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Oberflächenröhrenkondensator mit Gleichstromkühlwasserführung. Die
Erfindung betrifft einen Ober$ächenröhrenkondensator. dessen Röhren in dem Kondensationsraum
der Länge nach, aber quer zu der Dampfströmungsrichtung verlaufen.
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Bei Einzelkondensatoren mit Wasserröhren, über welche der zu kondensierende
Dampf strömt, oder bei Kondensatoren, bei «-elchen alle Röhren @-on dem Dampf zwischen
dem Eintritt und Austritt für nicht kondensierharem Dampf und Luft bestrichen werden.
hat der Wasserverlauf dieselbe Richtung, die Röhren sind kälter am Eintritt als
am Austritt, weil beim Durchströmen der Röhren das Wasser durch die aufgenommene
Wärme erwärmt wird und beim Kondensieren der Dampf die Wassertemperatur stetig mit
der Länge der Röhren in der Richtung der Wasserströmung erhöht. Die Folge dieses
Temperaturzustandes ist die Abnahme der Fähigkeit des Wassers, Dampf in Abschnitten
des Kondensators zu kondensieren, die von
dem Wassereinlaß verhältnismäßig
weit entfernt liegen. Bei Kondensatoren mit zwei oder mehr Durchgängen sind die
Zustände die gleichen, wenn die Strömung auf einen mittleren Luftauslaß zu gerichtet
ist, oder dieselbe allgemeine Wirkung wird beobachtet, wenn der Luftauslaß am Ende
des unteren Durchganges ist, weil ein größerer Teil der Kondensation in den oberen
Röhren stattfindet und die unteren Röhren eine verhältnismäßig kleine Dampfmenge
kondensieren. Ihre Wirkung besteht vielmehr darin, daß sie die Mischung aus unkondensierbarer
Luft und Dampf kühlen.
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Da Dampf in dem kühlen Ende eines Kondensators mit einem einzigen
Durchgang weit schneller gekühlt wird als am warmen Ende, muß ein größerer Durchfluß
an jenem Ende stattfinden als an dem warmen Ende, damit die untersten Röhren genügend
viel Dampf erhalten. Infolgedessen würde ein größerer Druckverlust an dem einen
Ende des Kondensators als an dem anderen eintreten, was gewöhnlich unmöglich ist,
weil der ganze niedrigste Abschnitt in freier Verbindung mit der Vakuumpumpe steht,
welche die unkondensierbaren Gase absaugt. Infolgedessen kommt bei einem gewöhnlichen
Kondensator mit einem einzigen Durchgang bzw. bei jedem Kondensator in mehr oder
weniger größerem Maße der Dampf nicht in Berührung mit den untersten Röhren an dem
kalten Ende, und Kondensatoren dieser Art sind bis zu einem gewissen Grade in dem
Punkt deshalb unvollkommen gewesen, weil eine Kühlfläche von gewisser Größe entsteht,
die keinen Dampf kondensiert. Wenn die Vakuumpumpe angesetzt wird, um Dampf in den
Kondensator zur Berührung mit allen Teilen der Röhren zu bringen, dann g-ht unkondensierter
Dampf durch das warme Ende und wird aus dzm Auslaß gesaugt. Dies ist unerwünscht,
vielmehr muß besondere Vorsorge getroffen werden, daß dzr Dampf, der durch den Kondensator
hindurchgeht, auch kondensiert..
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die durchströmenden Dampfmengen
den verschiedenen Teilen des Kondensators so anzupassen, daß dieselbe Durchdringungstiefe
auf der ganzen Länge erzeugt und die ganze nutzbare Kühlfläche des Kondensators
ausgenutzt wird. Die Erfindung kann in verschiedener Weise ausg.-führt werden. In
einigen Fällen ist es erwünscht, den Kondensator in Abschnitte zu teilen, Zwischenwände
für die üblichen Röhrentragplatten anzuordnen und denDampf in Richtung auf den kühleren
Abschnitt mittels einer Leitplatte zu lenken, durch Zusammenfassen oder Bündeln
der Röhren dem Fluß in dem wärmeren Teil Widerstand zu leisten oder verschiedene
Vakuumgrade an den Auslässen der verschiedenen Abschnitte aufrechtzuerhalten. Die
Anpassung der Dampfmenge an die verschiedenen Abschnitte des Kondensators kann auch
an der Quelle erfolgen, von welcher der Dampf abgesaugt wird, z. B. in dem Turbinengehäuse.
