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Dampfkondensationsanlage.
Wenn aus einem Hauptkondensator Luft durch einen Dampfstrahl abgezogen wird, der in einen Oberflächenhilfskondensator übergeht, in dem der Dampf durch für den Gebrauch in
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Es sind bereits Kondensationsanlagen bekannt, bei denen der mit Luft gemischte Dampf aus dem Kondensator durch einen Dampfstrahl abgezogen und in einen Behälter abgegeben wird, in dem durch eine Luftpumpe ein Unterdruck aufrecht erhalten wird.
Die Erfindung bezweckt nun eine Ausgestaltung der erwähnten Art von Kondensationsanlagen und ein Betriebsverfahren, das dahin zielt, die Wärme auszunutzen, wodurch die Grösse der Pumpe oder der Pumpen und die nötige Antriebskraft verringert werden können. Die Einrichtung ist derart getroffen, dass die Wärme des im Dampfstrahl enthaltenen und die Wärme des aus dem-Kondensator kommenden Dampfes vom Kesselspeisewasser nutzbringend auf-
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verlässigkeit und Betriebssicherheit der Anlage auch unter stark wechselnden Bedingungen steigen.
Nach der Erfindung wird eine bestimmte und regelbare Menge von Speisewasser, die gerade genügend ist, um die Wärme des Dampfstrahles in nutzbringender Weise aufzunehmen, in einen Behälter eingeführt, in dem das Wasser den aus dem Dampfstrahl herrührenden Dampf kondensiert und in dem die Temperatur und der Druck des lufthaltigen Dampfes höher sind als Dampftemperatur und-druck im Kondensator, wodurch die zur Kondensation des Dampfes im Behälter erforderliche Wassermenge und demgemäss auch die zum Austreiben des Wassers gegen die Aussenluft erforderliche Antriebskraft der Pumpe verringert wird. Das erwälmte Wasser wird aus dem Behälter getrennt und bei einer höheren Temperatur abgezogen als der mit Luft gemischte Dampf.
Dabei wird der Luftdruck bzw. die Luftdichte durch die Kondensation des lufthaltigen Dampfes durch eine andere Menge von Kesselspeisewasser erhöht, das eine niedrigere Temperatur aufweist als das aus dem Behälter abgegebene Wasser, wodurch der Rauminhalt eines gegebenen Luftgewichtes abnimmt und daher die Grösse der Luftpumpe und die zur Abgabe der Luft nötige Kraft verkleinert werden.
Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass eine Vorrichtung zur künst- lichen Kühlung des Wassers, das den lufthaltigen Dampf niederschlägt und kühlt, nicht erforderlich ist. Infolgedessen besteht auch die durch Undichtigkeiten bzw. Durchlässigkeit hervorgerufene Gefahr nicht, wie sie sonst bei künstlich gekühltem Wasser dort aufzutreten pflegt, wo das Kühlmittel Seewasser ist. Überdies ist der erforderliche Raum bzw. das erforderliche Gewicht verringert oder, wenn die Pumpengrösse gleich geblieben ist, kann die Anzahl der Hübe in der Minute verringert werden, so dass die Abnutzung und die Beanspruchung abnehmen.
Die durch die Erfindung erzielte Wirkung kann sowohl bei Oberflächenkondensatoren als auch bei Strahlenkondensatoren erhalten werden. Die Menge des bei einem Dampfstrahl benutzten Dampfes, der für die Entfernung eines grossen Gewichtes on Luft vorgesehen ist, kann z. B. hinreichend sein, um die Temperatur des ganzen Kondensats des Hilfskondensators um ungefähr 60 C zu erhöhen : Infolgedessen würde dieselbe Dampfmenge ein Drittel des Kon- densats oder ein Drittel'der gesamten für die Kessel erforderlichen Speisewassermenge um i"C erhöhen. Es sei angenommen, dass in einem Oberflächenkondensator das Vakuum 96 v. H. beträgt, ferner dass die Temperatur des lufthaltigen Dampfes 290 C ist und dass das Kondensat aus dem Kondensator mit 240 C durch eine eigene Pumpe abgezogen wird.
