DE911680C - Einrichtung zur Erzeugung von Energie mittels Dampf - Google Patents

Einrichtung zur Erzeugung von Energie mittels Dampf

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DE911680C
DE911680C DEC1954D DEC0001954D DE911680C DE 911680 C DE911680 C DE 911680C DE C1954 D DEC1954 D DE C1954D DE C0001954 D DEC0001954 D DE C0001954D DE 911680 C DE911680 C DE 911680C
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DE
Germany
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water
steam
lines
ring
pumps
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Application number
DEC1954D
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English (en)
Inventor
Leon Nisolle
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/04Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
    • F03G7/05Ocean thermal energy conversion, i.e. OTEC
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

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Description

  • Einrichtung zur Erzeugung von Energie mittels Dampf Es sind bereits Anlagen zur Erzeugung von Energie mittels Dampf, insbesondere durch Ozeanwasserdampf, beschrieben worden, bei denen Turbinen mittels des Dampfes arbeiten, der durch Verdampfung des in der Nähe der Meeresoberfläche, vorzugsweise in den tropischen Gegenden, entnommenen warmen Wassers erzeugt und mittels des aus der Tiefe geschöpften kalten Wassers kondensiert wird. Die Dampferzeuger und die Dampfkondensatoren sowie die Umlaufleitungen für Dampf und Wasser und die Beschau.felungen eines oder mehrerer Turbinenräder mit gleicher, senkrechter Achse sind dabei in einem gemeinsamen Mantel angeordnet. In einem solchen Fall sind die für die Verdampfung des warmen Wassers, die Kondensation des Dampfes und die Bewirkung des Umlaufes sowohl des Wassers als auch des Dampfes nötigen Einrichtungen wegen der beträchtlichen in Frage kommenden Mengen äußerst umfangreich. Andererseits hat die Notwendigkeit, in sämtlichen ungeheuren Räumen, in denen die Verdampfung, die Erzeugung der Energie und die Kondensation erfolgen, ein hohes Vakuum zu unterhalten, zur Folge., d.aß die Anbrin.-gung der Vakuumpumpen umständlich wird und daß hinsichtlich der Abdichtung und der Widerstandsfähigkeit der Räume gegen Druck Probleme gestellt worden, deren Lösung mit großen Schwierigkeiten verbunden ist.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung dieser Art, die zwischen zwei Wasserquellen arbeitet, deren Temperaturen niedrig sind und in der Nähe voneinander liegen, und die infolgedessen in der Lage ist, den Temperaturunterschied zwischen der Meeresoberfläche und dem Meeresboden auszunutzen. Durch diese Einrichtung ist es möglich, die verschiedenen. obenerwähnten Vorrichtungen und. Rohrleitungen in einem gedrungenen Raum zu vereinigen und einen. großen Teil der Druckverluste zu vermeiden, die in dem besonderen hier in Frage kommenden. Fall auf den Wirkungsgrad der Anlage einen bedeutenden Einfluß haben.
  • Die Einrichtung nach der Erfindung hat einen äußeren Mantel. der ungefähr die Form eines Ringes mit derselben Achse wie das oder die Tu.rhinenräder hat und dessen Innenraum im unteren Teil durch einen Boden und im oberen. Teil durch einen dichten, abnehmbaren Deckel abgeschlossen ist. Dieser Deckel trägt das eine Lager der Turbine, während der oder die Dampftuxbinenräder in dessen unterem Teil angeordnet sind. Die Beschaufelungen des oder der Turbinenräder ragen etwa auf mittlerer Höhe in den Ring zwischen den Leitungen des Dampfrückflusses zu dem oder den Kondensatoren und den. Dampfzuführungsleitungen von dem oder den Dampferzeugern hinein. Ein Teil der letztgenannten Leitungen; bildet einen herausnehmbar angeordneten. Block in einer zylindrischen Höhlung, die gleichachsig mit dem Ring im oberen Teil des letzteren untergebracht ist.
  • Der Mantel kann aus Metall bestehen.. Vorzugsweise sind aber der Mantel und sein Innengerüst sowie die Trennwände der verschiedenen Organe, z. B. der Dampferzeuger, Kondensatoren, Dampfleitungen, Wasserleitungen und Luftleitungen, aus bewehrtem Beton hergestellt. ' Infolge der gedrungenen Anordnung der Einrichtung und der Doppelkrümmung der Mantelwände sind letztere imstande, ohne eine große Wandstärke zu erhalten, äußeren Drücken von der Größenordnung von z kg/qcm zu widerstehen, und die Erzeugung und Aufrechterhaltung des inneren Vakuums werden weitgehend begünstigt.
