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" Centrales des forces avec réservoirs et sources d'énergie pour charges de base et de pointes ".
La présente invention se rapporte à des centrales de forces, munies de réservoirs et composées de plusieurs sour- ces d'énergie (machines ou usines productrices d'énergie), qui sont raccordées à un réseau commun, dont la paissance est très variable, comme c'est par exemple généralement le cas pour la fourniture de courant à des grandes villes.
Pour des installations de ce genre la répartition de la production du courant sur les différentes sources d'énergie se faisait jusqu'à ce jour de telle manière que l'on répar- tissait la charge totale, ot qu'on réduisait proportionnelle- ment l'admission de vapeur aux différentes machines, et sur- tout à la machine de charge de base ou charge régulière. Les chaudières fournissant la vapeur aux machines correspondan-
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tes, ou dans les usine- correspondantes, devaient alors être chauffées chaque fois proportionnellement à la charge.
Mais ce procédé a de graves inconvénients, parce que la production de vapeur de la 'batterie de chaudières ne peut pas varier assez vite. Pour ce motif il faut déjà avant l'arri- vée de la pointe activer le chauffage aux chaudières, ou bien il faut rallumer de nouvelles chaudières, ce qui dure à peu près une heure. Si alors la pressiQn de la vapeur dans les chaudières atteint la pression de marche nécessaire, avant que le besoin attendu. d'une grande quantité de vapeur ne se fasse sentir, il en résulte que la conduite du feu doit être de nouveau ralentie, sil'on vaut éviter que la
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vapeur ae s'écharpo par les soupapes de sûreté des chatidjè- res.
La caractéristique de la façon dont la charge était ré- partie jusqu'ici, c'est que l'on imposait en premier lieu aux différentes sources d'énergie (machines ou usines) une
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partie déterminée de la charga totale, et que les chaudières de ces s9urces d'énergie étaient chauffées proportionnelle- ment à la charge, ce qui, même avec les soins les plus atten
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tifs donnés à la conduite de la chaudière, occasionne de gra- ves inconvénients, basés sur la faible faculté d'adaptation
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de la chaudière.
Les difficultés ment,oruiées sont particulièrement gran- des avec les usines productrices d'énergie de canstructi.on récente dont les chaudières travaillent à haute pression et à température élevée, ne renfermant qu'anc, tS0 faible quand- tité d'eau, etsont extr:ordiniJire;"ent sc,,sible5vis-b,-vis des chxnçements de la charge.
La présente invention se rapportes, des centrales avec plusieurs sources d'énergie (machines ou usines productri-
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ces d'énergie), raccordées à an réseau cOLman, et réparties en sources d'énergie pour couvrir la charge de base ou char-
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ge régulière et dt,utres pour couvrir les charges de poin-
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tes, et l'invention a pour but de permettre une répartiton d'énergie, s'écartant des procédés utilisés jusqu'ici , et évitant les inconvénients décrits ci.-dessus.
Ce bat sera en réalité atteint saivant l'invention par le fait que, contrairement aux procédés utilisés jusqu'ici la part d'énergie des machines ou des usines de charges ré- gulières sera chaque fois mise en concordance avec la pro- duction de vapeur, et que les sources d'énergie prévues pour
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ouvr5.r les charges de pointes reçoivent la vapeu.- nécessai- re à leur marche en tput ou .n partie d'un ou de plusieurs accumulateurs de (,,haleur; de plus l'arrivée de la vapeur à ces sources d'énergie est réglée par un régulateur de vitesse proportionnellement à la partie de la charge totale non cou- verte par les machines ou les usines de charges de base.
Pour le réglage de la distribution et de la répartition de la charge c'est donc, suivant l'invention, la production de la
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vapeur aui entre en ligne de compte, alors que jusqu'ici c>était au contraire la production de vapeur qui devait s'a- dapter à la répartition de la charge. De plus on peut avan- tageusei.ient régler, soit autorûatig.aeme-nt soit à la main, l'ar rivée de vapeur aux sources d'énergie servant à couvrir la charge de base, et cela proportionnellement à la pression des
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Cih[JQdières. os à la tsmpératare de la vapeur fraiche, ou à n'importe quelle autre unité êquiva ente; alors que ha par- tie de la production totale exigée non couverte par la sour- ce de charge de base, sera répartie par le régulateur de vitesse sur les sources d'énergie de pointes.
La production des machines s'adapte ainsi automatiquement et à chaque ins- tant à la production de vapeur.
