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Wärmespeicher. Die bisher bekannten überhitzungsspeicher nehmen überhitztem
Dampf vor Eintritt in einen Dampfspeicher einen Teil der Überhitzungswärme mit Hilfe
von ruhenden wärmespeichernden Stoffen, die dann später die gespeicherte Wärme an
den vom Dampfspeicher kommenden Dampf wieder abgeben und diesen so überhitzen. Da
die wärmespeichernden Stoffe beim Laden ihre Temperatur wesentlich erhöhen, so wird
die Temperaturdifferenz zwischen. dem wärmeabgebenden Dampf und dem Speichermedium
ständig erheblich kleiner, während andererseits beim Entladen die Temperatur wesentlich
fällt, so daß auch hier die Temperaturdifferenz zwischen Dampf und Speichermedium
ständig erheblich sinkt. Die Folge ist, daß zur Übertragung der Wärme eine verhältnismäßig
sehr große Oberfläche erforderlich ist und die Wirksamkeit des Überhitzungsspeichers
gegen Ende des Lade- oder Entladevorganges ständig nachläßt, so daß die Temperatur
des zu überhitzenden Dampfes gegen Ende der Entladung sehr stark sinkt.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, bei verhältnismäßig geringer
Speicherflüssigkeitsmenge und kleiner Wärmeaustauschfläche dauernd möglichst gleich
hohe Temperaturdifferenzen sowohl beim Laden als auch beim Entladen des Überhitzungsspeichers
zu erhalten, so daß der entnommene Dampf eine verhältnismäßig gleichmäßige und möglichst
hohe ü'berhitzungstemperatur bekommt. Dies wird, wie die Zeichnungen zeigen, dadurch
erreicht, daß eine zwischen einem oder mehreren Wärmeaustauschapparaten A und einem
oder mehreren Behältern B (oder Rohrerweiterungen oder Rohrregistern) umlaufende
tropfbare
Flüssigkeit wechselweise dem zu speichernden Dampf Wärme entnimmt und an den zu
überhitzenden Dampf abgibt. Durch den Umlauf wird erreicht, daß beim Speichern oder
Entladen der Wärnie immer neue Teile der Flüssigkeit bei fast unveränderlicher Temperatur
mit den Wandungen in Berührung kommen, so daß- einerseie ein verhältnismäßig hoher
Temperaturunterschied zwischen Dampf und Speichermittel gewahrt bleibt und andererseits
infolge der Bewegung der Flüssigkeit der Wärmedurchgangskoeffizient verhältnismäßig
hoch wird. Der entnommene Dampf erhält auf diese Weise mit verhältnismäßig kleiner
Heizfläche eine praktisch gleichbleibende Überhitzung. Die zirkulierende Flüssigkeit
steht unter einem Druck, der eine Verdampfung der Flüssigkeit verhindert.
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Werden beispielsweise, falls als tropfbare Flüssigkeit Wasser gewählt
wird, 2ooo kg Dampf von io atü und 28o' C durch den Wärmeaustauscher auf 235° C
abgekühlt und sollen dementsprechend 2ooo kg Sattdampf von durchschnittlich 9 atü
auf etwa 22o° C erwärmt werden, so würde, wenn man von den Verlusten absieht, sich
eine Wassermenge von ungefähr 418o kg von 225° auf 235' erwärmen und bei
. der Entladung wieder auf 225° abkühlen.
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Bei io m nutzbarem Höhenunterschied würde der für den Umlauf durch
natürlichen Auftrieb wirksame Druck bei diesen Temperaturen 14o mm WS betragen.
Unter der Annahme, daß der Gesamtwasserinhalt des Systems in. 1o Minuten umgewälzt
werden soll und die Widerstandszahl 8 betrage, ergibt sich bei einem lichten Rohrleitungsdurchmesser
von i56mm und einer Gesamtrohrleitungslänge von 25 m ein Druckhöhenverlust von 1t2
mm WS.
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Um beim Laden und Entladen einen gleichgerichteten Umlauf zu erhalten
und so abwechselnd entgegengesetzte Beschleunigungen der Flüssigkeit zu vermeiden,
kann der zugeführte überhitzte Dampf seine überhitzungswärme oder einen Teil davon
nach Abb. z in einen Wärmeaustauschapparat A abgeben, der- im Flüssigkeitswege im
Vorlauf zum Behälter liegt, während der aus dein Dampfspeicher kommende Dampf sich
in einem anderen Wärmeaustauschapparat C überhitzt, der im Flüssigkeitswege im Rücklauf
vom Behälter liegt. Der Dampf, -der, ohne durch den Dampfspeicher zu gehen,
direkt den Dampfverbrauchern zugeführt wird, oder ein Teil davon kann mit durch
den Wärmeaustauscher geführt werden, so daß auch dieser Dampf einen Teil seiner
Überhitzungswärme abgibt. Auf diese 'Weise kann einerseits die Temperatur des direkt
zu den Dampfverbrauchern geführten Dampfes herabgesetzt werden, während der aus
dem Dampfspeicher entnommene Dampf noch weiter überhitzt wird. Es kann so ein weitgehender
Ausgleich der Dampftemperaturen. erreicht werden.
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Der natürliche Auftrieb der erwärmten bzw. das erhöhte spezifische
Gewicht der abgekühlten Flüssigkeit genügen, abgesehen von dem in Abb. i dargestellten
Fall, bei genügend groß bemessener Heiz- bzw. Kühlfläche zur Erzeugung des erforderlichen
Umlaufs, doch- kann zur Erhöhung der Wirksamkeit .oder auch um die Heiz- bzw. Kühlfläche
und zwecks Verringerung der Vei, luste die Verbindungsrohrleitungen klein zu halten,
die Zirkulation durch eine oder zwei Umwälzpumpen erzeugt werden, die entweder periodisch
mit dem Lade- oder Entladevorgang gesteuert werden oder auch die Flüssigkeit dauernd
in derselben Richtung umwälzen. Im letztgenannten Falle wird, wenn bei genügend
groß bemessener Flüssigkeitsmenge ihre Temperatur sich nur wenig ändert, die Temperatur
des dem Überhitzungsspeicher entnommenen Dampfes nur wenig schwanken. Bei Benutzung
von Umwälzpumpen ist zum Zwecke des Umlaufs kein Höhenunterschied zwischen Wärmeaustauschern
und Behältern erforderlich.
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Um die Überhitzung des entnommenen Dampfes noch weiter zu steigern,
kann durch eine besondere Wärmequelle, etwa durch gesonderte Feuerung, durch Frischdampf,
durch Abhitze usw., die Flüssigkeit noch weiter erwärmt werden.