DE964413C - Fliehkraft-Wasserabscheider, insbesondere zur Verwendung in Ausdampftrommeln von Dampferzeugern - Google Patents

Fliehkraft-Wasserabscheider, insbesondere zur Verwendung in Ausdampftrommeln von Dampferzeugern

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Publication number
DE964413C
DE964413C DEM20373A DEM0020373A DE964413C DE 964413 C DE964413 C DE 964413C DE M20373 A DEM20373 A DE M20373A DE M0020373 A DEM0020373 A DE M0020373A DE 964413 C DE964413 C DE 964413C
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DE
Germany
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steam
water
annular gap
water separator
centrifugal water
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Expired
Application number
DEM20373A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Otto Wirmer
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BWS Technologie GmbH
Original Assignee
Maschinenfabrik Buckau R Wolf AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B04C5/06Axial inlets

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Cyclones (AREA)

Description

  • Fliehkraft-Wasserabscheider, insbesondere zur Verwendung in Ausdampftrommeln von Dampferzeugern Es ist bekannt, mehrere Fliehkraft-Wasserabscheider in eine Trommel einzubauen und sie im einzelnen so auszubilden, daß das Dampf-Wasser-Gemisch tangential in einen gegenüber dem axial angeordneten Dampfaustritt abgeschlossenen Ringraum eines Abscheidegefäßes eintritt und nach Durchströmen eines mit schrägen Leitflächen durchsetzten Ringspaltes in den unteren, mit dem Dampfanstritt verbundenen Teil des Abscheidegefüßes übertritt. Unterhalb des Ringspatte£ wird hierbei der Dampf zwecks axialer Ableiting nach oben umgelenkt, während das Wasser an der Gefäßwandung herabfließt und aus dem unteren Teil des Gefäßes abgeleitet wird. Beim Durchströmen des engen Ringspaltes wird die Geschwindigkeit des Dampfes wesentlich erhöht und ihm durch die schrägen Leitflächen eine schraubenförmige Bewegung erteilt. Hierdurch wird eine Schleuderwirkung auf die im Dampf enthaltenen Wasserteilchen ausgeübt und somit eine gute WasseraIscheidung erzielt.
  • Beim Kesselbetrieb mit derartigen Wasserabscheidern hat es sich jedoch gezeigt, daß der Salzgehalt des aus dem Wasserabscheider austretenden Dampfes auch bei ungefährgleichbleibenderDarn-pfentnahrne erheblichen Sch-,vankungen unterworfen ist und bei steigender Dampfentnahme unverhältnismäßig groß wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Leitflächen bis zum unteren Ende des Ringspaltes hinabreichen und daß der Dampf aus dem Ringspalt mit der entsprechend hohen Gesch-,vindigkeit unmittelbar frei in den unter dein Ringspalt, liegenden Gefäßraum austritt und dann nach oben umgelenkt wird. Durch dieses übergangslose Ablösen der Strömung von den Leitflächen und der zylindrischen Wandung des Abscheiders werden unregelmäßig starke Wirbelungen erzeugt, die mehr oder weniger das Mitreißen von bereits abgeschiedenen Wasserteilchen durch den. Dampf zur Folge haben.
  • Bekannt ist ferner ein Wasserabscheider, bei dem in einem Rohr ein mit schraubenförmigen Flügeln versehener Einsatzkörper vorgesehen ist, der mit der Rohrwandung einen sich allmählich erweiternden RingspaIt bildet. Eine Umlenkung des vom Restwasser befreiten Dampfes uni i8o' findet bei diesem Abscheider nicht statt.