  • Die Dampferzeuger bestehen aus Verdampfern. Um den Wirkungsgrad der Ausnutzung der Energie zu erhöhen, die zwischen den warmen und kalten, durch die Warm- und Kaltwasserströrnungen gebildeten Quellen zur' Verfügung steht, ist es vorteilhaft, die-verdampfun.gs- und,Konden.sationsvorgänge derart zu verteilen, daß sie in mehreren Verdampfern und Kondensatoren erfolgen, die hintereinander von Warm- bzw. Kaltwasser durchströmt werden und mehrere Dampfströmungen mit verschiedenen Temperaturen. und Drücken erzeugen.
  • Im mittleren Teil dies ringförmigen Mantels können eine oder mehrere Entlüftungspumpengruppen angeordnet sein, durch welche ein sehr hohes Vakuum in den verschiedenen, in dem genannten Mantel enthaltenen Räumen: erzeugt werden kann.
  • Die Teilverdampfung des Warmwassers unter dem Einfluß des obenerwähiten Vakuums erfolgt zweckmäßig unmittelbar und nicht in Oberflächentauschern. Durch diese Arbeitsweise ist es möglich, die Verwendung von großen Mengen eines Metalls zu vermeiden, das ein guter Wärmeleiter und gegen die bei der Verwendung von Meerwasser besonders empfindliche Korrosion widerstandsfähig sein sollte; gleichzeitig wird der Umlauf der sehr bedeutenden in Frage kommenden Wassermengen erleichtert. Zu diesem Zweck bestehen die Verdampfer aus großen, im wesentlichen waagerecht angeordneten Flächen oder aus einem Gebilde von lotrechten, oben offenen; Rohren, in den das Wasser von unten nach oben strömt. Zweckmäßig jedoch sind die Verdampfer durch im wesentlichen waagerechte Flächen oder durch eine Anordnung von lotrechten, oben offenen Rohren gebildet, auf bzw. in welche das warme Speisewasser gebracht werden kann, wobei die Verdampfer jedoch aus Kästen mit durchlochter Decke bestehen können, durch welche das Wasser regenartig hindurchrieselt.
  • Vorzugsweise sind mehrere Verdampfer, welche nacheinander durch. das von der warmen Ouelle kommende Wasser durchflossen werden können, hintereinander in Form konzentrischer Kränze im wesentlichen in ein und derselben: Ebene angeordnet und gegebenenfalls durch einstellbare Verbindungsschieber getrennt, während je eine Dampfabführleitung zu der Beschaufelung des oder der Turbinenräder jedem Verdampfer zugeordnet ist.
  • Die Turbine besteht zweckmäßig aus einem einzigen Turbinenrad, dessen Beschaufelungen konzentrisch derart geteilt sind, d.aß mehrere Schaufelkränze von gleicher Anzahl wie die Verdampfer entstehen und jeder Kranz einem Verdampfer zugeordnet ist. Statt am Deckel aufgehängt zu sein, kann die Turbinenwelle auch mit ihrem unteren Ende in einem Spu.rlager gelagert sein, das auf dem Sockel der Einrichtung angeordnet ist. Der Stromerzeuger kann oberhalb oder unterhalb der Turbine angeordnet sein.
  • Die Kondensatoren sind zweckmäßig in einer den Verdampfern entsprechendenAnzahl vorhanden und bestehen aus sogenann.ten Mischkondensatoren. Sie können aus Kästen mit durchlochten: oberen und unteren Wänden gebildet sein, durch welche das Wasser regenartig hindurchrieselt. Diese Kästen sind hintereinandergeschaltet und bilden übereinander angeordnete, Kränze gleiche Durchmessers. Bei der Verwendung von mehreren hintereinandergeschalteten Kondensatoren sind letztere einfach unter Einschaltung von Wasserdichtungen übereinander angeordnet, und das Wasser rieselt aus einem Kondensator in den nächstfolgenden durch sämtliche Kondensatoren nacheinander. Diese Anordnung kann ebenfalls für die Verdampfer verwendet werden.
  • Die Eintrittsleitung des warmen Wassers, die Verdampfer mit den Kondensatoren und die Wasseraustrittsleitung der letzteren können vorteilhaft nebeneinander und abwechselnd. längs der Innenseite der Außenwand des Ringes angeordnet sein.
