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Dampferzeuger init zwanginäßigem Wasserunilauf Die Erfindung erstreckt
sich auf einen Dampferzeuger mit zwangmäßigem. Umlauf, bei dem mit Hilfe einer Umwälzeinrichtung
durch die Dampferzeugerrohre die Flüssigkeit im überschuß zur Dampfleistung umgewälzt
wird.
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Derartige Dampferzeuger mit Zwangumlauf im überschuß, zur Dampfleistung
hab-en den Vorteil, daß in den Dampferzeugerrohren eine ständige Wasserförderung
bei allen Belastungen erhalt-en bleibt und die Rohre jederzeit gut gekühlt sind.
Um den Kraftbedarf für die Umwälzung niedrig zu halten und den Förderdruc#k der
Umwälzpumpe zu begreilzen, ist es notwendig, -eine größere Zahl der Dampferzeugerrohre
nebeneinanderzuschalten. Bei der Nebeneinanderschaltung der Rohre ergeberi sich
nun auf Grund der praktisch immer erfolgenden verschiedenen Beheizung Rohrgruppen,
bestehend aus Rohren mit unter sich stark ungleichmäßiger Wärmeaufnahme und Rohrgruppen,
bestehend aus Rohren mit unter sich gleichmäßiger Wärmeaufnahnie. Es tritt dadurch
die bekannte Schwierigkeit der Verteilung der Flüssigkeit auf, da auf Grund der
Dampfbildung und der dadurch erfolgenden Volumenverinehrung der Widerstand in den
Rohren sehr unterschiedlich sein kann und diese. Unterschiede sich mit der Höhe
der Belastung immer mehr verschieben. Diese Unterschiede in der Beheizung treten
besonders dann auf,-wenn die Rohrgruppen aus einer Vielzahl von Rohren bestehen,
die nebeneinanderliegen, je-
weils in einer Ebene verlaufen und einzeln in
den Sammler münden.
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Man hat sich oft bemüht, die Dampferzeugerbauart so zu machen, daß
alle nebeneinandergeschalteten Rohre möglichst gleich viel Wärme bekommen, z. B.
durch schraubenförmiges Wickeln der Rohre um den Feuerraum o. dgl. Bei solchen Maßnahmen
ist man je-
doch in der Gestaltung des ganzen Dampferzeugers sehr bAindert;
außerdem wird im praktischen Betrieb die Wärmeaufnahme doch meistens anders als
angenommen.
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Erfindungsgemäß wird für Dampferzeuger, bei denen die zu verdampfende
Flüssigkeit in hintereinandergeschalteten Rohrgruppen, bestehend aus einer Vielzahl
von nebeneinanderliegenden, jeweils in einer Ebene verlaufenden und eibzeln in den
Sammler mündenden Rohren mit unter sich stark ungleichmäßiger Wärrneaufnahme, und
Rohrgruppen, bestehend aus Rohren mit unter sich gleichmäßiger Wärmeaufnahme, -umgewälzt
wird, vorgeschlagen, die Rohrgruppen durch Zwi_ schensammler voneinander zu trennen
und so
zu schalten, daß die mit Hilfe der Umwälzeinrichtung auf
Druck gebrachte Flüssigkeit zunächst durch die Rohrgruppen gedrückt wird, deren
Rohre unter sich eine stark u4, gleichmäßige Wärmeaufnahme haben, dann auf eine
oder mehrere Rohrgruppen v#f#, teilt wird, deren Rohre :eine gleichmäßi
k
Wärmeaufnahme aufweisen. Da die unter Druck gesetzte Flüssigkeit auf Grund
der zur Gesamtdampfleistung mehrfachen Umwälzung eine große Menge Flüssigkeitswärme
aufnehmen kann, wird in der Rohrgruppe, deren Rohre stark ungleicheWärmeaufnahmehaben,
eine Dampfbildung -weitgehend vermieden und die sonst durch die starke Volumenzunahme
des Dampfes erfolgende Abdrosselung der Rohre mit höchster Wärmeaufnahme verhindert.
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Bei den Rohrgruppen mit Rohren, die unter sich ungleichmäßige Wärmeaufnahme
haben,- handelt es sich uni solche Ungleichheiten in der Wärmeaufnahme, die nicht
etwa durch Zufälligkeiten einmal auftreten, sondern von Anfang an bei der Konstruktion
übersehen werden können, z. B. dadurch, daß die einzelnen Rohre quer zu dem Flammenweg
liegen und damit die Wärmeaufnahme sich entsprechend der nachlassenden Strahlungseinwirkung
und der nachlassenden Gastemperatur verändert. Bei solchen Rohrgruppen nimmt die
Wärmeaufnahme in ' den einzelneri Rohren ständig ab, so daß zwischen dem
stärkstbeheizten und dem schwächstbeheizten Rohr Unterschiede von iooo/o und mehr
in der Wärmeaufnahme auftreten, wenn es sich um -eine Rohrgruppe mit einer
Vielzahl von nebeneinandergeschalteten Rohren handelt.