  • Bei einem in dem Verdampfungs-Kühlkreislauf von Brennkraftmaschinen eingeschalteten Dampfabscheider soll Kühlwasser von einer verhältnismäßig geringen Menge Dampf befreit werden. Die vorerwähnten Wirbelbildungen treten bei diesem auf einem anderen Gebiet verwendeten Dampfabscheider nicht auf. Das Wasserdampfgernisch tritt bei diesem Dampfabscheider tangential in einen, durch den axial angeordneten Dampfaustritt gebildeten Ringraum des Abscheidegefäßes ein und tritt nach Durchströmen eines mit schrägen Lei!-flächen durchsetzten RingspaItes in einen unteren, mit dem Dampfaustritt verbundenen Teil des Abscheidegefäßes, aus dem der abgeschiedene Dampf nach Umlenkung um i8o' durch das nach oben führende Ableitungsrohr aus dem Abscheidungsgefäß austritt. Eine kurze und starke Erweiterung unterhalb des Ringspaltes hat bei diesem Abscheider für die Ausscheidung geringer Dampfmengen keine, wesentliche Bedeuturig.
  • Bei Fliehkraft-Wasserabscheidern mit beweglichen Einbauten und tangentialer Einführung des Dampf-Wasser-Gemisches ist es bekannt, unter Verzicht auf einen Ringspalt den zur Erzeugung der Fliefikraftwirkung drehbaren Teil konisch auszubilden, so daß zwischen der Wandung des drehbaren Teiles und des Gehäuses ein sich zur unteren Ablenkung hin erweiternder Ringraum gebildet wird.
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Fliehkraft-Wasserabscheider ohne bewegliche Einbauten, der insbesondere zur Verwendung in Ausdampftrommeln von Röhrendampferzeugern bestimmt ist und die Aufgabe hat, vor dem Austritt des Dampfes aus der Trommel die noch im Dampf enthaltenen geringen Mengen Wasser abzuscheiden, so daß der Dampf weitgehend von Wasser- und Salzteilchen befreit in den Überhitzer gelangt. Die Erfindung besteht darin, daß der Durchgangsquerschnitt: des Ringspaltes unterhalb der Leitfläche mittels eines ,ich an den rohrförmigen Teil für den Dampfaustritt anschließenden Verlängerungsansatzes von einer das Mehrfache der Ringspaltbreite betragenden Länge in an sich bekannter Weise allmählich erweitert ist. Hierbei ist es vorteilhaft, den in an sich bekannter Weise außen konischen Verlängerungsansatz. innen zylindrisch " zu gestalten.
  • Die erfindungsgemäß im Strömungssinn hinter dem Bereilch des engsten Durchgangsquerschnittes vorgesehene allmähliche Erweiterung des, Ringspaltes bewirkt eine entsprechende allmähliche Ab- nahme der Geschwindigkeit des ausströmenden Dampfes. Das bedeutet, daß auch die Tragfähigkeit des Dampfes, d. h. die Fähigkeit, Wasserteilchen mitzureißen, abnimmt, und zwar nicht linear, sondern im Verhältnis der Ouadrate der Geschwindigkeiten. Betrachtet man jie Strömung des Dampfes vc>rn Eintritt in den sich erweiternden Teil des Ringspaltes bis zum Austritt aus demselben und nimmt dabei die Geschwindigkeit z. B. auf die Hälfte ab, so ist die Tragfähigkeit des Dampfes an der Austrittsstelle nur ein Viertel der Tragfähigkeit an der Eintrittsstelle. In dem Maße wird also durch die Geschwindigkeitsabnahme des Dampfes das Mitreißen von Wasse#rteilchen vermieden. Diese Wirkung wird in strömungstechnischer Hinsicht dadurch unterstützt, daß sich der unterste Teil des Ringraumes entsprechend der Abnahme des Außendurchmessers des Einsatzkörpers nur nach innen erweitert. Dadurch wird das Ablösen der Dampfströmung von dem an der Innenwand des Abscheidergefäßes herabfließenden Wassers zum Teil schon vor Erreichen der Austrittsstelle des Ringspaltes eingeleitet, und die sich ansch#ließende Umlenkung des Dampfes nach oben wird hierdurch so beeinflußt, daß Wirbelungen beim Umströmen der Unterkante des rohrförmigen Einsatzkörpers vermieden werden.
  • Praktische Versuche unter gleichen Bedingungen zunächst mit dem Wasserabscheider bisher üblicher Bauart und dann mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Wasserabscheider haben durch sich über einen bestimmten Zeitraum erstreckende Messungen des SaIzgehaltes des aus dem Abscheider austretenden Dampfes bestätigt, daß durch die Erfindung ein wesentlich niedrigerer und auch bei Lastschwankungen ungefähr gleichbleibender Wasser- und Salzgehalt des Dampfes erreicht wird und daß dieses günstigeErgebnis auch dann erzielt wird, wenn die stündliche Dampfleistung des Kessels wesentlich erhöht wird.
  • Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß durch die Geschwindigkeitsabnahrne des Dampfes in dem sich hinter der Verengung wieder erweiternden Teil des Ringraumes der Druck zunimmt und somit ein Teil der vor der Verengung aufgewendeten Beschleunigungsenergie zurückgewonnen wird. Dies ist zwar nicht die eigentliche Aufgabe der Erfindung, aber eine erwünschte Nebenwirkung. Es ist bekannt, das Wasser aus Fliehkraft-Wasserabscheidern durch einen sich diffusorartig erweiternden Stutzen abzuleiten, um dadurch Strömungsenergie zurückzugewinnen. Unterschiedlich davon ist beim Erfindungsgegenstand die Querschnittszunahme nicht in oder hinter dem Wassersammelraum des Abscheidegefäßes, sondern in dem vom Dampf durchströmten Raum vorgesehen.
  • In der Zeichnung stellt vergleichsweise Abb. i einen senkrechten Schnitt durch einen Fliehkraft-Wasserabscheider in bekannter Bauweise und Abb. 2 einen waagerechten Schnitt durch den Wasserabscheider nach Linie II-II der Abb. i dar, während Abb. 3 einen senkrechten Schnitt durch einen Fliehkraft-Wasserabscheider nach der Erfindung und Abb. 4 einen -waagerechten Schnitt durch diesen Wasserahscheider nach Linie IV-IV der Abb. 3 darstellt.
  • Der Wasserabscheider besteht aus dem zylindrisehen Gefäß i, das mit dem nur teilweise gezeichneten, sich stetig verengenden tangential einmündenden Eintrittsstutzen 2 für das Dampf-Wasser-Gemisch versehen ist, und aus dein gleichachsig im Abscheidergefäß i angeordneten rohrförtnigen Einsatzkörper 3, der bei der bekannten Bauart nach Abb. i nach unten durch einen kegelförmigen Übergangsteil 4 bis auf einen zylindrischen Teil 5 erweitert ist. Der unterste Teil 5 des Einsatzkörpers ist auf seiner Außenseite mit schrägen Leitflächen 6 versehen.
  • Das Abscheidergefäß i ist z. B. in einer Ausdampftrommel stehend so angeordnet, daß sich gein unterer Teil im Wasserraum und sein oberer Teil im Dampfraum der Trommel befindet. Das Dampf-Wasser-Gemisch tritt entweder aus einem Steigrohr oder direkt aus dem Dampfraum der Trommel in den sich verengenden Stutzen 2 ein, wird in diesem durch die Querschnittsabnahme beschleunigt und tangential in den ' nach oben abgeschlossenen, durch die Wandung des Gefäßes i und den Einsatzkörper3 gebildeten Ringraum 7 geleitet. Durch die schraubenlinienartig kreisende Abwärtsbewegung im Ringraum 7 wird auf die im Dampf enthaltenen Wasserteilchen eine Schleuderwirkung ausgeübt, welche in bekannter Weise noch dadurch erhöht wird, daß der Dampf Mm Durchtritt durch den mit den Leitflächen 6 durchsetzten verengten Teil 8 des Ringraumes erneut beschleunigt wird. An Stelle der Leitflächen 6 könnte außen auf dem erweiterten Teil 5 des Einsatzkörpers auch ein ebenfalls bekannter Flansch mit schrägen Leitkanälen angeordnet sein.
  • Nach dem Austritt aus dem Ringspalt 8 wird der Dampf nach oben umgelenkt und strömt durch das Innere des Einsatzkörpers 3 aus dem Abscheider in die nicht gezeichnete, zum Überhitzer führende Dampfleitung, während das abgeschiedene Wasser an der Wandung des Gefäßes i herab in den Sanimeltrichter 9 und die aus der Trommel herausführende Abflußleitung io fließt.
  • Die bekannte Ausbildung des Fliehkraft-Wasserabscheiders nach Abb. i ermöglicht zwar eine weitgehende Abscheidung des Wassers im Ringraum:7, 8. Aber dadurch, daß der Dampf aus dem Ringspalt 8 mit der darin erreichten Höchstgeschwindigkeit unmittelbar frei in den unter dem Teil 5 des Einsatzkörpers liegenden Raum austritt, und dadurch, daß die Leitflächen 6 bis zur Unterkante des erweiterten Teiles 5 des Einsatzkörpers hinabreichen, werden Wirbelungen verursacht, die besonders bei hoher Dampfleistung ein Mitreißen von bereits abgeschiedenen Wasserteilchen bei der Umlenkung der Dampfströmung in den Teil 5 des Einsatzkörpers hinein zur Folge haben.
