Oberflächen-Kondensationsanlage mit Querstrom-Rückkühler an Dampffahrzeugen. Die Erfindung betrifft eine Oberflächen kondensationsanlage mit Querstromriickküh- ler an Dampffahrzeugen. Darnach werden für jeden Quadratmeter des Lufteintrittsquer schnittes der Kühlzone im Rückkühler mehr als 30 Liter Kühlwasser in der Sekunde durch den Luftstrom geleitet und diese Wassermenge wird alsdann unmittelbar im Kreislaufe zum Oberflächenkondensator ge führt.
Bei auf Dampffahrzeugen angeordneten Oberflächenkondensatoren besteht bisher eine grosse Schwierigkeit, das für die Kondensa tion benötigte Kühlwasser so weit zurück- zuküblen, als es für eine wirksame Konden sation erforderlich ist, und das Kühlwasser in richtiger Schaltung durch den Oberflächen kondensator zu leiten, ohne dass zu viel Raum. Gewicht und Kraftaufwand für diese ganze Einrichtung erforderlich ist. Eine nach vor liegender Erfindung ausgebaute Anlage er möglicht die Erreichung des gesetzten Ziels. Die verhältnismässig grosse, durch den Luft kühler geleitete Wassermenge gestattet eine grosse Wärmeübertragung vom Wärmeträger, das ist von dem Kühlwasser an die küh- ]ende Luft.
Die einmal rückgekühlte, ver hältnismässig grosse Wassermenge ist sodann befähigt, im Kondensator wiederum eine grosse Wärmemenge aufzunehmen und wie derum nach dem Rückkühler zu übertragen und an die Luft abzugeben. Die ganze Schal tung ist die denkbar einfachste. Sie ist jeden falls einfacher als beispielsweise diejenige von Kondensationsanlagen, wo im Rück kühler ein Teil des durch den Luftstrom ge leiteten Wassers über den Luftkanal hinauf geführt und zum wiederholtenmal durch den Luftstrom geleitet wird, bevor dieses Was ser zur Kühlung im Oberflächenkondensator verwendet wird. Dort sind mehr Pumpen, Rohrleitungen, Behälter usw. erforderlich.
In Rückkühlern. in welchen ein beispiels- w eise durch die Falirgeschwindigheit des Fahrzeuges erzena-ter Luftzug auf das im freien Falle quer zum Luftstrome ge leitete -Wasser einwirkt, besteht die Ge fahr, dass ein erheblicher Teil des Was sers, vom Luftstrome mitgerissen, nach aussen geschleudert wird und dadurch für wei tere Kühlung verloren geht. Die Erfahrung hat gezeigt. dass im Kühlkanal die Relativ- geschwindigkeit zwischen Luftstrom und Fahrzeug höchstens 5 m/Sek. betragen darf. Es gehen also durch den Kühlkanal höch stens 5 m3/Sek.
Luft durch jeden Quadrat meter der freien Kanalfläche. Unter Berück sichtigung eines hei den in Frage kommen den Druck- und Temperaturverhältnissen herrschenden spezifischen Volumens der Luft von 0,86 m3/kg strömt also durch jeden Qua dratmeter des Eintrittsquerschnittes der Kühlzone ein Luftgewicht von 5:0,86=5,81 kg/Sek. Hat die Luft beim Eintritt in die Kühlzone beispielsweise eine Temperatur von etwa 15'C und eine Sättigung von 70%, so hat sie laut bekannten Wärmedingranimen (ver gleiche zum Beispiel Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure vom 7. Januar 1905. Seite 11) einen Wärmegehalt von 8 Cal./kg. In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausschnitt aus einem solchen Wärmediagramme darge stellt.
