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Verfahren und Vorrichtung zur Wärmeverwertung bei Koch-, Verdampf-und
Trockenapparaten.
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Das Erwärmen, Verdunsten und Verdampfen von Flüssigkeiten, das Trocknen
von feuchten Stoffen usw. wird in der Technik im größten Maßstabe dadurch bewirkt,
daß man Dampf an Heizflächen vorbeileitet, durch welche die Wärme übertragen wird,
während der Dampf sich kondensiert. Der weitaus größte Teil der zur Verfügung stehenden
Wärmemenge entweicht gewöhnlich mit den abgedampften Brüden. Es ist also natürlich,
daß man bei dem Streben nach größerer Wirtschaftlichkeit die Aufmerksamkeit in erster
Linie auf die Brüdenwärme gerichtet hat, während die vollständige Ausnutzung des
Wärmeinhaltes des Heizdampfes in den Hintergrund des Interesses getreten ist. Es
sind jedoch keine unbedeutenden Wärmemengen, die durch die Heizflächen nicht übertragen
werden, sondern mit dem Kondensate oder mit dem nicht niedergeschlagenen Dampfe
die betreffenden Apparate verlassen. Ein Verfahren zur möglichst vollständigen Verwertung
dieser nicht ausgenutzten Wärme, mit welcher eine häufig bedeutende Verschwendung
stattfindet, muß also vom größten Interesse sein.
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Eine Ursache zu Verlusten liegt darin, daß die ganze Heizdampfmenge
nicht immer in der Heizkammer niedergeschlagen wird, sondern daß ein mehr oder weniger
beträchtlicher Teil des Dampfes fortwährend in Dampfform mit dem Kondensate entweicht.
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Infolge des großen Wärmeinhaltes des Dampfes kann dieser Verlust sehr
beträchtlich werden.
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Wenn es aber auch möglich wäre, eine vollständige Kondensation unter
allen Umständen durch geeignete Mittel hervorzurufen, ist es damit nicht sicher,
daß das vollständige Niederschlagen des Dampfes immer das wirtschaftlichste ist.
Bekanntlich bildet das Kondenswasser, das der niedergeschlagene Dampf an den Heizflächen
absetzt, ein erhebliches Hindernis für die Wärmeübertragung, da die Leitungsfähigkeit
des Wassers hierfür eine sehr geringe ist. Wenn also die Bildung des Kondenswassers
an den Heizflächen eingeschränkt wird, indem man nicht allen Heizdampf kondensieren
läßt, so kann man die Leistungsfähigkeit der betreffenden Apparate erheblich steigern
und bei weiterer Verwertung des nicht kondensierten Heizdampfes die Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens erhöhen.
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Zum Beispiel ist es auf diese Weise möglich, die Leistungsfähigkeit
der Tro ckenpartie einer Papiermaschine zu steigern, ohne mehrere Trockenzylinder
hinzuzufügen.
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Bei den Versuchen, die erwähnten Wärmemengen auszunutzen, muß aber
im Auge behalten werden, daß nicht nur die Wärme menge, sondern auch die Temperatur
von Interesse ist. Jede Temperaturerniedrigung bedeutet eine Verminderung des Temperaturgefälles
und somit eine Beschränkung der Möglichkeiten zur wirtschaftlichen Verwertung der
Wärme. Die Verwendung der ablaufenden Wärmemengen zur Warmwasserbereitung ist also
nicht immer wirtschaftlich, wenn eine Verminderung des Temperaturgefälles damit
verknüpft ist.
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Infolge des verhältnismäßig kleinen Wärmeinhaltes des Wassers erhält
man außerdem bei Verwendung der Dampfwärme zur Warmwasserbereitung große Mengen
Warmwasser, die sich nicht immer voll verwerten lassen.