Wenn ein Drittel der gesamten Kondensatmenge mit 24 C in den Dampfstrahlbehälter eingeführt wird, so verlässt sie den Behälter mit ungefähr 410 C und die Temperatur des lufthaltigen Dampfes im Behälter wird auf ungefähr 430 C erhalten. Wenn der mit Luft gemischte Dampf aus dem Behälter in unmittelbare Berührung mit dem 24gradigen Kondensat kommt, so kann der Rauminhalt eines gegebenen Gewichtes von gesättigter Luft von 28 it3 auf M vermindert werden, wodurch es möglich ist, diese Menge durch eine Luftpumpe von verringerter Grösse, die auch eine verringerte Antriebskraft benötigt, zu tördern, so dass ein sehr hoher Wärmewirkungsgrad erreicht und erhalten werden kann.
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von z. B. 96 v.
H. und eine entsprechende Dampftemperatur von 29 C aufweist, wenn die Mischung von Kühlwasser und Kondensat, die aus dem Kondensator abgezogen wird und etwa 24 C aufweist, als Kesselspeisewasser geeignet ist oder wenn das Kesselspeisewasser aus einer anderen Quelle zugeführt wird.
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Bei einer Dampfturbinenkondensationsanlage, die unter sehr hohem Unterdruck arbeitet, können zwei Pumpen angewendet werden, von denen die eine in der gewöhnlichen Weise Kondensat aus dem Kondensator absaugt, wogegen die andere mit Luft gemischten Dampf aus dem Behälter abzieht. Dabei tritt das erwärmte Wasser zu einem oder beiden Pumpenzylindern zwischen dem Pumpenkolben und dem Auslassventil ein, so dass es ohne schädliche Wirkung auf die Absaugfähigkeit der Luftpumpe oder der Luftpumpen ist. Durch diese besondere Anordnung kann der Wasserverschluss, der gewöhnlich bei Vorrichtungen dieser Art angewendet wird, entfallen.
Infolgedessen kann diese Anordnung von grossem praktischen Vorteil namentlich auf Schiffen werden, wo der für einen Wasserverschluss unter dem Kondensator verfügbare Raum gewöhnlich nur sehr beschränkt ist, so dass der Druck, mit dem die Luftpumpe absaugt, und somit die zu bewältigende Luftmenge in engen Grenzen gehalten wird.
Wenn nur ein Luftpumpenzylinder angewendet wird, kann das erwärmte Wasser aus dem Behälter oberhalb des Pumpenkolbens und die Luft aus dem Behälter unterhalb des Kolbens eingelassen werden, während das Kondensat aus dem Kondensator durch eine getrennte Pumpe, z. B. durch eine kreisende Pumpe, abgesaugt wird. Es kann statt dessen auch erwärmtes Wasser aus dem Behälter durch eine Wasserpumpe abgesaugt und über oder unter dem Kolben oder unter und übez dem Kolben eingelassen werden oder es kann die Luft aus dem Behälter über dem Kolben und Kondensat aus dem Kondensator unter dem Kolben eingelassen werden.
Die Zeichnungen zeigen beispielsweise eine Ausführungsform einer nach der Erfindung eingerichteten Anlage, bei der mit Luft gemischter Dampf aus dem Kondensator c durch einen Dampfstrahl s abgesaugt wird, der sich in einen Behälter r ergiesst. Eine abgemessene und regelbare Menge von Kesselspeisewasser, die nur gerade genügend ist, um die Wärme des Dampfstrahles nutzbringend aufzunehmen, wird durch das Ventil g in den Behälter r eingelassen, in dem es den Dampf aus der Dampfstrahlvorrichtung s niederschlägt und in dem die Dampftemperatur höher erhalten wird als die Dampftemperatur im Kondensator, wodurch die für die Kondensation des Dampfes im Behälter r erforderliche Wassermenge verkleinert und infolgedessen die für das Abgeben dieses Wassers an die Aussenluft erforderliche Antriebskraft der Pumpe verringert wird.
Das erhitzte Wasser wird aus dem Behälter r getrennt durch ein Rohr e
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das Rohr f entfernt wird. Der Luftdruck des mit Luft gemischten Dampfes wird dabei durch die Kondensation des Dampfes durch einen anderen Teil des Kesselspeisewassers vermehrt, das durch das Ventil A eingelassen wird und von niedrigerer Temperatur als das aus dem Behälter r durch das Rohr e abgegebene Wasser ist. Infolgedessen ist die Temperatur der an die Pumpe abgegebenen Luft niedriger als die Temperatur des aus dem Behälter durch das Rohr e abgezogenen erwärmten Wassers, wodurch der Rauminhalt eines gegebenen Luftgewichtes verkleinert und die Grösse der. Luftpumpe und die zu deren Antrieb nötige Kraft verringert wird.
