Hoclidruckdampferzeuger. Die Erfindung bezieht sich auf Hoch druckdampferzeuger, bei denen das Arbeits mittel als Speiseflüssigkeit einem Ende eines fortlaufenden Rohrstranges zugeführt und am andern Ende als Heissdampf entnommen wird.
Dampferzeuger der genannten Art, bei denen der Rohrstrang von der Eintrittsstelle bis zur Austrittsstelle einen unveränderlichen Durchströmquerschnitt aufweist, benötigen für .die Speisevorrichtung eine sehr grosse T@eistung, wenn zur Vermeidung von Korro- sionsgefahren, die bei beginnender Verdamp fung sich einstellen, der Rohrquerschnitt und die von der Speisevorrichtung pro Zeiteinheit in das Rohrsystem geförderte Flüssigkeits menge in ihrem Verhältnis zueinander so be messen sind,
dass die daraus sieh ergebende Geschwindigkeit schon zu Beginn der Ver- dampfungszone über die Steiggeschwindig keit der Dampfblasen erhöht wird.
Die Leistung für die Speisevorrichtung wird gegenüber der eben genannten Ausfüh- rungsforen vermindert, ohne die Wirkung der in der Verdampfungszone erhöhten Ge schwindigkeit des Arbeitsmittels zu vermin dern, wenn gemäss der Erfindung der Rohr strang im Flüssigkeits- und im Dampf gebiet einen grösseren Durchströmquerschnitt aufweist als im Gebiet der Flüssigkeits- Dampfmischung, wo .die Verdampfung der Flüssigkeit beginnt.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung an hand eines Ausführungsbeispiels des Dampf erzeugers und eines Diagramms erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Dampf erzeuger nach der Erfindung im Längs- schnitt und Fig. 2 einen Querschnitt des gleichen Dampferzeugers nach den Linien II-II von Fig. 1; Fig. 3 stellt schliesslich in einem Dia gramm den Verlauf verschiedener Betriebs grössen dar. .
Dem aus den Abschnitten 1, 2 und 3 zu sammengesetzten, fortlaufenden Rohrstrang wird am einen Ende 5 durch die Speiselei tung 6 das Arbeitsmittel als Speiseflüssig- keit zugeführt und am andern Ende 7 als überhitzter Dampf entnommen und durch die Leitung 8 an die nichtgezeichneten Ver brauchsstellen geführt. Die beiden Abschnitte 1 und 2 sind in der Hauptsache als leitungs beheizte Teile ausgebildet und als solche schichtartig hängend bezw. liegend angeord net und werden von den Rauchgasen im Sinn der Pfeile 11 durchquert.
Der -dritte Ab schnitt 3. ist als die Feuerraumwände 9 ab schirmendes Schutzrohrsystem ausgebildet und wird als solches in der Hauptsache durch Strahlung beheizt. Die Beheizung erfolgt durch den auf dem Wanderrost 10, abbren nenden Brennstoff. Die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase strömen, nachdem sie den leitungsbeheizten Teil im Sinn der Pfeile 11 durchquert haben, durch den Banal 12 an weitere, nichtgezeichnete Verbrauchs stellen oder unmittelbar ins Freie.
Erfindungsgemäss weist der Rohrstrang im Flüssigkeits- und im Dampfgebiet einen grösseren Durchströmquerschnitt auf als im Gebiet der Flüssigkeits-Dampfmischung zwi schen den Stellen 13 und 14, wo die Ver dampfung der Flüssigkeit beginnt, um einer seits durch Erhöhung der Arbeitsmittel- t' die bei :der beginnenden Ver dampfung sich einstellenden Korrosions gefahren zu vermeiden, anderseits aber den noch die für die Förderung des Arbeitsmit tels notwendige Arbeit nicht übermässig zu vergrössern.
Der Rohrquerschnitt im Gebiet der Flüssigkeits-Dampfmischung zwischen den Stellen 13 und 14, wo die Verdampfung der Flüssigkeit beginnt, wird vorteilhafter- weise im Vergleich zu der von,der Speisevor richtung pro Zeiteinheit geförderten Flüssig keitsmenge so gewählt,
dass schon zu Beginn der Verdampfungszo.ne die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels so stark über die Steig-- gesehwindigkeit der Dampfblasen erhöht wird"dass die entstehenden Dampfblasen dar an verhindert werden, an den Rohrwandun gen haften zu bleiben.
Dadurch entsteht ein feines Dampfflüssigkeitsgemisch, welches ,schliesslich eine gleichmässig verteilte Wärme übertragung von den Rohrwandungen auf das Flüssigkeitsgemisch sichert und Rohr verbrennungen verhindert, ohne aber die Arbeit der Speisevorrichtung zur Geschwin digkeitserhöhung unzulässig zu erhöhen.
