällt. Dieses wird, wie angegeben, über drei separate Kondensatpumpen (wegen evtl. unterschiedlichen Drucks in den einzelnen Kondensatoren) abgeführt bezw. über eine gemeinsame Speisepumpe dem Kessel bezw. Verdampfer zugeführt.In order to be able to completely suppress a given amount of steam, several stages may have to be connected in series. In Fig. 5 is a 3-stage arrangement is shown in which only condensate remains at the end of the 3rd stage accrues. This is, as indicated, via three separate condensate pumps (due to possible different pressure in the individual capacitors) discharged respectively. over a common feed pump respectively the boiler. Evaporator fed.

Falls es sich um die Kondensation von ruhenden Dämpfen mit Luftbeimengungen handelt, wie z. B. von Wasserdämpfen, Kaltgasdämpfen oder auch Säuredämpfen, kann man ähnlich nach Anordnung Abb. 5 verfahren.If it is the condensation of static vapors with air admixtures acts, such as B. of water vapors, cold gas vapors or acid vapors, can proceed in a similar way according to the arrangement in Fig. 5.

Der niederzuschlagende bezw. zu kondensierende Dampf wird mit einem Verdichter in die 1. Stufe angesaugt und auf das erforderliche Maß (ca. 2-3 bar) verdichtet und dem Dampfstrahlkondensator zugeführt. Der nicht kondensierte Restdampf wird über einen weiteren Verdichter einem entsprechend kleineren 2. Dampfstrahlkondensator zugeführt und dort wieder bis auf einen kleinen Restdampf kondensiert. Der Restdampf aus dieser 2. Stufe wird schließlich dem 3. Dampfstrahlkondensator zugeführt, dessen Restdampf im wesentlichen aus der nicht niederschlagbaren Luft besteht. Diese kann - falls es sich dabei um aggressive Dämpfe handelte über ein entsprechendes Filter aus dem Kondensatorraum der 3. Stufe entnommen und mit einer Saugpumpe an die Umgebung abgeführt werden.The one to be knocked down respectively. Steam to be condensed is with a Compressor sucked into the 1st stage and adjusted to the required level (approx. 2-3 bar) compressed and fed to the steam jet condenser. The non-condensed residual steam becomes a correspondingly smaller 2nd steam jet condenser via an additional compressor supplied and condensed there again except for a small residual vapor. The residual steam from this 2nd stage is finally fed to the 3rd steam jet condenser, its Residual steam consists essentially of the non-precipitable air. This can - if the vapors are aggressive, use a suitable filter taken from the condenser chamber of the 3rd stage and with a suction pump to the environment be discharged.

Um Wärmeverluste über die Wand des Kondensatorgefäßes (Abb. 1-5) sowie über die Zu- und Ableitrohre zu vermeiden, sind diese mit einer entsprechenden Wärmedämmung zu versehen. Die Kondensation des Dampfes soll ja nicht etwa durch Wärmeabgabe über die Metallwände nach außen erreicht werden, sondern allein durch Ubergang der Kondensationswärme (= Rest-Verdampfungswärme) auf das durch Expansion abgekühlte Kondensat, zufolge der aufgewendeten kinetischen Energie des Dampfstrahls Die abgeschiedene Flüssigkeitsmenge ist vom Dampfdruck und den geometrischen Abmessungen des Dampfstrahlkondensators abhängig. Das Maximum der Abscheidung muß durch Versuche ermittelt werden indem man z. B. für eine bestimmte (gegebene) Anordnung den Dampfdruck variiert und zu jedem Druck die abgeschiedene Dampfmenge ermittelt.To avoid heat losses through the wall of the condenser vessel (Fig. 1-5) as well To be avoided via the inlet and outlet pipes, these must be provided with appropriate thermal insulation to provide. The condensation of the steam is not supposed to be caused by heat dissipation the metal walls can be reached to the outside, but solely through the transfer of the heat of condensation (= Residual heat of evaporation) on the condensate cooled by expansion, according to the applied kinetic energy of the steam jet The secluded The amount of liquid depends on the vapor pressure and the geometric dimensions of the steam jet condenser addicted. The maximum of the separation must be determined by experiments one z. B. for a certain (given) arrangement, the vapor pressure varies and too the amount of vapor deposited is determined for each pressure.

So konnten beispielsweise mit einem Versuchsmodell aus 1 kg Wasserdampf bei 1200C Dampftemperatur und 2 bar Dampfdruck etwa 0,960 kg Dampf kondensiert werden. Der Rest von 40 gr wurde in Form von Trockendampf nach außen, an die Umgebungsluft, abgegeben.For example, with a test model from 1 kg of water vapor At a steam temperature of 1200C and a steam pressure of 2 bar, about 0.960 kg of steam are condensed. The remainder of 40 gr was in the form of dry steam to the outside, to the ambient air, submitted.

