DE838295C

DE838295C - Dampfwasserableiter mit Duese

Info

Publication number: DE838295C
Application number: DEG3677A
Authority: DE
Inventors: Hans Richter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-08-12
Filing date: 1944-08-12
Publication date: 1952-05-08

Description

Dampfwasserableiter mit Düse Bei Dampfwasserableitern ist es häufig notwendig, ciao (las Dampfwasser sofort nach (lern Entstehen, d. 1i. dampfheiß, abgeleitet werden muß. Bei Dampfwasserableitern ohne bewegte Innenteile, auf die sieh die vorliegende Erfindung bezieht, ist im allgemeinen infolge des mit der Drosselwirkung verbundenen Nachverdampfens die Heißwasserleistung im Verhältnis zur Kaltwasserleistung gering. In den eingangs genannten Fällen ist es aber gerade erforderlich, daß die Heißwasser-'leistun,g besonders groß ist, damit sich ein günstiges Verhältnis zwischen Heißwasserleistung und Dampfdurchtritt bei etwaigem Ausbleiben des Dampfwasserzuflusses ergibt.
Aber auch in solchen Fällen, wo das Dampfwasser immer sofort, also dampfheiß, abgeleitet werden nitiß, bildet sich während der Anwärmperiode infolge der noch niedrigen Wandtemperatur eine größere Menge unterkühlten Dampfwassers. Um diese große Menge Kondensat während der Anwärmperiode ableiten zu können, ist es-erwünscht, daß der Ableiter bei diesem Betriebszustand ehre größere Durchflußleistunghat als -bei dampfheißem Dampfwasser. Durch die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung soll nun erreicht werden, daß beide sieh anscheinend widersprechenden Forderungen erfüllt werden. Es soll also einerseits eine sehr hohe Heißwasserleistung und damit ein günstiges Verhältnis zwischen Heißwasserdürchfluß und Dampfdurchtritt erzielt werden, andererseits aber bei albgekühltem Kondensat noch eine erhebliche Leistungssteigerung. Diese Wirkung wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß eine besondere Düsenform verwendet wird mit kurzem Einlaufmundstüdk, das rasch nach kurzer Weglänge in den engsten Querschnitt der Düse übergeht. Unmittellbar auf diesen engsten Querschnitt soll gemäß der Erfindung eine zylincirische Erweiterung von größerer Länge folgen, deren Querschnitt wesentlich größer ist 'als der Querschnitt der engsten Stelle der Düse vor dieser Erweiterung. Der Übergang von der engsten Stelle auf diese zylindrische Erweiterung kann entweder plötzlich oder mit einem konischen Übergang erfolgen, dessen Erweiterungswinkel zweekmäßig größer ist als 45°. Auf das zylindrische Erweiterungsstück, dessen Länge zweckmäßig ein Mehrfaches seines Durchmessers beträgt, folgt erfindungsgemäß eine konische Erweiterung mit so geringem Erweiterungswinkel von höchstens 8 bis io°, daß eine Diffusorwirkung entsteht. Die Länge dieses schwachkonisel erweiterten Teiles der Düse wird so bemessen, daß Hie Druckwiedergewinnung bei Durchfluß abgekühlten Kondensats so groß ist, daß in der zylindrischen Erweiterung bzw. im davorliegenden engsten Querschnitt der Düse eine erhebliche Druckabsenkung gegenüber dem Druck hinter der Düse entsteht.
Die Wirkung dieser erfindungsgemäß ausgebildeten Düse ist folgende: Beim Durchtritt von Dampf findet nach den Strömungsgesetzen des Dampfes im engsten Querschnitt nur eine Entspannung bis 'herab zum kritischen Druck statt, auch wenn der Druck hinter der Düse (Gegendruck des Dampfwasserableiters) wesentlich unter dehi kritischen Druck liegt, was in der Praxis fast stets der Fall ist. Die Folge davon ist, daß die Menge des durchtretenden Dampfes nur abhängig ist von der Größe des engsten Querschnittes und dem Eintrittsdruck, nicht aber von dem hinter dem engsten Querschnitt herrschenden niedrigeren Druck und der Form des Düsenkanals hinter diesem engsten Querschnitt. Die durchtretende Dampfmenge ist also durch die an den engsten Querschnitt anschließende erfindungsgemäße Erweiterung nicht größer als bei einer