DE884370C - Heissdampfkuehler - Google Patents

Heissdampfkuehler

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DE884370C
DE884370C DEST3564A DEST003564A DE884370C DE 884370 C DE884370 C DE 884370C DE ST3564 A DEST3564 A DE ST3564A DE ST003564 A DEST003564 A DE ST003564A DE 884370 C DE884370 C DE 884370C
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DE
Germany
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superheated steam
steam
installation
drum
inflow
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Expired
Application number
DEST3564A
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English (en)
Inventor
Alfred Von Weihe
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22GSUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00Controlling superheat temperature
    • F22G5/12Controlling superheat temperature by attemperating the superheated steam, e.g. by injected water sprays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Heißdampfkühler Heiß-dampfkühler haben die Aufgabe, den von einer Zentrale kommenden Heißdampf den für die einzelnen Verbrauchsstellen zulässigen Temperaturen entsprechend in Dampf geringerer Überhitzung oder in Sattdampf umzuwandeln. Es sind Dampfumwandler bekannt, in denen der Dampf durch mittelbare Kühlung, beispielsweise über Kühlschlangen od. dgl., umgeformt wird. Da solche Anlagen jedoch außerordentlich unwirtschaftlich arbeiten und auch verhältnismäßig kostspielig sind, ist man dazu übergegangen, den Dampf durch Einspritzen von Kühlwasser unmittelbar zu kühlen. So werden Hei.ßdampfumformer verwendet, bei denen das Kühlwasser in fein zerstäubtem Zustand in den Dampfstrom eingeblasen wird, um innerhalb des Dampfraumes große Oberflächen zu schaffen und damit eine möglichst kurzfristige Verdampfung und Kühlung herbeizuführen. Dieses Verfahren hat jedoch mancherlei Nachteile: Zunächst wird für das Zerstäuben ein hoher Wasserdruck benötigt. Ferner ist man auf die Anordnung vieler Düsen angewiesen, die je nach der Lastschwankung ab- bzw. zugeschaltet werden müssen. Das Ab- und Zuschalten der Düsen ist jedoch verhältnismäßig schwierig und gewährleistet insbesondere bei ganz schwacher Last kein einwandfreies Arbeiten des Kühlers. Außerdem fällt an solchen Kühlern stets überschüssiges Kühlwasser an, das abgeführt werden maß und nur selten in wirtschaftlicher Weise weiterverwertet werden kann.
  • Die gleichen Nachteile weist ein anderer zum Stande der Technik gehöriger Heißdampfkühler auf, bei dem das unter hohem Druck durch Düsen zugeführte Kühlwasser auf Kühlflächen aufgespritzt wird; die von dem zu kühlenden Dampf bespült -,verden. Hier kommt aber noch hinzu, daß die Kühlflächen im Kühler nur schwierig zu befestigen sind, zumal sie erheblichen Schwingungsbelastungen unterliegen, die dadurch hervorgerufen werden, daß sich die Schwingungsfrequenzen des Dampfstromes bei Laständerungen ständig verändern. Außerdem werden die Kühlflächen, da sie sowohl mit heißem Dampf als auch mit Kühlwasser bespült werden, großen Wärmespannungen ausgesetzt. Schließlich maß der in einem solchen Heißdampfkühler gekühlte Dampf, da er mit unverdampftem Kühlwasser vermischt ist, in einer nachgeschalteten Dampftrockneranlage getrocknet werden.
  • Gegenstand der Erfindung ist nun ein Heißdampfkühler, der diese Nachteile nicht hat und bei einfachstem Aufbau eine in jeder Hinsicht wirtschaftliche Dampfumformung ermöglicht.
  • Erreicht wird das durch -die Anwendung eines besonders wirksamen Kühlprinzips, bei dem der Heißdampf durch eine Leitvorrichtung zyklonartig mit dem Kühlmittel verwirbelt wird. Zu diesem Zweck ist das Innere des vorzugsweise trommelförmig ausgebildeten Heißidampfkühlers mit einem spiralförmig verlaufenden Einbau ausgestattet, der es bewirkt, daß -der tangential in ihn eingeführte Dampf und das hinter dem Dampfeintritt zufließende Wasser wie in. einem Zyklon gemischt, verwirbelt und der Dampf nach Aasschleudern des zunächst noch nicht verdampften Wassers an .dem sich auf den Leitflächen des Einbaus bildenden Wasserfilm vorbeigeführt und allmählich nach mehrfachem Umlauf zur Achse des Einbaus abgedrüol-,t wird. Dabei wird der von dem umlaufenden Dampfstrom ebenfalls in Drehung versetzte Wasserfilm ständig hinter dem tangentialen Einströmschlitz des Einbaues vorbeigeführt und durch den hier nachströmenden Heißdannpf wiederum zerstäubt. Hierdurch ergibt sich eine sehr intensive Kühlwirkung, die sich zur Hauptsache auf die äußeren Zonen des spiraligen Zyklons erstreckt, während die achsnahen Zonen lediglich den spezifisch leichteren, zunehmend trockener werdenden Dampf führen., der schließlich je nach dem Kühlwasserzusatz als überhitzter Dampf oder Sattdämpf bestimmter Temperatur axial aus dem Kühler austritt.
