DE386309C - Verfahren zur Steigerung der Leistung von Verbundmaschinen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Steigerung der Leistung von Verbundmaschinen. In dem Hauptpatent 386307 und in dem Zusatzpatent 3863o8 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steigerung der Leistung von Verbundmaschinen beschrieben, bei welchen beispielsweise der Abdampf der i. Stufe der Verbundmaschinenanlage unter Zuhilfenahme geringer Mengen feuchten Kesseldampfes im Druck erhöht wird, wodurch eine Leistungserhöhung sowohl in der ersten wie auch in der zweiten Maschinenstufe zustande kommt.
• Diese Druckerhöhung erfolgt in Elementen, welche j e aus einem Nachüberhitzer und einer Druckumsetzungsdüse bestehen, welche derart eingerichtet sind, daß der Druckumsetzungsdüse eine geringe Menge feuchten Kesseldampfes zugeführt wird, welche ausreicht, um vor oder hinter der Druckumsetzungsdüse einen Druckausgleich ,herbeizuführen. Bei den in den älteren Patenten beschriebenen Vorrichtungen läßt sieh die vorerwärmte günstige Einwirkung der zusätzlichen Einführung von feuchtem Kesseldampf nur bis zu einer Druckerhöhung vorteilhaft ausnutzen, weiche etwas über die Hälfte des Kesseldruckes beträgt.
• Zweck der vorliegenden Erfindung ist, diese Art der Leistungssteigerung noch weiterzu-

  treiben, un,l zwar derart, ,daß die Vernichtung

  des Abdampfes bis auf iien doppelten Kessel-

  druck Lind darül)cr ge:tei;-,ert wer Ion kann.

  Zu diesem Zweck wirf "eniiiß .ler Erfindung

  glas Verfahren in ler Weise atlsg:übt. d.113

  die ,Ion @ruckunlsetztin@saüsen zugeführte

  Kessel,1anipfnienge nach vollzogener Drucic-

  urhchullg des 4lAanipfes atis lern f)anil)fstroni

  l'ntllonllllen und alsaan11 1Tleeaaili@C11 weit ü'2er

  .üe Kessel--lalnpfspannung komprimiert uli,l in

  ieseln hochkomprimierten Zustande zur

  Weiterkomprimierung- res 4': hnipfes in einer

  zweiten Druckunisetzung.sdiisengruppe Ver-

  wen hing findet. Flierdurch wir i es möglich,

  den A1).lanipf der ersten \I.aschinenstufe iib<r

  lie Kesselspannung zu verrichten.

  7.ur Erläuterung res Verfahrens ,Vene. das

  in der beiliegenden Zeichnung dargestellte Atis-

  fiihrnngsbeispiel einer nach -lein netten Ver-

  fahren betriebenen Anlage. Es zeigt

  Abb. 1 lie Anlage in der (desamtanordnuri`

  in schematischer Darstellung,

  _ \ i)1). 2 einen I:..ä ngsschnitt kirch die zur

  Verweh hing kollinien 1e nette Dr,iclktt:n-

  s('tlilll@s@ltlse.

  Es betrage der Kesscldrack bei di:ser An-

  lage 13 Atni. a')s.. :]er _11) Iain@f der ersten

  MascIilnenstufe, welche In Jer 4';1). 1 mit C

  bezeichnet ist, Serie als @rb.=its.lan@yf bezeich-

  net, 11111 diese Menge betrage 1 kg pro Sekunde.

  Der voni Kessel ztini Betrieb .ler Druckuin-

  <etzungsdiise abgegel)rne feticli!e Frischdampf,

  ler pro Element etwa ; bis ()- Prozent betrage,

  sei als Zusatzlainl)f 1)ezeiciitiet tinl seile Ge-

  sanitgewicbt mit 0.3 kg - 30 I'rnzent ailge-

  no111111en.

  In 4b'.#. 1 beleatet .1 einen Dampfkessel,

  dessen Dampf durch Ve 1.cit.-ng eil -lein L'.':er-

  hitzer l) und von hier l,irch :lie Leitung h,- der

  erstell llaschiileil:tiife c, im @-@@rliegenden Aus-

  führtingsbeispiel einer ioppelt t@-irl:eil(leii Kol-

  ben:lanipfinaschine. «-elche nach :lein Gegen-

  stromprinzip arbeitet, zugeführt wir 1. In :Ien

  Zvlindern dieser Dampfmaschine verrichtet der

  iiberliitzte Kessel1aillpf Arbeit. Der Abdampf

  gelailgt durch die Leitirrig i in lie äti;: Cher-

  hitzer uni Druckanisetzungsdüse bestellende

  Iaernentengruppe h:, i ;, 1r,, il, 11;;, i." h" i_, hl, il.

  Die einzelnen Drucktimsetzungs läsen Ir, bis lt;

  erhalten durch die Leitung rr feuchten Frisch-

  dampf.