Als Abszisse ist die Temperatur, als Ordinate die Wärmemenge (Cal.) aufgetra gen, welche 1 kg Luft bei den Sättigungs graden (in %) enthält, welche durch die verschiedenen, von links unten nach rechts oben ansteigenden Kurven dargestellt und m it den zugehörigen Sättigungsziffern in % beschricben sind. A ist in Fig. 2 der An fangszustand der Luft. Erwärmt sich diese Luft im Rückkühler auf 37,5 C und steigt ihre Sättigung auf 80 % (Punkt B in Fig. 2). so ist ihr Wärmeinhalt beim Verlassen der Kühlzone etwa 30 Cal.kg. Die Luft hat also beim Übergang aus dem in Fig. 1 durch den Punkt A dargestellten in den durch den Punkt B dargestellten Zustand an Wärme aufgenommen (30-8) = 22 Cal./kg.
Die 5.81 ho, Luft. welche gemäss obiger Rechnung in der Sekunde pro 1 Quadratmeter Kühl kanalquerschnitt durchströmen, vermögen eine Wärmemenge von 5,81 X 22 = 128 Cal./Sek. aufzunehmen. Bei der in einem Rückkühler auf Fahrzeugen verfügbaren niedern Fall- hnke kann sich das Wasser um höchstens 4 C abkühlen. Es müssen demnach für jeden Quadratmeter Eintrittsfläche der Kühlzone wenigstens 128:4, also mehr als 30 kg/Sek., Wasser zugeführt werden. Die so gekühlte Wassermenge soll im Kreislauf unmittelbar zum Oberflächenkondensator und von diesem zurück zum Rückkühler geführt werden. Im Rückkühler soll die ganze Wassermenge durch den Luftstrom fliessen und sodann den Kreislauf von neuem beginneu.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 2 in sche matischer Weise ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Unter dem Vorder teil des Dampfkessels 1 ist ein Oberflächen kondensator 2 angeordnet. Demselben strömt aus dem Dampfzylinder 3 durch das Rohr 4 verarbeiteter Dampf zu. Das Kondensat wird vermittelst des Rohres 5 von einer nicht eingezeichneten Kondensatpumpe abgesaugt. Hinter der Lokomotive 1 ist ein Tender 6 angehängt, auf welchem' die Riickkühlein- richtung untergebracht ist. Der Tender ent hält einen kleinen Wasserbehälter 7. Daraus sangt mittelst des Rohres 8 eine von einer Hilfsturbine 9 angetriebene Pumpe 10 Was ser an und drückt es durch das Rohr 11 dem Oberflächenkondensator 2 zu.
Das er- wvärnite Wasser fliesst durch das Rohr 12 zu- rüclz und wird von der ebenfalls von der Hilfsturbine 9 angetriebenen Pumpe 13 mittelst des Rohres 14 in einen obern Behälter 15 gefördert, von welchem es in feiner Verteilung frei nach unten fällt.
Hierbei wird es von dem durch die Fahr geschwindigkeit sich bildenden Luftzuge be strichen und abgekühlt. Die Luft tritt bei 16 in einen zu diesem Zwecke gebildeten Ka nal ein und bei 17 wieder aus. Das. Was ser sammelt sich im untersten Teil dieses Kanal: und strömt alsdann in den Behälter 7. aus welchem es durch Einwirkung der Pumpe 10 den Kreislauf von neuem beginnt.
Im Kühlkanal reicht die eigentliche Kühl zone vom vertikalen Querschnitt a-b bis zum vertikalen Querschnitt d-e. In erste rem fallen die ersten, in letzterem die letzten Wasserstrahlen durch den bei 16 ein- und bei 17 ;
iustretenden Luftstrom. Massgebend für das gemäss vorliegender Erfindung zu be messende Verhältnis zwischen Kühlwasser menge und Kanalquerschnitt ist der lichte Querschnitt in der Vertikalebene a-b. Di- vidiert man die gesamte in einer Sekunde durch die Kühlzone, das ist zwischen den Vertikalebenen a-b und d-e niederfallende Wassermenge durch den lichten Kanalquer schnitt bei a-b, so soll der Koeffizient we nigstens 30 1/Sek./m2 betragen.