DE414322C - Verfahren zur Dampferzeugung - Google Patents

Verfahren zur Dampferzeugung

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DE414322C
DE414322C DED37976D DED0037976D DE414322C DE 414322 C DE414322 C DE 414322C DE D37976 D DED37976 D DE D37976D DE D0037976 D DED0037976 D DE D0037976D DE 414322 C DE414322 C DE 414322C
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pipe
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DED37976D
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MONT WASTE HEAT STEAM GENERATO
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MONT WASTE HEAT STEAM GENERATO
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B27/00Instantaneous or flash steam boilers
    • F22B27/16Instantaneous or flash steam boilers involving spray nozzles for sprinkling or injecting water particles on to or into hot heat-exchange elements, e.g. into tubes
    • F22B27/165Instantaneous or flash steam boilers involving spray nozzles for sprinkling or injecting water particles on to or into hot heat-exchange elements, e.g. into tubes with film flow of water on heated surfaces

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

  • Verfahren zur Dampferzeugung. Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren und :ein sehr leichter Kessel zur Dampferzeugung.
  • Zur schnellen und kräftigen Erzeugung von Dampf ist es bereits vielfach vorgeschlagen worden, Wasser in dünner Schicht an Heizröhren niederrieseln zu lassen. Das Wasser hierbei an der Außenfläche der Rohre fließen zu lassen, ist von vornherein unzweckmäßig, weil dann das ganze Rohrsystem mit einem schweren druckfesten Mantel umgeben werden muß, weil ferner die Rohre ungünstig beansprucht werden und weil die Führung von Dampf und Wasser ohne gegenseitige Störung Schwierigkeiten bereitet.
  • Daher ist man bereits dazu übergegangen, das Wasser in von außen beheizten Rehren niederrieseln zu lassen. In diesen wurden. dabei stets Einbauten, Leitkörper, Innenrohre u. dgl. angeordnet, welche das Wasser am Abtropfen bzw. Abfallen von der Heizfläche verhindern sollten. Dadurch wird ,aber der Strömungsquerschnitt verengt und die stetige Führung von Dampf und Wasser erschwert, so daß die Kessel zum Sprudeln, zu Wasserschlägen und zum Ausbrennen neigen.
  • Schließlich ist es auch bereits vorgeschlagen worden,- die Berührung des Wassers mit den Rohren durch rasche Drehung der letzteren zu sichern. Dies ist wirksam, aber baulich und betrieblich unbequem.
  • Der Erfinder hat nun festgestellt, daß in glatten, von Einbauten freien Heizröhren, besonders bei kleinem Durchmesser, selbst bei großer Länge der Rohre auch bei starker Verdampfung das Wasser als geschlossene stetige Haut niederrieselt, also nicht zum Abtropfen neigt, sofern, wie bei Kesseln der zweiterwähnten Art bekannt, der Dampf gleichläufig mit dem Wasser geführt wird. Nach der Erfindung bildet also die Innenfläche der stetigen Wasserhaut in den Rohren :eine völlig freie Oberfläche, aus v@ef;-cher der Dampf radial austritt, um als mittlere freie Säule bzw. als Kern der Wasserhaut unten aus dem Verdampfungsrohr auszutreten.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht.
  • Abb. i ist ein senkrechter Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Dampferzeugers gemäß der Erfindung, wobei ein Teil der Spritzeinrichtung weggelassen ist, Abb. z ein Grundriß der Abb. i, Abb.3 eine Seitenansicht, Abb. q. ein senkrechter Schnitt durch das obere Ende eines Verdampfungsrohres, Abb.5 ein Grundriß der Sperrleiste des Düsenkörpers, Abb.6 ein Schnitt nach Linie 6-6 der Abb. 5, Abb. 7 eine Teilseitenansicht der Düsenleiste, Abb.8 ein Schnitt nach Linie 8-8 der Abb. 7, Abb. 9 eine Unteransicht der Abb. 8, Abb. i o eine Draufsicht auf die andere Seite der Düsenleiste, Abb. i i eine Teilansicht des Futterrohres für das Verteilungsrohr, Abb.1z ein Schnitt nach Linie 1a-1? der Abb. i i, Abb. i_3 ein senkrechter Schnitt durch eine Ausführung ohne besonderen Düsenkörper. An der Oberseite des Dampferzeugers sind Verteilerrohre i vorgesehen, deren jedes am einen Ende geschlossen ist und am anderen bei a mit einem Rohr 3 verbunden ist, das von einem Sammelrohr q. ausgeht. In dieses mündet ein Wasserzuleitungsrohr 5, das von einer Pumpe 6, vorzugsweise einer Schleuderpumpe, ausgeht. Jedes der an der Unterseite des Dampferzeugers vorgesehenen Rohre 7 ist am einen Ende geschlossen und am anderen bei 8 an ein Rohr 9 und dadurch an ein Sammelrohr io angeschlossen, das durch ein Rohr i i mit einem Wasserabscheider 12 verbunden ist. Von diesem führt ein Rohr 13 zur nicht gezeichneten Kraftmaschine, z. B. einer Dampfturbine. Vom unteren Ende des Abscheiders 12 führt .ein ventilgesteuertes Rohr 14 das Wasser zur Pumpe 6, die es den Verteilerrohren i wieder zuführt.