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Natarellement il est bon de prévoie dans tous les cas ce que l'on pourrait appeler des régulateurs limites, qui limitent vers le haut le nombre de tours des machines, lors- ciue la quantité de vapeur circulant dans ces machines y en-
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gendrerait une puissance plus grande que celle exigée dans le réseau en ce moment là.
Si dans l'usine des charges de base on emploie un accumulateur à pression constante, il faudra cherger cet accumulateur lorsque la puissance de production des machines des charges de base est limitée par le régulateur de vites, se ou bien, lorsque la vaporisation des chaudières dépasse la consommation des machines en marche.
Dans ce but on rè- gla également par la pression à la chaudière, ou. par une uni té équivalente, l'arrivée de la vapeur à l'accumulateur ou bien l'arrivée de l'eau froide peur la condensation de la vapeur, Si la répartition de la charge se fait dans les usi.- nes des charges de base en agissant respectivement sur les machines des charges de base à l'aidede soupapes de déchar- ge, on règlera les régulateurs influencés par la pression à la chaudière de telle façon que la condensation de la vapeur commence avec l'accroissement de la pression à la chaudière, après que les soupapes de décharge disposées à l'entrée des machines aient été complètement ouvertes.
Si dans les usines reliées,à la centrale il y a plu- sieurs turbines, on peut actionner celles-ci ou bien en pa- rallèle, ou bien on peut arriver à une répartition détermi- née da la charge entre les différentes turbines par un ré- glage à différentes limites de pression des régulateurs de décharge, ou bien à différents nombres de tours des régula- tours de vitesse; par exemple dans ce sens que la mise en marche et l'arrêt des machines se fasse suivant leur degré de bonne qualité.
Si on reconnsissait comme opportun d'arrê- ter pendant la nuit une ou. plusieurs des turbines de char- ge de base, cola peut se faire également sans difficulté avec la présente invention par lafermetrure de l'arrivée de vapeur aux machines en question. Alors les régulateurs de décharge
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répartissent la charge sans aucun réglage spécial entre les autres machines encore en marche.
Comme exemple d'une installation réglée suivant l'inven tion on a représenté fig. 1 une centrale de fore.? se compo- sant d'ane usine des charges de bases oa charge régulière et d'une usine des charges de pointes, qui sent @a@oocdées sur an réseau commun.
La 'batterie de chaudières K1, de l'usine des charges de base est alimentée par la pompe P, soit à froid par l'eau. venant da réservoir à condensation C et passant par la soa- pape ? réglée par le nivela de l'cau, soit à chaud par l'eau venant du réservoir d'eaa d'alimentation S1 et passant par la soupape H, réglée par la pression de la conduite de vapeur fraîche F1; l'accumulateur S1 en ce qui concerne la vapeur est en communication avec la conduite Fi. L'arrivée de l'eaa dans le réservoir S1 venant du réservoir à conden- sation \., 'se fait à l'aide de la pompe P1, et est réglée par une soupape R, inflaencée par la pression à la chaudière.
D'être part la conduite de vapear fraiche F1 est raccordée à une turbine T1, réglée par le régulateur de vitesse Z1, et par la soupape de décharge V1 influencée par la pression à la chaudière; la turbine T1 actionne un générateur G1 et sa vapeur condensée s'écoule versie réservoir C.
La vapeur engendrée dans la batterie de chaudières K 2 de l'usine des charges de pointes s'écoule par la conduite de vapeur fraiche F2, oa bien vers la turbine T2, réglée par le régulateur de vitesse Z2 etqui actionne le générateur G2 ou bien elle est conduite aa. réservoir "Raths" S en passant par la soupape de décharge V2 influencés par la pression dans la conduite F2.
Au réservoir S2 est raccordée une turbine Ts avec générateur Gs; cette turbine est réglée par le régulateur de vitesse Zs.Les générateurs Gs,G1, et G2 sont raccordés entr'eax par le réseau électrique N.j
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La saccesion de l'entrée en jeu des différents organes de réglage est représentée par les fig. 2 et 3. La fig. 2 montre que, par suite de l'accroissement de la pression à la batterie de chaudières K1,c'est d'abord la soupape V1 qui s'ouvre, puis H se ferme et enfin R s'ouvre. La fig. 3 mon- tre que par l'accroissement du nombre de tours les régala- teurs de vitesse se ferment dans l'ordre suivant : Zs, Z2 et Z1. La marche des installations décrites est visible par le diagramme des charges ceproduit par la fig. 4.