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In der Zeichnung zeigen Abb. i eine schematische Schnittzeichnung
eines Kondensators mit einem einzigen Durchgang, der in zwei senkrechte Hälften
geteilt und mit einem Ventil oder einer Leitplatte versehen ist, um den Dampfstrom
nach dem Abschnitt hinzuleiten, der die größte kondensierende Wirkung besitzt, Abb.
- einen schematischen Längsschnitt der Ausführungsform der Erfindung, in welcher
der größte Teil des Dampfes gegen den kühleren Abschnitt des Kondensators gerichtet
ist, und zwar durch Bündeln der Röhren innerhalb des «.ärmeren Abschnittes, Abb.3
einen schematischen Längsschnitt der Ausführungsform, in welcher die vermehrte Dampfzuströmung
zu dein kühleren Teil und die verminderte Dampfzuströmung zu dem wärmeren Teil durch
eine Lenkplatte in dem wärmeren Abschnitt des Kondensators erreicht wird, Abb.4
den schematischen Längsschnitt der Ausführungsform, bei welcher die gleiche Eindringungstiefe
des Dampfes durch den Kondensator mittels der Anordnung der Lage der Dampfeinlaß-
und -auslaßöfnungen erreicht wird, Abb. 5 den schematischen Längsschnitt der Ausführungsform,
bei welcher die gliche Eindringungstiefe in den verschiedenen Abschnitten durch
besondere Auslässe für jeden Abschnitt erreicht wird, mittels welcher ein bestimmter
Vakuumgrad in jedem Abschnitt aufrechterhalten wird, Abb.6 die Ausführungsform,
bei welcher die Auslaßkammer der zugeordneten Turbine so angeordnet ist, daß sie
den Abschnitten des Kondensators die Dampfmengen im Verhältnis zu ihren Dampf kondensierenden
Fähigkeiten abgibt, Abb.7 die Ausführungsform, bei welcher zwei Hauptabteile in
weitere Abteile unterteilt sind und jeder mit einer Einrichtung versehen ist, um
die gleiche Dampfeindringungstiefe zu sichern. Diese Anordnung ist für den Fall
besonders geeignet, wo die Kondensatorröhren verhältnismäßig lang sind.
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Gemäß Abh. i besteht der Kondensator aus einem Gehäuse A mit Dampfeinlaß
B und Auslaß C für das Kondensat und die nicht kondensierbaren Gase. Das längliche
Gehäuse A wird von Röhren D durchzogen, die aus der WasserkammerE
mit Wasser g°speist werden und ihr Wasser in den Kopf F wieder abgeben. Eine Röhrenstütze
in Gestalt einer
durchbohrten Platte G teilt den Raum des Gehäuses
A in zwei Abteile, von denen der eine verhältnismäßig kühl ist, nämlich der, welcher
die Wasserröhren n°ben der Wasserkammer E enthält, während das neben dem Wasserauslaß
F liegende Abteil wärmer ist, weil das Wasser bei der Dampfkondensation Wärme aufgenommen
hat.
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Der Dampfdruck ist an jeder Stelle des Einlasses B gleich. Dieser
Druck, welcher ein teilweises Vakuum ist. wird durch eine Luftpumpe (nicht dargestellt)
aufrechterhalten, «-elche (las Kondensat und die nicht kondensierbaren Gase aus
dem Auslaß C abzieht Lind so einen gleichförmigen Vakuumgrad in dein Gehäuse <4
unter den Röhren D herstellt.' Mit anderen Worten, derselbe Druckabfall besteht
zwischen beiden Abteilen und infolgedessen kann nicht mehr Dampf bis zu derselben
Tiefe in dein linken Raum abströmen als in dem rechten, wie es wegen des kühleren
Wassers erwünscht wäre, weil dieses ungleiche Druckabfälle verursachen würde. Was
infolgedessen eintritt, ist ein Gleichgewichtszustand, in w elch:m der Dampf nur
teilweise nach dem kühlen Ende vordringt. Infolgedessen treten Verluste in dem Wirkungsgrad
auf, weil einige Röhren in dem kühleren Abschnitt nicht ihrer Aufgabe genügen, da
der Dampf bereits kondensiert worden ist, bevor er sie erreicht. Um diesen Verlust
an Wirkungsgrad zu vermeiden, wird der Dampfdurchgang durch den Abschnitt vermehrt,
in welchem der Dampf die 'Neigung hat, bis zu einer geringeren Tiefe wegen der größere
Wärme absorbierenden Fähigkeit der Rohre vorzudringen. Diesem Zweck genügt die Platte
H, welche von dem wärmeren Ende des Kondensators aufwärts verläuft und den größeren
Teil ds Dampfes von dein Einlaß B nach dem kühl:ren Ende des Kon(lensators leitet.