Der physikalische Vorgang bei der Kondensation des Naßdampfes im Kondensationsgefäß geht aufgrund von Beobachtungen an einem durchsichtigen Kondensationsrohr etwa wie folgt vor sich: Der aus der Dampfturbine mit relativ hoher Geschwindigkeit austretende Dampf ist bereits soweit druckentspannt und abgekühlt (= abgearbeitet), daß er übersättigt ist (Naßdampf), d. h. es haben sich im Dampfvolumen bereits Molekülzusammenschlüsse (z. B. H20-Molekülverbände) gebildet, mit einer der Anzahl der Moleküle proportionalen Masse.The physical process during the condensation of the wet steam in the condensation vessel goes something like this based on observations on a transparent condensation tube follows in front of it: The one emerging from the steam turbine at a relatively high speed Steam has already been depressurized and cooled down (= processed) to such an extent that it is oversaturated is (wet steam), d. H. Molecular assemblies have already formed in the vapor volume (e.g. H20 molecular assemblies) formed with one proportional to the number of molecules Dimensions.

Beim Eintreten dieses bereits so "vorkondensierten" Dampfes mit hoher Geschwindigkeit (v ) in das Kondensationsrohr wird die kinetische groß Energie des Dampfstrahls dazu verwendet in der Ringkammer ein mehr oder weniger großes Vakuum zu bilden. Die leichten bis mittelschweren Teilchen (Moleküle und kleinere Molekülverbände) werden unter Wirbelbildung schirmartig nach oben, in Richtung zur Unterdruckkammer, umgelenkt und kühlen sich dabei mit zunehmender Expansion zunehmend ab und werden mit der restlichen kinetischen Energie schließlich an die Kondensatorwand geschleudert, an der sie infolge Adhäsion an der nassen Wand haften bleiben. Bei größeren Flüssigkeitsanhäufungen an der Koneensatorwand rieseln sie schließlich in Form von größeren Flüssigkeitstropfen an der Wand herunter in den Kondensatabscheider.When this already so "precondensed" steam occurs with a high Velocity (v) in the condensation tube becomes the kinetic energy of the large Steam jet uses a more or less large vacuum in the annular chamber to build. The light to medium-weight particles (molecules and smaller groups of molecules) are umbrella-like upwards, in the direction of the vacuum chamber, with vortex formation, diverted and cool down and become increasingly with increasing expansion with the remaining kinetic energy finally hurled against the condenser wall, to which they stick to the wet wall as a result of adhesion. For larger accumulations of liquid they finally trickle down the cone in the form of large drops of liquid down the wall into the condensate trap.

Die bei der Vakuumbildung und Durchwirbelung gebildeten schwereren Kondensationskerne werden dabei weniger stark in Richtung zur Unterdruckkammer hin umgelenkt und fallen infolge ihrer Schwere unmittelbar nach unten, in den Kondensatabscheider. Lediglich die ganz leichten Teilchen (Moleküle) mit geringer kinetischer Energie (vklein)werden über das Abzugsrohr in Form von trocken gesättigtem Dampf abgesaugt.The heavier ones formed during vacuum formation and turbulence Cores of condensation become less strong in the direction of the vacuum chamber deflected and, due to their weight, fall immediately down into the condensate separator. Only the very light particles (molecules) with low kinetic energy (vklein) are sucked off via the exhaust pipe in the form of dry saturated steam.

Beim Niederschlag der leichten bis mittelschweren Teilchen an der Kondensatorwand geht also der übersättigte Naßdampf mit seinem Wärmeinhalt auf ein kleineres Raumvolumen über, d. h. die innere Energie des Kondensats wird größer, da die Teilchen in diesem flüssigen Zustand dicht nebeneinander gepackt sind. Dies zeigt sich in der höheren spezifischen Wärme der Flüssigkeit gegenüber der des Dampfes bei gleicher Temperatur.When the light to medium-weight particles precipitate on the The super-saturated wet steam with its heat content is absorbed by the condenser wall smaller room volume over, d. H. the internal energy of the condensate increases, because in this liquid state the particles are packed closely together. this is shown in the higher specific heat of the liquid compared to that of the vapor at the same temperature.

