PL8011B1 - Sposób wytwarzania pary o cisnieniu dowolnem. - Google Patents

Description

Przy wytwarzaniu pary do napedu sil¬ ników izacbodza rózne trudnosci, które zwykle sa tem niebezpieczniejsze im wyz¬ sze sa cisnienia, pod jakiemi wytwarza sde para, Przedewtszysftkiem ma to miejsce przy takich srodkach robioczych, które pod ci¬ snieniem zwyklem w temperaturze zwyklej sa plynna, jak np, woda;, rtec i inne. Trud- nosd te &a tem wieksze, im wyzsiza jest temperatura parowania cieczy, a wiec zwlaszcza w wypadku uzycia wody, tego najczesciej stosowanego srodka napednego do wytwiomic pary. Najpowazniejsze (za¬ klócenia wynikaja ze zjawisk wrzenia. Po¬ legaja oine np, na zatrzymaniu sie wrzenia, pnzegrzewaniu wodly, przegrzewaniu sie scian zbiornika, gwaltownych zaburzeniach równowagi), uderzeniach i objawach innych.Sa one tem niebezpieczniejsza, im wieksze sa ^ismienia, przy których mulsza praco¬ wac silniki.Wynalazek niniejszy usuwa te trudno¬ sci i niebezpieczenstwa na izasadzie tego spostrzezenia, ze wszelkie prawie zaklóce¬ nia sprowadzaja sie wkioncu do tego, ze w kazdym okresie wytwarzania pary, o odpo- wiedniem cisnieniu odbywa sie oddziela¬ nie wiody fi pary, pnizyozem woda i para chociaz przy tejze samej temperaturze, posiadaja zupelnie rózne wlasnosci fizydz- ne, szczególnie posiadaja zupelnie rózne ciezary wlasciwe, rózne •przewodnictwo ciepla i i d.#Oddizielanie to pary i wody objawia sie w dwojaki sposób: • Jezeli para wytwarza sie w sposóbzwyczajny, to woda i para rozdzielaja sie w taki sposób, ze jjpara dzieki swemu ma¬ leniu ciezarowi gatunkowemu wznosi sie w wodlzie do góry i dazy' do zbierania sie V'0^ nad powierzchnia wody. Woda i para mo¬ ga miec pnzytem jedna i te sama tempera- ture. Przejscie wody w pare odbywa sie wskuitek doprowadzania ciepla, z poczatku bez podniesienia temperatury, tak ze woda i para o jednakowej temperaturze moga znajdowac sie obok siebie. » Podobnemu rozdzielaniu sie wody i pary mozna zapobiec odpowiedniem regu¬ lowaniem cisnienia i temperatury. Stosow¬ nie do wynalazku niniejszego osiaga" sie to w ten sposób, ze wytwarzanie pary prowa¬ dzi sie powyzej wartosci krytycznych, jW tym celu woda poddaje sie odrazu wyso¬ kiemu cisnieniu, równemu co najmniej ci¬ snieniu krytycznemu i nagrzewa sie pod tern cisnieniem. Przy wzrastaniu tempera¬ tury wody nie zachodzi juz wówczas wy¬ dzielanie sie z me) pary. Proces odbywa sie przytem w ogólnym zarysie tak, ze z wzrastajaca temperatura stopniowo zmniejsza sie sila przylegania pomiedzy czasteczkami wody, dopóki cala masa nie osiagnie temperatury krytycznej. Wtedy sila przylegania i napiecie powierzchniowe wody osiagaja {wartosc zerowa. Powierzch¬ nia cieczy i ostre ograniczenie jej od pa¬ ry zanikaja. Calkowita masa znajduje sie jakby w stanie "obojetnym, który mozna so¬ bie wyobrazcc w postaci pylu lub mgly mo¬ lekularnej, której wlasciwie nie mozna na¬ zwac ani ioiecza ani para. Krytyczny ten ¦stan rózni sie od cieczy brakiem sily mie- dzyczastedzkowej a od pary' brakiem zdol¬ nosci do dyfuzji. Czasteczki takiej rozluz¬ nionej materji nie stawiaja zadlnego prze¬ ciwdzialania silom oddzielajacym i \ przy kazdem wstnzasnieniu zostaja wprawiacie w ruch wirowy. Ruch cieplny czasteczek dosc jest znaczny by przezwyciezyl przy¬ leganie, nie wystarciza jednak jdsizcze do rozpedzania czasteczek od siebie. Wszel¬ ki chocby naj drobniej szy^ doplyw cieipla u- dziela spulchnionej tej pylowatej masie daznosci do napfcezania. Dzieki najdrob¬ niejszemu przyrostowi temperatury osiaga ona zdolnosc dyfuzji a zatem natychmia¬ stowo wlasnosci prawdziwej pary, nie wy¬ magajaoe do tej izmiany istanu jakiegokol¬ wiek ciepla parowania. Para ta posiada w przyblizeniu taki sam ciezar wlasciwy, ja¬ ki uprzednio posiadala ciecz.Przy cisnieniu kfrytycznem, albo cisnie¬ niach wyzszych, odpada przeto wogóle wszelka mozliwosc utrzymywania oddziel¬ nie plynnej wody i pary, o jedbakowej temperaturze, obok lsiebie, jalk to