  • Für jede Umlaufleitung des kalten und warmen Wassers sind zweckmäßig Pumpen an die Einführungs- und Austrittsleitungen des kalten und warmen Wassers, d. h. mindestens eine Pumpe für die Wassereinführung und mindestens einte Pumpe für seine Austragung, angeordnet, und die manometrische Höhe jeder dieser Einlaß- und Auslaßpumpen ein und desselbni Kreislaufes kann so geregelt werden, daß ihre Summe konstant bleibt. Der Zweck dieses doppelten Pumpensatzes für jeden Wasserkreislauf ist, daß hierdurch der Energieverlust vermieden wird, der bei den durch Ebbe und Flut verursachten Änderungen des Meerwasserspiegels unvermeidlich sein würde. Betrachtet man nämlich z. B. den Warmwasserkreislauf, so muß der Wasserspiegel sowie der Wasserdruck beim Eintreffen auf die Verdampfungsflächen feststehend sein, während der Wasserspiegel für die Entnahme und die Rückleitung des Wassers sich mit der Ebbe und Flut ändert. Wenn also die Gesamtleistung, die benötigt wird, um die Bewegung des Wassers zu gewährleisten, zwar gleichbleibt, so verteilt sie sich doch in jedem Augenblick in verschiedener Weise zwischen dem der Zu- und dem der Abführung entsprechenden Teil des Kreislaufes. Dadurch, daß man in jedem Teil eine Pumpe mit entweder durch Geschwindigkeitsänderung oder bei Schraubenpumpen durch Ausrichten der Flügel einstellbarer manometrisc.her Höhe vorsieht, wird es möglich sein, die erzeugte Höhe jederzeit dem streng genau nötigen Bedarf anzupassen. Sollten dagegen diese beiden Funktionen von einer einzigen Pumpe erfüllt werden, so würde man die Fördermenge nur dadurch regeln können, daß man in den Zu- und Abführungsleitungen Drosselklappen einschaltet, die, da sie durch Abdrosselung arbeiten, Druckverluste veT-ursachen würden, die durch die einzige Pumpe ausgeglichen werden sollten.
  • Bei Verwendung von zwei Pumpen oder Pumpengruppen bleibt die Summe der von denselben erzeugten manometrischen Höhen praktisch gleich und entspricht der Summe der durchaus unvermeidlichen Druck- und Fallhöhenverluste, die! selbst dann vorhanden sein würden, wenn der Meereswasserspiegel unveränderlich wäre.
  • Die allgemeine Anordnung der einzelnen Räume und Rohrleitungen innerhalb des Mantels kann die folgende sein: Der Innenraum des Mantels ist in waagerechter Richtung in zwei im wesentlichen gleiche Teile geteilt, die selbst in: Sektoren eingeteilt sind, mit Ausnahme jedoch, des der Achse am nächsten liegenden Gebietes, und zwar durch eine Anzahl, z. B. zwölf, radiale vollwandige oder durchbrochene Scheidewände.
  • Die Schaufelungen des Turbinenrades reichen ungefähr bis zur halben Höhe in den der Achse am nächsten liegenden Teil.
  • Zur Entlüftung des Wassers sind an sich bekannte Entgasungseinrichtungen vorgesehen. Gemäß der Erfindung können die Leitungen zur Entziehung der Luft aus den verschiedenen Entgasungsvorrichtungen an einen oder mehrere Sammler angeschlossen sein, die aus zum Ring konzentrischen Leitungen bestehen und in dessen Innerm zwischen den Verdampfern und den Kondensatoren angeordnet und selbst an Luftpumpeinrichtungen angeschlossen sein können.
  • Die Entgasun.gsvorrichtungen bestehen. z. B. aus Glocken. in welche das Wasser in verteilter Form, z. B. in Form von Lamellen oder Tröpfchen, eindringt und die in ihrem oberen Teil mit den Entlüftungsvorrichtungen verbunden sind. An diese Entgasungsglocken schließen sich gegebenenfalls Heber an, die zwischen den. Entgasungsdrücken und . den Verdampfungs- oder Kondensationsdrücken andererseits Wasserverschlüsse bilden.
  • Da die aus den EntgasungsvoTrichtungen und den Kondensatoren abgeführte Luft mit einer Dampfmenge vermischt ist, die desto größer sein wird, je niedriger dessen Druck ist, und da das Verdichtungsverhältnis andererseits sehr hoch ist, so ist es zweckmäßig, die Luft während ihrer Verdichtung zu kühlen; zu diesem Zweck wird man die Luft in zwischen den Stufen der Entlüftungsvorrichtung eingeschaltete Kühler leiten.
  • Da sich der Mantel der Einrichtung besonders gut dazu eignet, die Außenwand der Kraftzentrale selbst zu bilden, so wird es in diesem Fall vorteilhaft sein, ihn entweder durch Anstriche in Schichten von je nach der Ausrichtung gegenüber der Sonne verschiedenen Aufnahmevermögen oder durch eine Wärmeschutzmasse oder auch durch eine Luftschicht gegen die Sonnenausstrahlung zu schützen. Auf diese Weise vermeidet man die Gefahr, daß Ausdehnungsunterschiede vorkommen, die Risse und Spalten verursachen würden, durch welche Luft eindringen könnte.
  • Außerdem kann man die Wasserzu- und -abführungsleitungen derart erweitern, daß die gesamte innere Oberfläche in dem unterhalb der Verdampfer liegenden Gebiet verkleidet wird. Der Zweck dieser Anordnung ist, ein praktisches Gleichbleiben der Temperatur der Wände längs dieser Fläche trotz der täglichen Änderungen der Sonnenausstrahlung dadurch zu gewährleisten, daß eine ungeheure Wassermenge von gleichbleibender oder zeitlich langsam veränderlicher Temperatur längs dieser Wände strömt.