Beim Niederschlag des Dampfes an der Kondensatorwand wird also Cv Flüssig >t Cv Dampf cal (Cv = spezifische Wärme pro Volumeneinheit, z. B. gemessen in cm3.oC > Bei diesem Ubergang vom dampfförmigen in den flüssigen Zustand zufolge des kinetischen Energieaufwandes durch den Dampfstrahl, wird das Vakuum im Kondensator zunehmend größer, so daß auch das Druckgefälle für den Naßdampfstrahl - und somit auch seine kinetische Energie - entsprechenc zunimmt. Dies erhöht den Kondensationseffekt im Kondensator zusätzlich.When the vapor is deposited on the condenser wall, Cv Liquid> t Cv vapor cal (Cv = specific heat per unit volume, e.g. measured in cm3.oC> According to this transition from the vapor to the liquid state the kinetic energy expended by the steam jet, the vacuum in the condenser is created increasingly larger, so that the pressure gradient for the wet steam jet - and thus also its kinetic energy - correspondingly increases. This increases the condensation effect in the condenser additionally.

Abb. 6 zeigt ein Anwendungsbeispiel des Dampfstrahlkondensators an einer einfachen Heißdampfkraftanlage mit geschlossenem Kreisprozeß. Hierbei wurde Wasser bezw. Wasserdampf als Arbeitsstoff verwendet. Es handelt sich also um eine einkreisige Wärmekraftanlage mit geschlossenem Kreisprozeß und einer von der Umgebung unabhängigen Kondensation des Abdampfes mit vollständiger Rückführung der Kondensationswärme in Form von Flüssigkeitswärme und Restdampfwärme.Fig. 6 shows an example of the application of the steam jet condenser a simple superheated steam power plant with a closed cycle process. Here was Water resp. Water vapor used as a working substance. So it's a single-circuit thermal power plant with closed cycle and one of the environment independent condensation of the exhaust steam with complete recirculation of the condensation heat in the form of liquid heat and residual steam heat.

Im Schaltbild der Abb. 6 ist ein möglicher Betriebszustand mit entsprechenden Temperatur- und Druckangaben angegeben. Der Druck- und Volumenverlauf an den einzelnen Punkten im Schaltbild ist mit dem P,v-Diagramm der Abb. 9 beschrieben. Bei der Rückführung des Trockendampfes mit dem Verdichter (e) muß mindestens bis auf den Betriebsdruck adiabatisch komprimiert werden. Die dabei eventuell nicht erreichbare Ausgangstemperatur (325 OC) infolge Wärmeverluste, wird im Dampfkessel durch zusätzliche Wärmeaufnahme ausgeglichen. Anstelle der in Abb. 6 verwendeten 1-stufigen Anordnung kann auch eine 2- bezw. 3-stufige Anordnung gemäß Abb. 4 oder 5 verwendet werden.The circuit diagram in Fig. 6 shows a possible operating state with corresponding Temperature and pressure information given. The pressure and volume course on the individual Points in the circuit diagram is described with the P, v diagram in Fig. 9. In repatriation of the dry steam with the compressor (e) must be at least up to the operating pressure be adiabatically compressed. The starting temperature that may not be attainable (325 OC) as a result of heat losses, is in the steam boiler through additional heat absorption balanced. Instead of the 1-stage arrangement used in Fig. 6, a 2- resp. 3-stage arrangement according to Fig. 4 or 5 can be used.

Die Heißdampfkraftanlage besteht aus folgenden, grundsätzlich benötigten Bauelementen: a Kessel (Verdampfer bei der Kaltdampfkraftmaschine), a"Dampfvoluaen, b Dampfturbine, c Dampfstrahlkondensator, d Kondensatpumpe, e Verdichter, f Kondensatgefäß, g Speisepumpe.The superheated steam power plant consists of the following, basically required Components: a boiler (evaporator in the cold steam engine), a "steam volume, b steam turbine, c steam jet condenser, d condensate pump, e compressor, f condensate vessel, g feed pump.

Diese Anlage arbeitet im vollständig geschlossenen Kreisprozeß. Falls man auf die Rückführung des in relativ kleiner Menge anfallenden Trockendampfes verzichtet bezw. an die Umgebung abgibt - also ledir;>Iich das abgeschiedene Kondensat in den Kessel zurückführt - erhalt man einen sogenannten "teilweise geschlossenen Kreisprozeß1,. Gegenüber dem bisher völlig "offen betriebenen Dampfkreisprozeß" (z. B. bei der Dampflok) hätte dieser den Vorteil eines geringen Wasser- und Abwärmeverlustez.This system works in a completely closed cycle process. If one on the return of the relatively small amount of dry steam produced waived or gives off to the environment - that is, only one;> I am the separated Condensate returns to the boiler - you get a so-called "partially closed" Cycle 1 ,. Compared to the previously completely "openly operated steam cycle" (e.g. with the steam locomotive) this would have the advantage of low water and waste heat losses.

