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Durch überhitzten Dampf beheizter Zwischenüberhitzer Die Erfindung
bezieht sich auf durch überhitzten Dampf beheizte Zwischenüberhitzer, in welchen
der Heizdampf in einer ersten Zone seine überhitzungswärme und in einer zweiten
Zone seine Verdampfungswärme ganz oder zum Teil abgibt. Bei der konstruktiven Ausführung
solcher Zwischenüberhitzer ergeben sich insofern Schwierigkeiten, als in den beiden
Zonen besonderen Bedingungen genügt sein muß, um eine möglichst günstige Wärmeübertragung
vom Heizdampf an den zu überhitzenden Dampf zu erzielen. In der ersten Zone, in
welcher der Heizdampf seine Überhitzungswärme an den in der zweiten Zone bereits
vorüberhitzten Zwischendampf abgibt, ist es in jedem einzelnen Fall zur Erreichung
der höchstmöglichen Überhitzungstemperatur erforderlich, daß der Zwischendampf in
dem Maße, wie im Verlauf seines Weges seine Temperatur steigt, auch durch entsprechend
heißeren Heizdampf beheizt wird. Dieser Forderung ist genügt, wenn der zu überhitzende
Dampf vollständig im Gegenstrom zum Heizdampf geführt wird. In der zweiten Zone
bleibt die Temperatur des Heizdampfes bzw. des Heizdampfkondensats auf der gesamten
Länge der Heizrohrleitung im wesentlichen gleich, so daß es, wenigstens mit Rücksicht
auf das erzielbare Temperaturgefälle zwischen dem Heizmittel und dem zu überhitzenden
Dampf, unerheblich ist, ob der zu überhitzende Dampf im Gegenstrom oder im Gleichstrom
zum Heizmittel strömt. Dagegen ist es für einen günstigen Wärmeübergang hier besonders
wesentlich, daß die Strömungsgeschwindigkeit des zu überhitzenden Dampfes hoch ist.
Dieser Forderung wird dadurch genügt, daß man in der zweiten überhitzerzone den
Strömungsquerschnitt für den zu überhitzenden Dampf klein hält, indem man den überhitzerraum
durch Lenkwände so unterteilt, daß der zu überhitzende Dampf diese Zone"unterRichtungswechsel
durchströmt. Die Erfindung ermöglicht demgemäß bei Zwischenüberhitzern der in Frage
stehenden Art eine günstige Raumausnutzung und die Erreichung einer verhältnismäßig
hohen überhitzungstemperatur für eine gegebene Heizfläche dadurch, daß der zu überhitzende
Dampf durch die erste Zone zwecks möglichst wirksamer Ausnutzung des Temperaturgefälles
vollständig im Gegenstrom zum Heizdampf und, durch die zweite Zone mittels Unterteilung
durch Lenkwände und unter Richtungswechsel auf einem verlängerten Weg geführt wird,
um in der zweiten Zone durch die Unterteilung des gegebenen Raumes kleine Ström;ungsquerschnitte
und
damit eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des zu überhitzenden Dampfes zu erhalten.
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In der Zeichnung veransc;haulicht Abb. i rein schematisch eine Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes in einem senkrechten Längsschnitt; Abb. 2 zeigt gleichfalls;
im senkrechten Längsschnitt eine Ausführungsform des Zwischenüberhitzers gemäß der
Erfindung, bei welcher der Rauminhalt des Behälters vorteilhaft ausgenutzt und die
Heiz-Fläche günstig verteilt ist.
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In Abb. i bezeichnet i" den. Übsrhitzungs-_ behälter, 2 den Eintrittsstutzen
für den zu überhitzenden Dampf und 3 den Austrittsstutzen für den im Behälter überhitzten
Dampf. In dem Behälter sind vom Helzdampf durchströmte Heizrohrsdhlangen ¢ angeordnet.
Der überhitzte Heizdampf wird den oberen Enden 5 der Rohrschlangen zugeleitet; das
Kondensat fließt an den unteren Enden 6 ab. Der untere Teil des Behälterraumes ist
durch senkrechte Lenkwände 7 und 8 unterteilt. Die Lenkwand 8 ist mit ihrem oberen
Ende an eine Querwand 9 angeschlossen und endet ein Stück über dem Boden io des
Behälters i. Die Lenkwand 7 geht vom Behälterboden io aus und endet ein Stück unterhalb
der Querwand 9. Diese Querwand erstreckt -sich in der _ Breite über den größeren
Teil des Bebälterquerschnitteg und befindet sich in einer Höhenlage, in welcher
der iri den Heizschlangen q. strömende Heizdampf etwa seine Überhitzungswärme abgegeben
hat und in das Sättigungsgebiet übergeht. Oberhalb der Querwand 9 liegt also die
erste Zone des Überhitzers, in welcher der Heizdampf seine Überhitzungswärme an
den die Heizrohre umspülenden Zwischendampf abgibt, währegd unterhalb der Querwand
die zweite üb.erhitzerzone liegt, in welcher der Heizdampf seine Verdampfungswärme
teilweise oder ganz a;bgbIt und entsprechend kondensiert. Ergeben sich bei der Unterbringung
der beiden überhitzerzonen in einem gemeinsamen Behälter zu große Abmessungen, so
ist es natürlich angängig, die Behälter der beiden Zonen zu trennen.