  • Um endlich ebenfalls die Ausdehnungsunterschiede zu vermeiden, die darauf zurückzuführen sind, daß die innen. mit den Mantelwänden in Berührung stehenden Medien verschiedene Temperaturen haben, werden zweckmäßig alle Teile dieser Wände, die mit dem kalten Wasser in Berührung kommen sollen, derart mit Wärmeschutzmasse versehen, daß die Temperatur der genannten Teile in die Nähe der Außentemperatur und der Temperatur des warmen Wassers gebracht wird.
  • Der gesamte ringförmige Mantel ruht auf einem Sockel, z. B. mittels Pfosten, von denen einige auf Rollen angeordnet sein können, um die Wärmeausdehnung zu ermöglichen, und zwischen welchen Öffnungen vorgesehen sind, die einen freien Durchgang für die Bedienungsmannschaften und die Einrichtungen lassen, die im mittleren Teil des Mantels aufgestellt werden sollen.
  • Eine Ausführungsform einer Einrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt Abb. r eine Außenansicht der Einrichtung im Aufriß, Abl-). 2 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt nach der Linie A-A der Abb. 4, Abb. 3 einen halben Schnitt in größerem Maßstab nach der Linie B-B der Abb. 2, Abb.4 einen ähnlichen halben Schnitt wie der vorhergehende durch. die Linie C-C der Abb.2. Abb.5 ein Gebilde von. Schnitten nach den Linien D-E, D-F, D-G, D-H und K-K der Abb-. 3, Abb. 6 einen Teilschnitt nach der Linie L-L der Abb. 5, Abb. 7 einen Teilschnitt nach der Linie M-M der Abb. 5, Abb. 8 eine Einzelheit der Abb. 3 in größeren Maßstab, Abb. 9 einen Schnitt nach der Linie 1:"-N durch die Einzelheit der Abb. B.
  • Die dargestellte Einrichtung besteht aus einem Mantel i aus Eisenbeton, der ungefähr die Form eines Ringes mit lotrechter Achse besitzt. Der Mantel i ruht auf einem Sockel 2 durch zwei konzentrische Reihen von Pfosten 3 und 4. Die äußeren Pfosten 4 sind auf nicht dargestellten Rollen gelagert, die eine freie Wärmeausdehnung des Mantels ermöglichen. Der obere Teil des letzteren ist mit Verstärkungsrippen 6 versehen.
  • Der Mantel ist innen durch Scheidewände 7 in zwölf Sektoren oder Kammern eingeteilt. Diese Kammern stehen mit der Außenluft mittels Stutzen in Verbindung, die weiter unten näher beschrieben werden sollen.
  • Der der Achse nächstliegende obere Teil des Mantels i ist in Form eines Zylinders 8 ausgehöhlt, und in diesem Zylinder ist ein metallischer Rotationskörper angeordnet, der durch konzentrische, in der radialen Richtung durch Scheidewände geteilte und durch einen Balken 12 verstrebte Kanäle 9, io und ii gebildet ist.
  • Auf dem Kopf des Mantels ruht ein Gerüst 13, das als kreisförmige Plattform ausgebildet ist, die einen Wechselstromgenerator 14 trägt, und an welchem eine Welle 15 angehängt ist, die ein waagerechtes Turbinenrad 16 trägt, deren Schaufelungen 17 konzentrisch in der Weise geteilt sind, daß sie drei Schaufelkränze bilden, die den Kanälen 9, io und i i entsprechen. Das Turbinenrad 16 ist am Boden der zylindrischen Aussparung 8 angeordnet.
  • Die Abdichtung zwischen dem Deckel und dem Gehäuse kann dadurch gewährleistet werden., daß in den einander gegenüberliegenden Flächen eine Reihe von nicht dargestellten kreisförmigen Nuten vorgesehen ist, die einander gegenüber und mit einem Druckwasserkreislauf in Verbindung stehen..
  • Durch eine doppelte umgekehrte Betonkugel 18 wird die Steifigkeit des gesamten Mantels i gew ährleistet.
  • Innen ist jede Kammer des Mantels i wie folgt eingerichtet: An die Kanäle 9, io und i i schließen sich drei Leitungen i9, 2o und 2 1 an, die über eine konische Fläche 22 münden, die gegen die Waagerechte, etwas geneigt ist, indem sie sich von innen nach außen neigt. Diese konische Fläche 22 wird durch die Scheidewände 23 und 24, die die Leitungen i9, 2o und 21 voneinander trennen, und durch einstellbare Metallhebel oder Schieber 25 und 26, die in der Verlängerung derselben liegen, in drei miteinander in Verbindung stehende Teile, die die Verdampfer 27, 28 und 29 bilden, unterteilt. Die Scheidewände 7 sind in der Höhe der Verdampfer derart unterbrochen, daß letztere auf dem ganzen Umfang des Mantels einen ununterbrochenen Kranz bilden. In vier von den Kammern, die auf zwei rechtwinkligen Durchmessern liegen, münden die letzten Verdampfer 29 über eine leichte Schwelle 3o in eine Leitung 31, die sich längs der Außenwand des Mantels i nach unten erstreckt und mit der Außenluft durch einen Stutzen 32 verbunden ist. Dieser ist unter Einschaltung einer elastischen. Dichtung 33 mit einer Schraubenpumpe 34 verbunden.
