DE360363C - Oberflaechenkondensationsanlage mit Querstromkuehler an Dampffahrzeugen - Google Patents

Oberflaechenkondensationsanlage mit Querstromkuehler an Dampffahrzeugen

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DE360363C
DE360363C DEK68010D DEK0068010D DE360363C DE 360363 C DE360363 C DE 360363C DE K68010 D DEK68010 D DE K68010D DE K0068010 D DEK0068010 D DE K0068010D DE 360363 C DE360363 C DE 360363C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B5/00Condensers employing a combination of the methods covered by main groups F28B1/00 and F28B3/00; Other condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28CHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00Other direct-contact heat-exchange apparatus

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Oberflächenkondensationsanlage mit Querstromkühler an Dampffahrzeugen. Die Bestrebungen, bei Dampffahrzeugen -insbesondere Lokomotiven - den Dampfverbrauch, d. h. den Kohlenverbrauch für die Leistungseinheit durch eine Kondensationsanlage herabzusetzen, sind bisher ausnahmslos an der Schwierigkeit gescheitert, das für die Kondensation benötigte Kühlwasser so weit zurückzukühlen, als für eine wirksame Kondensation erforderlich ist und das Kühlwasser in richtiger Schaltung durch den Oberflächenkondensator zu leiten, ohne daß zuviel Raum, Gewicht und Kraftaufwand für diese ganze Einrichtung erforderlich ist. Eine nach vorliegender Erfindung ausgebaute Anlage ermöglicht die Erreichung des gesetzten Zieles.
  • Darnach wird das Kühlwasser im Gewicht von wenigstens 30 kg/sek. bezogen auf ein Quadratmeter Eintrittsquerschnitt der Kühlzone des Querstromkühlers im einfachen Kreislauf durch den Oberflächenkondensator und den Querstromkühler hindurchgeführt. Diese verhältnismäßig große spezifische Wassermenge wird aus folgender Überlegung gewählt Um eine möglichst günstige Kühlleistung zu erzielen, ist es nicht nur notwendig, die Luftmenge durch den Kühlkanal möglichst groß zu machen, sondern es muß auch angestrebt werden, die Wärmemenge, welche = kg Luft aufzunehmen vermag, möglichst groß zu machen.
  • Die Aufnahmefähigkeit von x kg Luft kann nun mit Hilfe des Wärmediagrammes (Abb. x) beurteilt werden, in welchem als Abszisse die Temperatur, als Ordinate die Wärmemenge (Kal.) aufgetragen ist, die x kg Luft bei den Sättigungsgraden (in Prozent) enthält, welche durch die verschiedenen von links unten nach rechts oben ansteigenden Kurven dargestellt und mit den zugehörigen Sättigungsziffern in Prozent beschrieben sind. Der Anfangszustand der in den Kühler eintretenden Luft sei in diesem Diagramm beispielsweise durch den Punkt A gegeben, entsprechend einer Temperatur der Luft von 15' und einer Sättigung der Luft von 70 Prozent. Für diesen Punkt beträgt der Wärmeinhalt der Luft 8 KaL/kg. Die Luft wird möglichst viel Wärme aufgenommen haben, wenn der Punkt B, welcher dem Zustand der Luft beim Verlassen des Kühlkanales entspricht, möglichst nahe der Sättigungslinie von roo Prozent liegt und außerdem einer möglichst großen Temperatur zugehört.
  • Wenn davon ausgegangen wird, daß die Oberflächenkondensationsanlage ein Vakuum von 85 Prozent erzeugen soll, so wird das vom Kondensator abfließende warme Wasser eine Temperatur von ungefähr 5o' haben. Bei normalen Oberflächenkondensationsanlagen wird in der Regel angenommen, daß die durch den Kondensator fließende Kühlwassermenge das 6o fache des zu kondensierenden Dampfgewichtes beträgt. Da pro Kilogramm zu kondensierenden Dampfes rund Sao Kal, durch das Kühlwasser aufgenommen werden müssen, so wird die Temperatur des in den Kondensator eintretenden Wassers 540: 6o - g ° C niedriger sein müssen als die Temperatur des abfließenden Wassers, also 50 - g - 410- Ein Temperaturunterschied von g ° kann aber in einem Querstromrieselkühler, der auf einem Fahrzeug untergebracht ist, nicht erzielt werden, da die Fallhöhe viel zu gering ist. Bei den beschränkten Raumverhältnissen gelingt erfahrungsgemäß bei -einmaligem Durchgang des Wassers durch den Kühler nur eine Herabkühlung um etwa 4,5° C. Bei Verwendung des üblichen Verhältnisses zwischen Kühlwassergewicht und Dampfgewicht muß also eine besondere Anordnung getroffen werden, daß die ganze Abkühlung um g ° erreicht wird.
  • Das kann entweder in der Weise erfolgen, daß jedes Wasserteilchen mehrmals hintereinander durch den Kühlkanal des Querstromrieselkühlers hindurch fallen gelassen wird, oder daß die vom Oberflächenkondensator kommende Wassermenge vor dem Durchfallen durch den Kühlkanal mit einer mindestens ebenso großen Umlaufwassermenge gemischt wird, worauf die Mischwassermenge, welche also mindestens doppelt so groß ist wie die Kühlwassermenge des Oberflächenkondensators, ein einziges Mal durch den Kühlkanal hindurch fallen gelassen wird, nach welchem Vorgang die gekühlte Mischwassermenge wieder in die den Oberflächenkondensator durchströmende Kühlwassermenge und die Umlaufwassermenge getrennt wird, welch letztere nur am Querstromkühler - einen Umlauf vollführt.