Den hier nichtkondensierbaren Restdampf könnte man selbstverständlich auch einem separaten, üblichen Kondensator zuführen und somit unter Abführung dieser relativ kleinen Kondensationswärme einen vollständig geschlossenen Kreisprozeß erhalten. Außerdem könnte man eine 2- oder 3-stufige Anordnung gemäß Abb. 4 und 5 verwenden und damit unter entsprechend geringfügigem Arbeitsaufwand - da nur im wesentlichen Kondensat anfällt - einen vollständig geschlossenen Kreisprozeß erreichen.The non-condensable residual steam here could of course be used also feed a separate, customary condenser and thus discharge this relatively small heat of condensation obtained a completely closed cycle. In addition, a 2- or 3-stage arrangement according to Figs. 4 and 5 could be used and thus with a correspondingly small amount of work - since only essentially Condensate accumulates - achieve a completely closed cycle process.

Abb. 7 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel des Dampfstrahlkondensators an einer Kaltdampfkraftmaschine. Die Kaltdampfkraftmaschine besitzt grundsätzlich die gleichen Bauelemente wie die Heißdampfkraftmaschine nach Abb. 6. Diese haben jedoch zum Teil andere Bezeichnungen. Anstelle des Kessels tritt der Verdampfer und anstelle des im Kessel angesammelten Dampfvolumens wurde hier ein separater Dampfvorratsbehälter a verwendet.Fig. 7 shows another application example of the steam jet condenser on a cold steam engine. The cold steam engine basically has have the same components as the superheated steam engine according to Fig. 6. These have however, some other names. The evaporator takes the place of the boiler and instead of the volume of steam accumulated in the boiler, a separate one became here Steam reservoir a used.

Es wurde hier eine 2-stufige Kondensatorausführung gewählt und dabei vorausgesetzt, daß in der 2. Stufe der gesamte Restdampf aus der 1. Stufe niedergeschlagen wird. Wenn nicht, könnte grundsätzlich auch der Trockendampf aus der 2. Stufe über einen Verdichter - wie in Abb. 6 für die 1. Stufe angegeben - dem Dampfvolumen a' zugeführt werden.A 2-stage condenser design was chosen here and at the same time provided that the entire residual steam from the 1st stage is precipitated in the 2nd stage will. If not, the dry steam from the 2nd stage could in principle also be used a compressor - as indicated in Fig. 6 for the 1st stage - the vapor volume a ' are fed.

Abb. 8 zeigt die Heiß- oder Kaltdampfkraftanlage in der Ausführungsweise als Kolbenmaschine. Hier müssen entsprechende Ventile in die Zu- und Ableitungen zu den Bauelementen angeordnet werden. EV = inlassventil für definierte Einlassmenge, R1 bis R5 = Offnungs- bezw. Schließventile.Fig. 8 shows the superheated or cold steam power plant in the embodiment as a piston engine. Corresponding valves have to be installed in the supply and discharge lines be arranged to the components. EV = inlet valve for a defined inlet volume, R1 to R5 = opening resp. Closing valves.

Die Bezeichnungen für die Bauelemente entsprechen sinngemäß denen der Abb. 6 oder 7. Die Dampfstrahlkondensation wird hier beim Ausstoßen des entspannten Naßdampfes bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens über das Auslaßventil R1 bewirkt. Die Kondensatrückführung erfolgt über die Pumpe d und die Trockendampf-Hückführung über die Pumpe e.The designations for the components correspond accordingly to those of Fig. 6 or 7. The steam jet condensation is here when ejecting the relaxed Wet steam caused during the backward movement of the piston via the outlet valve R1. The condensate is returned via pump d and the dry steam return via the pump e.

Zur Vermeidung von Leistungsverlusten, die bei der Kaltdampfkraftanlage durch unbeabsichtigte Wärmeaufnahme von außen eintreten können, müssen alle Bauelemente, außer dem Verdampfer, dem Dampfvorratsbehälter und den Zu- und Ableitrohren zu diesen Bauelementen gut wärmeisoliert werden.To avoid power losses that occur in the cold steam power plant can occur through unintentional heat absorption from the outside, all components, except for the evaporator, the steam storage tank and the inlet and outlet pipes to these Components are well insulated.

Um Wärmequellen nutzen zu können die auf dem Temperaturniveau der Umwelt stehen, wie z. B. Wasserwärme, muß ein Kältemittel als Arbeitsstoff verwendet werden das bereits unterhalb der Temperatur der Wärmequelle einen für den Betriebsablauf relevanten Gasdruck erreicht.In order to be able to use heat sources at the temperature level of the Environment, such as B. water heat, a refrigerant must be used as an agent are already below the temperature of the heat source one for the operational sequence relevant gas pressure reached.

