-
Wasserrohr-Dampferzeuger mit zwangläufigem Wasserumlauf. Die Erfindung
betrifft einen Wasserrohr-Dampferzeuger mit zwangläufigem Wasserumlauf, in dessen
Wasserrohren der Druck durch Drosselung des 'Wassers über demjenigen im eigentlichen
Dampferzeuger gehalten wird. Um bei bekannten Dampferzeugern dieser Art eine Dampfentwicklung
in den Wasserrohren zu verhindern, -erfolgt die Abdrosselung des Wassers mitte:s
am Ende dieser Rohre vorgesehener Abschnürungen, oder
auch, unter
Wegfall solcher Austrittswiderstände an den einzelnen Rohrenden, mittels eines oder
mehrerer Drosselorgane, die außerhalb des Kessels in der gemeinsamen Leitung zwischen
den `Vasserrohren und einer Wasser- und Dampftrommel angeordnet sind. Bei Dampferzeugern
mit engen. Wasserrohren, denen das Speisewasser unter Druck zugeführt wird, ist
es ferner auch schon vorgeschlagen worden, die Abdrosselung des zu verdampfenden
Wassers durch kurze Rohrstäbe zu bewirken, welche die Wasserrohre mit eigentlichen
Dampferzeugungsrohren verbinden und welche einen erheblich kleineren Durchgangsquerschnitt
als die Wasserrohre besitzen.
-
Diesen bekannten Ausführungen gegenüber unterscheidet sich der neue
Wasserrohrs Dampferzeuger dadurch, daß bei demselben die Wasserrohre in engere,
die Abdrosselung des zu verdampfenden Wassers bewir7 kende lange Rohre übergehen,
die sich im Bereiche der Heizgase befinden, und in denen das mit erheblich größerer
Geschwindigkeit als in den übrigen Teilen des Dampfeirzeug.ers hindurchfließende
Wasser bei weiterer Wärmeaufnahme und allmählichem Abfall des Druckes von dem in
den Wasserrohren auf den des eigentlichen Dampferzeugers bereits teilweise verdampft.
In den langen, engen Drosselrohren hat das durch dieselben strömende `Vasser Gelegenheit,
von den Heizgasen weitere Wärme aufzunehmen, wobei der Wärmeaustausch infolge der
hohen Strömungsgeschwindigkeit in diesen Rohren ein äußerst lebhafter ist. Da zudem
in den Drosselrohren ein allmählicher Druckabfall eintritt, verdampft das umlaufende
Wasser bereits teilweise in diesen Rohren. Die Folge von a11 dem ist, daß die verdampfte
Menge im Verhältnis zu der im Dampferzeuger flüssig gebliebenen Menge wesentlich
größer ausfällt, als in dem Falle, wo in dem die Abdrosselung bewirkenden Teil keine
Wärme zugeführt wird. Die engen, langen Drosselrohre haben somit zur Folge, daß
die umlaufende Wassermenge kleiner ausfällt und die Umlaufpumpe infolgedessen kleiner
bemessen werden kann. Dieser Umstand trägt nun zur Erzielung des mit der Erfindung
angestrebten zweiten Vorteils bei. Dieser besteht darin, daß beim neuen Dampferzeuger
eine Verdampfung des zu fördernden Wassers in der Umlaufpumpe selbst, und daher
eine Beeinträchtigung des `Virkungsgrades dieser Pumpe dadurch verhindert werden,
daß die Zuleitung für die Speiseflüssigkeit vor der Pumpe in deren Saugrohr münden
gelassen wird, so daß die Speiseflüssigkeit die von der Pumpe angesaugte Flüssigkeit
vor deren Eintritt in die Pumpe abkühlt. Diese Abkühlung ist nun umso stärker, als
beim neuen Dampferzeuger die umlaufende Wassermenge kleiner als bisher ausfällt,
so daß das der Pumpe zufließende Gemisch am Verdampfen in dieser und somit eine
Beträchtigung des Wirkungsgrades der Pumpe sicher verhindert wird.
-
Auf der Zeichnung ist eine Ausführung der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht. Es zeigt: Abb. i schematisch einen Dampferzeuger und Abb. ? ein
Entropieschaubild.
-
In Abb. i bezeichnet c eine Wasser- und Dampftrommel, in welcher die
eigentliche Verdampfung vor sich geht. Der sich bildende Dampf wird durch Leitung
l einem nicht gezeigten Dampfverbraucher zugeführt, während der in der Trommel -c
nicht verdampfte Teil des Wassers durch ein Fallrohr d einer Pumpe e zufließt, in
der es eine Druckerhöhung erfährt. Die Pumpe e fördert das Wasser in eine Leitung
f, mit welcher das Wasserrohrbündel a in Verbindung steht. Die Wasserrohre a gehen
in engere Rohre w über, die mit der Trommel c verbunden sind. Die Rohre tv sind
noch den Heizgasen der Feuerung ausgesetzt und ihre Länge ist verhältnismäßig groß;
sie bewirken eine Abdrosselung des Wassers und somit eine Druckerhöhung in den Wasserrohren
a. !t bezeichnet eine Leitung zum Zuführen von Speisewasser, die von der
Pumpe ein das Fallrohr d mündet, welches gleichzeitig das Saugrohr der Pumpe bildet.