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Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf solche Ausbildung und Anordnung
der mit der unter Druck gesetzten Flüssigkeit beschickten Rohre, daß diese Rohre
auch bei allen Belastungen und anderen Brennstoffen die Rohre bleiben, die im Verhältnis
zueinander die unterschiedlichste Wärmeaufnahme haben. Zur Erzielung dieser Wirkung
ist es besonders vorteilhaft, die Dampferzeugerrohre querzurFlammenrichtunganzuordnen.
Solche Anordnungen sind an sich wohl bei Z-wangumlaufdampferzeugern, die mit anderen
Mitteln zur Verteilung der Flüssigkeit arbeiten, bekannt, schaffen aber bei den
vorgeschlagenen Dampferzeugern den Vorteil, daß bei einer Verschiebung der Flamme
über den Feuerraumquerschnitt immer eine derartige Beheizung erfolgt und daß tatsächlich
die stark unterschiedlichen Wärmeaufnahmen nicht in der Rohrgruppe auftreten können,
die nicht zuerst mit der unter Druck gesetzten umgewälzten Flüssigkeit beschickt
wird.
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Da besonders bei kleinen Belastungen die Rohre, die erfindungsgemäß
zuerst rrnt dem unter Druck stehenden Umwälzwasser beschickt werden, die größten
Unterschiede in ' r Wärmeaufnahme aufweisen, wird vorge-'?4##hla.gen,
die Umwälzeinrichtuhg bei allen Wlastungen mit gleichbleibender Drehzahl "4iifen
zu lassen, so daß in den besagten Rohren auch bei diesen Belastungen die Sicherheit
für m#öglichste Vermeidung einer größeren Dampfbildung gegeben ist.
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Die Erfindung wird erläutert durch ein Ausführungsbeispiel nach Abb.
i und 2. Dargestellt ist ein Dampferzeuger mit Wanderrostfeuerungg. Von der Trommel
i läuft die Flüssigkeirdurch Leitung 2 zurUmwälzpumpe 3
und wird über Leitung
4 in die Kammer 5 gedrückt. Von der Kammer 5 gehen die Rohre
6
ab. Aus Abb. 2 sieht man, daß die Rohre 6
um den viereckigen Feuerraum
herumgehen. Sie #münden in die nahe der Kamm-er 5 liegende Kammer
7. In dieser Kammer wird die Flüssig#keit auf die Rohre 8 verteilt.
Die Flüssigkeit und der entstandene Dampf werden in der Kammer 9 gesammelt.
Kammer 5
und 9 können in an sich bekannter Weise vorteilhaft aus einem
Sammelrohr bestehen, das durch eine Wand 16 unterteilt ist. Das vom Sa=elraum
9 kommende Dampf-Wasser-Gemisch wird zum Verteiler i o geleitet, an dem die
von den Heizgasen durchströmten Rohre i i angeschlossen sind. Vom Sammlier 12 fließt
das Dampf-Wasser-Gemisch durch Leitung13 zurück zur Trommeli, wo sich Dampf und
Wasser voneinander trennen. Der Dampf geht durch Leitung 14 zum überhitzer oder
zur Verwendungsstelle, während das ab 'geschiedene Wasser von neuem am Kreislauf
teilnimmt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Abb. i und 2 verhalten
sich die Wärmeaufnahmen der einzelnen Rohre bei Beheizung mit hochwertiger Kohle
ungefähr wie folgt. Das unterste Rohr der Rohrgruppe 6 kafin eine 2- bis
3mal so große Wärmeaufnahme haben als das oberste Rohrder Rohrgruppe 6,
da
die Rohre der Strahlung der heißesten Flamme und der Strahlung des Rostbettes -aus-C,
gesetzt sind. Bekanntlich nimmt die Wärmeübertragung durch Strafilung mit der 4.
Potenz der Temperatur der abstrahlenden Flamme zu. Da bei dem Beispiel nach Abb.
i die Temperatur «der Gase in der Höhe abnimmt, so nimmt die Wärmeaufnahme im Verhältnis
zur 4. Potenz dieser Temperatur ab. Von einer gewissen Höhe ab wird die Abstrahlung
jedoch verhältnismäßig gleichmäßig, weil die Flammen aufhören und nur noch eine
Strahlung der Gasschicht eriolgt. Bei der Rohrgruppe 8 werden die Unterschied
' e zwischen der Wärmeauftiahme des untersten und obersten Rohres nicht mehr
besonders groß sein;
das unterste Rohr wird vielleicht nur #o bis-2
5 % mehr Wärme aufnehmen als das oberste Rohr der Rohrgruppe 8; auch
in der Rohrgrupp c i i wird eine ziemlich gleichmäßige Wärmeaufnahme erfolgen.
