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Verdampfer für einen durch einen umlaufenden Wärmeträger mittelbar
beheizten Dampferzeuger Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdampfer für einen
Dampferzeuger, der durch einen umlaufenden Wärmeträger mittelbar beheizt wird, wobei
die Heizkörper aus einer Mehrzahl von Ringrohren bestehen, durch deren Mantelraum
zwischen äußerem und innerem Rohr der Wärmeträger geführt wird, während- das zu
verdampfende Wasser sich in den inneren Rohren und um die äußeren Rohre befindet.
Gemäß der Erfindung sind die schräg liegend angeordneten Ringrohre in ihrer Länge
so bemessen und so zueinander angeordnet, daß die Enden der übereinanderliegenden
Rohre von oben nach unten stufenförmig abgesetzt sind, und zwar in der Weise, daß
der Abstand der Enden von der Stirnwand der Trommel von oben nach unten kleiner
wird.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung soll eine gute Wärmeübertragung
und Verdampfung gesichert werden, da ein lebhafter Umlauf des zu verdampfenden Wassers
durch die inneren Rohre und um die äußeren Rohre der Ringrohrbündel entsteht. Bei
dem Verdampfer gemäß der Erfindung erfolgt die Beheizung im wesentlichen gleichmäßig
über die ganze Ausdehnung der Verdampfungsfläche, welche sowohl durch die Innenflächen
als auch durch die Außenflächen der Ringrohre gebildet wird. An diesen Flächen entwickelt
sich der Dampf in kleinen Blasen, welche gleichmäßig verteilt sind und dicht aneinanderliegen.
Diese Blasen verschlechtern den Wärmeübergang zwischen dem Heizmittel im Ringraum
der Rohre und dein zu verdampfenden Wasser, wenn sie an der Rohroberfläche haften
bleiben. Sie müssen daher, sobald sie sich entwickeln, abgelöst werden, um die Wandflächen
der Rohre frei zu halten, so daß die Dampfblasen durch frisches Wasser ersetzt werden
können, welches nun seinerseits zur Verdampfung gelangt. Dieses Ziel wird nach der
Erfindung dadurch erreicht, daß in der gesamten Wassermasse, also in der die Innenrohre
ausfüllenden und der die Außenrohre umgebenden Wassermenge, eine für die Ablösung
der Dampfblasen günstige Bewegung hervorgerufen wird. In den inneren, wenig gegen
die Waagerechte geneigten Rohren strömt das Dampf,%,##assergemisch aufwärts. Diese
von unten nach oben und von hinten nach vorn gerichtete Bewegung wird dazu benutzt,
um in der Wassermasse des Behälters einen Umlauf hervorzurufen, welcher das Ablösen
der an den Außenflächen der Ringrohre haftenden
Dampfblasen begünstigt.
Diese Bewegung wird dadurch ermöglicht, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung
und Ausgestaltung der Rohre dem Wasser in der richtigen Weise verteilte Durchgänge
von geringerem Widerstand geboten werden, sö daß sich die Strömungen in ihrer Wirkung-
nicht gegenseitig stören, vielmehr in günstigem Sinne zusammenwirken können. Die
abgestuften oberen Enden der Verdampfungsrohre ermöglichen ein rasches ungehindertes
Aufsteigen des Dampfwassergemisches in Richtung zum Wasserspiegel, während die Abstufungen
an den unteren Enden der Rohre ein rasches Abfließen des Wassers vom Wasserspiegel
ermöglichen. Infolgedessen muß das aus dem Gemisch an der oberen Stelle abgeschiedene
Wasser nach dem unteren Ende des Rohres strömen. Es nimmt dabei das Wasser mit,
welches nicht durch die Rohre gegangen ist.
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Die Bewegung der gesamten Wassermenge des Verdampfers ist nicht allein
für die Ablösung der Dämpfblasen günstig, sondern hat auch den Vorteil, daß eine
große Gleichförmigkeit der Wassertemperatur erreicht wird. Diese gleichmäßige Wärmebeschaffenheit
des zu verdampfenden Wassers ist der Verdampfung um so günstiger, als in der Wassermasse
überall Heizflächen verteilt sind, welche im wesentlichen die gleiche Temperatur
besitzen.