ma miej¬ sce pod cisnieniem nizszem. Pod cisnie¬ niami wyzszemi mamy przeciwnie tylko cieoz albo pare, zaleznie od temperatury masy, i przejscie z jedlnego istanu w drugi zachodzi przez wymieniony powyzej stan posredni molekularnej mgly lub pylu. Ca¬ la nia/sa oszaga ów stan przejsciowy jedno¬ czesnie Iwe wszystkich swych czesciach;, skotfo tylko dochodzi do swej temperatury krytycznej.Otrzymuje sie przeto w ten sposób pa¬ re, której cisnienie jest jednakowe z ci¬ snieniem krytyoznem, albo jest troche wyz¬ sze 'od niego. Z cisnieniem tak wysokiem praktycznie nie mozna jeszcze pracowac w maszynach ataboczych, nalezy je zmniej¬ szyc. Osiaga sie to zapomoca przyrzadów obnizajacych cisnienie, np. przeipuistnic.Przy takiem zmniejszaniu cisnienia para jednak natychmiast ozesoiowoby sie (skra¬ plala, a wiec (zachodzilby znowu podzial na wode i pare o temperaturze jednakowej.Czyli, ze trudmosci polaczone z takim po¬ dzialem razpoczynalylby sie na nicWo a do nich przybyly jeszcze nowe, jak naprzy- klad wydzielona Wóde nalezaloby oddzie¬ lic od pozostajacych w postaci par czaste¬ czek, co praktycznie jest prawie niemozli¬ wie, albowiem byloby polaczone z trudno- scdami (zbyt wielkiemi.Dla unikniecia podobnego rozdzielania — 2 —&ie wody i pary o jednakowej temperatu¬ rze, jakie zachodzilyby przy regulowaniu cisnienia do poziomu uzytkowego, stosow¬ nie do wynalazku, przez albo podczas re¬ gulowania cisnienia doprowadza sie tyle ciepla, aby skraplanie nie (moglo sóie odby¬ wac. Doplyw ciepla mozna przytem-regu¬ lowac tak, ze temperatura pozostaje bez zmiany, albo tez tak, ze sie ja dalej pod¬ nosi. Mozna tez srodek roboczy przegrzac juz przed (rozprezeniem a nastepnie roz¬ prezac przy doprowadzaniu ciepla z pod¬ wyzszeniem, albo bez podwyzszenia tem¬ peratury. W pewnych warunkach szcze¬ gólnie korzystnem jest polaczenie razem kilku takich sposobów, np. w ten sposób, ze para rozpreza sie przy temperaturze równomiernej, a nastepnie przegrzewa sie ja przy cisnieniu utrzymywanem tez bez zmiany.Te rózne sposoby doprowadzania cie¬ pla, z rozprezaniem pary,, stosuje sie z ko¬ rzyscia przy zwyczajnym splosobie wy¬ twarzania pary przy cisnieniu bliskiem do cisnienia krytycznego.Doprowadzanie ciepla w 'jakimkolwiek badz okresie wytwarzania pary moze byc uskutecznione w jdowolny /sposób, badzto zapomoca ogrzewaj acych gazów, które .tak¬ ze ogrzewaja przegnzewacz, albo zapomo¬ ca oddzielnego ogrzewania, np. elektrycz¬ nego, przez oporniki ogrzewajace, umie¬ szczone w przegrzeiwaczu.Mozna takze silnie ogrzana pare, np. pa¬ re rteciowa, wtloczyc do 'srodka napednego, mozna tez zastosowac tarcie pary o jakie¬ kolwiek twarde powierzchnie albo zasto¬ sowac do przegrzewania tarcie wewnetrzne.Kwestja doprowadzania ciepla przed albo w czasie regulowania cisnienia pary od cisnienia uzywalnego niema nic wspól¬ nego z kwestja przegrzewania pary uzyt¬ kowej tak, jak to stosuje sie do napedu maszyn roboczych. Takie przegrzewanie rozumie sie moze byc równiez zastosowa¬ ne do pary wytworzonej w powyzszy spo¬ sób i doprowadzanej do cisnienia tKzyikb^ wego. Przegrzewanie to moze byc polacza ne z doprowadzaniem pary do cisnienia u- zytkowego, 'które jest niezbedne do nape¬ dzania maszyn. Przegrzewanie moze byc takze niezalezne od doprowadzania pary do maszyny roboczej. Chodzi glównie o to, zeby dokladnie okreslona odpowiednio do cisnienia ilosc ciepla, która udziela sie wo¬ dzie w jakimkolwiek okresie wytwarzania pary, nie obnizala sie ponizej zasadniczej wielkosci, mianowicie zeby nie podlegala zmniejszeniu sie temperatury ponizej ]wy- dzielania sie pary z wody. Zasadnicza mysl te mozna wyrazic tak, ze cieplo parowania nie powinno w zadnym punkcie ulegac przeksztalcaniu. Dopiemo polaczenie oby¬ dwóch opisanych pdsitepowan, mianowicie wytwarzanie pary pod cisnieniem krytycz- nem albo cisnieniem jeszcze wyzszem i dalsze doprowadzanie ciepla przed albo podczas izmniejsizania sie cisnienia do ci¬ snienia uzytkowego, pozwala