La ligne 1 représente l'intensité de la charge en Kg de va- .peur par heure. L a ligne droite a représente la limite de la production, qui petit être assurée par l'usine des charges de bas''- ou charges régulières . Les pointes situées au-dessus de cette ligne droite seront couvertes par l'usi- ne de pointes. La production de vapeur de l'usine des char- ges de base s'effectue suivant la ligne G, alors que dans l'usine de pointes les chaudières seront chauffées réguliè- rement suivant la ligne droite s.
Les surfaces hachurées verticalement représentent la charge del'accumulateur à pression constante S1, alors que les surfaces hachurées horizontalement montrent les.charges enl'vées à cet accumula teur. De la même manière, les surfaces hachurées à droite et à gauche représentent respectivement la charge ou la décharge du réservoir "Ruths" S .
Avant et jusqu'au moment 1 la production de la puissan- ce se fait exclusivement dans l'usine des charges de base, ou le régulateur de vitesse Zl limite la prcdaction. La va- peur produite en excès augmente la prcssjon dans la condui- te F1 et ouvre ainsi la soupape R, de façon à ce que cette vapeur puisse se condenser dans l'accumulatreur S1, alors que la soupape H est fermée en morne temps, ce qui a pour eifet d'alimenter la chaudière d'eau froide.
Au moment 1 la puissance nécessaire dépasse celle établie par la soupape
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de décharge V1; la pression à la chaudière descend un peu,
1 defaçon à ce que toat d'abord la soupape R se referme, ce qui produit l'arrêt de la condensation de la vapeur. Ensui- te la soupane E s'ouvre, et la chaudière K1 sera alimentée avec de l'eau chaud, ce qui fora monter la production de vapeur de la ligne g jusqu'à la ligne A.B.
Au moment 3 la puissance nécessaire dépasse également cette hauteur de la production de vapeur. Maintenant la fréquence commence à fléchir, ce qui a pour effet de faire entrer en action l'asine des charges de pointes, où jusqu'ici la vapeur engendrée dans la batterie des chaudières K2 était conduite au réservoir S2 par la haute pression et la soupa- pe ouverte V . Par suite de la diminution du nombre de tours
2 la régulateur de vitesse Z2 ouvre tout d'abord l'arrivée de la vapeur à la turbine T de telle façon que colle-ci engen-
2 dre une partie de la production, alors que, la pression à la chaudière diminuent en même temps, la soupape V2 se fer- me.
Dans la fig.4 le triangle A-B-C de la surface de char- ge, au-dessus de la ligne droite a, et couvert par l'usine depointes est répété une nouvelle fois en A'-B'-C', afin de rendre plus claire la manière d'opérer.
Au moment; 3 la puissance nécessaire dépasse également celle qui peut ôtre atteinte par la vapeur fraiche de l'o.si- ne dépeintes, de telle façon que par une nouvelle chute du nombre de tours, Zs s'ouvre aussi, et la vapeur du réservoir S2 est employée pour aetionner la turbine Ts.
Au moment 4 l'usine des charges de base devra prendre une partie plas grande de la charge accrue. Dans ce but on a suivant la présente invention, ac'tivé la conduite da feu dans l'usine des charges de base quelque temps auparavent, de telle 'façon qa'aa moment 4 il se produit une forte augmen- tation de la production de vapeur dans la batterie des chau- dières K1, ce qui fait augmenter la pression dans la condo.i- te de vapeur frainche F1 à un tel point que, par l'ouverture
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de la soupape de décharge V1, la turbine T1 est actionnés, ce qui a pour effet de faire monter le nombre de tours, de fermer Z 2 dans l'usine de pointeset de continuer, par l'ou- verture de V2,
à charger le réservoir "Ruths" Il $2. En même temps dans l'usime des charges de baso l'alimentation par l'eau. chaude de la chaudière K2 est interrompue par suite dà la pression de la chaudière continuant à monter et par la fermeture de H; de plus l'ouverture de R provoque une condensation dans l'accumulateur S1 de la vapeur prodaite en excès, de telle façon qu'on atteint de nouveau ainsi le marne état de marche qu'avant le moment 1.
D'autre part les procédés 5,6,7 etc.. correspondent ensuite aux changements de marche 1, 2, 3 et dans le même or<.re. Au lieu de travailler alternativement avec de l'eau d'alimentation froide et chaude, on peut aussi employer un appareil d'alimentation avec lequel la chaudière est constamment alimentée par de l'eau chaude.
REVENDICATIONS.
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"Power stations with reservoirs and energy sources for base and peak loads".
