-
Abgasvorwärmer mit Wasserumlauf. Die bekannten Abgasvorwärmer haben
den achteil einer starken Gasausscheidun im 2 9
Innern der Rohre, weil d-s
Speisewasser beim Durchfließen des Heizkörpers eine starke Erhöhung seiner Temperatur
erfährt. Die Gase kommen dort zum Entstehen, wo die Wasserteilchen die von der Heizfläche
zugeführie Wärme aufnehmen. Die Gase-kommen dabei im Augenblick ihres Entstehens,
also wo sie chemisch besonders aktiv sind, _ mit den wasserberührten Rohrteilen
in' Berührung. Sie erneuern sich ständig, wenn ältere Menreu in Bläschenform mit
fortgespült werden. Die Folge sind Korrosionen.
-
Diese Korrosionen im Innern müssen unterschieden «-erden -von den
Abrostungen, die auf der Außenfläche der Rohre auftreten, wenn gegen die bekannte
Bedienungsvorschrift verstoßen wird, daß Abgasvorwärmer zur Verhütung des »Schwitzens«
nicht mit Wasser unter 3o bis 4.o° C zu speisen sind.
-
Diese Erfindung beruht auf der neuen Erkenntnis, daß zur Beseitigung
der Korrosionen im Innern die Abgasvorwärmer wie folgt einzurichten sind: i. in
Berührung mit der Heizfläche darf das Wasser bei der Wärmeaufnahme nur eine geringe
Temperaturerhöhung erfahren, 2. die Temperaturerhöhung des anzuwärmenden Wassers
muß außerhalb der Rohre im wesentlichen durch Mischen erfolgen.
-
Zu diesem Zweck erhält das Wasser des Heizkörpers eine Kreislaufbewegung,
dessen .Menge ein Vielfaches der sekundlich zugeführten Speisewassermenge beträgt.
-
Die Abb. 1, 2 und 3 stellen den Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsbeispielen
dar, und zwar in Abb. i und 2 im Schnitt und in Abb. 3 in einem Grundriß, der sowohl
für Abb. i als Abb. 2 dient.
-
In Abb. i veranschaulicht a den Heizkörper des Vorwärmers, dessen
Wasserinhalt z. B. mittels eines von außen angetriebenen Flügelrades b umgewälzt
wird. Bei c mischt sich das umlaufende Wasser mit dem zugeführten Wasser. Die dabei
frei werdenden Gase bleiben innerhalb der Wassermasse treibend, bis sie die Wasseroberfläche
erreichen und durch die Entlüftungsleitung d entweichen. Bei e verläßt so viel angewärmtes
Wasser den Vorwärmer, als bei c kalt eingetreten war.
-
Die Vorwärmung kann auch stufenweise nach Abb. 2 geschehen. Im Heizkörper
werden mehrere Wasserkreisläufe gebildet. Der letzte Kreislauf besitzt wieder die
Endtemperatur, wie sie der einzige Kreislauf nach Abb. i besitzt; die anderen Kreisläufe
ber. besitzen Zwischentemperaturen mit der Eintrittstemperatur. Der Vorteil lieb
in etwas höherer Leistung, weil das Wärmegefälle sich etwas höher stellt.
-
Zur weiteren Erläuterung dient ein Zahlenheispiel, das auf die Ausführung
nach Abb. i Bezug hat.
-
Wenn der dort dargestellte Abgasvorwärmer eine Leistung von 6o° C
Aufwärmung von i 1/sek. Speisewasser besitzt, erreicht letzteres, nachdem es bei
c mit -.o° C eingetreten ist, ioo° C Endtemperatur, mit der es bei e abfließt. Es
möge sich aus der Beschaffenheit des Speisewassers die Notwendigkeit ergeben h-ben,
die Temperaturänderung im Rohrsystem auf 3° C zu beschränken. Alsdann muß der Kreislauf
durch den Heizkörper auf eine Fördermenge von 2o 1/sek. eingestellt sein. Diese
2o lisek. «erden durch ein Flügelrad b mit ioo° C in den Heizkörper gedrückt, erwärmen
sich in diesem auf 1o3° C und mischen sich bei c mit dem Speisewasser nach der Wärmemengen-Gleichung
201 X 103°C + I 1X 40°C-21 1 X 100°C zu 21 1 Mischungsmenge von ioo° C, die in dem
äußeren Rohr nach oben fließt und sich dort in 1 1 austretendes und 201 weiter umlaufendes
Wasser teilt.