  Der Druck des AIIAauipfes des Zylinders c

  sei finit 1,(i Atin. angenommen un=1 werde in

  ler Düsengruppe i, Ir infolge -!er @ruckl)illun g

  furch Verdarnpfting un l Zuführung von feuch-

  tem Kesseldampf auf etwa f his 8 Atm. im

  Dampfdruck erli"clit. Wie bereits oben er-

  wähnt, beträgt die -Menge res Arbeitstlampfes

  1 kg. Dieser Dampfmenge wird in der Druck-

  umsetzungselementengruppe h, i 30 Prozent

  feuchter Kesseklanipf zugesetzt, so daß die den

  Überhitzer i, l verlassende Dampfmenge jetzt

  1,3 kg beträgt. Diese Dampfmenge «-ira nun

  nicht, wie in dem Haupt- un:l Zu3atzpatent he-

  schrieben, unmittelbar der N ie-ler,Irttckstufe

  der Maschinenaniage zugeführt, son lern e;

  wird --lie der Kesselfrisch-lampfinenge entspre-

  chende :Menge Zusatzlarnpf, I1ä1111ich 0,3 1--

  durch den Kreuzstutzen g a11.1 @lie Leitung 1,

  alT--enonnneil und zti einem gekühlten Kom-

  pressor o geführt, _ iessen Saugvolumen für

  o.3 kg Dampf berechnet ist. Die Arbeits-

  dainpfmenge, welche .nach 4')zug fier erwärm-

  ten 0,3 kg Zusatzlampf 1 kg beträgt, wird nun

  furch eine zweite aus fiberhitzer und

  Druckttmset-r_ultgslüse bestehende 1-leinenten-

  ,yrtippel;. f,-,, l1. f), 1.;, j 3 , l_, f.=, ll. tl geführt

  Lind liier einer weiteren Druckerhöhung unter-

  worf,-n. In dieser zweiten Eleinen,engruppe

  wird nun nicht wie in der ersten Gruppe

  Kesseldampf zur Leistungssteigerung verwen-

  let, sondern der in dein Kompressor o in

  seinem Druck wesentlich erhöhte, infolge der

  Konlpressorkühlting j e,loch noch f:uclite

  Dampf zur Drucksteigerung llerail-ezogeil. Er

  Gelangt volle Kz)nipressor o durch den Dampf-

  sanimler m, die L eitting in, zu den Drucku:n-

  setzttngseleinenten f1 bis f;,. Der Koinpress,)r o

  halbe ;Ion ZusatzIampf, welcher bei ä mit

  8 Atin. al)gezal)ft wurle, auf 25 4tni. ver-

  dichtet. Aus der Verweh lang fieses hochge-

  spannten Zusatzlanipfes in zier zweiten Druch-

  umsetzungseleinentengrupre ergibt sich eine

  Gesamtriruck;teigerting --fies 4b Iampfes auf

  i l Atin. abs., was einem Kesselüber,iruck von

  13 4tin. entspricht. Die aus .lein letzten Ele-

  inent f1, h der zweiten Gruppe austreten-Ie

  Dampfmenge beträgt, nach lein -:ler im Kom-

  pressor o vor iciltete Zusatz laiopf Ien Druck-

  unisetzungsdüsen wieder zugeführt ist, wieder-

  tun 1,3 kg.

  Von dieser Dampfmenge werden wiederum

  0,3 kg Lirch _iie Rohrleitung d abgenommen,

  uni zwar in - lem Verteilungsschieber st, und

  es werden 0,3 I:g der Gleichstrornriiaschine q

  zugeführt, Baren Volumen einem Dainpfver-

  ?)rauch von 0,3 kg angemaßt ist. Hier expan-

  liert der Dampf auf Kondensatorspannung,

  und seine Arbeitsleistung wird zum Antrieb

  des Kompressors o verwenlet. Statt der Ex-

  pansion auf Kondensatorspannung kann, wie

  lies gekannt ist, auch die weiter_ .@Ltsnutzung

  Ies Dampfes in einer ,Zie:lerdrtici;tiirbiile t

  zur 4nwen hing gelangen.