  • Diese beiden Rückkühlverfahren haben Nachteile: Das erste, die baulich verwickelte Wasserführung und Wasserverteilung und die mehrfachen Pumpen; das zweite macht ebenfalls eine zweite Pumpe notwendig und ist überdies in der Kühlwirkung nicht sehr günstig, weil durch das Mischen des Kondensationskühlwassers und des Umlaufwassers die mittlere Temperaturdifferenz gegenüber der Kühlluft verkleinert wird. Es gelingt nun auch eine Abkühlung des Wassers, um die erforderlichen g° zu erreichen, wenn gemäß vorliegender Erfindung eine so große Menge Kühlwasser durch die Kondensationsanlage hindurchgeleitet wird, daß der Temperaturunterschied des Wassers beim Eintritt und Austritt aus dem Kondensator nicht größer ist als der Temperaturunterschied des Kühlwassers beim einmaligen Durchströmen durch die Kühlzone, also q.,5°. Das Wassergewicht muß in diesem Falle mindestens das i2o fache des Dampfgewichtes betragen. In diesem Falle ergibt sich eine mittlere Temperatur des Wassers in der Kühlzone von Nimmt man zwischen der mittleren Wassertemperatur in der Kühlzone und der mittleren Lufttemperatur der eintretenden Luft einen Unterschied von etwa ro° an, so beträgt die mittlere Temperatur der Luft in diesem Falle 37,5°. Der entsprechende Punkt für den Zustand der Luft beim Austritt aus dem Kühler ist im Wärmediagramm der Abb. i mit B bezeichnet. Ihm entspricht ein Wärmeinhalt von 30 Kal./kg. Es kann also in diesem Falle pro Kilogramm durch die Kühlzone hindurchgehender Luft eine Wärmemenge von 30 - 8 - 22 Kal. abgekühlt werden.
  • Nimmt man nun an, daß die Geschwindigkeit der Luft beim Eintritt in die Kühlzone 5 m/sek. und das spezifische- Volumen der Luft o,86 Kal./kg beträgt, so strömt durch jeden qm des Eintrittsquerschnittes der Kühlzone ein Luftgewicht von 5 : o,86 = 5,82 kg/sek.
  • Diese 5,82 kg Luft werden also insgesamt 5,82-2-- = 127 Kal./sek. aufnehmen. Das auf i qm Querschnitt der Kühlzone bezogene Luftgewicht vermag also eine Kühlwassermenge von 127: 4,5 = 28,4 oder rund 30 kg/sek. um q.,5° abzukühlen. Dieses verhältnismäßig große Kühlwassergewicht muß vorhanden sein, um bei einem einfachen Umlauf durch den Kondensator und den Kühler die beabsichtigte große Kühlwirkung zu erreichen.
  • Die Zeichnung zeigt in Abb. 2 in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Unter dem Vorderteil des Dampfkessels i ist ein Oberflächenkondensator 2 angeordnet. Diesem strömt aus dem Dampfzylinder 3 durch das Rohr q. verarbeiteter Dampf zu. Das Kondensat wird vermittels des Rohres 5 von einer nicht eingezeichneten Kondensatpumpe abgesaugt. Hinter der Lokomotive x ist ein Tender 6 angehängt, auf dem die Rückkühleinrichtung untergebracht ist. Der Tender enthält einen kleinen Wasserbehälter 7. . Daraus saugt mittels eines Rohres 8 eine von einer Hilfsturbine 9 angetriebene Pumpe io Kühlwasser im Gewicht von wenigstens 3o kg/sek., bezogen auf i qm Eintrittsquerschnitt der Kühlzone der als Querstromkühler ausgebildeten Rückkühleinrichtung, an und drückt es durch das Rohr ii dem Oberflächenkondensator 2 zu. Das Wasser durchströmt im einfachen Kreislauf den Kondensator und nimmt dabei die abzuführende Wärmemenge auf und fließt durch das Rohr 12 zu der ebenfalls von der Hilfsturbine 9 angetriebenen Pumpe 13, die es durch das Rohr 1q. in -einen Behälter 15 fördert. Der Behälter 15 bildet die Oberseite der Kühlzone bzw. eines Kühlkanales, durch den das Wasser in feiner Verteilung hindurchfällt, wobei es den durch die Bewegung des Fahrzeuges erzeugten Luftstrom einmal kreuzt. Die Luft tritt bei 16 in den Kanal ein und bei 17 wieder aus. Das Wasser sammelt sich im untersten Teil dieses Kanales und strömt alsdann in den Behälter 7, aus. dem es unter Einwirkung der Pumpe io den Kreislauf von neuem beginnt.

Claims (1)

  1. PATENT-ANSPRUcH: OberflächenkondensationsanlagemitQuerstromkühler an Dampffahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daßäKühlwasser im Gewicht von wenigstens 30 kg/sek., bezogen auf i qm Eintrittsquerschnitt der Kühlzone des Querstromkühlers, im einfachen Kreislauf durch den Oberflächenkondensator und den Querstromkühler hindurchgeführt wird.
DEK68010D Oberflaechenkondensationsanlage mit Querstromkuehler an Dampffahrzeugen Expired DE360363C (de)

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