DE736381C

DE736381C - Working method for air-cooled steam condensers

Info

Publication number: DE736381C
Application number: DEJ66659D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich Reindorf
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1940-03-12
Filing date: 1940-03-12
Publication date: 1943-06-15

Description

Arbeitsverfahren für luftgekühlte Dampfkondensatoren Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für durch Luft veränderlichen Druckes gekühlte Dampfkondensatoren in Verdampfungskühlkreisläufen.Working method for air-cooled steam condensers The invention relates to a working method for variable pressure air cooled steam condensers in evaporative cooling circuits.

Bei den bekanntgewordenen Dampfkondensatoren dieser Art ist der Dampfraum. durch eine Rohrleitung und gegebenenfalls über ein Kondensatsammelgefäß mit der Außenluft verbunden. Diese Verbindung hat sich als zweckmäßig erwiesen, um den Druck im Kondensator und in dem damit verbundenen Dampfabscheider ' niedrig zu halten und dadurch die Temperatur der Kühlflüssigkeit möglichsttief zu senken. Die Dampfkondensatoren dieser Art zeigen den Nachteil, daß die im Kondensator abgeführte Wärmemenge außer von der Temperatur des Dampfes und dem äuße# ren Luftdruck stark von der Außenteniperatur abhängig ist. Die Abhängigkeit vom äußeren Luftdruck ist erwünscht, damit ijn Kondensator keine überdrücke auftr,3ten können, die für die Betriebssicherheit der -anzen Anlage gefährlich sind. Der unbedingte Einfluß der Außentemperatur hing gen ist un-"e erwünscht ' weil bei schwacher Dampfentwicklung und tiefer Außentemperatur die Abküh- lung im Kondensator bis zum Einfrieren des KIndensates fortschreiten kann, ein Umstand, welcher vor allen Dingen bei Verdampfun,-skühlkreisläufen von Antriebsbrennkraftmaschinen für Luftfahrzeuge einen erheblichen Nachteil mit unter Umständen gefährlichen Folgen für die Betriebssicherheit des Luftfahrzeuges bedeutet.In the case of the steam condensers of this type that have become known, the steam space is. connected to the outside air by a pipe and, if necessary, a condensate collecting vessel. This compound has been found to be advantageous to maintain the pressure in the condenser and in the associated steam separator 'is low and thereby the temperature of the coolant as low as possible to reduce. The steam condensers of this type have the disadvantage that the amount of heat dissipated in the condenser, apart from the temperature of the steam and the external air pressure, is strongly dependent on the outside temperature. The dependence on the external air pressure is desirable so that no overpressures can occur in the condenser, which are dangerous for the operational safety of the entire system. The unconditional influence of the outside temperature hung gen is un- "e desirable 'because at low steam generation and low outside temperature, the cooling down in the condenser to freeze the KIndensates can progress, a circumstance which, above all, at Verdampfun, -skühlkreisläufen drive internal combustion engines for Aircraft means a significant disadvantage with potentially dangerous consequences for the operational safety of the aircraft.

Das Arbeitsverfahren nach der Erfindung zum Betrieb von Dampfkondensatoren der angegebenen Art vermeidet diese Nachteile dadurch, daß der den Kondensator der Verdampfungskühlanlage bestreichende, Luftstrom in Abhängigkeit von zwei Größen, nämlich dem Kondensatordruck und dem äußeren Luftdruck, geregelt wird und daß das Kondensat der Kühlwirkun- der Luft entzogen wird. Hierdurch wird vor allen Dingen erreicht, daß sich das Kondensat unabhängig von der Temperatur der Kühlluft nur bis zu einer Temperatur abkühlen kann, welche dem im Kondensator herrschenden Dampfdruck entspricht.The working method according to the invention for operating steam condensers the specified type avoids these disadvantages in that the capacitor of the Evaporative cooling system covering, air flow depending on two sizes, namely the condenser pressure and the external air pressure, is regulated and that the Condensate of the cooling effect is withdrawn from the air. This will above all achieved that the condensate is independent of the temperature of the Cooling air can only cool down to a temperature that prevails in the condenser Corresponds to vapor pressure.

Bei Verdampfungskühlanlagen für Brenn-Z, kD kraftmaschinen in Flugzeugen ist es bekannt, den Kühlluftstrom durch einen Regler züi beeinflussen, der lediglich vom Kondensatordruck abhängt. Druck und Temperatur im Kondensator sollen dabei immer gleichbleibend gehalten werden. Im Gegensatz hierzu aber soll gemäß der Erfindung für die Regelung auch der Außendruck mit herangezogen werden.For evaporative cooling systems for Brenn-Z, kD engines in aircraft it is known to influence the cooling air flow through a controller züi that only depends on the condenser pressure. Pressure and temperature in the condenser should always be be kept constant. In contrast to this, however, according to the invention the external pressure can also be used for regulation.

