DE3836461C2 - Niedertemperatur-Dampferzeuger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Niedertemperatur-Dampfer­ zeuger mit einem Gehäuse, das eine Einlaßleitung und eine Auslaßleitung für eine in der Nähe ihres Siedepunktes be­ findliche, gegebenenfalls dampfhaltige Flüssigkeit sowie eine Dampfabzugsleitung aufweist.

Dampferzeuger der genannten Art sind aus der DE 31 37 503 A1 bekannt. Dort wird die Flüssigkeit in eine Entspan­ nungs-Verdampfungskammer eingedüst, wobei ein System von Trennplatten darfür sorgt, daß die Restflüssigkeit abgeführt und der Dampf über eine Dampfauslaßkammer abgezogen werden kann.

Andere bekannte Dampferzeuger dieser Art werden beheizt. In der Regel ist das die Flüssigkeit enthaltende Gehäuse von Rohrleitungen durchsetzt, in denen ein Heizmedium, bei­ spielsweise Abgas strömt. Die Temperatur des erzeugten Sattdampfes liegt bei oder geringfügig über der Siedetempe­ ratur der Flüssigkeit bei Atmosphärendruck.

Die Erfindung richtet sich darauf, einen Niedertempera­ tur-Dampferzeuger der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfacher Konstruktion mit abgesenkter Ver­ dampfungstemperatur arbeiten kann.

Zu Lösung dieser Aufgabe ist der Niedertemperatur-Dampf­ erzeuger nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse im wesentlichen vertikalachsig und zylindrisch aus­ gebildet sowie von einer im wesentlichen horizontalen, eine zentrale Öffnung bildenden Trennwand in eine obere und eine untere Kammer unterteilt ist, wobei die Einlaßleitung tan­ gential in die obere Kammer hinein und die Auslaßleitung tangential aus der unteren Kammer herausführt, während die Dampfabzugsleitung zentral von der oberen Kammer nach oben abgeht.

In den beiden Kammern bildet sich eine spiralförmige Strömung aus, für die die Beziehung gilt

r.w = const.

Dabei bedeuten r den Abstand von der Mittelachse und w die jeweilige Geschwindigkeit.

In der oberen Kammer nimmt also die Geschwindigkeit von der tangentialen Einlaßleitung zur zentralen Öffnung in der Trenn­ wand ständig zu. Dabei fällt der Druck ab, so daß also in Richtung auf die Mittelachse die Dampferzeugung fortschreitend zunimmt. Der Dampf wird durch die Dampfabzugsleitung abge­ führt. In der unteren Kammer nimmt die Geschwindigkeit der Flüssigkeit von der zentralen Öffnung der Trennwand zur tan­ gentialen Auslaßleitung unter gleichzeitigem Druckaufbau stän­ dig ab.

Die durch die Druckabsenkung hervorgerufene Dampferzeugung findet bei Temperaturen statt, die unterhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit bei Atmosphärendruck liegen können. Eine gleichzeitige zusätzliche Beheizung ist durchaus möglich, wobei dann die erzeugte Dampfmenge ansteigt. Ferner läßt sich die Vorrichtung auch bei höheren Temperaturen betreiben, und zwar wiederum ohne Beheizung bzw. mit zusätzlicher Beheizung zur Steigerung der erzeugten Dampfmenge.

Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo eine Flüssigkeit, die eine im Bereich des Siedepunktes liegende Temperatur be­ setzt, teilweise verdampft werden soll. Derartige Verhältnisse sind beispielsweise beim Betrieb von Blockheizkraftwerken gegeben, so daß hier ein wesentliches Anwendungsgebiet der Erfindung liegt.

Bei Blockheizkraftwerken wird ein Stromerzeuger von einer Kraftmaschine angetrieben, bei der es sich in der Regel um einen Verbrennungsmotor, beispielsweise einen Gasmotor han­ delt. Diese Motoren arbeiten vorzugsweise mit Normalkühlung, bei der das Kühlwasser deutlich unterhalb der Siedetemperatur bleibt. Eine Abwärmenutzung aus dem Kühlwasser ist daher nur im Heizungsbereich möglich. Um den Bereich der Abwärmenutzung auszuweiten, ist man auf Heißkühlung übergegangen, bei der das Kühlwasser im Motor zum Teil verdampft und anschließend durch einen beheizten Verdampfer der eingangs genannten Art geleitet wird. Die Heißkühlung bedingt erhebliche Nachteile bei der Motorenkonstruktion, ferner die Notwendigkeit einer zusätzli­ chen Ölkühlung, verminderte Lebensdauer, erhöhtes Sicherheits­ risiko und dergleichen.