Für das Ausführungsbeispiel nach Abb. 7 wurde als Arbeitsstoff das Kältemittel R 14 (CF4) verwendet, das einen Siedepunkt von rund -130 OC (bei 1 bar) hat -(Abb. 10). Damit läßt sich z. B. bei einer Wärmequellentemperatur von +10 °C und einem Temperaturgefälle von #t = 30 °C das Kältemittel in den gasförmigen Zustand überführen, dessen Sättigungspunkt (etwa Betriebspunkt) bei -20 OC, 30 bar liegt. Der somit erhaltene druckgespannte Kaltdampf läßt sich mit der Kaltdampfkraftmaschine gemäß Abb. 7 nutzen, indem man ihn beispielsweise auf 3 bar und -85 0C entspannt. Dabei kann man ein Druckgefälle von dP = (30 - 3) bar = 27 bar und ein Temperaturgefälle von AT = (-200C) - (-850C) = 65 OC nutzen. Der Rest von 3 bar Dampfdruck stände dann zur Kondensation des gesättigten Abdampfes im Dampfstrahlkondensator zur Verfügung. In der 2. Stufe müßte dann für den Restdampf der gleiche Dampfdruck (3 bar) für das jetzt wesentlich kleinere Dampfvolumen nochmals aufgewendet werden, um eine vollständige Kondensation in der 2. Stufe zu erreichen.For the exemplary embodiment according to Fig. 7, the working substance was Refrigerant R 14 (CF4) is used, which has a boiling point of around -130 OC (at 1 bar) has - (Fig. 10). This z. B. at a heat source temperature of +10 ° C and a temperature gradient of #t = 30 ° C, the refrigerant in the gaseous state transfer whose saturation point (approximately operating point) is -20 OC, 30 bar. The pressure-stressed cold steam obtained in this way can be used with the cold steam engine according to Fig. 7, for example, by relieving it to 3 bar and -85 ° C. A pressure gradient of dP = (30-3) bar = 27 bar and a temperature gradient can be achieved Use from AT = (-200C) - (-850C) = 65 OC. The rest of 3 bar steam pressure would stand then available for condensation of the saturated exhaust steam in the steam jet condenser. In the 2nd stage, the same steam pressure (3 bar) would then have to be used for the residual steam the now much smaller steam volume are used again to a to achieve complete condensation in the 2nd stage.

Im Schaltbild der Abb. 7 ist ein solcher Betriebszustand mit den entsprechenden Temperatur- und Druckangaben angegeben.In the circuit diagram of Fig. 7, such an operating state is shown with the corresponding Temperature and pressure information given.

Abb. 10 zeigt, unter andern, die Dampfdruckkurve für das Kältemittel R 14 (CF4) mit den im Schaltschema der Abb. 7 verwendeten Sättigungswerten.Fig. 10 shows, among other things, the vapor pressure curve for the refrigerant R 14 (CF4) with the saturation values used in the circuit diagram in Fig. 7.

Die effektive Nutzarbeit, also die Arbeit die von der Wärmekraftanlage nach außen abgeführt und genutzt werden kann, ergibt sich für die Heißdampf- als auch für die Kaltdampfkraftanlage allgemein zu Weff = Wt (Wk + Ws) (Gl. 1) Hierin bedeuten: Wt = Turbinenarbeit, Wk= Verdichter- oder Kompressorarbeit W5 = Speisepumpenarbeit.The effective useful work, i.e. the work of the thermal power plant can be discharged to the outside and used, arises for the superheated steam as also for the cold steam power plant in general as Weff = Wt (Wk + Ws) (Eq. 1) Herein mean: Wt = turbine work, Wk = compressor or compressor work, W5 = feed pump work.

Die effektive Arbeit ist umso größer, je kleiner der Arbeitsaufwand für die Rückführung des Kondensats und des Restdampfes in den Kessel bezw.The smaller the amount of work, the greater the effective work for the return of the condensate and the residual steam in the boiler BEZW.

in den Verdampfer der Wärmekraftanlage ist.is in the evaporator of the thermal power plant.

Um den Restdampf (Trockendampf) wieder in seinen ursprünglichen Zustand (gemäß Abb. 6 auf P = 100 bar, T = 3250C) - zumindest in seinem Druck -zurückzuführen, ist ein Arbeitsaufwand erforderlich der theoretisch ebensogroß ist wie die zuvor an der Dampfturbine durch diesen Dampfanteil gewonnene Arbeit.To return the residual steam (dry steam) to its original state (according to Fig. 6 to P = 100 bar, T = 3250C) - at least in its pressure - to be traced back, an amount of work is required that is theoretically just as large as the previous one work gained on the steam turbine by this steam portion.