wytwarzac, np. pare wodna pod cisnieniem odpowied- niem dla maszyny iroboczej z nizszem od cisnienia krytycznego w ten sposób, ze glówne zródlo wszystkich trudnosci i nie¬ bezpieczenstw wytwarzania pary wysokie¬ go cisnienia calkowicie zostalo usuniete, a przedewszystkiem wrzenie, albo ogólniej: jednoczesne znajdowanie sie wody i pary w przestrzeni, która moze posiadac wsze¬ dzie temperature jednakowa, przyczem jednak woda i para pomimo jednakowej temperatury róznia sie zasadniczo swym ciezarem wlasciwym, cieplem utajonem, sila przylegania miedzyczasteczkowego i t. d Casniemiie krytyczne dla wody wynosi okolo 224,5 kg ina cm21 a temperatura kry¬ tyczna okolo 374°C.Szczególna klonzysc stosowania tak wiel¬ kiego cisnienia polega na tern, ze przez to rozklad' wody w zetknieciu sie z zelaznemi czesciami i niszczenie tych czesci zelaz¬ nych, które bardzo wzrasta z powieksze- —¦ 3 .—idem tefnperaitiiry, silnia sie zmniejsza, wskutek tego mozna stosowac temperatury znacznie wyzsze i podniesc w ten sposób wspólczynnik sprawnosci cieplnej* Co bylo powiedziane o wodzie, jako o srodku poboczym, stosuje isie najzupelniej do wsizelkiego innego srodka napedmego do maszyn parowych.Zamiast wody, albo innego prostego ciala chemiczmegoi mozna takze stosowac jako srodek roboczy wodny roztwór ma- terjalów stalych lub plynnych albo mie¬ szaniny róznych matenjalów, przyczem pary mozna równiez wytwarzac oddziel¬ nie i mieszac np. w podgrzewaczu lub prze- grzewaczu. Pary mozna takze stosowac w maszynach oddzielnych i doprowadzac je naprzyklad w skraplaczu do wymiany cieplnej w ten sposób, gdzie zachodzi wza¬ jemne -udzielanie ciepla tak, ze cieplo od¬ lotowe jednej masizyny sluzy do podgrze¬ wania gazów innych. Jako ciecz moga slu¬ zyc w szczególnosci plynne metale, np. rtec. Zastosowanie tych lub insnyph mate¬ rialów pojedynczo albo w polaczeniu ze soba lub z woda zapewnia korzysci wtedy, gdy chodzi o otrzymanie srodka napedne- go o innych wlasnosciach fizycznych niz woda, np, o innem krytycznem cisnieniu i innej temperaturze krytycznej albo który¬ byprzy zetknieciu sie z materialami budofw- lanemi instalacji (zelazem i t, d.) w wy¬ sokich temperaturach rozkladal sie trud¬ niej. Jezeli kilka polaczonych cieczy na¬ grzewa sie w jednym ogrzewaczu, to naj- wlasciwiej jest dobrac temperature i ci¬ snienie tak,, zeby oba te czynniki przekra¬ czaly inajwyzsze wartosci krytyczne wcho¬ dzacych w gre srodków roboczych.Najkorzystniej wykonac wynalazek tak, aby srodek roboczy (inp. wode) ustawicznie przepedzac zapomoca -pompy tloczacej, wytwarzajacej potrzebne cisnienie, przez system ogrzewanych rur w ten sposób, by na drodze swej przez ogrzewane rury o- trzymywal on ustawicznie temperature co¬ raz wyzsza, az do miejsca gdzie osiagal temperature \ krytypzjna, w której zanika róznica pomiedzy para i woda sama przez sie i bez jakiegokolwiek stanu przejsciowe¬ go, jak to bylo opisane (powyzej. Przy dal¬ szym ruchu roboczego srodka w ogrzanej rurze -mozna don doprowadzic ilosc ciepla, potrzebna do /osiagniecia cisnienia robocze¬ go bez skraplania. Mozna mu równiez u- dzielic ciepla przegrzania, wymaganego przez proces pracy w maszynie. Natenczas srodek napedny po opuszczeniu maszyny przechodzi przez skraplacz zpowrotem do pompy, skad tloczy sie iznowu do systemu rur pod cisnieniem krytycznem albo je- szicze wyzszem.Dla zapewnienia korzysci nowego po¬ stepowania i zmniejszenia niebezpieczenstw, polaczonych z raptownem odciazeniem o- grzewacza, mozna stasowac samoczynne regulowanie cisnienia wytwarzanego przez pompe zasilajaca. Mozna to uskutecznic w jakikolwiek znany sposób, najodpowied¬ niej w zaleznosci od cisnienia, pod którem srodek napedny wychodzi z pompy zasula- jacej. Zamiast jednak tego, albo w pola¬ czeniu ze spdsobem tym, zbiornik faisnienia mozna równiez polaczyc z ogrzewaczem, aby w wypadku naglego zwiekszonego za¬ potrzebowania cisnienie nie spadlo ponizej cisnienia krytycznego. PL PL