Mit der Vorrichtung nach der Erfindung ist es nun möglich, das bei der Normalkühlung anfallende Kühlwasser zum Teil zu ver­ dampfen. Dadurch werden, was die Abwärmenutzung anbelangt, die Vorteile der Heißkühlung erzielt, ohne daß deren Nachteile in Kauf genommen werden müssen.

Vorzugsweise ist in der Einlaßleitung des Niedertemperatur- Dampferzeugers eine die Strömungsgeschwindigkeit einstellende Klappe angeordnet. Damit ist eine einfache und wirksame Mög­ lichkeit für die Steuerung der Betriebsbedingungen des Nieder­ temperatur-Dampferzeugers gegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeich­ nun näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2 durch einen erfindungsgemäßen Niedertemperatur-Dampferzeuger für ein Blockheizkraftwerk;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt ein Niedertemperatur-Dampfer­ zeuger ein stehendes zylindrisches Gehäuse 1 mit einer Einlaß­ leitung 2 und einer Auslaßleitung 3. Eine horizontale Trenn­ wand 4, die eine zentrale Öffnung 5 bildet, unterteilt das Gehäuse 1 in eine obere und in eine untere Kammer. Die Einlaß­ leitung 2 mündet tangential in der oberen Kammer. Gleicher­ maßen führt die Auslaßleitung 3 tangential aus der unteren Kammer heraus.

In der oberen Kammer bildet sich eine Spiralströmung aus, die von der Einlaßleitung 2 zur Öffnung 5 hin an Geschwindigkeit zunimmt, wodurch sich der Druck vermindert. Dementsprechend wird vorhandener Dampf rasch abgeschieden und gesättigter Dampf erzeugt. Der Dampf verläßt das Gehäuse 1 durch eine nach oben führende Dampfabzugsleitung 6.

Auch in der unteren Kammer des Gehäuses 1 bildet sich eine Spiralströmung aus, die von der Öffnung 5 zur Auslaßleitung 3 führt. Sie verlangsamt sich zunehmend, wodurch der Druck in Richtung auf die Auslaßleitung 3 wieder ansteigt.

Die Druckminderung im Bereich der zentralen Öffnung 5 der Trennwand 4 senkt den Siedepunkt des Kühlwasser soweit ab, daß auch unter den Bedingungen der Normalkühlung der Kraftmaschi­ ne, d. h. bei Kühlwassertemperaturen von 90-95°C ausreichende Dampfmengen zur Versorgung eines Verbrauchers zur Verfügung gestellt werden können.

Fig. 2 zeigt eine Klappe 7, mit der die Strömungsgeschwindig­ keit in der Einlaßleitung 2 und damit die Betriebsbedingungen des Niedertemperatur-Dampferzeugers eingestellt werden kön­ nen.

Abweichend von dem obigen Ausführungsbeispiel kann der Nieder­ temperatur-Dampferzeuger nach Wunsch zusätzlich beheizt wer­ den. Auch kann er, mit oder ohne zusätzliche Beheizung, bei oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit liegenden Temperatu­ ren arbeiten. Er kann immer dort zum Einsatz kommen, wo Dampf aus einer ggf. bereits dampfhaltigen, nahe ihrem Siedepunkt befindlichen Flüssigkeit erzeugt werden soll.

Claims (2)

1. Niedertemperatur-Dampferzeuger mit einem Gehäuse (1), das eine Einlaßleitung (2) und eine Auslaßleitung (3) für eine in der Nähe ihres Siedepunktes befindliche, gegebenenfalls dampf­ haltige Flüssigkeit sowie eine Dampfabzugsleitung (6) auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im wesentlichen vertikalachsig und zylin­ drisch ausgebildet sowie von einer im wesentlichen horizonta­ len, eine zentrale Öffnung (5) bildenden Trennwand (4) in eine obere und eine untere Kammer unterteilt ist, wobei die Einlaß­ leitung (2) tangential in die obere Kammer hinein- und die Auslaßleitung tangential aus der unteren Kammer herausführt, während die Dampfabzugsleitung (6) zentral von der oberen Kammer nach oben abgeht.

2. Niedertemperatur-Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einlaßleitung (2) eine die Strö­ mungsgeschwindigkeit einstellende Klappe (7) angeordnet ist.