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Der zu überhitzende Dampf durchströmt, wie ersichtlich, die zweite
(untere) Zone des Überhitzers mit Richtungswedel. Dabei ist seine Strömungsgeschwindigkeit
verhältnismäßig hoch, weil der Strömungsquerschnitt infolge der Unterteilung des
Behälterraumes durch die Lenkwände klein ist. In der ersten (oberen) Zone strömt
der bereits vorüberhitzte Dampf vollständig im Gegenstrom zum Heizdampf. Infolgedessen
besteht Sicherheit, daß dem bereits vorüberhitzten Zwischen-
| dampf auf seinem gesamten Wege durch die |
| zweite Zone bis zu seinem Auistril# , ndi.g |
noch weitere Überhitzungswärmie zugeführt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Abb.2 ist der Überhitzerbehälter zweiteilig
ausgebildet. Der obere Behälterteil i i umschließt die erste Zone, in welcher der
Heizdampf die überhitzungswärme abgibt, und der untere Behälterteil i 2 die zweite
Zone, in welcher die Beheizung des Zwischendampfes durch die Verdampfungswärme des
Heizdampfes erfolgt. Der Eintrittsstutzen 13 für den zu überhitzenden Zwischendampf
befindet sich am oberen Ende des Behälterbeiles x2, der Ausstrittsstutzen i q. für
den überhitzten Zwischendampf am oberen Ende des Behälterteiles i i. In. dem unteren
Behälterteil 12 ist eine zylindrische Lenkwand 15 angeordnet, die mit Füßen
16 auf dem Behälterboden 17 ruht. Zwischen den Füßen 16 sind genügend große Durchgangsquerschnitte
18 für den in Richtung der Pfeile strömenden Zwischendampf vorhanden. Die zylindrische
Lenkwand 15 ist bis zur Trennungsebene zwischen den beiden Behälterteilen i i und
12, d. h. also bis zur Trennungsebene zwischen den beiden überhitzerzonen, hoch
geführt und schließt hier an eine waagerechte Querwand i 9 an, die als zweiteiliger
Ring ausgebildet ist, der den Raum zwischen der zylindrischen Lenkwand 15
Lund der Wandung 'des Behälterheiles 12 abdeckt.
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Der überhitzte Heizdampf @durchströmt konzentrisch im -_ Behälter
angeordnete Heizschlangen 2o, 21. S#intliche Heizschlangen münden mit- ihren oberen
Faden meinen im Behälte@deckel23 vorgesehenen Hohlraum 2q.. In den Hohlraum 2¢,
der gegen. das Behälterinnexe durch eine Platte 25 abgeschlossen ist, führt der
Einführungsstutzen 26 für den überhitzten Heizdampf. Ein entsprechender Hohlrauen
28, mit dem der Austrittsstuzen 29 des Heizdampfes in Verbindung steht, ist in dem
Behälterboden 17 vorgesehen. In'diesen Hohlraum 28 münden die inneren Heizrohrschlangen
2o ein, die gleichförmig durch die beiden Zonen des überhitzerbehälters verlaufen.
Die beiden äußeren Rohrschlangen 2 i sind in der ersten überhitzerzone in der Weise
ineinandergewickelt, daß sie in einer gemeinsame Zylinderebene liegen. Nach ihrem
Übertritt in die zweite Zone sind sie dann zu zwei konzentrischen Schraubenwin=
Jungen auseinandergezogen und mit ihren unteren Enden an einen: an der Behälterwandung
vorgesehenen; Austrittsstutzen 3o angeschlossen. Um ein Durchströmen. des Zwischendampfes
durch den im Innern der Heizrohrschlangen verbleibenden Räum zu verhindern, ist
in diesen Raum ein geschlossener Blechzylinder 3 i eingesetzt.
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Durch die zylindrische Lenkwand 15 ist
der gleichmäßig
mit Heizfläche (besetzte Raum der zweiten überhitzerzone unterteilt, so daß die
in diesem Raum untergebrachte Heizfläche von dem zu überhitzenden. Dampf mit verhältnismäßig
hoher Geschwindigkeit bestrichen wird. Der Strömungsquerschnitt in dem innerhalb
der Lenkwand 15 liegenden Abschnitt der zweiten Zone ist annähernd gleich
dem Strömungsquerschnitt der ersten Überhitzerzone, den derzuüberhitzendeDampf vollständig
im Gegenstrom zum Heizdampf durchströmt. Es tritt also beim Übergang von der zweiten
in die erste Zone keine erhebliche Änderung der Geschwindigkeit ein, besonders wenn
man berücksichtigt, daß das Volumen des Zwischendampfes mit zunehmender Überhitzung
größer wird. Dadurch, daß die beiden außenliegenden Rohrstränge in der ersten Zone
ineinandergewickelt und in dem außenliegenden Abschnitt der zweiten Zone zu zwei
konzentrischen Windungen auseinandergezogen sind, ist eine tunlichst gleichmäßige
Verteilung der Heizfläche bei gedrängter Raumanordnung erreicht.