  • Unmittelbar unter den. Verdampfern befindet sich eine Reihe von Kästen 35, die in. der Nähe ihres dem Mantel nächstliegenden Endes miteinander in Verbindung stehen. An diesem Ende sind diese Kästen mit dem unteren Ende eines Ringes 36 verb.unden, dessen Höhe größer ist als seine Breite. Der Ring 36 erstreckt sich um den ganzen Umfang des Mantels i herum und mündet oben in eine Glocke 37. Die Außenwand des Ringes 36 endet in ihrem obersten Teil in eine Reihe von Lamellen 38, die zwischen sich nur einen sehr geringen Zwischenraum frei lassen. Die Glocke 37 ist über einen Heber 39 mit dem Verdampfer 27 verbunden.
  • Andererseits steht der Kasten 35 bei vier diametral gegenüberliegenden und paarweise miteinander gekuppelten Kammern des Mantels mit einer Leitung 40 in Verbindung, die sich längs der Außenwand des Mantels nach unten erstreckt und durch einen Stutzen 41 nach außen mündet. Der Stutzern 41 ist unter Einschaltung einer elastischen Dichtung 33 mit einer Schraubenpumpe 42 verbunden. Leitschaufeln 43 können an. der Verbindungsstelle der Kästen 35 mit den Leitungen 4o angeordnet sein.
  • Unterhalb der Kästen 35 befindet sich ein freier Raum 44, in welchem eine Leitung 45 angeordnet ist, die aus zwei Halbringen besteht, die an ihren diametral gegenüberliegenden Enden aneinanderstoßen, um in Leitungen 46 zu münden, die in ähnlicherWeise wie dieLeitungen3i oder4oangeordnet und mit der Außenluft durch Stutzen 47 verbunden sind, die selbst unter Einschaltung einer Dichtung 33 mit einer Schraubenpumpe 48 in Verbindung stehen. Leitschaufeln, wie z. B. 43, können ebenfalls hier vorgesehen sein.
  • Die Leitung 45 steht durch Öffnungen 49, die durch durchlochte Platten abgeschlossen sind, mit einem Ring 5o in Verbindung, dessen Höhe größer ist als seine Breite und dessen unterer Teil in einen Heber 5 i eintaucht, der in der Höhe eines waagerechten durchlochten Blechstückes 52 ausmündet, das von einem Betonträgerwerk unterstützt ist und die obere Wand eines Kondensators bildet. Der Boden des letzteren besteht aus einer Betonplatte 54, die mit Löchern 55 versehen ist. Die Löcher 55 sind in gleichmäßigen Abständen voneinander vorgesellen und z. B. in drei konzentrischen, auf der Mantelachse zentrierten Kreisen angeordnet. An diese Löcher schließen sich unten kurze Rohre 56, die sich fast bis zum Blechstück 52 erstrecken., das die obere Wand eines Kondensators 57 bildet, der mit dem vorhergehenden ähnlich ist und an den sich ein weiterer, mit einem einfachen durchlochten Boden 59 versehener Kondensator 58 anschließt.
  • In die drei Kondensatoren 57, 58 und 53 münden durch Öffnungen 6o, 61 und 62 drei radiale übereinanderliegende Leitungen 63, 64 und 65, die selbst mit Leitungen 66, 67 und 68 verbunden sind, die den Kanälen 9 bzw. 1o bzw. i i entsprechen, die oben erwähnt wurden. Die in den unteren Kondensator 58 mündende obere Leitung 63 ist derart in zwei Teile geteilt, daß sie von oben nach unten beiderseits der Leitungen 64 und 65 führt. Desgleichen erstreckt sich die untere, in den oberen Kondensator 53 mündende Leitung 65 über die Enden der Leitungen 63 und 64 hinaus und steigt dann wieder nach dem Kondensator 53.
  • Der unterhalb der Kondensatoren liegende untere Teil des Mantels bildet ein ringförmiges Sammelrohr 69, das durch zwei Stutzen 70 nach außen mündet, die diametral einander gegenüberliegen und mit Zentrifugalschraubenpumpen 71 verbunden sind.