The present invention relates to power plants, provided with reservoirs and composed of several sources of energy (machines or energy-producing factories), which are connected to a common network, the grazing of which is highly variable, such as this is generally the case, for example, for the supply of current to large cities.
For installations of this kind, the distribution of current production over the different energy sources has hitherto been done in such a way that the total load is distributed, and that the l 'admission of steam to the various machines, and above all to the base load or regular load machine. The boilers supplying steam to the corresponding machines
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your plants, or in the corresponding plants, then had to be heated each time in proportion to the load.
But this process has serious drawbacks, because the steam output of the boiler bank cannot vary quickly enough. For this reason, the heating to the boilers must already be activated before the peak arrives, or new boilers must be re-ignited, which lasts about an hour. If then the pressure of the steam in the boilers reaches the necessary working pressure, before the expected need. a large quantity of steam is felt, it follows that the conduct of the fire must be slowed down again, if it is necessary to prevent the
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steam is released through the safety valves of the catidjres.
The characteristic of the way in which the load has been distributed until now is that the different energy sources (machines or factories) were first imposed
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determined part of the total load, and that the boilers of these energy sources were heated in proportion to the load, which, even with the most attentive care
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tives given to the operation of the boiler, causes serious drawbacks, based on the poor adaptability
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of the boiler.
The difficulties are particularly great with the energy-producing factories of recent construction whose boilers work at high pressure and at high temperature, containing only ance, tS0 low quantity of water, and are extr: ordiniJire; "ent sc ,, sible5vis-b, -vis of the load changes.
The present invention relates to power plants with several energy sources (machines or production plants)
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these energy), connected to a cOLman network, and distributed among energy sources to cover the base load or char-
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regular and early age to cover the peak loads
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tes, and the object of the invention is to allow energy distribution, departing from the methods used hitherto, and avoiding the drawbacks described above.
This bat will in reality be achieved according to the invention by the fact that, unlike the processes used hitherto, the part of the energy of the machines or of the regular load plants will each time be brought into line with the production of steam. , and that the energy sources intended for
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opening the peak loads receive the steam necessary for their operation as part or part of one or more accumulators of (,, hauler; moreover the arrival of steam to these sources of Energy is regulated by a speed regulator in proportion to the part of the total load not covered by basic load machines or plants.
For the adjustment of the distribution and the distribution of the load it is therefore, according to the invention, the production of
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steam is taken into account, whereas until now it was on the contrary the production of steam which had to adapt to the distribution of the load. In addition, it is advantageous to regulate, either self-regulating or manually, the flow of steam to the energy sources serving to cover the base load, and this in proportion to the pressure of the
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Cih [JQdières. bones to the tsmpératare of the fresh steam, or to any other equivalent unit; while ha part of the total production required not covered by the base load source, will be distributed by the speed regulator to the peak energy sources.
The production of the machines thus adapts automatically and at each moment to the steam production.
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Naturally it is good to provide in all cases what one might call limit regulators, which limit upwards the number of revolutions of the machines, when the quantity of steam circulating in these machines therein.
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would generate more power than that required in the grid at the time.
If a constant pressure accumulator is used in the base load plant, this accumulator must be sought when the production power of the base load machines is limited by the speed regulator, or when the boilers vaporize exceeds the consumption of running machines.
For this purpose we also regulate by the pressure at the boiler, or. by an equivalent unit, the arrival of steam to the accumulator or the arrival of cold water for the condensation of the steam, If the load is distributed in the factories of The regulators influenced by the pressure at the boiler will be adjusted in such a way that the condensation of the steam begins with the increase of the pressure at the boiler, by acting respectively on the machines of the basic loads with the aid of unloading valves. the boiler, after the relief valves placed at the inlet of the machines have been fully opened.
If in the factories connected to the power plant there are several turbines, these can be operated either in parallel, or else a determined distribution of the load between the different turbines can be achieved by a adjustment to different pressure limits of the discharge regulators, or to different numbers of revolutions of the speed regulators; for example in the sense that the starting and stopping of machines is done according to their degree of good quality.
If we recognized as opportune to stop during the night one or. Several of the basic charging turbines, cola can also be made without difficulty with the present invention by closing the steam supply to the machines in question. So the discharge regulators
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distribute the load without any special adjustment between other machines still running.
As an example of an installation set according to the invention, FIG. 1 a power plant.? consisting of a plant for base loads oa regular load and a plant for peak loads, which are sent to a common network.