Claims (9)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania pary o cisnieniu dowolnean, do napedu silników ze srodków roboczych, plynnych lub stalych pqd ci¬ snieniem zwyklem i w temperaturze zwy¬ klej, znamienny tena, ze w kazdym okresie wytwarzania pary cisnienie reguluje sie za¬ pomoca wytwarzaczy cisnienia pomp lub innych, a temperatura—doprowadzaniem ciepla w ten sposób, ze w zadnym punkcie wytwornicy pary nie moze zachodzic nie¬ staly podzial pary i wody o temperaturze jednakowej. — 4 —

2. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tein, ze woda przetwanza isiie w pare po¬ czatkowo powyzej olsnienia krytycznego, przechodzac przeto w sposób ciagly w pare bez wrzenia i bez pochlaniania cieipla pa¬ rowania, i ze 'wówczas podczas lub pmzed niezbednem obnizeniem cisnienia do pozio¬ mu pozytkowego doprowadza sie tyle cie¬ pla, aby przy tern para nie mogla sie skra¬ plac

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tem, ze srodek roboczy przetlacza sie stru¬ mieniem ciaglym zapomoca pompy tlocza¬ cej, pod cisnieniem równem krytycznemu, albo pod cisnieniem jeszcze wyzszem, przeiz uklad rur ogrzewanych i ogrzewa siie przy- tem stopniowo ^do temperatury krytycznej, poczem dzieki dalszemu doplywowi ciepla doprowadza sie do cisnienia uzytkowego i po odpowieidkiiem przegrzaniu tudziez przejsciu przez masizyne wprowadza s:e do skraplacza, a nastepnie z tegoz wprawia sie w krazenie zapomoca pompy tlocza¬ cej

4. Spolsób wedlug izastrz. 1, znamienny tem, ze stosuje sie kilka srodków robo¬ czych doprowadzanych w og&izewaczu do temperatury i cisnienia, mniej Wiecej rów¬ nych lub wyzlsteiych od najwyzszej tempe¬ ratury krytycznej i najwyzszego cisnienia krytycznego jednego ze skladowych srod¬ ków roboczych. 5. '

5. Sposób wedlug zasitrz. 1, znamienny tem, ze srodek roboczy, przed wprowadze¬ niem do silnika ogrzewa sie dalej poid zmniejszonem cisnieniem.

6. Sposób wedlug zastrz, 5, znamienny tem, ze temperatura, podczas rozprezania srodka roboczego, utrzymuje sie na pozio¬ mie mniej wiecej jednakowym \zapomoca doprowadzania ciepla,

7. Sposób wedlug zastrz. 5 i 6, znamien¬ ny fcem, ze srodek roboczy nagrzewa isie w kolejnosci dowolnej w ten sposób, ze w okresie jednym, przy zimmcejsizaniu sie ci¬ snienia, temperatura pozostaje w przybli¬ zeniu fjedlnakowa, a w okresie drugim, przy stalem mniej wiecej cisnieniu, temperatura wzrasta.

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tem, ze cisnienie wytwarzane przez pompe zasilajaca samoczynnie reguluje siie w za¬ leznosci od cisnienia, panujacego w ogrze¬ waczu dla zapewnienia we fwszelkich wa¬ runkach izaejhowania cisnienia krytycznego w ogrzewaczu.

9. Sposób wedlug zastrz,. 1, znamienny tem, ze 'cisnienie w ogrzewaczu utrzymuje sie powyzej cisnienia krytycznego zapomo¬ ca zasobnika cisnienia, polaczonego z tym ogrzewaczem. Internationale B enson- Patent - Verwertung s - Aktiengesellschaft. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL PL