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Kondensator für Dampfturbinenanlagen Die Erfindung bezieht sich auf
Kondensatoren von Dampfturbinen und soll die gleichmäßige Wirkung einzelner Abschnitte
sichern.
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Es sind Kondensatoren bekannt, bei denen etwa die Hälfte der Rohre
unmittelbar vom austretenden Dampf beaufschlagt werden, während die andere Hälfte
sich unter einem Dach befindet und vom Dampf durch eine Gasse neben oder durch den
ersten Teil beaufschlagt werden. Das Dach ist dabei mehr oder weniger schräg nach
oben gezogen, und der Dampf macht in diesem zweiten Teil im wesentlichen eine Aufwärtsbewegung,
so daß die Kondensatabtropfrichtung und die Dampfströmung sich im Gegenstrom befinden.
Für diese Art Kondensatoren wird es als Vorteil angesehen, daß die Unterkühlung
des Kondensats vermieden wird, indem im ersten Teil des Kondensators, wenigstens
bei normalen Verhältnissen, ohnehin nicht leicht Unterkühlung eintritt, im zweiten
Teil aber durch den Gegenstrom die Unterkühlung verhindert wird. Denn die im oberen
Teil bei schlechtem Wärmeübergang unterkühlte geringe Kondensatmenge nähert sich
beim Heruntertropfen über die Rohre den Zonen mit gutem Wärmeübergang, in denen
das von oben kommende unterkühlte Kondensat leicht wieder auf die Sättigungstemperatur
erwärmt wird, während das hier anfallende Kondensat gar nicht erst
unterkühlt
wird. Wesentlich ist dabei, daß zu diesem Zweck keine Einbauten außer dem meistens
ohnehin benötigten Dach erforderlich sind.
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Ein Nachteil entsteht aber dadurch, daß aus der Abzugsgasse des ersten
Teils ein Dampf-Luft-Gemisch mit verhältnismäßig hohem Luftgehalt abfließt, da im
ersten Teil bereits der größere Teil des gesamten Dampfes niedergeschlagen wird.
Dieses Gemisch vereinigt sich am Ende der Abzugsgasse mit neu hinzugeführtem Dampf,
im folgenden Abdampf genannt, dessen Luftgehalt noch so gering ist, daß er für die
Kondensation noch kein wesentliches Hindernis bildet, oder es tritt parallel mit
dem von unten her kommenden Abdampf in den zweiten Teil ein. Es wird also entweder
die zum großen Teil bereits erreichte Zusammenfassung der Luft wieder aufgegeben
und außerdem der in das untere Bündel eintretende Dampf durch die Mischung in seiner
Oualität verschlechtert, oder der zweite Teil wird mit sehr ungleicher Dampfqualität
beaufschlagt oder, anders ausgedrückt, die bisherigen Bauweisen dieser Art ließen
keine einheitliche Dampfführung erkennen, denn der Dampf strömte im ersten und zweiten
Teil teils in Hintereinander-, teils in Parallelschaltung.
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Um diesem Nachteil abzuhelfen, soll nach der Erfindung das aus dem
ersten Teil austretende Dampf-Luft-Gemisch in einem geschlossenen Kanal aufgefangen
und von der Berührung mit dem durch die seitliche Gasse eintretenden Frischdampf
geschützt werden. Durch den Kanal wird dieses Gemisch nun in das zweite Bündel geleitet,
und zwar so weit, bis die Zone erreicht ist, in welcher der den zweiten Teil beaufschlagende
Abdampf.etwa ebensoweit auskondensiert worden ist wie der von dem ersten Teil aufgenommene
Abdampf, so daß beide Teile etwa gleiche Dampf-Luft-Zusammensetzung haben. Die weitere
Kondensation kann von diesem Punkt ab gem,.insam erfolgen.
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Der Vorteil der Anordnung liegt in der Vermeidung der obenerwähnten
Nachteile. Die einmal erreichte Luftkonzentration des Dampfes in dem ersten Teil
wird beibehalten, und der in den unteren Teil eintretende Frischdampf wird bei der
Kondensation nicht mehr dadurch behindert, daß ihm die gesamte Abluft aus dem ersten
Teil, die entsprechend der Dampfmenge etwa zwei Drittel und mehr Ton der gesamten
Luftmenge betragen wird, zugesetzt wird. Auch die Möglichkeit der Unterkühlung wird
durch die Zusammenhaltung des Dampf-Luft-Gemischs aus dem ersten Teil vermindert.
Insgesamt werden also die Vorzüge des im Oberbegriff geschilderten Kondensators
durch die hier beschriebene Erfindung erst richtig zur Geltung gebracht, und es
ist jetzt eine klare Schaltung gegeben: d?r erste Teil ist mit dem unteren zweiten
Teil parallel geschaltet, und der obere zweite feil ist diesen beiden Teilen nachgeschaltet.
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Dabei ist es vorteilhaft, daß die Luftanreicherung im ersten Teil
nicht bis zu dein Grade getrieben wird, der am oberen Ende des zweiten Teils erreicht
wird, da auf diese `'eise im ersten Teil weniger Gefahr einer Unterkühlung besteht.