Außerdem ist eine Klappe J vorgesehen, «-elche den Dampfeintritt am Einlaß B nach
dein wärmeren Ende (1e, Kondensators drosselt. Durch entsprecheir"le Einstellung
der Klappe J kann der Dampfstrom zii den verschiedenen Abschnitten des Kondensators
entsprechend der Wärmelsapazit<it eines jeden Abschnittes einbestellt werden.
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Gemäß Abb. 2 wird der Dampfstrom von dem Einlaß B durch die kühlen
und warmen Abteile des Kcndeilsators in dem Verhältnis beleitet, (las der relativen
Dampf kondensierena@n Kapazität entspricht, indem ein Durchlaß durch das kühle Abteil
von geringerem Widerstand vorgesehen ist als in dem warmen Abteil. Dieses wird dadurch
ausgeführt, daß die zweite Röhrenreihe aufgebogen ist, so daß sie in die Ebene der
ersten Röhrenreihe hineinreicht. Wenn man die Röhren D in dieser Weise zusammenfaßt,
wird eine geringere Verengung dem in dem kühlen Abteil fließenden Dampfstrom dargeboten,
und diese Wirkung äußert sich in einer größeren Eindringungstiefe mit der gewünschten
Verbesserung des Wirkungsgrades. Dem vergrößerten Dampfstrom und der Geschwindigkeitszunahme
des Dampfs, die sich in einer geringen Zunahme des Reibungsverlustes äußern, wird
durch den größeren und weniger gedrosselten Durchlaß im Vergleich zu dem wärmeren
Abschnitt entgegengewirkt.
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Gemäß Abb. 3 teilt die Platte K den Kon--lensator in zwei Abteile,
ein einziger Auslaß L dient für beide Abschnitte. Die Arbeitsweise dieses Kondensators
entspricht derj enigen nach Abb. 2. Anstatt die Röhren D abzubiegen, wird eine Leitplatte
P zwischen zwei Röhrenlaben gelegt, um den größeren Teil des zu kondensierenden
Dampfes nach dem kühleren Abteil des Kondensators zu leiten.
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Gemäß Abb. 4 werden der Einlaß B' und dc^r Auslaß C
so angeordnet, daß der wärmere Teil des Kondensators weiter von dem Einlaß abliegt
als der kühlere Teil, so daß die Eintrittsgeschwindigkeit des Dampfes diesen nach
dem kühleren Teil zu leiten sucht. Hierdurch wird die Strömung zu den senkrechten
Abschnitten vermehrt, in welche der Dampf sonst weniger tief wegen der größere Wärme
absorbierenden Kapazität einzudringen sucht. Die Durchströmung des Dampfes derjenigen
senkrechten Abschnitte, in welchen die Wärme absorbierende Kapazität wegen der höheren
Temperatur des Kühlwassers geringer ist, wird entsprechend vermindert und so das
Eindringen in die letzten Reihen von Kühlröhren verhindert.
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Bei der in Abb. 5 gezeigten Ausführungsform wird das Gehäuse A von
unten nach oben durch eine Zwischenwand 0 geteilt. Es entstehen zwei Abteile, welche
mit dem Einlaß Bin Verbindung stehen, und beide werden finit Dampf von gleichem
Druck gespeist. Besondere Auslässe P' und O sind für die kühleren und wärmeren Abteile
zum Ablaufen des Kondensats und Abziehen der unkondensierbaren Gase vorgesehen.