  • In dem Raum 44 sind ebenfalls vier ringförmige Leitungen 72, 73, 74 und 75 angeordnet, die als Luftsammelrohre dienen und durch lotrechte Rohrleitungen 76 mit den vier Stutzen zweier Gruppen von Entlüftungsvorrichtungen 77 bzw. 78 verbunden sind, die in dem in der Mitte der Einrichtung vorgesehenen leeren Teil liegen und von denen die eine als Reservegruppe dient. An diese vier Sammelleitungen sind Rohrleitungen 77a, 79, 8o und 81 angeschlossen, die von den Entgasungsvorrichtungen bzw. von den drei Kondensatoren kommen.
  • Die Luftsammelleitungen 72 bis 75 stehen mit der Entlüftungsglocke 37 für warmes Wasser und mit den Kondensatoren. 53, 57 und 58 in Verbindung. Die hier abgeführte Luft wird teilweise von mitgeführtem Dampf mittels der Kühlvorrichtungen 7611 befreit, um so die für die: Entlüftungspumpen 77 und 78 erforderliche Energie zu vermindern. Die Kühlvorrichtungen 76a sind vorzugsweise in denjenigen Kammern 82 angeordnet, durch welche keine Rohre 76 gehen.
  • Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Das in der Nähe des Meeres entnommene Warmwasser, dessen Temperatur z. B. 30° C beträgt, wird durch die vier Pumpen 42 in die Leitungen 40 und von dort in die Kästen 35 gedrückt. Es gelangt dann in den Ring 36 und fließt in die Glocke 37 über. Hierbei fließt es zwischen den Lamellen 38 hindurch, die es in dünne Lamellen zerteilen. In diesem Verteilungszustand wird es einem Entgasungsvorgang unter der Wirkung eines Vakuums von ungefähr o,i5o kg unterworfen, das durch die erste. Stufe der Gruppe 77 z. B. erzeugt wird, die durch Vermittlung der Rohrleitung 77a, der Leitung 72 und der Röhre 76 mit der Glocke 37 verbunden ist. Das so entgaste Wasser gelangt dann auf den Verdampfer 27 durch den Heber 39, der einen Wasserverschluß zwischen dem in der Entgasungsvorrichtung herrschenden und dem in den Verdampfern herrschenden weit höheren Vakuum bildet. Vom Verdampfer 27 fließt das Wasser nacheinander durch die Verdampfer z8 und 29, wobei die Stärke der jeweils der Verdampfung unter-\vorfenen Wasserlamelle durch das Öffnen oder Schließen der Schieber 25 und 26 geregelt wird. Die Temperatur des Wassers in jedem Verdampfer kann z. B. 29 bzw. 28 bzw. 27° C betragen.
  • Das nicht verdampfte Warmwasser, das mit einer Annäherung von 5/iooo fast die zur Verteilung gelangende. Gesamtwassermenge darstellt, fließt über die Schwellen 30 und wird durch die Leitungen 31 abgeführt, aus denen es durch die Warmwasserabführungspumpen 34 angesaugt wird.
  • Die drei Dampfströmungen mit verschiedenen Temperaturen und Drücken werden durch die Leitungen 19, 20 und 21 abgeführt und gelangen durch die Verteilungsringe 9, io und i i in die drei Schaufelkränze 17 des Rades 16, wo sich der Dampf bis auf Spannungen entspannt, die z. B. Temperaturen von i9 bzw. 16 bzw. 13° C entsprechen.
  • Beim Austritt aus den Schaufelkränzen 17 werden die Dampfströmungen durch die Leitungen 66 bzw. 67 bzw. 68 und dann 63 bzw. 64 bzw. 65 den Kondensatoren 58 bzw. 57 bzw. 53 zugeführt, in welche sie durch die seitlichen Öffnungen 6o bzw. 61 bzw. 62 einströmen. Die Abführungspumpe 77 erzeugt in den Kondensatoren durch Vermittlung der lotrechten Rohre 76, der ringförmigen Leitungen 73, 74 und 75 sowie der Rohrleitungen. 79, 80 und 81 Unterdrücke, die z. B. 19 bzw. 16 bzw. 13° C entsprechen.
  • Andererseits wird das aus der Meerestiefe mit einer Temperatur von z. B. 8 bis 1o° C geschöpfte Kaltwasser durch die Pumpen 48 in die Leitungen 46 und in die ringförmige Leitung 45 gedrückt. Von dort fließt es durch die durchlochten Bleche: 49 hindurch in die Entgasungsglocke 5o, in der durch die Entlüftungsvorrichtung in ähnlicher Weise wie durch die Entgasungsvorrichtung 37 ein Unterdruck erzeugt wird.
  • Das entgaste Wasser fließt durch den. Heber 51 und verbreitet sich auf die Bleche 52, durch welche hindurch es in den ersten Kondensator 53 herunterriese:lt, in welchem das höchste Kondensationsvakuum herrscht. Dieses Wasser trifft auf den von den Leitungen 65 kommenden Dampf und kondensiert diesen, worauf es sich im unteren Teil ansammelt und durch die Öffnungen 55 der Platte 54 ausfließt.