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Es ist nicht gesagt, daß die, Rolirgruppie, durch die das Wasser zu-erst
gepumpt wird, die spezifisch höchste Wärmeaufnahme haben muß. Es ist bekannt, daß
die spezifische Wärmeaufnahme der Strahlungsheizfläche bei völlig ausgekleidetem
Feuerraum oft geringer ist als die der Berüh=gsheizflä#he-.- So k,öm-leii,z.
« B. die Rohre -i i eine größere Dampfleistuqg haben als die Rohre-6; aber
die Dampfleistung ist bei allen Rohren i i ziernlichgleichmäßig.
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Die von Rohren mit stark ungleicher Wärmeaufnahme kommende
Flüssigkeit kann auf eine oder mehrere nebeneinander- oder hintereinandergeschaltete
Rohrgruppen verteilt werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i und 2 könnte das Dampf-Wasser-Gemisch
von der Kammer 9 in die Trommel i geleitet werden und die Rohrgruppt i i
einen gesonderten Umlauf haben. Da die Rohre der Berührungsheizfläche im allgemeinen
jedoch auf Grund ihrer Länge einen _ Holden - Ströniungswiderstand
haben, ist es zweckmäßig, diese Rohrgruppe im Wasserfluß zuletzt zu schalten, so
daß in -der Rohrgruppe mit ungleicher Wärmeaufnahme -ein höherer Druck gehalten
wird und in diesen Rohren eine beachtliche Wärma.aufliahme als Flüssigkeitswärme
erfolgen kann.
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Um den Gesamt)viderstand für die - Umwäliung. rächt unwirtschaftlich
groß werden zu lassen, kann es zweckmäßig sein, die D.urch-flußquerschnitte der
nachgeschalteten Rohrgruppen größer werden zu lassen, sei es durch größere Zahl
der nebeneinandergeschalteten Rohre odär durch größereh Querschnitt der einzelnen
Rohre.
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, Voxi besonderer Bedeutung bei der Erfindung ist -die Anordnung
der Rohre in der -
Weise, daß bei allen Belastungen und verschiedenen Brennstoffen
in den Rohrgruppen, .die von der unter Druck gesetzten Flüssikkeit zuerst durchströmt
werden, auch immer die ungleiche Wärmeaufnahme der einzelnen Rohre bestehen bleibt
und diese sich nicht auf die anderen Rohrgruppen überträgt. So wird bei dem Dampferzeuger
nach dem Ausführungsbeispiel beikleinerBelastung diestärkste Wärmeaufnahine in den
Rohrteilen -an der Stirnwand eintreten; bei steigender Belastung verschiebt sich
die Wärmeleistung mehr nach hinten. Hierbei ist nun noch der verfeuerte Brennstoff
zu berücksichtigen. Bei einer Kohle mit viel Wassergehalt erfolgt an der Vorderwand
bzw. auf der Kohleneintrittsseitezunächst eine Trocknung, d. . h. noch keine
Flammenbildung. Im hinteren Teil*s-etzt erst die richtige Verbrennung -,ein, so
daß hier die größte Wärmeumsetzung erfolgt. Wesentlich ist eine quer zur Flammenrichtung
liegende Anordnung der Rohre an den Stellen, in denen eine Verschiebung der Wärmeentwicklun#g-
eintritt, d.h. bei'dem dargestellten Beispiel --an den Stitenwänden., Da bei *dem
Dampferzeu;ger nach der Erfindung Voraussetzung ist, daß die Flüssigkeit im
- überschuß zur Diampfbildung umgewälzt wird# ist bei allen Belastungen ein
ständiger Fluß in den Rohren vorhanden, so daß die Rohre in jeder beliebigen Lage
angebracht werden; denn die ständige UmwäÜung ermöglicht eine Wasserführung sowohl
von oben nach unten als auch durch waagerecht liegend-- Rohre., Ein 15esonderer,Vorteil
der in Abb. i und 2 gezeigten Rohranordnung bei senkrecht aufsteigenden Flammen
liegt darin" daß die Strahlungsfläche durch Öffnen des Ablaßve-ixtils 15 leicht
zu #entwässern ist., Dies ist besonders b,'ci Anwendung solcher Dampferzelqger für,1,okomotivawni,
Sc i #e oderandere Fahrzeuge von groß-er Bedeutung.