  • Im einzelnen seien .die bauliche Ausgestaltung des Heißdampfkühlers nach der Erfindung und seine Arbeitsweise an einigen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt-Fig. i einen Heißdampfkühler im Querschnitt, Fi.g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, _ -Fig. 3 die Aufsicht auf .den Kühler nach Fig. i, Fig. q. einen Heiß,dampfkühler mit in die Einströmkammer eingezogenem Schutzmantel, -F ig. 5 einen Kühler mit rechtwinklig zueinander angeordneten Anschlußstutzen für den Dampfein-bzw. -austritt und F ig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.
  • Der Heißdampfkühler nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus dem in einer Trommel angeordneten, spiralförmig verlaufenden Einbau 2, der sich aus einem eingängig gewundenen, mit Randflanschen 3, 4 versehenen Mantel 5 aufbaut. Die sich mit Abstand überlappenden Ränder 6, 7 des Mantels 5 schließen einen tangential liegenden Einströmschlitz 8 ein, während die Randflansche 3, 4 zwischen sich axial liegende Öffnungen 9, :io für den Dampfaustritt frei lassen.
  • Der zu kühlende Heißdampf strömt über den an die Zuleitung anzuschließenden Einlaßstutzen i i der Trommel i in die Einströmkammer 12 ein, in der sich der Dampf über die ganze Breite des Kühlers verteilt, um :danach mit hoher Geschwindigkeit durch den Einströmschlitz 8 in das Spiralgehäus"# 2 einzutreten. Durch den spiralig gewundenen Mantel 5 wird der Dampfstrom in hohe Drehungen versetzt und. mit dem mitgerissenen, über die Einlaßöffnunaen 13 ohne Überdruck zugeführten Kühlwasser innig verwirbelt. Der sich drehende Dampfstrom wird dabei durch,den nachströmenden Dampf mehr und mehr auf die Achse 14 des Spiralgehäuses abgedrückt, während das unverdampfte Kühlwasser zufolge seines größeren spezifischen Gewichtes unter Wirkung der Zentrifugalkraft auf den Gehäusemantel aasgeschleudert wird, wo es ebenfalls, wenn auch mit geringerer Winkelgeschwindigkeit, umläuft. Durch die zwischen Dampf und Wasser vorhandene Relativgeschwindigkeit tritt bereits eine starke Kühlung des Dampfes ein. .Diese Wirkung wird noch ganz beträchtlich dadurch gesteigert, daß die an dein Einströmschlitz 8 vorbeilaufende Wasserschicht durch den nachströmenden Heißdampf wiederum zerstäubt und mithin eine große Verdampfungsoberfläche im Kühler ständig aufrechterhalten wird. Die dabei nicht verdampfenden Wasserteilchen werden wiederum auf den Mante15 zurückgeworfen, und der oben beschriebene Vorgang spielt sich erneut ab. Dabei ist es nun wesentlich, daß die achsnahen Zonen durch die Zentrifugalwirkung des Zyklons praktisch wasserfrei bleiben, mithin .der sich hier sammelnde Dampf nicht nur ausreichend gekühlt, sondern auch gleichzeitig ge- trocknet ist und als Satt- oder überhitzter Dampf durch die axial angeordneten Öffnungen 9, ro seitlich in die zwischen Einbau 2 und Trommel,i befindliche Ausströmkammer 15 entweichen und von dort über den Auslaß@stutzen ,ii6 und die Dampfableitung den einzelnen Verbraucherstellen zugeführt werden kann.
  • Wie sich gezeigt hat, stellen sich schon bei normalen Dampfgeschwindigkeiten Umdrehungszahlen von rund Moo bis igoo Umdrehungen pro Minute ein. Bei diesen Verhältnissen werden außerordentlich hohe Zentrifu,galkräfte sowie hohe Kühlwassergeschwindigkeiten zum Mischen des Wassers mit dem eintretenden Dampf erreicht. Durch Erhöhen der Dampfgeschwindigkeit kann .die Kühlwirkung verstärkt werden, ohne daß dabei ein nennenswerter Druckverlust im Heißdampfkühler eintritt. Ferner kann die Zentrifugalkraft durch Verkleinern des Gehäusedurchmessers beträchtlich gesteigert werden. Die Beanspruchung ,des Spiralgehäuses ist dennoch gering und erfordert keine besonderen baulichen Maßnahmen.
  • Für auf besonders hohe Drücke und Temperaturdifferenzen beanspruchte Heißdampfkühler empfiehlt sich eine Kühlerausbildung nach Fig. 4, bei der die druckhaltenden Flächen der Kühlertrommel durch einen in die Einströmkammer 12 eingezogenen Schutzmantel 17 gegen den Heißdampf abgeschirmt werden. Hierbei werden also die druckhaltenden Flächen nicht allein gegen den sich im Einbau abspielenden Kühlvorgang abgeschirmt, sondern darüber hinaus auch gegen den Heißdampf. Das hat den Vorteil, daß die in der Kühltrommel, i auftretenden Wärmespannungen verhältnismäßig gering sind, mithin Rißbildungen vermieden werden.