Legt man diesen nicht kondensierten Dampfanteil gemäß dem Versuchsergebnis mit 5 % (vom Gesamtdampf, der in die Turbine tritt) zugrunde, so benötigt man zur Rückführung für den adiabat betriebenen Verdichter theoretisch 5 % von der an der Dampfturbine zuvor gewonnenen mechanischen Arbeit.If you place this non-condensed vapor fraction according to the test result with 5% (of the total steam entering the turbine), one needs to Recirculation for the adiabatically operated compressor is theoretically 5% of that at the Steam turbine previously obtained mechanical work.

Es ist also Wk = 0,05 Wt Legt man für die Speisepumpenarbeit W5 einen Pauschalbetrag von 1 % der Turbinenarbeit zugrunde, so ergibt sich die effektive (von der Anlage nach außen abführbare) mechanische Arbeit zu Weff = Wt - (Wk + W5) = Wt - (0,05 + 0,01) Wt = 0,94 Wt Wegen der Rückführung dieser beiden mechanischen Arbeitsbeträge Wk + W in Form von Wärmebeträgen IWkI + 1W51 + 1 s kann dem Kreisprozeß nur noch der fehlende Differensbetrag von außen - durch die Primärwärmequelle -ersetzt bezw. laufend zugeführt werden. Der von außen zuführbare Wärme betrag Qp entspricht also der nach außen abführbaren effektiven Arbeit Weff, oder Qp tS Weff = 0,94 Wt Da beide Energien ihrem Betrage nach gleichgroß sind, also |Qp| =|Weff| ist, und, außer mechanischer Arbeit, keine Energie nach außen abgeführt wird, erhält man für die Primärwärme einen Konvertierungswert von 100 % Damit läßt sich ein sogenannter "thermischer Anlagenwirkungsgrad" allgemein definieren zu von der Anlage nach außen abgeführte Arbeit nth Anlage der Anlage von außen zugeführte Wärme Wt - (Wk + Ws)= W Weff = 1 Qp - Qp - 1 (Gl. 2) Hierin bedeuten: Weff = nach außen abgeführte effektive Arbeit, Q = dem Kreis prozeß von außen zuführbare Primärwärme p Wt = Turbinenarbeit, Wk = Verdichterarbeit, W5 = Speisepumpenarbeit.So it is Wk = 0.05 Wt If you put a W5 for the feed pump work The lump sum of 1% of the turbine work results in the effective Mechanical work (which can be carried away from the system to the outside) to Weff = Wt - (Wk + W5) = Wt - (0.05 + 0.01) Wt = 0.94 Wt Because of the feedback of these two mechanical Working amounts Wk + W in the form of heat amounts IWkI + 1W51 + 1 s can add to the cycle only the missing difference amount from the outside - through the primary heat source - is replaced respectively continuously fed. The amount of heat that can be supplied from outside corresponds to Qp thus the effective work Weff that can be transferred to the outside, or Qp tS Weff = 0.94 Wt There both energies are equal in magnitude, so | Qp | = | Weff | is, and, except mechanical work, no energy is dissipated to the outside, is obtained for the Primary heat has a conversion value of 100%. This enables a so-called "thermal Plant efficiency "generally define to be discharged to the outside of the plant Work nth plant of the plant externally supplied heat Wt - (Wk + Ws) = W Weff = 1 Qp - Qp - 1 (Eq. 2) Here: Weff = effective work dissipated to the outside, Q = primary heat that can be supplied to the cycle from outside p Wt = turbine work, Wk = Compressor work, W5 = feed pump work.

Falls an den Turbinen der sogenannte ideale "Carnotsche Kreisprozeß" durchgeführt wird, erhält man mit den in Abb. 6 an der Turbine angegebenen Ein- und Ausgangstemperaturen für die Heißdampfkraftanlage einen theoretisch thermischen Wirkungsgrad von Maximal T1 - T2 (273 + 325) - (273 + 150) 180 nc Turbine T1 273 + 325 = 30% T1 273 + 325 600 Für die Kaltdampfkraftanlage erhielte man mit den in Abb. 7 an der Turbine angegebenen Ein- und Ausgangstemperaturen einen Carnot-Wirkungsgrad von Maximal T1 - T2 (273 - 20) - (273 - 85) 65 ntcTurbine = T1 = 273 - 20 = 253 = 25%.If the so-called ideal "Carnot cycle" is carried out, one obtains with the inputs indicated in Fig. 6 on the turbine and output temperatures for the superheated steam power plant a theoretically thermal Efficiency of maximum T1 - T2 (273 + 325) - (273 + 150) 180 nc turbine T1 273 + 325 = 30% T1 273 + 325 600 With the in Fig. 7 the inlet and outlet temperatures given on the turbine show a Carnot efficiency of maximum T1 - T2 (273 - 20) - (273 - 85) 65 ntc turbine = T1 = 273 - 20 = 253 = 25%.