-
In den Rohren tv findet ein allmählicher Abfall des Druckes von den
in den Wasserrohren herrschenden auf den des eigentlichen Dampferzeugers d statt.
Infolge weiterer Wärmezufuhr in den Röhren tv findet in denselben bereits eine teilweise
Verdampfung des durchfließenden Wassers statt. Dabei erfährt das Wasser-Dampfgemisch
in den engen Rohren tv eine wesentliche Geschwindigkeitserhöhung, was einmal den
Wärmeaustausch zwischen den Heizgasen und der zu verdampfenden Flüssigkeit begünstigt
und zudem eine gefährliche Erhitzung dieser Rohre w, sowie eine Bildung von Kesselstein
in denselben verhindert. In den Wasserrohren a tritt dagegen infolge des dort herrschenden
höheren Druckes noch keine Verdampfung ein, so daß diese Rohre unbedenklich der
strahlenden Feuerung ausgesetzt sein können. Das durch die Leitung lt zufließende
Speisewasser bewirkt eine Abkühlung des umlaufenden Wassers, so daß eine teilweise
Verdampfung des letzteren in der Pumpe ,e, was deren Wirkungsgrad äußerst nachteilig
beeinflussen würde, verhindert.
-
Die geschilderten Vorgänge sollen an Hand der Abb. a, welche ein Entropieschaubild
zeigt, noch näher erläutert werden. In dieser Abbildung sind in einem rechtwinkligen
Koordinatensystem
die absoluten Temperaturen T als Ordinate und die Entropie S als Abszisse aufgetragen.
Das Schaubild bezieht sich auf die ganze von der Umlaufpumpen geförderte Flüssigkeitsmenge.
Die durch; den vom Rohrbündel a dargestellten Überdruckteil fließende Flüssigkeitsmenge
nimmt in diesem Wärme auf, und zwar vom Punkte A, welcher in allgemein üblicher,
zulässiger Annäherungsweise auf der den flüssigen Zustand vom nassen Dampf scheidenden
Grenzlinie gezeichnet ist, und welcher der Temperatur der Flüssigkeit hinter der
Pumpe n entspricht, bis zum Punkte B, welchier der Temperatur der Flüssigkeit @entr
sprichst, die sie unmittelbar vor dem Einströmen in die engen Rohre tv besitzt.
Dem Punkte B entspricht ein Druck p1. Beim Durchströmen der engen Rohre tv sinkt
der Druck der Flüssigkeit längs einer Kurve g", bis zu dem Drucke, der in der Trommel
e herrscht. Dieser Druck sei gleich p, und er wird im Entropieschaubild durch eine
wagerechte Linie dargestellt. Die Kurve g", schneidet diese Wagerechte >> im Punkte
F. Die Wagerechte p schneidet die Grenzlinie, die den flüssigen Zustand vom nassen
Dampf scheidet, im Punkte D, und die Grenzlinie, welche den Zustand nassen Dampfes
von der Überhitzung scheidet, im Punkte E. Der Punkt F teilt die Strecke
DE im Verhältnis der verdampften Menge zu der flüssig gebliehenen Menge.
Dieses Verhältnis bestimmt die Fördermenge der Umlaufpumpe s. Durch Regelung der
Leistung der Pumpe n hat man es in der Hand, die Höhe des Punktes B im Entropieschaubild
zu bestimmen, und somit auch die Lage von F. Zu diesem Zwecke können in Verbindung
mit der Umlaufpumpe Mittel zur Erhöhung ihrer Fördermenge und Förderhöhe vorgesehen
sein. Diese können so ausgebildet sein, daß sie durch selbsttätige oder von Hand
vorzunehmende Einstellungen ein Arbeiten der Pumpe e in Anpassung an den Dampfverbraucher
ermöglichen.
-
Würde nach der Drosselung des Wassers bis zu dessen Eintritt in die
Trommel C keine Wärme mehr zugeführt, so sinkt der Druck nach der Kurve gleichen
Wärmeinhaltes g (Abb. a), welche die Wagerechte D, F in C
schneidet.
In diesem Falle verhält sich das erzeugte Dampfgewicht zum Pumpenfördergewzcht wie
D C : E D, d. h. viel ungünstiger, so daß die Pumpe größer zu bemessen
wäre, und das umlaufende Wasser vor dessen Eintritt in die Pumpe auch weniger stark
abgekühlt würde.
-
Der durch eine Leitung aus der Trommele abfließende Dampf kann erforderlichenfalls
in an sich bekannter Weise noch überhitzt werden.