An j°dem der Auslässe wird ein solcher Vakuumgrad aufrechterhalten, daß der Dampf
bis zu gleicher Eindringungstiefe in den Abteilen abgesaugt wird. Bei den vorbeschriebenen
Ausführungsformen der Erfindung werden die einzelnen Abteile des Kondensators aus
einem gemeinsanien Einlaß mit Dampf von gleichförmigem Druck am Eintrittsende des
Kondensators versorgt. Die gleichen Eindringungstiefen des Dampfes werden dadurch
gesichert, daß entweder der Dampfstrom in den wärmeren Abteilen gedrosselt wird
bei denjenigen Anordnungen, bei welchen ein gemeinsamer Auslaß
für
die verschiedenen Abteile vorgesehen ist, oder indem man verschiedene Vakuumgrade
an den Auslässen derjenigen Ausführungsformen aufrechterhält, bei welchen jedes
Abteil einen besonderen Auslaß erhält.- Dasselbe Ergebnis kann erreicht werden,
ohne daß man den Dampfstrom drosselt und. gleichzeitig gleichförmigen Druck an dem
unteren Teil des Kondensators aufrechterhält. Diese Anordnung ist in Abb.6 dargestellt,
bei welcher die Verteilung des Dampfstromes in dem ausströmenden Teil der Turbine
bewirkt wird, während die unkondensierbaren Gase durch einen Auslaß abgezogen werden,
der den kühleren und wärmeren Teilen gemeinsam ist. Das Gehäuse A ist durch die
Platte R in zwei Abteile geteilt. Die Platte ist nach oben durch einen aufwärts
gekrümmten Teil S verlängert, der bis zum Gehäuse T des Turbinenlaufrades
U verläuft. Der von dem Laufrad U
abgegebene Dampf wird in die Kammern
V und W geleitet, die oben durch eine Zwischenwand X und unten durch eine Zwischenwand
Y geteilt sind, die sich an die Verlängerung S anschließt. Die Wand Y hat eine solche
Lage, daß die Kammer V mit einem größeren Teil des Turbinenlaufrades U in Verbindung
steht als die Kammer W und deshalb die größere Dampfmenge empfängt. Die Kammer V
steht mit dem kühleren Abteil des Kondensators in Verbindung, die Kammer W mit dem
wärmeren Abteil. Durch entsprechende Lage der Wand Y kann der Dampf derb beiden
Abteilen des Kondensators in einem den Dampf kondensierenden Kapazitäten entsprechenden
Verhältnis zugeführt werden und bei verschiedenen Drucken oder Vakuum, wodurch die
gleiche Eindringungstiefe des Dampfes auf der ganzen Länge des Kondensators gesichert
wird.
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Wenn ein Kondensator verhältnismäßig lang ist und eine große Kapazität
hat, dann ist es erwünscht, den Dampf kondensierenden Raum in mehr als zwei Abteile
zu teilen oder in zwei Hauptabteile und diese wieder zu unterteilen, um die gleiche
Eindringungstiefe des Dampfes zu sichern. Zwei oder mehr der oben beschriebenen
Ausführungsformen können so vereinigt werden, um die gewünschte gleiche Eindringungstiefe
des Dampfes zu erzeugen. Abb. 7 zeigt die Ausführungsform für einen sehr langen
Kondensator. Der Raum innerhalb des Gehäuses A wird in zwei Hauptabteile durch eine
Zwischenwand b geteilt, die der Zwischenwand 0 gemäß Abb. 5. entspricht. Das kühlere
Abteil ist mit einem Auslaß c für die unkondensierbaren Gase und das Kondensat versehen,
ein gleicher Auslaß d ist für das wärmere Abteil vorgesehen. Das kühlere Abteil
wird in kleinere Abschnitte durch eine Platte e senkrecht geteilt. Der wärmere Abschnitt
ist mit einer Leitplatte f versehen, welche eine größere Dampfmenge dem kühleren
Abschnitt zuführt. In gleicher Weise teilt eine Platte g das wärmere Abteil in zwei
Unterabschnitte, von denen der wärmere mit einer Leitplatte da versehen ist,
welche den größeren Teil des Dampfes in den kälteren Abschnitt leitet. Ein etwas
höherer Vakuumgrad wird an dem Auslaß c aufrechterhalten; um mehr Dampf in den kühleren
Abschnitt zu saugen als in den wärmeren. Die Wirkung der Platten f und 1i
gleicht derjenigen der Platte P gemäß Abb. 3. Die gleiche Eindringungstiefe des
Dampfes wird so in allen Teilen eines jeden Hauptteils ebenso gesichert wie in den
beiden Hauptabteilen selbst.