Es ist ferner bei Verdampfun,-sl,-ühlkreisläufen von Brennkraftmaschinen bereits vorcreschlagen worden, den Kondensator im Flü-,lel des Flugzeuges unterzubringen, um das Einfrieren des Kühlmittels zu verhindern. Von einer Regelung des Kühlluftstroms für einen dem Luftzug ausgesetzten Kondensator kann jedoch hierbei nicht die Rede sein.It is also used in evaporation, -sl, -cooling circuits of internal combustion engines it has already been suggested to place the condenser in the wing of the aircraft, to prevent the coolant from freezing. From a regulation of the cooling air flow however, there is no question here of a condenser exposed to the draft be.

In der Zeichnung ist in wesenhafter Darstellung als Ausführun-sbeispiel des Erfindungsgegenstandes in einem Verdampfungskühlkreislauf - einer Antriebsbrennkraftmaschine für Flugzeuge ein Dampfkondensator gezeigt, welcher nach dem beschriebenen Verfahren arbeitet. Aus den Kühlräumen der Brennkraftmaschine i strömt die unter Druck stehende heiße Kühlflüssigkeit durch die Leitung 2 dem Dampfabscheider 3 zu, aus welchem die entdampfte Kühlflüssigkeit durch die Leitung 4 den Kühlräumen der Brennkraftmaschine i wieder zugeführt wird. Der Dampf verläßt den Abscheider durch die Leitung 5 und ge- langt in den Kondensator 6, der z. B. in einem Kanal 7 der Flugzeugzelle angeordnet ist. Im Kondensator wird der Dampf niedergeschlagen, wobei ein überdruckventil 8 das Auftreten von außergewöhnlich hohen Drücken verhindert. Durch eine Fördereinrichtung 9 wird das sich bildende Kondensat über die Leitung io dem Sammelbehälter i i zugeführt, aus welchem es über die Leitung 12 mittels der Pumpe 13 dem Flüssigkeitskreislauf der Brennkraftmaschine i wieder zugeleitet wird.In the drawing, a steam condenser is shown in an essential representation as an exemplary embodiment of the subject of the invention in an evaporative cooling circuit - an internal combustion engine for aircraft, which works according to the method described. The pressurized hot cooling liquid flows from the cooling chambers of the internal combustion engine i through the line 2 to the vapor separator 3 , from which the evaporated cooling liquid is fed back through the line 4 to the cooling chambers of the internal combustion engine i. The vapor leaves the separator through line 5 and overall reached in the capacitor 6, the z. B. is arranged in a channel 7 of the airframe. The steam is precipitated in the condenser, a pressure relief valve 8 preventing the occurrence of exceptionally high pressures. By a conveying device 9 , the condensate that forms is fed via line io to collecting container ii, from which it is fed back to the liquid circuit of internal combustion engine i via line 12 by means of pump 13.

Die Regelung der Wärmeabfuhr vom Kondensator 6 wird mittels eines Reglers 14 durchgeführt, der eine im Kanal 7 angeordnete schwenkbare Klappe 15 steuert, die den Luftdurchgang durch den Kanal 7 mehr oder weniger freigibt. Dem Regler 14 wird durch Leitungen 16 und 17 der Druck ini Kondensator 6 und der Außendruck zugeführt, unter deren Einfluß er die Klappe 15 nach einer festgesetzten Beziehung zwischen diesen beiden Größen verstellt. Zweckmäßig wählt man als Regelgesetz eine Beziehung welche sich e Z; durch pl,#p,-i-const (Druck im Kondensa.tor--.'#tiP,.endruc-k---,,einerI#Zonstanteii) wiedereben läßt. Aus Gründen der Festigkeit und der Dichtigkeit der Anlage wird pi, vorzugsweise gleich oder höher als p"- g---,vählt. Der Regler steuert dann den den Kondensator be- streichenden Kühlluftstram. in der Weise., da[,) der Dampf druck im Kondensator immer gleich oder etwas höher lie-t als der Außendruck. Der Re-ler kann aber auf jeden beliebigen Dampfdruck eingestellt werden. So ist es auch möglich, einen Regler zu vvr-#vciiden, welcher durch Steuerung der Kühlung im Kondensator dauernd einen Druck aufrechterhält, der unter dem Außendruck liegt. Doch besteht für die Anwenduno ' ' einer solchen Regelung kein Bedürfnis.The regulation of the dissipation of heat from the condenser 6 is carried out by means of a controller 14 which controls a pivotable flap 1 5 arranged in the duct 7 , which more or less releases the passage of air through the duct 7. The controller 14 is supplied to the pressure ini capacitor 6 and the outer pressure through lines 16 and 17, he shifted under the influence of the valve 1 5 after a fixed relationship between these two variables. Appropriately, one chooses a relation as the rule law which e Z; by pl, # p, -i-const (pressure in the condensate gate -. '# tiP, .endruc-k --- ,, oneI # Zonstanteii). For reasons of strength, and the tightness of the system is pi, preferably equal to or higher than p "- g --- vählt The controller then controls the capacitor loading trending cooling air Tram in such a manner as [,) of the steam... The pressure in the condenser is always the same or slightly higher than the external pressure. The regulator can, however, be set to any steam pressure. So it is also possible to vvr- # vciiden a regulator, which by controlling the cooling in the condenser a pressure maintaining that is lower than the external pressure. However, for which there is Anwenduno '' of such a scheme does not need.