Der Durchflussquerschnitt ist nur auf eine kurze Zone .des Rohrstranges eingeschnürt, so dass der über die ganze Länge des Rohrstrange sich ergebende Druckabfall nicht so stark erhöht wird, dass der Speisedruck beispiels weise auf den kritischen Druck der Speise flüssigkeit oder noch höher gesteigert wird.
In r'ig. 3 sind über der als Abszisse auf getragenen Länge l des Rohrstranges die Ge schwindigkeit e, die Temperatur t und der Druck pries Arbeitsmittels als Funktion auf getragen. In einer ersten Zone E des Rohr stranges wird das Arbeitsmittel von -der Speisetemperatur auf :die Siedetemperatur er hitzt, in einer weiteren Zone V verdampft: und schliesslich in der letzten Zone U über hitzt.
In einem ersten Abschnitt A des Rohr stranges, zwischen der Eintrittsstelle 5 (Fig. 1) und der Stelle 13 (Fig. 1), wird der Durchflussquerschnitt so gewählt, dass die Geschwindigkeit des noch flüssigen Arbeits mittels vom Wert c auf den Wert ei <B>:i</B> - der nur unwesentlich sich vom Wert czi unter scheidet - erhöht wird.
Beim Übergang vom Rohrabschnitt A zum Rohrabschnitt ss wird an,der .Stelle 13- (Fig. 1) die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels auf den Wert c'1r erhöht, so, dass die zu Beginn der Verdampfungszone p im Entstehen begriffenen Dampfblasen daran verhindert werden, an den Rohrwan dungen haften zu bleiben.
Die Geschwindig- keit erhöht sich alsdann gemäss der zuneh menden Verdampfung des flüssigen Arbeits mittels auf den Wert c'14 an der Stelle 14 (Fig. 1), wobei sich die Flüssigkeit und der Dampf zu einem feinen Gemisch vermengen, so. dass eine gleichmässig verteilte Wärme übertragung von den Rohrwandungen auf das Flüssigkeitsgemiseh erreicht wird.
Beim Übergang des Rohrabschnittes B mit kleine rem Durchflussquerschnitt in den Rohrab schnitt C mit grösserem Querschnitt senkt sich die Geschwindigkeit wieder auf den Wert c,,4, welche sich in der Folge gemäss der wei- fieren Verdampfung und Überhitzung schliess lich bis an die Austrittsstelle 7 (Fig. 1) des Rohrstranges auf den Wert c; erhöht.
Im Abschnitt A des Rohrstranges zwi schen den Stellen 5 und<B>13</B> (Fig. 1) strömt. ausschliesslich Flüssigkeit, welche die Ver- dampfungstemperatur noch nicht erreicht hat. Die Leistung für die Förderung des Arbeitsmittels durch diesen Abschnitt kann also einerseits auf einem geringen Mass gehal ten werden, ohne dass anderseits beim Wiirmeiibergang Korrosionsgefahren auftre- 1 en.
Im Rohrabschnitt C ist die Geschwin digkeit zufolge der Volumenvergrösserung des Arbeitsmittels bei der Verdampfung so gross, dass die Dampfblasen gehindert -werden, ,in den Rohrwandungen haften zu bleiben iind mit- der Flüssigkeit ein so feines Ge misch bilden, dass eine gleichmässig verteilte Wärmeübertragung von den Rohrwandungen auf das Flüssigkeitsgemisch stattfindet.
Im Rohra.bsehnitt B wird die Geschwindigkeit durch die Verengung des Durchströmquer- schnittes so erhöht, dass auch hier dieselben Wirkungen eintreten -wie im Rohrab- sehnitt. C.
Wie die Kurve p zeigt, verläuft der I)ruekabfall in den Rohrabschnitten A und C flacher als im Rohrabschnitt B, weil in diesem zufolge des verengten Querschnittes eine grössere Geschwindigkeit und damit eine grössere Reibung des Arbeitsmittels stattfin- det. Die für einen störungsfreien Betrieb not wendige Geschwindigkeitserhöhung verur- sacht also lediglich in dem kurzen Rohrab schnitt B einen steilen Druckabfall, so dass der ganze, zwischen der Eintrittsstelle 5 und der Austrittsstelle 7 stattfindende Druckab fall innerhalb zulässiger Grenzen gehalten ist.
Die Temperatur des Arbeitsmittels nimmt dabei den durch die Kurve t dargestellten Verlauf an.
Natürlich kann der Rohrstrang in jeder beliebigen Farm gewunden werden. Die An ordnung der einzelnen Windungen kann gleichfalls eine beliebige sein.