DE876624C

DE876624C - Gaserhitzer, insbesondere fuer Waermekraftanlagen mit geschlossenem Kreislauf

Info

Publication number: DE876624C
Application number: DEA13773A
Authority: DE
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Technische Studien
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Technische Studien
Priority date: 1945-02-19
Filing date: 1951-07-28
Publication date: 1953-05-15

Description

Gaserhitzer, insbesondere für Wärmekraftanlagen mit geschlossenem Kreislauf Die Erfindung betrifft einen Gaserhitzer, der insbesondere für Wärmekraftanlagen bestimmt ist, in denen mindestens der größere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittels, vorzugsweise Luft, einen Kreislauf beschreibt und durch äußere Wärmezufuhr mittelbar zu erhitzen ist, wobei dieses Arbeitsmittel einen hauptsächlich durch Flammenstrahlung und einen hauptsächlich durch Berührung beheizten Erhitzerteil in zwei Parallelströmungen durchströmt, und zwar den hauptsächlich durch Flammenstrahlung beheizten Teil im Gleichstrom und den hauptsächlich durch Berührung beheizten Teil im Gegenstrom zu den Feuergasen.
Zweck der Erfindung ist, einen Gaserhitzer dieser Art zu schaffen, bei dem sich ohne Zwischensammler und infolgedessen mit verhältnismäßig kleiner Bauhöhe und ferner am Austritt der erhitzten Luft mit kurzen Anschlußleitungen auskommen läßt. Um diese Vorteile zu erreichen, ist gemäß der Erfindung in einem ersten, absteigenden Zug ein hauptsächlich durch Gasstrahlung beheizter, dritter Erhitzerteil, in welchem der im Feuerraum vorerhitzte Arbeitsmittelstrom auf den Endwert erhitzt wird, und in einem folgenden, aufsteigenden Zug der hauptsächlich durch Berührung beheizte Erhitzerteil angeordnet, in welchem der zweite Arbeitsmittelstrom geradewegs auf den Endwert erhitzt wird, um sich anschließend in mindestens einem unten am Erhitzer vorgesehenen Sammler mit dem anderen, ebenfalls auf den Endwert erhitzten Parallelstrom zu vereinigen.
In den Zeichnungen ist in vereinfachter Darstellungsweise eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen. senkrechten Längsschnitt durch einen Lufterhitzer, Fig. a einen waagerechten Schnitt nach der Linie II-II der Fig. i, Fig. 3 einen in, größerem Maßstab bezeichneten waagerechten Schnitt durch den Feuerraum und den ersten Zug und Fig. 4 Einzelheiten in einem in größerem Maßstab gezeichneten Längsschnitt.
In den Figuren bezeichnet i den Feuerraum eines mit einer nicht gezeichneten Feuerungseinrichtung -versehenen Erhitzers einer im übrigen nicht, gezeichneten Wärmekraftanlage, in welcher Luft als Arbeitsmittel einen Kreislauf beschreibt, wobei sie in mindestens einem Verdichter auf höheren Druck gebracht, im Erhitzer alsdann durch äußere Wärmezufuhr mittelbar erhitzt und, hierauf in mindestens einer Turbine, die Leistung sowohl an den Verdichter als auch an einen Nutzleistungsempfänger abgibt,. entspannt wird. Die im (Erhitzer zu erhitzende Luft strömt durch eine Leitung :2 zu und unterteilt sich dann an der Stelle 3 in zwei Parallelströme. Der eine dieser Ströme durchfließt vorerst im Gleichstrom zu den Feuergasen Rohre 4, die als Wandauskleidung für den Feuerraum i dienen und hauptsächlich durch Flammenstrahlung beheizt werden. Nachdem dieser Luftstrom in den Rohren 4 vorerhitzt worden ist, durchströmt er Leitungen 5, die zugleich an Rohre 6 eines aus Schottheizflächen sich aufbauenden Erhitzerteils 7 (Fig. i) angeschlossen sind. Dabei werden unter Schottheizfläehen wandartige Heizflächen verstanden, die so in den Heiz- bzw. Rauchgasstrom eingebaut sind, daß nur deren Stirnseite als Aufprallflüche dient. Die Rohre 6 sind in einem ersten, absteigenden Zug 8 angeordnet, und sie werden hauptsächlich durch Gasstrahlung beheizt. Im Erhitzerteil 7 wird der auch hier im Gleichstrom zu den Heizgasen strömende Luftstrom auf den geforderten Endwert erhitzt. Der zweite Parallelstrom durchfließt eine Leitung g und alsdann einen Erhitzerteil 1o, der in