  • Die Rohre 56, deren Gesamtquerschnitt gegenüber der Oberfläche, des Bodens 54 des Kondensators gering ist, sind in genügender Anzahl vorhanden, damit der sich darin einstellende Wasserspiegel, der dem Druckunterschied zwischen dem Kondensator 53 und dem nächstfolgenden Kondensator 57 entspricht, innerhalb der Rohre selbst und nicht über dem Boden des Kondensators 53 liegt. Hieraus folgt, daß die abnormen Druckunterschiede, die sich zwischen den Kondensatoren einstellen können, sich nur durch starke Änderungen des Wasserspiegels in den Verbindungsrohren 56 ohne merkliche Änderung des Wasserspiegels auf den durchlochten Verteilungsblechen des Kondensators 57 äußern, so daß die verteilte Wassermenge nahezu gleic.hbleibt.
  • Das aus dem Kondensator 53 austretende Wasser fließt dann auf das Blech 52, das die obere Wand d:s Kondensators 57 bildet und deren Durchlochungen so bemessen sind, daß die sich oberhalb des genannten Bleches einstellende Wasserschicht eine Tiefe von ungefähr 2o cm besitzt. Das Wasser rieselt dann in den Kondensator 57 herunter, kondensiert dein darin befindlichen Dampf und gelangt in gleicher Weise in den Kondensator 58.
  • Im unteren Teil des 1lan.tels wird das aus dem Kondensator 58 mit einer Temperatur von z. B. i9° C austretende Wasser in dem Sammelrohr 69 aufgenommen und aus diesem durch die Pumpen 71 abgeführt.
  • Das Turbinenrad 16 treibt den Wechselstromgenerator 14 an, der eine Energiequelle bildet, die unmittelbar benutzt werden kann. Ein Teil der durch diesen Generator erzeugten Energie wird zum Antrieb der einzelnen Zubehörteile, wie z. B. die Entlüftungsaggregate 77 und 78, die Wasserzirkulationspumpen 34, 42, 48 und 71, die Kühlpumpen für die Kühlung der abgeführten Luft und gegebenenfalls auch die Wasserzuführungspump_° benutzt, durch welche das aus der Meerestiefe geschöpfte Wasser der Einrichtung zugeführt wird.
  • Es ist zu bemerken, daß die Anzahl der Warmwasserzirkulationspumpen größer ist als die, Anzahl der Kaltwasserzirkula,tionspumpen. Wegen der geringen in jedem Verdampfer verdampften Wassermenge ist nämlich. die in Umlauf zu bringende Warmwassermenge. ungefähr dreimal größer als die Kaltwassermenge.
  • Eine Einrichtung mit einer Leistung von 14 500 kW, wovon 55oo kW zum Antrieb der Zubehörteile dienen, erfordert z. B. beim Betrieb mit den bereits obenerwähnten Temperaturen acht Warmwasserzirkulationspumpen mit einer Fördermenge von je io,5 cbm/Sek. und vier Kaltwasserzirkulationspumpen mit einer Fördermenge von nur 7 cbm/Sek. In diesem Fall erreicht der Durchmesser des Turbinenrades ungefähr 14 m.
  • Die Außenwand des Mantels. i kann. in beliebiger bekannter Weise gegen die Sonnenausstrahlung geschützt und innen in den mit dem kalten Wasser in Berührung stehenden. Teilen, d. h. in den Teilen, die den Leitungen 46 und dem Sammelrohr 69 entsprechen, mit Wärmeschutzmasse versehen sein, um ungleiche Wärmeausdehnungen des genannten Mantels zu vermeiden, wodurch die Gefahr bestehen würde, daß Risse entstehen, durch welche Luft eindringen könnte.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Erzeugung von Energie mittels.Dampf, die zwischen zwei Wasserquellen arbeitet, deren Temperaturen niedrig sind und in der Nähe voneinander liegen und bei der di° Dampferzeuger und Dampfkondensatoren sowie die Umlaufleitungen für Dampf und Wasser und die Beschaufelungen eines oder mehrerer Turbinenräder mit gleicher senkrechter Achse in einem gemeinsamen. Mantel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel (i) ungefähr die Form eines Ringes mit derselben Achse wie das oder die Turbinenräder (16) hat und dessen Innenraum im unteren Teil durch. einen. Boden (18) und im oberen Teil durch einen dichten abnehmbaren Deckel (13) abgeschlossen ist, der ein Lager der Turbine trägt, während der oder die Dampferzeuger (27, 28, 29) im oberen Teil des Ringes (i) und die Kondensatoren. (53, 57, 58) in dessen unterem Teil und die Beschaufelungen (17) des oder der Turbinenräder (16) etwa auf mittlerer Höhe in den. Ring (i) zwischen den Leitungen (66, 67, 68) des Dampfrückflusses zu dein oder den Kondensatoren und den Dampfzuführungsleitungen (9, io, i i) des oder der Dampferzeuger hineinragen, wobei ein Teil der letztgenannt-en Leitungen (9, io, i i) eine herausnehmbar angeordneten Block in einer zylindrischen Höhlung (8) gleichachsig mit dem Ring (i) bildet, der im oberen Teil, des letzteren untergebracht ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (i) und sein Innengerüst sowie die Trennwände der verschiedenen Organe, z. B. der Dampferzeuger (27, 28, 29), Kondensatoren (53, 57, 58), Dampfleitungen (i9, 2o, 21, 66, 67, 68), Wasserleitungen (31, 4o, 46) und Luftleitungen (72 bis 75) aus bewehrtem Beton, hergestellt sind.