The boiler battery K1, from the basic loads factory, is supplied by pump P, or cold by water. coming from the condensation tank C and passing through the soapape? regulated by the water level, either hot by the water coming from the feed water tank S1 and passing through the valve H, regulated by the pressure of the fresh steam line F1; the accumulator S1 with regard to the vapor is in communication with the line Fi. The arrival of the eaa in the tank S1 coming from the condensing tank \., 'Takes place using the pump P1, and is regulated by a valve R, inflated by the pressure at the boiler.
From the start, the fresh vapear pipe F1 is connected to a turbine T1, regulated by the speed regulator Z1, and by the discharge valve V1 influenced by the pressure at the boiler; the turbine T1 drives a generator G1 and its condensed steam flows into the reservoir C.
The steam generated in the boiler bank K 2 of the peak load plant flows through the fresh steam pipe F2, oa well towards the turbine T2, regulated by the speed regulator Z2 and which activates the generator G2 or else it is driven aa. tank "Raths" S passing through the relief valve V2 influenced by the pressure in the line F2.
To the reservoir S2 is connected a turbine Ts with generator Gs; this turbine is regulated by the speed regulator Zs. The generators Gs, G1, and G2 are interconnected by the electrical network N.j
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The saccesion of the entry into play of the various adjustment members is shown in FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows that, as a result of the increase in the pressure at the boiler bank K1, it is first the valve V1 which opens, then H closes and finally R opens. Fig. 3 shows that by increasing the number of revolutions the speed regulators close in the following order: Zs, Z2 and Z1. The operation of the installations described is visible by the load diagram produced in fig. 4.
Line 1 represents the intensity of the load in kg of vapor per hour. The straight line a represents the limit of production, which can be assured by the factory of low loads - or regular loads. The points above this straight line will be covered by the point factory. The production of steam from the base load plant takes place along line G, while in the peak plant the boilers will be heated regularly along the straight line s.
The vertically hatched areas represent the charge of the constant pressure accumulator S1, while the horizontally hatched areas show the charges removed from that accumulator. Likewise, the hatched areas on the right and left represent the charging or discharging of the "Ruths" S tank, respectively.
Before and up to moment 1, power is produced exclusively in the base load factory, where the Zl speed regulator limits the preceeding. The steam produced in excess increases the pressure in the line F1 and thus opens the valve R, so that this vapor can condense in the accumulator S1, while the valve H is closed in bad time, which has the effect of supplying the boiler with cold water.
At moment 1 the power required exceeds that established by the valve
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discharge V1; the pressure in the boiler drops a little,
1 so that all first the valve R closes, which stops the condensation of the steam. Then the valve E opens, and the boiler K1 will be supplied with hot water, which will force the steam production from line g to line A.B.
At time 3 the power required also exceeds this height of the steam production. Now the frequency begins to drop, which has the effect of triggering the peak load assin, where until now the steam generated in the K2 boiler coil was conducted to the S2 tank by the high pressure and the pressure. - eg open V. As a result of the decrease in the number of turns
2 the speed regulator Z2 first of all opens the supply of steam to the turbine T in such a way that the
2 dre part of the production, while the pressure to the boiler decreases at the same time, the valve V2 closes.
In fig. 4 the triangle ABC of the load surface, above the straight line a, and covered by the point plant is repeated once again at A'-B'-C ', in order to make clearer how to operate.
At the time; 3 the power required also exceeds that which can be reached by the fresh vapor of the o.si- ne depicted, so that by a new fall in the number of revolutions, Zs also opens, and the vapor of the tank S2 is used to operate the Ts turbine.
By step 4 the base load plant will have to take a larger part of the increased load. For this purpose, according to the present invention, the conduct of fire in the factory of base charges has been activated some time previously, so that at the moment there is a strong increase in the production of fuel. steam in the coil of the K1 boilers, which increases the pressure in the steam condo.i- vent F1 to such an extent that, through the opening
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from the discharge valve V1, the turbine T1 is actuated, which has the effect of increasing the number of revolutions, of closing Z 2 in the peak plant and continuing, by opening V2,
to load the tank "Ruths" It $ 2. At the same time in the use of basal loads the water supply. heating of the boiler K2 is interrupted by the pressure of the boiler continuing to rise and by the closing of H; moreover, the opening of R causes condensation in the accumulator S1 of the excess steam produced, in such a way that the marl operating state is again reached as before time 1.
On the other hand, the processes 5,6,7 etc. then correspond to the changes of rate 1, 2, 3 and in the same order. Instead of working alternately with cold and hot feed water, it is also possible to use a feed device with which the boiler is constantly fed with hot water.
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