einem auf den Zug 8 folgenden, aufsteigenden Zugii angeordnet ist und hauptsächlich durch Berührung beheizt wird. In diesem Erhitzerteil io wird der zweite Parallelstrom, der im Gegenstrom zu den Heizgasen strömt, geradewegs auf den Endwert erhitzt, um sich anschließend in einem unten am Erhitzer vorgesehenen Sammler 12 mit dem aus dem Erhitzerteii 7- kommenden Parallelstrom -zu vereinigen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, weisen der, Feuerraum i und die Züge 8, 11 rechteckigen Querschnitt auf, und zwei der.aus Röhren 6 sich aufbauenden Schott= heiz,fläehern des ' Erhitze--teils- 7 dienen, gleichzeitig als Wandauskleidungen für den ersten Zug B. Die Zahl der -hauptsächlich durch Flammenstrahlung beheizten Rohre 4 und die Zahl der hauptsächlich durch Gasstrahlung- beheizten Rohreh der Schottheizflächen: des Erhitzerteils 7 sind derart aufeinander abgestimmt, daß jedes Rohr 4, unter Vermeidung von "Zwischensammlern und Verteilern, lediglich durch eine-Leitung 5 an ein. Rohr 6 der Schottheizflächen angeschlossen ist. Wie in Fig.-3 gezeigt, sind einerseits die durch Wärmestrahlung stark beanspruchten Rohrgruppen -A; C, E, G des Feuerraumes. i, d, h. die gegen die Mitte der Begrenzungsflächen dieses Raumes hin gelegenen Rohre 4, mit schwach erhitzten Rohrgruppen Al bzw. Cl bzw. Ei bzw. Gl des Erhitzerteils 7 verbunden, d. h. mit Rohren 6 derjenigen Schottheizflächen, welche eine Wandauskleidung für den ersten Zug 8 bilden. Anderseits sind die in der Nähe der Ecken des Feuerraumes i angeordneten Rohrgruppen B, D, F, H, deren Rohre 4 schwach durch Wärmeeinstrahlung beansprucht sind, mit Rohrgruppen Bi bzw. Dl bzw. F' bzw. Hl derjenigen Schottheizflächen verbunden, die beidseitig von den Feuergasen bestrichen werden und deren Rohre 6 infolgedessen stark beheizt werden. Dadurch ergibt sich eine weitgehend ausgeglichene Erhitzung desArbeitsmittels in den einzelnen Rohrsträngen: Der unten am Erhitzer vorgesehene Sammler 12 ist als Festpunkt ausgebildet; von diesem aus erfolgten die Wärmedehnungen nach oben. Als Folge davon, daß der Sammler für die auf .den Endwert erhitzte Luft unten am Erhitzer angeordnet ist, läßt sich die zur nicht gezeigten Turbine führende Leitung i9 verhältnismäßig kurz bemessen, was wichtig ist, weil sie aus warmfestem, d. h. also teurem Werkstoff oder als teures Doppelrohr herzustellen ist.
Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die Rohre 4 und- 6 und die diese verbindenden Leitungen 5 federnd an einer Rahmenkonstruktion 13 aufgehängt, welche Gegengewichte 14 nach aufwärts zu heben trachten, so daß die Rohre 4 und 6 dauernd einer Streckkraft ausgesetzt sind. Ein Teil der Leitungen 5, welche die im Feuerraum i gelegenen Rohre 4 mit den Rohren 6 der Schottheizflächen verbinden, dient, wie in Fig. 4 gezeigt, als Auskleidung für die Decke 20 des Kanals 15, der den- Feuerraum i mit dem ersten Zug 8 verbindet. Ein anderer Teil jener )Leitungen 5 ist, wie ebenfalls in Fig. 4 gezeigt, ein Stück weit in einen Raum 16 verlegt, der durch die Wand 2o vom Feuerraum i, dein Verhiridungskanal 15 und dem ersten Feuerzug 8 getrennt ist und in dem aber noch .eine so hohe Temperatur herrscht, daß den betreffenden Strecken der Leitungen 5 im -Raum 16 Wärme abgegeben wird. Zweckmäßig werden: die Verbindung"sleitüngen 5 im Durchmesser größer bemessen als die der Flammenstrahlung ausgesetzten Rohre 4- und auch noch größer als die der Gasstrahlung ausgesetzten Rohre 6.
Der Vollstäindigkeit halber sei noch erwähnt, daß 17 einen meinem dritten Zug i8 angeordneten Wärmeaustauscher bezeichnet, in welchem die für Verbrennung benötigte Luft erhitzt wird: Anstatt Luft können in einem Erhitzer der beschriebenen Art auch Helium, Kohlensäure, Stickstoff- oder ein anderes Gas oder Gasgemisch erhitzt werden.