  • Die Anordnung des den wesentlichen Bestandteil des Heißdampfkühlers bildenden spiralig verlaufenden. Einbaus 2 innerhalb der Trommel i hat auch noch den Vorteil, daß der Kühler bei entsprechender Ausgestaltung der Anschlußstutzen bequem an jede Leitung angeschlossen werden kann, da die gegenseitige Anordnung der Stutzen beliebig ist und, wie Fig. 5 zeigt, beispielsweise rechtwinklig sein kann. Wesentlich ist dabei nur, daß die einzelnen Strömungsquerschnitte innerhalb des Kühlers so bemessen "werden, daß sie nicht unterhalb der Leitungsquerschnitte liegen.
  • Die Regelung des Kühlers .ist äußerst einfach. Sie kann durch einen in die Dampfableitung eingebauten Thermostaten erfolgen, der in an sich bekannter Weise .mit einem die Kühlwasserzufuhr steuernden, hier nicht gezeichneten Regelventil zusammenarbeitet. Da infolge der Zentrifugalwirkung kein Wasser durchschlagen kann, sind die Anforderungen an den Regler gering. Weitere Armaturen sind nicht erforderlich.
  • Der Heißdampfkühler nach der Erfindung erlaubt somit bei allen Belastungen eine auf einfachste Weise erzielbare Dampfumformung innerhalb größter Kühlbreiten bis herunter zur Sattdampftemperatur. Werden bezüglich der Schwachlast besonders hohe Anforderungen gestellt, so kann durch den Einbau einer zusätzlichen Lenkzunge innerhalb des Spiralgehäuses die Kühlwirkung noch gesteigert werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß man den Kühler anstatt mit Kühlwasserkondensat bzw. -destillat auch .mit einsfachem Wasser befahren kann. Die Salze werden dabei im Spiralgehäuse auf ein Mehrfaches eingedickt und können nach verhältnismäßig langer Reisezeit des Kühlers wieder mit einem Teil des Kühlwassers abgelaugt werden.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Heißdampfkühler, bei dem der umzuformende Heißdampf unmittelbar mit dem Kühlmittel gemischt wird, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise in einer Trommel (i) untergebrachten, spiralförmig verlaufenden Einbau (2), der das,Kühlmittel aufnimmt und mit einem tangential angeordneten Einströmschlitz (8) an die Heißdampfzuleitung und mit zu beiden Seiten axial angeordneten Öffnungen: (9, io) an die Dampfableitung angeschlossen ist.
  2. 2. Heißdampfkühler nach Anspruch i, .dadurch gekennzeichnet,,daß der spiralförmig verlaufende Einbau (2) aus einem einfach gewundenen., mit Randflanschen (3, .4) versehenen Mantel (5) besteht, dessen sich überlappende Ränder (6, 7) den tangentialen Einströmschlitz (8) bilden.
  3. 3. Heißdampfkühler nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spiralförmig verlaufende Einbau (2) in einer mit einem Ein- und Auslaßstutzen (i i bzw. 16) versehenen Trommel (i) derart angeordnet ist, daß der Einströmschlitz (8) des Einbaues (2) über eine Einströmkammer (r2) mit dem Einlaßstutzen (i i) und die axialen. Öffnungen (9, io) über eine Ausström-kammer (15) mit dem Auslaßstutzen (16) verbunden sind.
  4. 4. Heißdampfkühler nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Einströmkammer (12) angrenzenden druckhaltenden Wandteile der Trommel (i) gegen den Heißdampf durch einen in die Kammer ein-,gezogenen. Schutzmantel (17) abgedeckt sind.
  5. 5. Heißdampfkühler nach den Ansprüchen i his 4, dadurch gekennzeichnet, .daß die Strömungsquerschnitte der Kammern. (12, 15) sowie die des Einströmschlitzes (8) und der axialen Öffnungen (9, io) größer oder gleich dem Ouerschnitt der Rohrleitungen sind.
  6. 6. Heißdampfkühler nach den Ansprüchen i bis 5, -dadurch gekennzeichnet, daß die an die Rohrleitungen anzuschließenden Ein- bzw. Auslaßstutzen. (ii bzw. 16) der Kühlertrommel (i) gleichachsig, rechtwinklig oder unter beliebigem Winkel zueinander angeordnet sind.
  7. 7. Heißdampfkübler nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau (2) mit hinter dem Einströmschlitz {8) angeordneten Düsen bzw. Einlaßöffnungen (13) für das Kühlmittel vorgesehen ist. B. Heißdampfkühler nach den Ansprüchen i bis 7, gekennzeichnet durch ein den Kühlmittelzufluß steuerndes Regelventil, das in an sich bekannter Weise .mit einem an die Dampfableitung eingebauten Thermostaten zusammenwirkt.
DEST3564A 1951-06-29 1951-06-29 Heissdampfkuehler Expired DE884370C (de)

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