  • Zwischen jedem Verteilerrohr i und Sammelrohr 7 verläuft eine Reihe von z. B. angeschweißten, gleichmäßig verteilten, engen, langen Verdampfungsrohren 15. Laut Zeichnung sind sechs Verteilerrohre i und Sammelrohre 7 angeordnet, wobei jedes Verteilerrohr mit dem Kopfrohr q. und jedes Sammelrohr mit dem Kopfrohr i o verbunden ist. Der gedrängteren Bauart wegen sind die Verteilerrohre und Sammelrohre abwechselnd in der Höhe versetzt. Auch sind die Reihen von Rohren 15 quer zueinander versetzt. Die Rohre i 5 sind ,glatte, vorzugsweise nahtlose Rohre, die unten völlig offen sind und keinerlei Einbauten, Leitkörper, Innenrohre o. dgl. enthalten-Die Rohre 1, ; und 15 sind in einem Gehäuse 16 untergebracht, das zweckmäßig oben offen ist und aus einer auf ein Drahtnetz aufgebrachten Kieselgurmasse besteht. Das Gehäuse bildet unten einen Verbrennungsraum 17 mit Ölbrennern 18. Die Flamme verläuft nach oben zwischen den Rohren 15 hindurch und erhitzt diese auf hohe Temperatur.
  • Das Wasser wird aus den Röhren i in den Rohren 15 so verteilt, daß es auf der Innenfläche jedes Rohres eine Schicht bildet, die als stetiges Häutchen vom `'erteilerrohr i zum Sammelrohr 7 niederrieselt. Es verbleibt so ein am unteren Ende offener, zentraler Kanal, in welchen der von der Wasserhaut erzeugte Dampf austreten kann, so daß er bequem in das Sammelrohr übertreten kann. Die Dampferzeugung erfolgt so schnell, daß die Verdampfungsziffer ein Mehrfaches derjenigen normaler Kessel ist.
  • Zum Aufgeben bzw. Aufspritzen des Wassers auf die Innenwand des Rohres 15 wird beim Ausführungsbeispiel eine Düse verwendet, welche über dem Rohr t 5 eine Kammer von verhältnismäßig großem Durchmesser hat, während in der Achse des Rohres eine verhältnismäßig enge Austrittsöffnung 21 angeordnet ist. Das Wasser wird der Kammer 2o durch Kanäle 22 zugeführt, die tangential zum Kammerumfang angeordnet sind, so daß das Wasser beim Eintreten in die Kammer in eine Wirbelbewegung versetzt wird, worauf es durch den Kanal 21 an die Rohrwandung angespritzt wird. Die Kammer 2o ist vorzugsweise in einem Metallstück angeordnet, durch dias Kanäle 23 hindurchgehen, die in die äußeren Enden der Tangentialkanäle 22 übergehen. " Jedes Verteilerrohr i ist mit einer größeren Anzahl von Rohren 15, z. B. mit deren siebzehn, verbunden. Um für jedes dieser Rohre eine Beaufschlagungsdüse vorzusehen, ist die ,erforderliche Anzahl von Kammern 2o in den Rohrentfernungen entsprechenden Abständen angeordnet, und zwar sitzen die Kammern in der konvexen Unterfläche einer Halbrundleiste 2.1, in der die Tangentialkanäle 22 von Nuten gebildet werden, die an die Kanäle 23 angeschlossen sind,welche durch die Leiste hindurch nach der flachen Oberseite der Leiste verlaufen. Diese Leiste sitzt in einem Rohr 25, das in dem Verteilerrohri sitzt und die Austrittskanäle 21 in solchen Zwischenräumen aufweist, daß sie über den Rohren 15 liegen, wenn das Rohr 25 eingesetzt ist. Die Leiste 24 wird durch eine rinnenförmige Sperrleiste 26 o. dgl. an Verlagerung gehindert.