Denn die Unterkühlung wird vor allem durch träge Strömung luftangereicherten Dampfes
bewirkt, dessen Wärmeübergang so schlecht ist, daß die Wärmezufuhr zu den Kondensattropfen
nicht genügt, um die Wärmeabgabe der Kondensattropfen an das Kühlrohr auszugleichen,
besonders wenn die mittlere Kühlwassertemperatur sehr niedrig ist und der Temperaturunterschied
von Kühlwassertemperatur zur Dampftemperatur sehr groß ist. Indem es im ersten Teil
noch nicht zu einer so starken Luftanreicherung kommt, wird auch am Austritt der
Rohre noch genügend Geschwindigkeit und genügender Wärmeübergang erhalten, um die
Unterkühlung meistens auszuschalten. Soll hier eine größere Sicherheit gegen Unterkühlung
geschaffen werden, so empfiehlt es sich, die Rohre des ersten Teils in flache Rohrpakete
mit Leitblechen und tiefen Ein- undAustrittsgassen aufzuteilen, so daß das Kondensat
nur über wenige Rohre abtropft und weniger Gelegenheit zur Unterkühlung findet.
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In den Abb. r bis 5 sind Ausführungen beschrieben. Es bedeutet darin
A den Dampfzuströmkanal von der Dampfturbine, B den Kondensatormantel, C den ersten
Teil vor dem Dach, D und E Teile des zweiten Teils unter dem Dach, F den Abdampfkanal
zum Teil D. Mit G ist das Dach bezeichnet. Aus dem Kanal H wird das aus dem ersten
Teil anfallende Luftdampfgemisch abgeleitet und durch den vom Dach G und dem Blech
J gebildeten Kanal K dem Raum L im zweiten Bündel zugeleitet, wo es mit dem in D
bereits zum Teil mit Luft angereicherten Dampf-Luft-Gemisch zusammentrifft und gemeinsam
im Teil E weiter kondensiert. Das verbleibende Restgemisch wird bei l von der Luftpumpe
abgesaugt.
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Weitere Formen, die insbesondere für Schiffe bestimmt sind, werden
in Abb. 2 und 3 und d. gezeigt. Darin zeigt Abb. 2 eine Ausführung, bei der das
Trennblech zwischen dem ersten und zweiten Teil bis an das untere Ende des kreisrund
gehaltenen Gesamtrohrbündels durchgeführt ist, aber Offnungen 1- enthält, durch
die das in dem Raum H gesammelte Gemisch in den zweiten Teil gelangt. Hiermit ist
eine bequeme und kleine Form der Rohrplatte gegeben, und es sind geringste Einbauten
erforderlich.
Das Kondensat auf dem Trennblech kann mittels erhöhter Ränder um die Öffnungen N
herumgeleitet werden und am Ende des Trennbleches in einer- Rinne aufgefangen und
in einzelnen Strahlen abgeleitet werden.
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Wird der Kanal F unmittelbar an dem Kondensatormantel entlang geführt,
wie in Abb. 1, 2 und 5, so kann sich der Nachteil ergeben, daß bei Änderungen der
Dampftemperatur der Kondensatormantel, insbesondere bei Rückwärtsfahrt, an dieser
Seite schneller und höher erwärmt wird als an der durch die Rohre geschützten anderen
Seite. Zum Schutz soll dieser Teil des Mantels dann nach Abb.3 durch eine oder einige
Rohrreihen 0 geschützt werden. Insbesondere bei Rückwärtsfahrt, bei der außer schlechterem
Vakuum auch leicht noch überhitzter Abdampf aus der RW-Turbine erhalten wird, kann
durch diese Schutzreihen die auf diesem Teil des Kondensatormantels wirkende Dampftemperatur
auf die Sättigungstemperatur des Dampfes bei dem jeweiligen Druck herabgesetzt und
die Dehnungsunterschiede wirksam vermindert werden.
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Die Erfindung kann auch sinngemäß angewendet werden auf Kondensatoren
der beschriebenen Art, . deren erster Teil wieder durch Leitbleche in zwei oder
mehrere Teile unterteilt worden ist. Abb. 3 zeigt beispielsweise einen solchen Kondensator,
in welchem der erste Teil durch das Leitblech P in zwei lange flache Rohrbündel
O und R zerlegt ist. In diesem Fall werden die Abzugsgassen H' und H der beiden
Rohrbündel gemeinsam zu dem Kanal K geführt. Eine solche Bauart, bei der gegebenenfalls
auch mehrere Leitbleche im ersten Teil angewendet werden können, ist besonders vorteilhaft
für große Kondensatoren, deren erstes Rohrbündel sonst zu große Dicke erhalten würde
und damit sowohl zu hohen Widerständen führen als auch die Kondensatunterkühlung
begünstigen würde. Es kann auch, besonders bei Verwendung eingewalzter Rohre, die
Rohrteilung enger gehalten werden, da die Eintrittsbreite für den Abdampf beträchtlich
vergrößert wird. Ferner wird damit der Dampfstrom am Kondensatoreintritt bereits
so aufgeteilt, daß die Gasse bzw. Gassen von vornherein die ihnen nach Maßgabe der
nachgeschalteten Rohre zukommende Dampfmenge erhalten. Die Abb.4 und 5 zeigen weitere
vier verschiedene Bauweisen, wobei jedesmal an eine symmetrische Ausführung entweder
nach der rechten oder nach der linken Seite der Zeichnung gedacht ist.