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Zu berücksichtigen ist auch der Unterschied der physikalischen Eigenschaften
zwischen 1 ; Dampf und Wasser. Der Dampf hält pro Gewichtseinheit eine mehrfach
größere Wärmemenge als die Gewichtseinheit Wasser gleicher Temperatur und ist somit
von höherem Werte. Die spezifische Leistung einer Wärmedurchgangsfiäche ist ferner
bei Verwendung von Dampf weit größer als bei Verwendung von Wasser. Da also der
Dampf einen höheren Wert als das Wasser besitzt und zu Zwecken ausgenutzt werden
kann, wo das Wasser keine Verwendung findet,
ist es nicht vorteilhaft,
den Dampf und das Wasser zusammen abzuführen. Durch getrennte Abführung von Dampf
und Wasser kann man vielmehr eine bessere Ausnutzung der Wärme bewirken.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Verwertung der Wärme bei Dampfheizapparaten, bei denen die
Brüdendämpfe unmittelbar in die Atmosphäre entweichen, und besteht darin, daß der
für Heizzwecke, verwendete, nicht kondensierte Dampf, nachdem er vom Kondensat getrennt
worden ist zur Heizvorrichtung zurückgeführt oder einem anderen Wärmeverbraucher
zugeführt wird, nachdem mittels eines Verdichters oder irgendeiner anderen mechanischen
Vorrichtung seine Temperatur oder sein Druck erhöht worden ist.
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Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens besteht aus einem
im Auslaß der Heizvorrichtung angeordneten Verdichter oder irgendeiner anderen mechanischen
Vorrichtung zur Erhöhung des Druckes oder der Temperatur des Dampfes, welche Vorrich
tung mit einem Wärmeverbraucher, z. B. mit der entsprechenden Heizvorrichtung. verbunden
ist.
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Wenn der Heizdampf im Heizapparat eine Spannung hat, die größer als
der Atmosphärendruck ist, und also das Kondensat den Apparat mit einer Temperatur,
die größer als 100 ist, verläßt, kühlt sich bei der Aufsammlung das Kondensat bis
ioo oder niedriger ab, und die überschüssige Wärmemenge wird zur teilweisen Verdampfung
des Kondensates verbraucht. Dieser Wärmeverlust steigert sich natürlich mit erhöhtem
Druck im Heizapparate. Um diesen Wärmeveriust zu beseitigen, kann bei Verwendung
eines geschlossenen Behälters für die Abtrennung des Kondensates von dem nicht kondensierten
Heizdampf der geschlossene Behälter mit einer Vorrichtung zum Herabsetzen des Druckes
im Behälter verbunden sein.
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In der Zeichnung wird schematisch eine Ausführungsform der Erfindung
dargestellt.
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VA bezeichnet die Heizvorrichtung, die im dargestellten Ausführungsbeispiel
aus den Trockenzylindern einer Papiermaschine besteht. Der Dampf wird durch die
Leitung der Heizvorrichtung zugeführt. Nachdem der Dampf der Heizvorrichtung einen
Teil seines Wärmeinhaltes abgegeben hat, wird derselbe zusammen mit evtl. gebildetem
Kondensate durch die Leitung b in einen geschlossenen, isolierten Behälter B eingeleitet.
in welchem der Dampf von dem Kondensate getrennt wird. Der Dampf wird durch die
Leitung c und das Kondensat durch die Leitung d zur weiteren Verwertung abgeführt.
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Der Dampf wird durch die Leitung c einem Verdichter K zugeführt,
in welchem sein Druck und seine Temperatur erhöht wird. Der Verdichter kann auch
durch eine andere mechanische Vorrichtung ersetzt werden. Vom Verdichter K wird
der Dampf im dargestellten Ausführungsbieispiel der Dampfzuleitung a zugeführt,
um aufs neue in der Heizvorrichtung verwerten zu werden; statt dessen könnte er
aber auch einem anderen Verbraucher zugeführt werden.
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Durch den Verdichter wird der Druck im Behälter B herabgesetzt, um
ein Nachverdampfen des in der Heizvorrichtung gebildeten Kondensates zu bewirken.
Dieses Herabsetzen des Druckes im Behälter B kann auch durch eine besondere Vorrichtung.
z. B. eine Vakuumpumpe, bewirkt werden.
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Die durch das Trocknen des Papiers entwickelten Brüden entweichen
unmittelbar in die Atmosphare.