  • Uin dies zu vermeiden, schließt erfindungsgemäß' der Einsatzkörper nicht mit dem erweiterten Teil 5 ab, sondern ist, wie das Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 zeigt, um einen Teil i i verlängert, dessen Außendurchmesser his zum unteren Ende stetig abnimmt, wobei die Steigung zweckmäßig über die Länge des Verlängerungsansatzes i i die gleiche Größe hat oder auch nach unten geringfügig zunimmt. Durch die Verlängerung des Einsatzkörpers um den Teil i i und dessen Rückführung auf einen kleineren Durchmesser erhält man im Strömungssinn hinter dem Ringspalt 8 des Ringraumes einen sich allmählich nach innen erweiternden Teil 12, in welchem die Geschwindigkeit entsprechend und somit die Tragfähigkeit des Dampfes in noch höherem Maße abnimmt. Hier-durch und durch die Ausschaltung des störenden Einflusses der Leitflächen 6 auf die Strömung, die durch den größeren Abstand der Unterkante der Leitflächen 6 von dem unteren Ende des Erweiterungsteiles 1:2 des Ringspaltes erreicht ist, wird ein Mitreißen von Wasserteilchen durch den Dampf beirn Umströmen der Unterkante des Verlängerungsansatzes ii des Einsatzkörpers vermieden. Für das Einströmen des Dampfes in den Einsatzkörper 11, 5, 4, 3 ist es günstig, den Innendurchmesser des Einsatzkörpers von der Unterkante des Verlängerungsansatzes i i bis in den übergangsteil 4 hinauf gleich groß zu halten.
  • Geringfügige bauliche Abweichungen von dein Ausführtingsbeispiel nach Abb. 3 liegen, sofern sie das Wesen der Erfindung nicht verändern, im Rahmen der Erfindung.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE-i. Fliehkraft-Wasserabscheider ohne bewegliehe Einbauten zur Verwendung in Ausdampftrommeln von Dampferzeugern, bei dem das Dampf-Wasser-Gemisch tangential in einen durch den axial angeordneten Dampfaustritt gebildeten Ringrauni eines Abscheidegefäßes eintritt und nach Durchströmen eines mit schrägen Leitflächen od. dgl. durchsetzten Ringspaltes in einem unteren, mit dem Dampfaustritt verbundenen Teil des Abscheidegefäßes zu dem nach oben führenden Austritt umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangsquerschnitt des Ringspaltes (8) unterhalb der Leitflächen (6) mittels eines sich an den rohrförmigen Teil (5) für den Dampfaustritt anschließenden Verlängerungsansatzes (i i) von einer das Mehrfache der Ringspaltbreite betragenden Länge in an sich bekannter Weise allmählich erweitert ist. :2. Fliehkraft-Wasserabscheidet nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Wase außen konische Verlängerungsansatz (i i) innen zylindrisch gestaltet ist. In Betraclit gezolgene Druclzsclirifteii: Deutsche Patentschriften Nr. 51 278, 676 915; britische Patentschrift Nr. 5 70 47 1 -
DEM20373A 1953-10-13 1953-10-13 Fliehkraft-Wasserabscheider, insbesondere zur Verwendung in Ausdampftrommeln von Dampferzeugern Expired DE964413C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1081474B (de) * 1959-03-10 1960-05-12 Ver Kesselwerke Ag Fliehkraft-Wasserabscheider fuer Zwangdurchlaufkessel
EP0295846A1 (de) * 1987-06-15 1988-12-21 Richard Mozley Limited Einrichtung zur Trennung von festen oder flüssigen Teilchen aus einem Gasstrom

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE51278C (de) * J. J. J. DE RYCKE in New-York, 1043 Park Avenue, und L. KATZENSTEIN in New-York, 223 West 133 rd. Street, V. St. A Dampfreinigungsapparat mit spiralförmig angeordneten Flügeln
DE676915C (de) * 1938-04-22 1939-06-15 Albert Herzog Degorgierkorken
GB570471A (en) * 1942-10-23 1945-07-09 Foster Wheeler Ltd Improvements in separators for separating steam and water and other purposes

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