einfachen, nicht erweiterten Öffnung vom Querschnitt der engsten Stelle der erfindungsgemäß gestalteter' Düse. Bei Durchfluß von Wasser muß zwischen dem Durchtritt von Heißwasser (dampfheißes Wasser) und abgekühltem Wasser,d.h.eineTemperatur von weniger als 6d°C, unterschieden werden. Bei Durchtritt von Heißwasser hat die beim Durchfluß entste'hend'e Entspannung ein Verdampfen des 'heißen Wassers aus seinem Wärmevorrat (Unterschied der Flüssigkeitswärme vor und nach der Entspannung) zur Folge. Dieses Verdampfen (Nachverdampfen) setzt aber nicht sofort ein, sondern es ist eine gewisse Zeit nötig (Siedev2rzug).
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Düse, bei der auf die engste Stelle sofört eine zylindrische Erweiterung folgt, fließt das heiße Wasser in außerordentlich kurzer Zeit durch den engsten Querschnitt hindurch. Das Dampfwasser findet infolge des Siedeverzuges praktisch keine Zeit zum Verdampfen, sondern das Verdampfen setzt erst hinter der engsten Stelle ein. Hier ist jedoch gemäß der Erfindung ein zylindrischer Kanal von wesentlich erweitertem Querschnitt vorhanden; der aus dem Kondensat entstehende Dampf findet also einen genügend großen Raum vor, so daß er ohne Stau mit derr@ Dampfwasser abströmen !kann. Anschließend an die zylindrische Erweiterung folgt erfindungsgemäß die schwachkonische Erweiterung, durch die der Durchflußquerschnitt stetig weiter vergrößert wird, so daß an allen Stellen des Kanals der durch das Nachverdampfen aus dem heißen Dampfwasser entstehende Dampf genügend Raum findet. Die Folge davon ist, daß das dampfheiße Wasser durch den engsten Querschnitt fast ohne Nachverdampfen Hindurchfließt und auch nachher keine Stauung erleidet. Die Menge des durchfließenden dampfheißen Wassers entspricht nahezu dem Kaltwasserdurchfluß durch eine einfache, nicht erweiterte Öffnung vom Querschnitt der engsten Stelle. der erfindungsgemäßen Düse. Da andererseits der Dampfdurchtritt nicht größer ist als bei einer einfachen, nicht erweiterten Öffnung vom Querschnitt. der engsten Stelle der erfindungsgemäßen Düse, ergibt sich ein 1>esoiiders günstiges Verhältnis zwischen Heißwasserleistung und Dampfdurchtritt, dAi. der Dampfdurchtritt ist im Verhältnis zur Heißwasserleistung nur gering.
Bei Durchfluß von Kaltwasser durch die erfindungsgemäß ausgebildete Düse tritt das Nachverdampfen, nicht ein. Die Strömung erfolgt ausschließlich nach den hydrodynamischen Gesetzen, und die Geschwindigkeit des durchfließenden Wassers paßt sich nach dem Kontinuitätsgesetz den Querschnitten an. Die Folge davon ist, daß schon in der zylindrischen Erweiterung durch den sich ausbreitenden Strahl bei genügender Länge der zylindrischen Erweiterung eine Druckrückbildung erfolgt, die sich in der schwachkonischen Erweiferung (Diffusor) weiter fortsetzt. Bei entsprechender Bemessung der Länge der schwachkonischen Erweiterung kann ein recht erheblicher Drtickwiedergewinn aus der im allgemeinen sehr hohen Strömungsgeschwindigkeit erfolgen. Die Folge davon ist, daß im engsten Querschnitt eine Drucksenkung unter den Gegendruck, der an der Austrittsseite der Düse herrscht, stattfindet. Die Folge davon ist wieder, daß das für den Durchfluß des kalten Wassers durch die engste Stelle' der Düse zur Verfügung stehende Druckgefälle wesentlich erhöht wird, was vor allem auch dann der Fall ist, wenn der Dampfwasserableiter gegen einen hohen Gegendruck fördern muß. Die damit verbundene starke Steigerung der Strömungsgeschwindigl@eit hat eine beträchtliche Erhöhung der durchfließenden Kaltwassermenge zur Folge, zumal bei gut abgerundeter Eintrittsöffnung die Strömungsverluste sehr gering sind und die Verluste hinter der engsten, Stelle keine Rolle spielen, da die zur Verfügung stehende Strömungsenergie im allgemeinen sehr viel größer ist, als der angestrebten Drucksenkung im engsten Querschnitt entspricht.

Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Düse wird also mit überraschend einfachen Mitteln,und auf betriebssichere Weise folgendes erreicht:

i. Geringer Datnpfdurchtritt (nicht größer als bei

einer einfachen, nicht erweiterten öffnung vom

Querschnitt der engsten Stelle der Düse) ; 2. hohe

l1.eititvasserleistulig, die nahezu so groß ist wie die

Kaltw.tsserleistung einer einfachen, nicht erweiterten

Öffnung vom Querschnitt der engsten Stelle der

Düse; 3. eine Kaltwasserleistung, die noch größer

ist als die Ileißwasserleistung und auch größer als

die Kaltwasserleistutig einer einfachen, nicht er-

weiterten Öffnung voni Querschnitt der engsten

Stelle der Düse, so (laß bei Durchfluß abgekühlten

I)anipfwassers tvsiliretid des Anwärmens trotz der

hohen ffeißwasserleistung noch eine erhebliche

Leistutigssteigertitig erzielt wird, und zwar auch

bei sehr hohem Gegendruck hinter der Düse.

1)ic ei-fincltttigsgeni:il.)e Düsenform ermöglicht

also eine besonders günstige Wirkung und besonders

wirtschaftliche _\rl)eitstveise des :\hleiters, da in-

folge der lu)lien lleil3wasserleisttttig kleine Quer-

.clinitte auch dann angewendet werden können,

wenn das Dampfwasser ininier sofort, als,) dampf-

heiß, abgeleitet werden inuß. Entsprechend diesen

kleinen Querschnitten ist der itn ungünstigsten

Fall, also bei völligem .\usbleiben des Kondensat-

zuflusscs tn("3;,,liclie 1)"ttill)f<lttrclltritt ganz besonders

gering.

Tti .\1)1). i ist ein Ausführungsbeispiel der Er-

tindtitig dargestellt. IM diesem =\usfiihrungsbeispiel

ge'lit (lci- enge Oticrsclinitt vorn Durchmesser dl

1)lützlicli auf den erweiterten zylindrischen Quer-

sclitiitt vorn I>urc'hiresscr d., und der Länge 1z über.

:\tl deii z\litlclt-isclietl Querschnitt vom Durch-

niesser d-, >cliließt mit einem Erweiterungswinkel a

dir sdli@arhk))iii#che 1?rtveitertnig an, die den

I )urrlimtsser (I -, auf (1.3 vergrößert bei einer Länge

de. srliwac'hk,mischen erweiterten Teiles 1,3.

\Viv die .\1)1). t zeigt. ist der:tige Querschnitt

ganz kurz. Wenn die Abrundung klein gehalten

wird, kann die ges:ttnte Einlauflänge 11 ebenfalls

sehr kurz gehalten werden, so daß das durch-

fließende Heißwasser I:eine Zeit zum Nachver-

danipfrn findet. Die Abrundung der Einlaufkante

geht zt@;#ckmäßig in den engsten Querschnitt über,

so dar; dieser ebenfalls in der Länge überhaupt

keine :\u#dahnung hat.

1)ie crtiu<lungsgrmäl.;t Düse kann in einem be-

licbig geformten .\1)leitergeli'iuse angeordnet wer-

den. h:; genügt gcgelrenenfaHs die in der A'bb. i

bezeigte eitifaclie Verschraubung, durch die die

1)iis-c an die liondensatzufluß- und Kondensat-

abfluli1eitung angeschlossen wird'.

111 .\1)I). z ist ein weiteres :\usführungsbeispiel

der ertinclutlgsgemäLien 1)iise gezeigt, bei der auf

den engsten Qtier;clitiitt vom Durchmesser dl die

zvliii:lrisclie I@ rttciterun g vorn Durchmesser dz nicht

plötzlich, sondern im Anschluß an ein konisches Übergangsstück vom Winkel a1 folgt. An den zylindrisch erweiterten Teil vom Durchmesser a= schließt dann die schwachkonische Erweiterung mit dem Winkel dz an, die den Durchmesser dz auf den Durchmesser d3 vergrößert. Die Einlaufabrunidung ist hei dem Ausführungsbeispiel nach :\bb. 2 besonders klein gehalten, so daß sich.für das Einlaufstück eine besonders geringe Länge 11 ergibt. Die dargestellte Abrundung der Einlaufkante bewegt sich noch innerhalib der zulässigen Grenzen, so daß Strömungswiderstand und Kontraktion sehr gering sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Düse in eine einfache Verschraubung eingesetzt, durch .die die Verbindung finit der Kondensatzufluß- und Abflußleitungerfolgt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Dampfwasserableiter mit Düse, dadurch gekenizeiclinet, daß auf den engsten Querschnitt der Düse eine zylindrische Erweiterung folgt, an die eine schwachkonische Erweiterung mit so geringem Frweiterungswin@kel anschließt, daß in ihr eine DiffusorNvirkung eintritt, durch die der Druck in der engsten Stelle der Düse bzw. in der zylindrischen Erweiterung stark unter den Gegendruck der Düse abgesenkt wird.
2. Datnpfwasserableiter mit Düse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrisc'lie Erweiterung unmittelbar auf den engsten Querschnitt folgt.
3. Dampfwasserableiter mit Düse nach Anspruch i und 2, da'durc'h gekennzeichnet, daß zwischen der zylindrischen Erweiterung und dem engsten Querschnitt ein konischer Übergang mit einem Erweiterungswinkel von zweckmäßig mehr als .45° angeordnet ist. d.
Dampfwasserableiter mit Düse nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrurndung der Einlaufseite unmittelbar in den engsten Querschnitt übergeht, so daß dieser praktisch überhaupt keine Längenausdehnung hat.
5. Dampfwasserableiter mit Düse nach Anspruch i bis .1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ouersc'litiitt der zylindrischen Erweiterung etwa dreimal so groß ist wie der Querschnitt der engsten Stelle. .
6. Dampfwasserableiter mit Düse nacht Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der schwachkonischen Erweiterung so lang bemessen ist, daß infolge der Diffusorwirkung der Druck im engstenQuerschnitt auch bei hohem Gegendruck unter dem Gegendruck an der Austrittsseite der Düse abgesenkt wird.