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Vorrichtung zum Überhitzen eines mittels durch ein anderes überhitztes
lt'(ittel Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Überhitzen eines Mittels
durch ein anderes Mittel in überhitztem Zustande unter Anwendung des Gegenstromprinzips,
z. B. zum Überhitzen des Zwischendampfes von Dampfkraftmaschinen mit in einem Behälter
untergebrachten Heizkörpern. Bei dieser Vorrichtung gibt der Wärmeträger, z. B.
Dampf, in dem an den Eintrittsstutzen anschließenden Heizkörperteil die überhitzungswärme
und in dem darauffolgenden, mit dem Austrittsstutzen verbundenen. Teil die Verdampfungswärme
an das zu beheizende Mittel, z. B. Zwischendampf, ab.
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Gemäß der Erfindung besitzt der an den Eintrittsstutzen des Wärmeträgers
sich anschließende Teil. der Heizkörper einen verhältnismäßig kleinen und der restliche
Teil der Heizkörper einen verhältnismäßig großen Durchgangsquerschnitt, derart,
daß das Heizmittel in dem ersten Teil der Heizkörper seine Überhitzungswärme bei
großer Geschwindigkeit und in dem restlichen Teil seine Verdampfwärme bei geringer
Geschwindigkeit abgibt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Teil der Heizkörper
mit dem kleineren Durchgangsquerschnitt von Rohrschlangen und der Teil mit dem größeren
Durchgangsquerschnitt von am. einem Ende geschlossenen Rohren gebildet, an deren
offenen Enden sich der Ein- und Austritt des Heizmittels befindet.
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Der Erfindung liegt folgende Erwägung zu-U U
unde. Es ist bekannt,
daß die Wärmeübertragung mit der Geschwindigkeit steigt, mit welcher sich das wärmeabgebende
Mittel bewegt. Handelt es sich hierbei um gesättigten Dampf, so ist zu berücksichtigen,
daß bei diesem die Wärmeübertragung viel rascher und leichter vor sich geht als
die von überhitztem Dampf. Infolgedessen ist bei gesättigtem Dampf der Gewinn, der
sich aus einer Vergrößerung der Geschwindigkeit des Dampfes ergeben würde, nicht
so groß wie bei dem überhitzten Dampf. Dagegen sind bei dem gesättigten Dampf die
Widerstands- und Reibungsverluste verhältnismäßig sehr groß, so daß durch diese
Verluste der Gewinn, der aus der Vergrößerung der Geschwindigkeit erzielt werden
könnte, wieder aufgehoben. würde. Infolgedessen kann die Geschwindigkeit des Dampfes
in gesättigtem Zustande verringert werden, bzw. der Dampf kann in diesem Zustande
auch ruhen. Dieser Gedanke liegt der Vorrichtung gemäß der Erfindung zugrunde. Durch
diese Vorrichtung wird die Wärmeübertragung erheblich verbessert, so daß man bei
.einer gegebenen Heizfläche des Wärmeaustauschers den größtmöglichen Wirkungsgrad
erhält.
Die Zeichnung stellt eine -beispielsweise Ausführungsform
einer-Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dar.
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Abb. i zeigt die Vorrichtung im Längsschnitt.
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Abb. 2 ist in der oberen Hälfte ein Schnitt nach Linie x-x und in
der unteren Hälfte ein Schnitt nach Linie y-y der Abb. i, und Abb.3 zeigt in größerem
Maßstabe den Teil der Wärmeaustauschvorrichtung mit den einseitig geschlossenen
Rohren.
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In :einem Behältera läuft das zu beheizende Mittel, insbesondere Zwischendampf,
um, welches durch den Rohrstutzend zugeführt und nach seiner Überhitzung durch den
Rohrstutzen g abgeleitet wird. Im Innern des Behälters ist eine senkrechte Lenkwand
f derart angeordnet, daß das zu beheizende Mittel von der Eintrittsstelle ,d nach
oben steigt, oberhalb der Lenkwand f seine Bewegungsrichtung umkehrt und sich in
der Richtung nach unten zum Auslaßstutzen g hin bewegt.
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Das Heizmittel, insbesondere Dampf, wird durch einen im oberen Teil
des Behälters a angeordneten Sammelkaste ne zugeführt, an welchen in Parallelschaltung
Rohrschlangen b angeschlossen sind, die einen verhältnismäßig kleinen Durchgangsquerschnitt
besitzen, tim dem Heizmittel eine möglichst große Strömungsgeschwindigkeit zuerteilen.
Dieses gibt in dem aus diesen Rohrschlangen b bestehenden Heizkörperteil A seine
überhitzungswärme an das zu beheizende Mittel ab. jede dieser Rohrschlangen b ist
durch ein Rohr! an einen Sammler k von verhältnismäßig großem Querschnitt angeschlossen,
der im unteren Teil des Behältersa liegt und senkrecht nach oben gerichtete Kondensationsrohre
von ebenfalls verhältnismäßig großem Durchgangsquerschnitt besitzt. Nachdem das
Heizmittel seine Überhitzungswärme in den Rohrschlangen b .abgegeben hat, gelangt
es durch die Verbindungsrohre i in die Sammelkästen h und kondensiert unter Abgabe
seiner Verdampfungswärme in dem aus den Rohren k bestehenden HeizkörperteilB. Das
Kondensat rieselt an den inneren Wänden dieser Rohre h nach unten, sammelt sich
in dem unteren Teil der Sammelkästen k und fließt von dort durch die Verbindungsrohre
l in einen gemeinsamen Sammelbehälter m, aus welchem @es nach seiner Verwendungsstelle
abgeführt wird, z. B. nach einem Dampfkessel oder nach einer anderen Vorrichtung
zur Ausnutzung der in ihm noch enthaltenen Wärme.
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Das zu beheizende Mittel, welches zuerst mit den Außenflächen der
Rohreh und dann mit denen der Rohrschlangen b in Berührung kommt, erfährt also in
üblicher Weise eine von unten nach oben zunehmende Steigerung seiner Temperatur
und- verläßt die Wärmeaustauschvorrichtung im oberen Teil in der Nähe des Sammlers
e mit seiner höchsten Temperatur.
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Die Rohre der einzelnen Teile des Wärmeaustanschers können auch anders
ausgeführt werden als bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel. In jedem Fall muß
aber der Durchgangsquerschnitt für das Heizmittel in den Rohren, in welchen es seine
Verdampfungswärme abgibt und kondensiert, erheblich größer sein als in den Rohren,
in welchen :es seine Überhitzungswärme abgibt, da es in den letzteren sich mit sehr
großer Geschwindigkeit bewegen soll, um bei geringstmöglicher Heizfläche den günstigsten
Wärmeaustausch zu erzielen, während das Umgekehrte bei den Kondensationsrohren h
vorteilhaft ist, um unnötige Reibungsverluste zu vermeiden.