Bei der Heißdampfkraftanlage werden somit (100 - 30) % = 70 % von der der Turbine zugeführten Gesamtwärme als Abwärme (Anergie) dem Kreisprozeß wie der zurückgegeben und bei der Kaltdampfkraftanlage entsprechend (100 - 25) % = 75 % . Die von außen auf den Kreisprozeß aufnehmbare Primärwärme ergänzt in beiden Fällen diese zu je 100 % durch Aufnahme höher temperierter Wärme bezw reiner Exergie. Die Höhe des nutzbaren Wärmegefälles ist hierbei ein Maß für die Größe der konvertierbaren Wärmemenge bezw. ein Maß für die "Energiedichte" der betreffenden Wärmekraftanlage.In the case of the superheated steam power plant, (100 - 30)% = 70% of the total heat supplied to the turbine as waste heat (anergy) to the cycle like which is returned and in the case of the cold steam power plant accordingly (100 - 25)% = 75 %. The primary heat that can be absorbed from the outside of the cycle is supplemented in both 100% of these cases by absorbing heat at a higher temperature or pure exergy. The amount of usable The heat gradient is a measure of the Size of the convertible amount of heat respectively. a measure of the "energy density" of the concerned Thermal power plant.

Bei Verwendung von Umweltwärme als Primärwärmequelle steht, neben der Luft- und Erdbodenwärme, als ergiebigste die Wärme des Wassers zur Verfügung. Große Wassermassen haben ganzjährig eine relativ große Temperaturkonstanz und sind daher besonders gut als Wärmequelle (zur Erzeugung von Kaltgas bei konstanter oberer Temperatur) geeignet. Da auch die Latentwärme des Wassers (80 kcal/kg) mit genutzt werden kann, steht ein besonders großer Energieinhalt bei konstanter Temperatur zur Verfügung.When using environmental heat as the primary heat source, next to the air and ground heat, the most abundant is the heat of the water. Large water masses have a relatively high temperature constancy all year round and are therefore particularly good as a heat source (for generating cold gas with a constant upper Temperature). Since the latent heat of the water (80 kcal / kg) is also used can be, there is a particularly large amount of energy at a constant temperature to disposal.

Mit der vorgenannten Kaltdampfkraftmaschine kann man beispielsweise aus 1 m3 Wasser von 20 0C bis zur völligen Eisbildung, also einschließlich mit Nutzung der Latentwärme, eine mechanische Arbeit von theoretisch Amech QR /m3 100 kcal/l . lOOn l/m3 . 1 = ~ 60 kcal/kWh 100 000 kcal/m³ = 116,3 kWh/m³ 860 kcal/kWh gewinnen.With the aforementioned cold steam engine you can, for example from 1 m3 of water from 20 ° C to complete ice formation, i.e. including with use the latent heat, a mechanical work of theoretically Amech QR / m3 100 kcal / l . lOOn l / m3. 1 = ~ 60 kcal / kWh 100,000 kcal / m³ = 116.3 kWh / m³ 860 kcal / kWh gain.

Praktisch könnten daraus - über Generatoren - etwa 100 kWh elektrische Arbeit erzeugt werden.In practice, this could generate around 100 kWh of electrical energy using generators Work to be generated.

Hierzu liefert die Latentwärme des Wassers in diesem Falle allein 80 «0 dieser Energie bei konstanter Arbeitsquellentemperatur bei 0 0C.In this case, the latent heat of the water alone provides this 80 «0 of this energy at constant work source temperature at 0 0C.

Damit können im großen Maßstab sogenannte Kaltdampfkraftwerke gebaut werden die mit relativ hoher Energiedichte arbeiten und ihre Wärme aus dem Meer-, See- oder Flußwasser beziehen können.This means that so-called cold steam power plants can be built on a large scale will work with a relatively high energy density and get their heat from the sea, Get lake or river water.

Da die aus dem Wasser gewonnene mechanische bezw. elektrische Arbeit letzten Endes wieder nahezu vollständig in ihre ursprüngliche Energieform (Umweltwärme) zurückfließt und ohnehin ständig Solarwärme auf die Erde eingestrahlt und nicht genutzt wird, besteht kein Zweifel an der Unerschöpflichkeit dieser regenerativen Energiequelle.Since the mechanical BEZW obtained from the water. Electrical work in the end almost completely back to its original form of energy (environmental heat) flows back and anyway is constantly radiated solar heat onto the earth and not is used, there is no doubt about the inexhaustibility of this regenerative Energy source.

Das heutige Energieproblem könnte damit für alle Zeiten vollständig und umweltfreundlich gelöst werden.Today's energy problem could thus be complete for all time and be solved in an environmentally friendly way.

