-
Überhitzer aus einer Mehrzahl von Rohren Gegenstand der Erfindung
ist ein Überhitzer o. dgl., der aus einer Mehrzahl von Rohren besteht, die am Auslaßende
erheblich geringeren Durchgangsquerschnitt besitzen als die Rohre am Einlaßende
des Überhitzers.
-
Gemäß der Erfindung sind die Rohre des Überhitzers, der in bekannter
Weise aus parallel durchströmten Rohrschlangen gebildet wird, aus zwei Rohrlängen
ungleicher Größe mit der kleineren Länge in der heißesten Heizgaszone zusammengesetzt.
Dabei weist das Auslaßende des Überhitzers eine Mehrzahl von Rohren auf, von denen
jedes einen kleineren Durchgangsquerschnitt besitzt als der Teil der Rohrschlange
am Einlaßende des Überhitzers. Außerdem ist der gesamte Durchgangsquerschnitt der
Rohre von kleinerem Querschnitt bei jeder Rohrschlange in bekannter Weise kleiner
als der Durchgangsquerschnitt der Rohrschlange am Einlaßende des Überhitzers.
-
Bei einem Überhitzer gemäß der Erfindung wird eine möglichst hohe
Überhitzung des Dampfes ohne Gefährdung der in der heißesten Heizgaszone liegenden
Überhitzerrohrteile erreicht, ohne daß man gezwungen ist, die am meisten gefährdeten
Rohrteile aus Sonderbaustoff herzustellen. Bei einer bekannten Ausführung von Überhitzern
mit geringerem Durchgangsquerschnitt der Rohre am Auslaßende als am Einlaßende des
Überhitzers ist eine große Anzahl gerader Rohre verschiedenen Querschnitts in der
Weise hintereinander geschaltet, daß sie eine fortlaufende Leitung für den zu überhitzenden
Dampf bildet, deren Durchmesser vom Einlaß- nach dem Auslaßende des Überhitzers
hin absatzweise abnimmt. Man hat hier also zur Herstellung des Überhitzers eine
ganz erhebliche Anzahl verschiedener Sorten gleichlanger Rohrstränge notwendig.
Bei der Anordnung gemäß der Erfindung ergibt sich infolge der Unterteilung des Überhitzers
in nur zwei Gruppen, nach Querschnitt und Länge verschieden bemessener Rohre, der
Vorteil, daß nur zwei verschiedene Sorten von Rohren für die Bildung des Überhitzers
erforderlich sind. Infolgedessen wird die Lagerhaltung geringer, und die Bearbeitung
bzw. Herstellung des Überhitzers einfacher.
-
Dieser letztere Umstand macht sich besonders für die Herstellung der
Umkehrenden und der Verbindungsstellen der Rohrstränge größeren Durchgangsquerschnittes
mit einer größeren Anzahl von Rohrsträngen kleineren Durchmessers bemerkbar. Diese
Umkehrstellen bzw. Verbindungsstellen werden im allgemeinen auf maschinellem Wege
unter Verwendung von Stempeln und Gesenken hergestellt. Wenn nun der Überhitzer,
wie bei
dem bekannten Vorschlag, sich aus einer sehr großen Anzahl
verschiedenartiger Rohre zusammensetzt, so müßte man zur Herstellung der Umkehrenden
bzw. Verbindungsstellen auch eine entsprechend große Anzahl verschiedenartiger Gesenke
und Stempel besitzen. In dieser Beziehung ergibt die Erfindung also eine wesentliche
Vereinfachung.
-
Die Zeichnung stellt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
bei einem Kessel mit Überhitzer im Querschnitt dar.
-
Der Überhitzer liegt in dem freien Raum zwischen dem unteren Wasserrohrbündel2
und dem oberen Wasserrohrbündel i, also im ersten Heizgaszuge, und enthält eine
an den Dampfraum der oberen Trommel 3 des Kessels durch ein Rohr 15 angeschlossene
Einlaßkammer 14 und eine unterhalb derselben liegende Auslaßkammer 16 sowie eine
Anzahl Überhitzerelemente, die aus schlangenförmig gebogenen Rohren bestehen. Die
Teile 17 dieser Rohre am Einlaßende des überhitzers besitzen den üblichen Durchmesser
bzw. Durchgangsquerschnitt; nach dem Auslaßende des Überhitzers hingegen, und zwar
von der Stelle 18 ab, sind gemäß der Erfindung die Elemente 17 gegabelt, wie es
an sich für Dampferzeuger zu einem anderen Zwecke bekannt ist. Es besteht somit
der Endteil des Elementes aus zwei Rohren 17a und 171) von kleinerem Durchmesser
bzw. Durchgangsquerschnitt, welche die Abzweigstelle 18 mit der Auslaßkammer 16
verbinden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiele sind für die Teile eines Elementes
von engem Querschnitt nur zwei durch eine Umkehrstelle verbundene Rohrstränge gezeichnet.