  3. 3. Einrichtung nach, Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampferzeuger aus Verdampfern bestehen, die z. B. durch im wesentlichen waagerechte, Flächen (22) oder durch eine Anordnung von lotrechten, oben offenen Rohren. gebildet sind, auf bzw. in welche das warme Speisewasser gebracht werden kann, oder daß die Verdampfer aus Kästen mit durchlochter Decke bestehen, durch welche das Wasser regenartig hindurchrieselt.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verdampfer, welche nacheinander durch das von der warmen Quelle kommende Wasser durchflossen "verden, hintereinander in Form konzentrischer Kränze (27, 28, 29) im wesentlichen in ein und derselben Ebene angeordnet sind und durch einstellbare Verbindungsschieber (25, 26) getrennt sind, während je eine Dampfabführleitung (i9, 2o, 21) zu der Bescliaufelung (17) des oder der Turbinenräder (16) jedem Verdampfer zugeordnet ist.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine aus einem einzigen Turbinenrad (16) besteht, dessen Beschaufelungen (17) konzentrisch derart geteilt sind, daß mehrere Schaufelkränze von gleicher Anzahl wie die Verdampfer entstehen und jeder Kranz einem Verdampfer zugeordnet ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (53, 57, 58) von einer den Verdampfern (27, 28, 29) entsprechenden Anzahl und sogenannte Mischkondensatoren sind und aus Kästen mit durchlochten oberen und unteren Wänden (52) bestehen, durch welche das Wasser regenartig hindurchrieselt, und daß diese Kästen h.intereinandergeschaltet sind und übereinander angeordnete. Kränze gleichen Durchmessers bilden.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsleitung (4o) des warmen Wassers, die Dampferzeuger und die Wasseraustrittsleitung (3 i) der letzteren nebeneinander und abwechselnd längs der Innenseite der Außenwand des Ringes (i) angeordnet sind. B. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Umlaufleitung des kalten und warmen Wassers Pumpen an die, Einführungs- und Austrittsleitungen des kalten und warmen Wassers, d. h. mindestens je eine Pumpe (42, 48) für die Wassereinführung und mindestens je eine Pumpe (34, 71) für seine Austragung, angeordnet sind und daß die manometrische. Höhe jeder dieser Einlaß- und Auslaßpumpen ein und desselben Kreislaufes so geregelt werden können, daß ihre Summe konstant bleibt. g. Einrichtung nach Anspruch i und 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Pumpen (34, 42, 48) Schraubenpumpen. mit, ausrichtbaren Flügeln verwendet werden. io. Einrichtung nach Anspruch i und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (7i) Zentrifugalschraubenpumpen sind. i i. Einrichtung nach Anspruch i mit an sich bekannten Entgasungseinrichtungen für das Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen zur Entziehung der Luft aus den verschiedenen Entgasungsvorrichtungen an einen oder mehrere Sammler (72 bis 75) angeschlossen sind, die aus zum Ring (i) konzentrischen Leitungen bestehen und in dessen Innerm zwischen. den Dampferzeugern. und den Kondensatoren angeordnet sind und selbst an Luftpumpeinrichtungen (77) angeschlossen sind. 12. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des Mantels in beliebiger bekannter Weise, z. B. durch einen Anstrich, eine Wärmeschutzmasse oder die Einschaltung einer dünnen Luftschicht, gegen die Sonnenstrahlung geschützt ist. 13. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da.ß diejenigen Teile der Mantelaußenwand, die mit dem kalten. Wasser inBerühruxg kommen sollen, innen mitWärmeschutzmasse versehen sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 457 085; »Neues Universum«, Bd. 52, S. 201 bis 2o5.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014191689A1 (fr) * 2013-05-30 2014-12-04 Storewatt Dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie mécanique et installation comprenant une telle dispositif

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DE457085C (de) * 1924-11-12 1928-03-07 Ernst Braeuer Dr Verfahren zur Ausnutzung der Temperaturunterschiede von in der Natur vorkommenden Wassermassen

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