  Die Arheitsdampfmenge von 1 kg teil etwa

  14 4tin. Druck wird gegebenenfalls durch

  einen ()labscheider und die Rohrleitung s un-

  mittelbar in len Dampfkessel .l mit seiner Ge-

  sanntwärine zugeführt. Er kann aber, wie auf

  der Zeichnung dargestellt ist, durch die Lei-

  tung z, unmittelbar in den Überhitzer b und

  von hier aus zur ersten :Maschinenstufe geführt

  werden. Mit Bezug auf den Betrieb des Kompressors o und seiner Antriebsmaschine q ist noch folgendes zu- bemerken: In beiden Maschinen werden, wie oben erwähnt, 0,31,0g Dampf verbraucht. Es sind nach der J. S. Tafel für die Kompression des Dampfes von 8 auf 3o Atm. 68 Kal. pro Kilogramm theoretischer Dampfarbeit aufzuwenden. Bei der Expansion des Dampfes von 14 Atm. auf o,2 Atm. (Kondensatorspannung) werden theoretisch 158 Kal. pro Kilogramm Dampfarbeit gewonnen. Aus dem Vergleich dieser beiden Zahlen ergibt sich, daß selbst bei ungünstigstenWirkungsgrad in dem Zylinderq der Gleichstrommaschine mehr Arbeit geleistet wird, als der Kompressor o zur Kompression der gleichen Dampfmenge verbraucht.
• Für den Betrieb der Gesamtanlage gestalten sich die Verhältnisse wie folgt: Sobald _ der Beharrungszustand in der Anlage eingetreten ist, hat der Dampfkessel nur etwa 3/1" der gesamten Wärmemenge neu zu entwickeln, während 1°/l0 der Dampfmenge in der Anlage fortdauernd umlaufen. Drückt man, wie dies üblich, Arbeitsdampf und Kesselzusatzdampf einheitlich in roo Prozent aus, so h-.t der Arbeitsdampf 77 Prozent und der Kesseldampf 23 Prozent vom gesamten Dampfverbrauch. In dem Beharrungszustande beträgt, wie dies aus oben erläuterter Betriebsweise der Anlage hervorgeht, der thermische Wirkungsgrad für den Arbeitsdampf roo Prozent. Rechnet man nun für die Zusatzdampfmenge den therm.ischen Wirkungsgrad gleich Null, was nach obigen Darlegungen keineswegs der Fall ist, so beträgt der gesamte thermische Wirkungsgrad der Anlage 77 Prozent. Wegen der Steigerung des Dampfdrukkes von 1,6 auf 1q. Atm. unter nutzbarer Ausnutzung des Dampfes in dem Zylinder q soll der gesamte thermische Wirkungsgrad r; 111 noch um 7 Prozent geringer, nämlich zu o,7 angenommen werden.
• Für die Ausnutzung der Kohlenwärme ergibt sich alsdann nach der in Schüle, Thermodynamik S. q.20 angeführten Formel die Ausnutzung der Kohlenwärme mit 'l w - 0,7 X 0,75 X 0,93 X 0,8 - 0,39i. Diese Ausnutzung würde dreimal größer sein, als sie bei S c h ü 1 e mit o,13 angegeben ist.
• Grundbedingung für die Erreichung dieses Effektes ist eine geregelte Strömung des Dampfes, vor allen Dingen in den Druckumsetzungselementen. Bei Inbetriebnahme der Anlage ist noch keine Strömung vorhanden. Sie läßt sich jedoch ohne weiteres herbeiführen, wenn die Räume der Druckumsetzungsdüse, in welchen der Expansionsdampf den geringsten Druck, aber die größte Geschwindib keit besitzt, mit der Atmosphäre oder dem Kondensator in Verbindung gesetzt werden. Zu diesem Zweck werden die -Umformungsdüsen zweckmäßig in der in Abb. 2 dargestellten Weise ausgebildet. In den Räumen w herrscht bei geregelter Strömung der geringste Druck. Er wird also durch die mit Hilfe des Hahnes x abstellbare Leitung y mit dem Kondensator oder der Atmosphäre so lange in Verbindung gehalten, bis die notwendige Dampfgeschwindigkeit erreicht ist.
• Aus vorstehenden Darlegungen geht hervor, daß es auf die konstruktive Durchführung der Vorrichtung an sich nicht ankommt, insbesondere ist es gleichgültig, ob Kolbendampfmaschinen oder Kolbenkompressoren oder Turbinen oder Turbokompressoren zur Anwendung gelangen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Steigerung der Leistung von Kraftmaschinen nach den Patenten 386307 und 3863o8, bei welchen der Abdampf der ersten Maschinenstufe unter Zusatz von feuchtem Dampf in seinem Druck erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus der Druckumsetzungselementengruppe (h, il austretenden Dampf die dem Kesselzusatzdampf entsprechende Dampfmenge entnommen, alsdann mechanisch bis weit über die Kesseldampfspannung komprimiert und dann weiter als Zusatzdampfmen.ge in einer zweiten Druckumsetzungselementeng - r uppe (1, f) benutzt wird, in welcher der Abdampf bis über die Kesselspannung in seinem Druck erhöht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der zweiten Druckumsetzungselementengruppe austretende Dampfmenge zur Arbeitsleistung in zwei Stufen derart benutzt wird, daß in der ersten Maschinenstufe (c) .die ihrer Abdampfmenge entsprechende Menge über Kesselspannung erhöhten Dampfes benutzt wird, während die der Kesselzusatzdampfmenge entsprechende Menge in einer zweiten Maschinenstufe (q) ausgenutzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Arbeitsleistung der zweiten Maschinenstufe (q) zum Betrieb eines Kompressors (o) benutzt wird, der einen Teil des aus der ersten Elernentengruppei austretenden Dampfes mechanisch bis weit über die Kesselspannung verdichtet.