Es ist aber selbstverständlich, daß die Anzahl dieser Rohrstränge je nach den besonderen
Verhältnissen geändert werden kann, also mit anderen Worten: das Verhältnis der
Länge der engen Rohre zu der Länge der Rohre von größerem Querschnitt. Ebenso ändert
sich das Verhältnis des Querschnittes dieser Rohre 17a und i 7b zum Querschnitt
bzw. Durchmesser der Rohre 17 am Eingangsteil des Überhitzers. Es ist jedoch derart,
daß der gesamte Durchgangsquerschnitt der Rohre 17a, 17b von kleinerem Querschnitt
bei jeder Rohrschlange kleiner ist als der Durchgangsquerschnitt des Rohres 17 am
Einlaßende des Überhitzers: dadurch wird eine Steigerung der Dampfgeschwindigkeit
auf dem letzten Teil des Überhitzers erzielt, und infolge der damit verknüpften
günstigeren Wärmeübertragung die Gefährdung der in der heißesten Zone liegenden
überhitzerrohrteile herabgesetzt. In jedem einzelnen Falle müssen die Längen und
Durchgangsquerschnitte der Rohre i7<1 und i7 b besonders bestimmt werden, um
einen Überhitzer zu bekommen, der dem Druckabfall und den Temperaturverhältnissen
des Dampfes gerecht wird, die sich bei den augenblicklichen Temperaturen, Volumen
und Geschwindigkeit der Gase ergeben. In den meisten Fällen werden die kleineren
Rohre weniger als die Hälfte der gesamten Heizfläche zu liefern haben. Es ist im
allgemeinen wünschenswert, die Heizfläche der kleineren Rohre möglichst klein zu
halten, um einen unerwünschten Druckabfall im Überhitzer zu vermeiden.
-
Die Vorteile der Anordnung nach der Erfindung sind kurz zusammengefaßt
folgende. Der größere Teil der Überhitzer elemente kann aus den gewöhnlichen Kohlenstoffstahlrohren
hergestellt werden, und zwar in der normalen Größe und Stärke, weil die Temperatur
des durch den ersten Teil der Elemente strömenden Dampfes genügend niedrig ist,
um eine ausreichende Kühlung derselben zu sichern. Auch auf dem restlichen Teil
der Elemente kann für die Herstellung der Rohre gewöhnlicher Kohlenstoffstahl verwendet
werden, da sich infolge des verringerten Durchmessers der auf diesem Teil der Elemente
verwendeten Rohre eine Steigerung der Wärmeübertragung ergibt, so daß die erforderliche
Kühlwirkung aus dem höher überhitzten Dampf in diesem Teil des Überhitzers erhalten
wird. Diese Steigerung der Wärmeübertragung, welche die Wirksamkeit des Dampfes
von einer bestimmten Temperatur als Kühlmittel erhöht, ermöglicht es auch, das Auslaßende
der Überhitzerelemente in einer heißeren Heizgaszone mit größerer Sicherheit unterzubringen.
Aus diesem Grunde ist es auch möglich, den Überhitzer so anzuordnen, daß das Gegenstromprinzip
zwischen dem Dampf und den Heizgasen angewendet werden kann. Bisher war es bei außergewöhnlichen
Temperaturverhältnissen vielfach notwendig, auf den Vorteil des Gegenstromprinzips
zu verzichten, um die Kühlwirkung des Dampfes von geringster Temperatur in dem Teil
der überhitzerelemente auszunutzen, welche in dem heißesten Teil des Heizgasweges
lagen.
-
Da die Wärmeübertragung der engen Rohre vergrößert wird, und da ferner
der überhitzer in bezug auf den Heizgasstrom in der vorteilhaftesten Weise angeordnet
werden kann, so wird eine beträchtliche Verringerung der gesamten, zur Erzielung
eines bestimmten Überhitzungsgrades erforderlichen Heizfläche erhalten. Dadurch
wird aber nicht allein an Überhitzermaterial gespart, sondern es ergibt sich auch
in vielen Fällen eine wesentliche Kostenersparnis, da bei dem kleineren Überhitzer
die Kesselanlage gedrängter ausgeführt werden kann.