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Verfahren zur Steigerung der Leistung von Verbunddampfmaschinen. Es
sind Düsen bekannt, bei welchen der zuströmende Dampf überhitzt oder trocken gesättigt
in einer Expansionsdüse adiabatisch bis zu einem geringen Druck expandiert und dann
in der anschließenden Druckdüse wieder adiabatisch komprimiertwird. Eine höhereDruckbildung
kann hierbei nicht entstehen, da gleichzeitig mit der Druckbildung eine Temperaturerhöhung
des Dampfes durch die Kompressions-, Reibungs- und Wirbelungswärme erfolgt. Die
Endtemperatur ist daher höher als die Anfangstemperatur, und es ist infolgedessen
mit einem Druckverlust zu rechnen. Benutzt man äußere Kühlung, so kann man wohl
den Dampfdruck auf der -leichen Höhe halten wie bei der Einströmung in die Düse,
es wird aber die in das Kühlwasser übergehende Wärme nutzlos fortgeführt.
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Würde eine solche Düse in 'der Verbinderleitung einer Verbundmaschine
angebracht und dieser Düse dann zur Druckerhöhung hochgespannter Kesseldampf zugeführt,
so kann manwohl,wie bekannt, dieAufnehmerspannung erhöhen, aber nicht die Temperatur
ermäßigen.
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Bekannt ist ferner, die Düse zwischen zwei von den heißesten Feuergasen
der Feuerung bestrichene Überhitzer zu legen. Dann muß aber bekanntlich eine sehr
starke Kühlung der Düse erfolgen, und die durch den vorgeschalteten Überhitzer zugeführte
Wärme wird zum
größten Teile nutzlos in das Kühlwasser abgeführt.
Es wird hier im wesentlichen nur die Wärme des hinter die Düse geschalteten Überhitzers
nutzbar gemacht werden können.
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Diesem Bekannten gegenüber wird gemäß der Erfindung in die Aufnehmerleitung
einer Verbundmaschine eine aus Expansions- und Verdichtungsdüse bestehende Druckerhöhungsdüse
angeordnet, in welche zusätzlich feuchter Dampf oder Wasserteilchen eingeführt werden.
Dies hat den Erfolg, daß die Nachüberhitzerwärme, daneben auch die in der Düse entstehende
Kompressions-, Reibungs- und Wirbelungswärme vollständig zur Verdampfung der zusätzlich
eingeführten Wasserteilchen verwendet und hierdurch ein erhöhtei# Dampfdruck erreicht
wird. Es treten dann in der Düse bis auf die äußerst geringe äußere Abkühlung durch
die umgebende Luft gar keine Verluste auf, da alle inneren Verluste in Wärme umgesetzt
werden und diese Wärme zur Druckbildung durch Verdampfung herang r Zogen wird, die
nur den Verbrauch von e Wärmeenergie, nicht aber den Verbrauch von potenzieller
oder kinetischer Energie zur Folge hat. Aus der Vermehrung des Dampfdruckes ergibt
sich eine Steigerung der Maschinenleistung.
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Eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in der
beiliegenden Zeichnung dargestellt. Es zeigt: Abb. i die Gesamtanordnung, Abb. 2
einen Längsschnitt durch eine Druckumsetzungsdüse mit Feuchtdampfzuführung. Es sind
nach Abb. i a der Dampfkessel, b ein vor denselben gelegter Hauptüberhitzer für
die Überhitzung des Kesseldampfes. Bei c wird der Kesseldampf dem Hauptüberhitzer
zugeführt, und bei d verläßt er überhitzt den Überhitzen, um in dem Hochdruckzylinder
einer Verbundmaschine Arbeit zu leisten. Der Abdampf dieses Zylinders tritt bei
e in einen Abdampfüberhitzer f, wird überhitzt und verläßt diesen Überhitzen bei
g. Er tritt in den Düsenkörper /a (Abb. 2) und verläßt diesen mit der Aufnehmerspannung
bei i, um dann in dem Niederdruckzylinder zur Arbeitsleistung verwendet zu werden.
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In Abb. 2 ist k der Eintritt des überhitzten Abdampfes in den Düsenkörper
h.. Es ist m eine Expansionsdüse, ya eine Verdichtungsdüse, in welche der feuchte
Dampf von niederer Spannung, aber .mit großer Geschwindigkeitsenergie eintritt.
Innerhalb der Düse ist eine kleine Düse w angeordnet, durch die beliebige Mengen
Feuchtigkeit, beispielsweise in Form feuchten Dampfes, eingeführt werden können.
In der Düse n wird die von der Abdampfüberhitzerwärme herrührende Geschwindigkeitsenergie
allmählich in Kompressionsdruck und Wärme verwandelt. Die Wärme findet feuchten
Dampf bzw. Wasserteilchen und verdampft diese. Es wird die Druckerhöhung durch dieVerdampfung
in ähnlicherWeisegefördert wie in einem Dampfkessel. Es ist, wie in einem solchen,
überschüssige Wärme vorhanden, im Dampf verteilte Feuchtigkeit, sowie ein Druckbildungszwang
durch entsprechend kleinen Querschnitt und schließlich noch der Druckabschluß durch
den Aufnehmerdruck.
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Bei i. in Abb. i verläßt der wieder hochgespannte Dampf die Düse,
um nun in dem Niederdruckzylinder Arbeit zu leisten.
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Es liegt das Vorteilhafte des neuen Verfahrens darin, daß durch den
gesteigerten Druck für den Niederdruckzylinder die Leistungsfähigkeit desselben
bedeutend gestiegen ist. Diese größere Leistung ist ohne besonderen Wärmeaufwand
erreicht, da der Abdampfüberhitzer in den abziehenden Heizgasen liegt.
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Die Düsen arbeiten auch ohne Wärmeverlust, welcher sonst durch die
sich immer bildende Kompressionswärme vorhanden ist, da alleKompressionswärme sofort
bei derDampfbildung durch die innere Verdampfung nutzbringend verwertet wird.
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Es treten in der Druckdüse aber auch Wärmebildungen durch Reibung
undWirbelbildung des Dampfes auf.
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Diese Wärmebildung ist möglichst zu vermeiden, und zwar wird dieses
Ziel durch das neue Verfahren ebenfalls erreicht. Denn die eingeführte Feuchtigkeitsmenge
kann so bemessen werden, daß auch diese Wassermengen zur Verdampfung herangezogen.
werden. Unerwünscht ist eine zu große Dampffeuchtigkeit nach der Druckumsetzung.
Es muß erstrebt werden, daß am Ende der Druckerhöhung der Dampf gerade trocken ist.