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Claims (5)

Patentansprüche Dampfstrahlkondensator mit Dampfstrahlkondensator mit Flüssigkeitsabscheider zur Kondensation und zum Niederschlag gesättigter Abdämpfen insbesondere aus Seite und Kaltdampfkraftanlagen mit geschlossenem Kreisprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Expansionsmaschine (Dampfturbine oder Kolberdampfmaschine) mit noch relativ hoher Geschwindigkeit ausströmende Naßdampfstrahl in ein Kondensationsrohr derart eingeführt ist, daß zwischen dem dampfführenden Zuführungsrohr (Strahlrohr) und dem Kondensationsrohr eine Unterdruckkammer gebildet wird in die der Naßdampfstrahl schirmartig in Richtung zur Unterdruckkammer expandiert, sich abkühlt, kondensiert und sich an der Kondensationsrohrwand niederschlägt, wobei das Kondensat sich am gegenüberliegenden unteren Ende - dem Flüssigkeitsabscheider -ansammelt, während der nichtabgeschiedene Restdampf (trockengesätti'ter Dampf von kleiner kinetischer Energie) über ein steil nach oben führendes Abzugsrohr einem Verdichter und - zur weiteren Kondensation - einem 2. Claims steam jet condenser with steam jet condenser with liquid separator for condensation and precipitation of saturated vapors in particular from side and cold steam power plants with a closed cycle process, characterized in that the expansion machine (steam turbine or piston steam engine) A jet of wet steam flowing out at a relatively high speed into a condensation pipe is inserted in such a way that between the steam-carrying supply pipe (jet pipe) and the condensation tube a vacuum chamber is formed in which the wet steam jet Expands like an umbrella in the direction of the vacuum chamber, cools down, condenses and is deposited on the condensation pipe wall, the condensate being deposited on the opposite lower end - the liquid separator - accumulates while the non-separated residual steam (dry saturated steam of small kinetic Energy) via a flue pipe leading up steeply to a compressor and - to further condensation - a 2. oder gar 3. Dampfstrahlkondensator zugeführt wird. or even 3rd steam jet condenser is supplied. 2. Dampfstrahlkondensator mit Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dampfzuführende Strahlrohr in Form einer Ringspaltdüse in das Kondensationsrohr einmündet und der in Richtung zur Kondensationsrohrachse hin aus der Ringspaltdüse expandierende Naßdampfstrahl an mehreren, in Längsrichtung zur Kondensationsrohrachse angeordneten Abscheideflächen niedergeschlagen wird. 2. Steam jet condenser with liquid separator according to claim 1, characterized in that the steam-supplying jet pipe is in the form of an annular gap nozzle opens into the condensation tube and that in the direction of the condensation tube axis Wet steam jet expanding out of the annular gap nozzle at several, in the longitudinal direction to the condensation tube axis arranged separation surfaces is deposited. 3. Dampfstrahlkondensator mit Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abzugsrohr für den Trockendampf auf der in das Kondensationsrohr einmündenden Seite mit einer .valstförmigen Ausbörtelung versehen ist, die ein Absaugen von Flüssigkeitstropfen in das Abzugsrohr verhindert. 3. Steam jet condenser with liquid separator according to claim 1 and 2, characterized in that the exhaust pipe for the dry steam on the The side opening into the condensation tube with a .valst-shaped flared area is provided, which prevents liquid droplets from being sucked into the drain pipe. 4. Dampfstrahlkondensator mit Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dampfstrahlkondensatoren Parallel betrieben sind und für diese ein gemeinsames Abscheidegefäß für das Kondensat und ein gemeinsames Abzugsrohr für den Trockendampf verwendet ist. 4. Steam jet condenser with liquid separator according to claim 1 to 3, characterized in that several steam jet condensers operated in parallel are and for this a common separation vessel for the condensate and a common one Flue pipe is used for the dry steam. 5. Dampfstrahlkondensator mit Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Dampfstrahlkondensatoren in Reihe betrieben sind und diese je aus einer oder aus mehreren parallel geschalteten Einheiten bestehen. 5. Steam jet condenser with liquid separator according to claim 1 to 4, characterized in that two or more steam jet condensers are operated in series and each consists of one or more connected in parallel Units exist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3443759A1 (en) * 1983-12-16 1985-06-27 Böhler AG, 4000 Düsseldorf Mixing condenser for condensing vapours
ES2366308A1 (en) * 2009-01-20 2011-10-19 Sendoa Urbina Ruiz System to generate energy. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3443759A1 (en) * 1983-12-16 1985-06-27 Böhler AG, 4000 Düsseldorf Mixing condenser for condensing vapours
ES2366308A1 (en) * 2009-01-20 2011-10-19 Sendoa Urbina Ruiz System to generate energy. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

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