Erforderlichenfalls können "unten am Erhitzer auch mehrere Sammler für das auf den Endwert erhitzte Gas vorgesehen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gaserhitzer, insbesondere fÜr Wärmekraftanlagen, in denen mindestens der größere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittels einen Kreislauf beschreibt und durch äußere Wärmezufuhr mittelbar zu erhitzen ist, wobei dieses Arbeitsmittel einen hauptsächlich durch Flammenstrahlung und einen hauptsächlich durch Berührung beheizten Erhitzerteil in zwei Parallelströmen durchströmt, und zwar den hauptsächlich durch Flammenstrahlung beheizten. Teil im Gleichstrom und den hauptsächlich durch Berührung beheizten Teil im Gegenstrom zu den Feuergasen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten, absteigenden Zug einhauptsächlich durch Gasstrahlung beheizter, dritter Erhitzerteil, in welchem der im Feuerraum vorerhitzte Arbeitsmittelstrom auf den Endwert erhitzt wird, und in einem folgenden, aufsteigenden Zug der hauptsächlich durch Berührung beheizte Erhitzerteil angeordnet ist, in welchem der zweite Arbeitsmittelstrom geradewegs auf den Endwert erhitzt wird, um sich anschließend in mindestens einem unten am Erhitzer vorgesehenen Sammler mit dem anderen, ebenfalls auf den Endwert erhitzten Parallelstrom zu vereinigen.
2. Gaserhitzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich der im ersten Zug angeordnete, hauptsächlich durch Gasstrahlung beheizte Erhitzerteil aus Schottheizflächen aufbaut.
3. Gaserhitzer nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrzahl des hauptsächlich durch Flammenstrahlung beheizten Erhitzerteils und die der Schottheizflüchen derart aufeinander abgestimmt ist, daß jedes Rohr jenes Erhitzerteils unter Vermeidung von Zwischensammlern und Verteilern. an ein Rohr der Schottheizflächen angeschlossen ist.
4. Gaserhitzer nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits. durch Wärmeeinstrahlung stark beanspruchte Rohre des hauptsächlich durch Flammenstrahlung beheizten Erhitzerteils mit schwach erhitzten Rohren der Schottheizflächen und anderseits stark erhitzte Rohre der letzteren mit schwach durch Wärmeeinstrahlung beanspruchten Rohren jenes Erhitzerteils verbunden sind.
5. Gaserhitzer nach den Ansprüchen i bis 4., dessen Feuerraum und erster Zug einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei die hauptsächlich durch Flammenstrahlung beheizten Rohre als Wandauskleidung fdilr den Feuerraum dienen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Schottheizflächen eine Wandauskleidung für den ersten Zug bilden und da,ß die in der Nähe der Ecken des Feuerraumes angeordneten Rohre mit beidseitig von den Feuergasen beheizten Schonheizflächen und die gegen die Mitte der Begrenzungsflächen des Feuerraumes hin gelegenen Rohre mit Rohren der zur Wandauskleidung des ersten Zuges dienenden. Schottheizflächen verbunden sind.
6. Gaserhitzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der unten am Erhitzer vorgesehene Sammler als Festpunkt ausgebildet ist, von dem aus die Wärmedehnungen nach oben erfolgen, und daß die Erhitzerrohre durch Gegengewichte dauernd einer Streckkraft ausgesetzt sind.
7. Gaserhitzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß einTeil der Leitungen, welche die im Feuerraum gelegenen Rohre mit den Rohren der Schottheizflächen verbinden, als Deckenauskleidung für den Rauchgaskanal, der den Feuerraum mit dem ersten Zug verbindet, dient. B. Gaserhitzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Leitungen, welche die im Feuerraum gelegenen Rohre mit den Rohren der Schottheizflächen verbinden, ein Stück weit in einen Raum verlegt sind, der durch eine Schutzwand. vom Feuerraum, dem ersten Zug und dem Verbindungskanal zwischen diesen Erhitzerteilen getrennt ist und in dem aber noch eine so hoheTemperatur herrscht, daß jene Leitungen in diesem Raum gleichfalls Wärme aufnehmen. g. Gaserhitzer nach den Ansprüchen i und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen einen größeren Durchmesser aufweisen als die der Flammenstrahlung ausgesetzten Rohre und die Rohre der Schottheizflächen,