-
Die oben gestellten Bedingungen erweisen sich bei diesem Zahlenbeispiel
also als erfüllt, denn in Berührung der Heizfläche erfährt das Wasser bei der Wärmeaufnahme
nur eine Temperaturerhöhung um 3 ° C, nämlich von 100° C auf 1o3° C, und die Temperaturerhöhung
des Speisewassers erfolgt von 4o° C Eintrittstemperatur auf ioo° C Austrittstemperatur
an der Mischstelle c, also
außer Berührung mit der Heizfläche. Die
Gasausscheidung erfolgt an der Mischstelle. cla hier die Temperaturerhöhung von
-.o° C auf ioo° C stattfindet, nicht dagegen an der Heizfläche, wo sich die Temperatur
des sie bespülenden Wassers nur unwesentlich, nämlich nur um 3° C, ändert. Beim
Mischen erfolgt die Gasausscheidung im Inneren einer Wassermasse, also in einer
Form, die zu Korrosionsschädigungen nicht führen kann. Die Temperaturstufe in Höhe
von etwa 70° C, bei der sich chemisch gebundene Gase aus den gelösten Kesselsteinbildnern
des Wassers abspalten, wird ebenfalls nur an der Mischstelle und außer Berührung
mit der Heizfläche durchschritten.
-
Bei diesem Zahlenbeispiel ist der Spielraum der Temperaturänderung
an der Heizfläche mit 3 ° C angenommen. Wenn die Beschaffenheit des Speisewassers
es zuläßt, wird man ihn einige Grade größer wählen, anderseits ist eine Beschränkung
auf noch weniger als 3' C möglich. Die Einstellung erfolgt an der Umlaufpumpe b,
deren Förderleistung im ersteren Falle zu vermindern, im letzteren Falle zu steigern
ist. .
-
Das Zahlenbeispiel gilt unmittelbar nur für die Kreislaufrichtung
der Abbildungen. Wird die Kreislaufrichtung gegen die Durchspeiserichtung umgekehrt,
so stellen sich die Temperaturen des Kreislaufs etwas anders ein, und zwar stellt
sich bei dem angegebenen Verhältnis die Temperatur im Heizkörper auf 97 bis 10o°
C (statt ioo bis 1o3° C), und das äußere Rohr führt nur i91/sek. Wasser (statt 21)
; die Wärmemengen-Gleichung des Mischvorganges lautet dann etwas ab-\\-eichend:
19 1 X 100°C + 1 1 > 40°C- a0 1 X 97° C. Ob die bei der Mischung ausgeschiedenen
Gase zum Teil mit in das Rohrsvstem gespült «-erden, ist unwesentlich, da die Korrosionsgefahr
hauptsächlich dann besteht, wenn sie in Berührung mit der Heizfläche entstehen,
denn nur in letzterem Falle kommen sie mit Sicherheit mit der Wandung in Berührung,
und zwar im Augenblick ihres Entstehens, wo sie chemisch besonders aktiv sind.
-
Wasserkreislauf und Mischen sind zu diesem hier angegebenen Zweck
und in der diesem Zweck angepaßten Form noch nicht angewendet worden.
-
Wenn sie beispielsweise verwendet wurden, um bei zu kalter Speisung
eine Vorwärmung des Speisewassers vor Eintritt in den Heizkörper auf die eingangs
erwähnte Mindesttemperatur von 3o bis .4o° C mittels der im Vorwärmer nutzbar gemachten
Abwärme zu erzielen, so erfolgte die weitere Anwärmung von diesen 3o bis d.0° C
bis zur Endtemperatur doch in der gewöhnlichen Weise an der Heizfläche, wobei eine
Temperaturerhöhung im Ausmaße von gewöhnlich d.o bis 5o° C stattfindet. Aber auch
wenn die Temperaturerhöhung dabei ausnahmsweise einmal kleiner usgefallen sein sollte,
ist sie immer noch groß genug geblieben, um die korrosiv wirkende Gasbildung an
der Heizfläche auszulösen, um so mehr als dabei fast immer die besonders gefährliche
Temperaturstufe von 7o° C durchschritten werden muß.
-
Wenn schließlich Wasserkreislauf und Mischen auch angewendet wurden,
um die Geschwindigkeit des Wassers an der Heizfläche zu erhöhen, sei. es, um den
Wärmeübergangskceffizienten günstig zu beeinflussen, sei es, um die Gasbläschen
von der Heizfläche fortzuspülen, so ist kein Grund ersichtlich, dabei absichtlich
oder unabsicht-. lieh zu einer so hohen Umlaufszahl des kreisenden Wassers zu kommen,
wie sie für die Zwecke der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Die hohe Umlaufzahl
erscheint, da sie eine hohe Förderleistung der Umlaufpumpe erfordert, unvorteilhaft,
solange es sich allein um Erzeugung einer hohen Geschwindigkeit handelt, die viel
natürlicher und leichter mit Hilfe passender Querschnitte erfolgt.