Die Wirkungsweise des eüigel)auten Kondciisators mit Re-ler ist fol-ende: Steigt durch wachsende Wärmezufuhr der Druck im Kondensator über seine Sollhöhe an, so öffnet der Regler 14 die Klappe 15, bis durch die wachsende Durchflußgeschwindigkeit der Luft die Wärmezufuhr wieder den Wert erreicht hat, daß der Dampfdru#ck auf seine Sollhöhe 5inkt. Sinkt andererseits die Wärmezufuhr zum Kondensator durch Drosselung der Brennkraftmaschine oder wird die Wärineabfuhr durch niedrige Außentemperatur zu graß, so schließt der Regler 14 die Klappe 15 undverkleinert damit die Wärineabfuhr, bis der Dampfdruck wieder die Höhe erreicht hat, daß das dem Regler zu-runde gelegte Gesetz erfüllt ist. Da das Kondensat der Kühlwirkung des Luftstromes durch sofortige Abfüh- rung durch die Fördereinrichtungg entzogen C ZD ist, wird sich dieses immer nur bis zu der Temperatur abkühlen, die dem im Kondensator herrschenden Dampfdruck entspricht. Damit ist aber auch ein Einfrieren des Kondensators unmöglich gemacht. Bei außergewöhnlicher Belastung des Kondensators kann die Wärmeabfuhr bei vollgeöffneter Klappe doch noch zu klein sein, so daß der Druck im Kondensator erheblich ansteigt. In diesem Falle tritt das überdruckventi18 in Tätigkeit, über,welches eine entsprechende Menge Dampf ins Freie abgeblasen wird.The operation of the eüigel) Aoting Kondciisators with is re-ler fol-end: increases by increasing heat input of the pressure in the condenser over its nominal height, the controller 14 opens the valve 1 5 until by the increasing flow rate of the air, the heat again the Has reached the value that the steam pressure drops to its nominal level. If, on the other hand, the heat supply to the condenser decreases due to the throttling of the internal combustion engine or if the heat dissipation is too great due to the low outside temperature, the controller 14 closes the flap 15 and thus reduces the heat dissipation until the steam pressure has again reached the level that the controller should have Law is fulfilled. Since the condensate is withdrawn from the cooling effect of the air flow by being immediately discharged by the conveying device C ZD, it will only ever cool down to the temperature that corresponds to the vapor pressure prevailing in the condenser. This also makes it impossible for the capacitor to freeze. In the event of an exceptional load on the condenser, the heat dissipation can still be too small when the flap is fully open, so that the pressure in the condenser increases considerably. In this case, the overpressure valve comes into operation, which releases a corresponding amount of steam into the open.

Da bei Sattdampf Temperatur Lind Druck i einander zu-eordnet wird, kann der Regler auch so ausgebildet werden, daß er statt durch den Dampfdruck im Kondensator durch die Dampftemperatur des Kondeiisatf--)rs gesteuert wird.Since with saturated steam temperature and pressure i are assigned to one another, the regulator can also be designed in such a way that it is controlled by the steam temperature of the condenser instead of the steam pressure in the condenser.

Claims

PATENT CLAIMF-i. Working method for air mutable Pressure cooled steam condensers in evaporative cooling circuits of internal combustion engines for Aircraft, characterized in that the condenser The air flow covering the evaporative cooling system as a function of two variables, namely the condenser pressure and the external air pressure, is regulated and that the Condensate of the cooling effect of the air is withdrawn.

2. Device for carrying out the method according to claim i, characterized in that the vapor separated in a vapor separator (3) in the liquid circuit is fed to an air-cooled condenser (6) which is sealed against the external air pressure, from which a suitable conveying device (9 ) the condensate, possibly via a collecting tank (ii), returns to the liquid circuit, and that a throttle device is provided to regulate the flow of cooling air flowing over the condenser (6) , which is controlled by a regulator (14) under the influence of the condenser and the outside air. it is controlled in such a way that the vapor pressure in the condenser is always the same or slightly higher than the external pressure (pl, = p " + const).