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An den unteren Enden der Rohrelemente entsteht durch das Abfließen
des Wassers .eine Senkung des Wasserspiegels: Infolgedessen- hat man hier die Möglichkeit,
möglichst trockenen Dampf zu entnehmen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
erfolgt -daher die Wasserzufuhr unter dem unteren Ende der Verdampfungsrohre und
die Dampfentnahme über diesem unteren Ende.
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Die Zeichnung stellt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dar. ` Fig. i der Zeichnung zeigt in einem senkrechten Längsschnitt durch die Mitte
die Dampfwassertrommel eines mittelbar beheizten Dampfkessels mit einem Heizkörper;
Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II der Fig. i, und Fig.3 ist ein Querschnitt
in, größerem Maßstabe nach Linie III-III der Fig. i.
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Der Wärmeträger, z. B. Wasserdampf, wird einer Verteilkammer i durch
eine Leitung 2- zugeführt. Die Kammer i ist an dem einen Boden 3 der -Trommel q.
angebracht, welche die zu.verdampfende Flüssigkeit und die Heizkörper enthält, Die
Heizkörper werden durch eine Anzahl von Rohrelementen 5 gebildet, von denen jedes
aus zwei' ineinanderliegenden Rohren 6 und ; besteht, die an ihren Enden miteinander
verbunden sind. Jedes Rofirelement 5 ist am einen -Ende durch ein Rohr B mit der
Ver teilkammer i verbunden, während das andere- Ende jedes Elementes 5 durch ein
Rohr 9 mit einer Sammelkammer io verbunden ist, in welcher sich das Kondensat des
Heizmittels sammelt, um durch eine Leitung ii abzuströmen, welche an der Stelle
i-- durch die Wand der Trommel q. nach außen geführt ist.
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Die Rohrelemente 5 erhalten ein geeignetes Gefälle, damit der Wärmeträger,
der beim Abgeben seiner Wärme an das zu verdampfende Wasser kondensiert, leicht
und rasch nach dem Sammler io abfließen kann, und damit ferner der in dem inneren
Rohr i sich bildende Dampf leicht aufsteigen kann. In jeder waagerechten Reihe sind
die Rohrelemente 5 kürzer gehalten als die Rohre der unterhalb dieser Reihe liegenden
Reihe, :;o daß die Enden der Rohre in den verschiedenen Reihen von oben nach unten
stufenförmig zueinander abgesetzt sind. Auf diese Weise wird der zwischen den oberen
Enden der Rohrelemente 5 und dem Stirnboden 3 der Trommel q. bzw. zwischen den Verbindungsrohren
8 verfügbare Raum von unten nach oben hin größer, in demselben Maße, wie die Menge
des aus der beheizten Flüssigkeit entwickelten Dampfes zunimmt. In ähnlicher Weise
wird auf der anderen Seite der freie Raum zwischen den Rohren 5 und dem Sammler
io bzw. zwischen den Rohren 9 von oben nach unten hin kleiner, in demselben Maße,
wie sich hier die Menge der zuströmenden und zu verdampfenden Flüssigkeit verringert,
die eine aufsteigende Bewegung als Dampf-Wasser-Gemisch am oberen Ende und in der
Mitte der ringförmigen Elemente ausführt und nun von der Oberfläche wieder nach
unten fällt, um ihren Kreisleuf entlang den Wänden des Verdampferrohrbündels wieder
zu beginnen.
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Durch diese beiden zusammenwirkenden Erscheinungen, nämlich einerseits
das infolge der Heiz- und Verdampfungswirkung der Elemente 5 hervorgerufene Aufsteigen
aes Dampf-Wasser-Gemisches in der Mitte der Rohrelemente 5 und zwischen den Verbindungsrohren
8 nach oben und andererseits durch das Niedersinken der Flüssigkeit zwischen den
Verbindungsrohren 9, ergibt sich ein ununterbrochener Umlauf in einer bestimmten
Richtung, der den Wärmeaustausch und den Wirkungsgrad des Verdampfers begünstigt.
Die zu verdampfende Flüssigkeit wird der Trommel q. durch eine Rohrleitung
13 zugeführt. Die Entnahme des Dampfes erfolgt vorzugsweise oberhalb der
Verbindungsrohre 9, wo der Wasserspiegel
infolge des lebhaften Absaugens
der Flüssigkeit am niedrigsten ist. Man erhält auf diese Weise einen möglichst trockenen
Dampf.