  • Das Wasser wird von der Pumpe 6 in den Raum über den Düsenleisten 24 innerhalb der Innenrohre 25 der Verteilerrohre i und durch die Kanäle 23 und die Tangentialkan.äle 22 in die Kammern 2o gedrückt. Es wird durch die Öffnungen 21 an die Wandungen der Rohre 15 geworfen, auf denen es als dünne stetige Haut ni.ederrieselt. Solange der Druck auf das Wasser größer ist als der Druck des Dampfes in den Rohren, wird Wasser in die Rohrenden gedrückt und bildet die vorgeschriebene Wasserhaut, welche je nach dem Pumpendruck über die gesamte Rohrlänge oder einen beliebigen Teil davon verläuft. Gewöhnlich ist der Druck auf das Wasser so groß, daß die Wasserhaut bis an die unteren Enden der Erzeugerrohre verläuft, und es tritt Wasser und Dampf zusammen in die Sammlerrohre. Wenn man den Dampf schon in den Erzeugerrohren überhitzen will, verringert man den Druck auf das Wasser, so daß die Wasserhaut nicht bis zu den unteren Enden der Erzeugerrohre verläuft und der erzeugte Dampf unterhalb mit den Wandungen der '-Rohre in direkte Berührung ge, langt und dadurch überhitzt wird.
  • Im normalen Betriebe strömen Wasser und Dampf, die laut obigem schon im Erzeugerrohre 15 weitgehend getrennt sind, durch die freie untere Öffnung des Rohres 15 zusammen, aber nicht innig vermischt in das Sammelrohr und von da in den Abscheider i o, wo die Trennung sich vollends vollzieht und von wo der Dampf durch das Rohr 13 zur Maschine und dem Kondensator-gelangt, aus dem das Kondensat durch das Rohr 27 der Pumpe wieder zugeführt wird. Durch das Rohr 27 kann gewünschten Falles auch Zusatzwasser für den Betrieb zugeführt werden. Das in dem Abscheider 12 von dem Dampf abgeschiedene Wasser gelangt durch das Rohr 14. in die Pumpe, in welche es ungefähr mit der Temperatur eintritt, mit welcher es aus dem Dampferzeuger austrat. Mit im wesentlichen dieser Temperatur wird es in die Verteilerrohr zurückgeführt, so daß es in hocherhitztem Zustand in den Dampferzeuger eintritt. Wenn der Dampf überhitzt wird, braucht man natürlic'Ih kein Wasser aus ihm abzuscheiden, und es wird die Pumpe von dem Kondensator gespeist.
  • Durch das beschriebene Arbeiten mitWassierüberschuß wird eine gute Kühlung der Rohrwände gewährleistet, so daß diese auch bei sehr geringen Wandstärken nicht ausbrennen und empfindliche Regelvorrichtungen sich erübrigen. Anderseits- wird nur so. die Verwendung relativ weiter und deshalb nicht zum Versetzen neigender Anspritzdüsen ermöglicht. Der Wasserüberschuß führt wiederum nicht zu Störungen, weil hier Wasser und Dampf gleichläufig und zusammen, aber nicht innig vermischt durch die weite Unteröffnung des Erzeugerrohres nach unten austreten. Dank der relativ guten vorhergehenden Trennung von Wasser und Dampf schon vor dem Abscheider kann dieser von einfachster Bauart ohne verwickelte Einsätze, Schleudervorrichtungen u. dgl. sein. In diesen mehrfachen Wechselbeziehungen liegt ein Teil der Eigenart der Erfindung begründet gegenüber dem Bekanntsein von Wasserabscheidern einerseits und dem bei anderen Systemen an sich bekannten Arbeiten mit Wasserüberschuß anderseits.
  • Vorstehende Beschreibung zeigt gleichzeitig auch, daß .erfindungsgemäß das an sich bekannte vorteilhafte Gegenstromprinzip restlos durchgeführt ist, indem Dampf sowohl wie Ü'berschußwasser unten an der heißesten Stelle, die Abgase aber oben an der kühlsten Stelle abgeführt werden. Dank der Zuführung des Wassers in die Erzeugerrohre von oben und außen her, statt, wie bei bekannten Systemen, durch konzentrische Rohre von innen und unten her, wird auch jeder schädliche ZVärmeaustausch zwischen dem kühleren zuströmenden Wasser und dem austretenden Dampfe vermieden.
  • Die Rohre 15 können auch anders als genau senkrecht gestellt werden.
  • Die Erfindung ist überall verwendbar, wo es auf leichtes Gewicht und hohe Leistung ankommt, z. B. für Antrieb von Flugzeugen.
  • Dadurch, das die Verdampferrohre von allen Einbauten frei sind, können sie sehr eng und wegen der dadurch: erhöhten Festigkeit sehr dünnwandig gehalten werden, was für die Verdampfung sehr günstig ist.
  • Anderseits gestattet die Verwendung vieler dünner Rohre eine Anpassung auch. an die engsten Raumverhältnisse, was sehr wichtig ist.
  • Um ein Ausführungsbeispiel zu geben, sei angeführt, daß bei einer ortsfesten Anlage von 15 Atm. Druck und etwa 56o m@ Heizfläche 8o Verteilerrohre mit je 2o Erzeugerrohren vorgesehen sind, deren jedes 8 m Länge und nur 16 mm Außendurchmesser hat, und deren gegenseitiger Abstand nicht ganz 13 mm beträgt.
  • Der hohe Druck des Dampfes in den Dampferzeugungsrohren steift diese in Verbindung mit dem engen Durchmesser gegen jedes Ausbeulungsbestreben ab.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Dampferzeugung, bei dem das Wasser in dünner Schicht abwärts durch aufrechte, von außen beheizte Rohre geleitet und der Dampf unten aus diesen abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser von oben zugeführt und ein engen, innen völlig -glatten und von Einbauten- freien Rohren als sich selbst frei überlassene Haut niedergeführt wird, derart, daß deren ganze Innenoberfläche für die Abscheidung des Dampfes freiliegt, der im wesentlichen durch, den ganzen Rohrquerschnitt unten frei austreten kann.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i mit Benutzung eines Wasserabsch eiders, dadurch gekennzeichnet, daß das an sich bekannte Arbeiten mit Wasserüberschuß zwecks Vermeidung des Zwanges zu genauer überwachung der in die Rohre zuzuführenden Wassermenge und zur Verhütung von Störungen durch den Wasserüberschuß so durchgeführt wird, daß überschußwasser und Dampf durch die gleiche Öffnung zusammen, aber schon wesentlich voneinander abgesondert abgeführt und dann vollends geschieden werden, worauf das Wasser, wie an sich bekannt, erneut den Verdampferrohren zugeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die an sieh bekannte Heizung von unten so durchgeführt wird, daß die Heizgase einerseits und Dampf und Wasser anderseits sich in vollständigem Gegenstrom bewegen, ein Wärmeaustausch zwischen den heißesten Heizgasen und dem Eintrittswasser also vermieden wird.
  4. 4. Schnelldampferzeuger nach Anspruch i, bei welchem Wasser aus einem Verteilerrohr durch Vermittlung einer Düse oder einer Austrittsöffnung den Dampfzugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse in einer in das Verteilerrohr .eingeschobenen Leiste (2q.) ausgebildet ist.
  5. 5. Schnelldampferzeuger nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenleisten (2q.) mit in der Unterfläche angeordneten zylindrischen Ausnehmungen (2o) versehen sind, welche über den engen Öffnungen (21) liegen und mit Tangentialnuten (22) in Verbindung stehen, die ihrerseits an durch die Leiste hindurchgehende Öffnungen (23) angeschlossen sind.
DED37976D Verfahren zur Dampferzeugung Expired DE414322C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE973636C (de) * 1943-04-23 1960-04-21 Borsig Ag Ausbildung von in der Behaelterwand von Verteilern fuer Dampfkessel angeordneten Durchbrechungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE973636C (de) * 1943-04-23 1960-04-21 Borsig Ag Ausbildung von in der Behaelterwand von Verteilern fuer Dampfkessel angeordneten Durchbrechungen

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