Nach Fig. i wird das Kondensat aus dem Oberflächenkondensator c durch das Rohr d mit Hilfe einer Pumpe b abgezogen und ein Teil des aus der Pumpe abgegebenen Kondensats wird aus dem Warmwasserbehn. lter w unmittelbar durch das Rohr t an den Behälter r und das Rohr/
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durch das Rohr. f mit Hilfe der Pumpe a unterhalb des Kolbens abgezogen, während das erwärmte Wasser aus dem Behälter durch das Rohr e und dieselbe Pumpe a, jedoch über dem Kolben, abgezogen wird, wodurch man die Wasserbelastung bei beiden Pumpen a und b auszugleichen sucht.
Das Rohr f kann auch mit dem Zylinder der Pumpe b zwischen dem Kolben und den Auslassventilen verbunden werden, so dass die Pumpe b auch mit Luft gemengten Dampf aus dem Behälter r abziehen kann.
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Behälter r duich das Rohr e dem Pumpenzylinder b über dem Kolben zugeführt wird, worin es sich mit dem aus dem Kondensator durch das Rohr d abgezogenen Wasser mischt. Bei diesem Ausführungsbeispiele sind beide Pumpen ventillos.
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Die Pumpe a saugt die mit Luft gemischten Dämpfe und erwärmtes Wasser aus dem Behälter r ab und liefert diese durch das Rohr i in den Zylinder der Pumpe b zwischen Kolben und Auslassventilen. Es kann auch das Wasser aus der Auslasskammer der Pumpe a durch eine Hilfspumpe entfernt und die Luft allein durch das Rohr i in den Zylinder der Pumpe b geliefert werden.
Bei der beschriebenen Anordnung beeinträchtigt das Abziehen des mit Luft gemischten Dampfes aus dem Behälter r in keiner Weise das Entfernen des Kondensats aus dem Kondensator durch das Rohr d. Infolgedessen ist diese Einrichtung sehr vorteilhaft, da dadurch die aus der Benutzung eines Wasserverschlusses zwischen der Pumpe b und dem Kondensator c sich ergebenden Nachteile vermieden werden.
Fig. 4 zeigt eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 2, die für Strahlkondensatoren anwendbar ist. wenn das Kühlwasser zur Kesselspeisung geeignet ist. In diesem Ausführung-
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beispiel wird das Kühlwasser zusammen mit dem Kondensat aus dem Strahlkondenator c durch die Pumpe m entfernt, die durch das Rohr n-liefert, wobei ein Teil des Wassers durch das Rohr t an den Behälter r und das Rohr f abgegeben wird. Mit Luft gemischter Dampf wild aus dem Behälter r durch das Rohr mit Hilfe der Pumpe a abgezogen, wogegen das erwärmte Wasser aus dem Behälter r durch das Rohr e an die Pumpe b abgegeben wird.
Um die Luftabsaugung der Pumpen zu vergrössern, kann der Zylinder der Pumpe b mit dem Rohr/durch ein Rückschlag- ventil verbunden werden, wie dies in gestrichelten Linien angedeutet ist.
Fig. 5 zeigt eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 4. Bei dieser Anordnung wird eine einzige Luftpumpe a verwendet, wobei der mit Luft gemischte Dampf aus dem Behälter r durch das mit dem Zylinder der Pumpe unterhalb des Kolbens verbundene Rohr f abgezogen wird, wogegen das erwärmte Wasser aus dem Behälter r durch das Rohr e an den Zylinder der Pumpe über dem Kolben abgegeben wird.
In der eine abgeänderte Ausführungsform der Fig. I darstellenden Fig. 6 ist ein zweiter Behälter k, der die Luftansaugeanlage bildet, vorgesehen. Das erwärmte Wasser aus dem Behälter r zusammen mit dem Wasser und dem niedergeschlagenen Dampf aus dem Behälter k werden in ein gemeinsames Rohr e geführt, aus dem das Wasser in die Pumpe b über dem Kolben fliesst, wogegen die Luft durch das Rohr. f mit Hilfe der trockenen Luftpumpe a entfernt wird.
Obgleich im vorstehenden besondere Ausführungsformen beschrieben worden sind, so ist es doch klar, dass die nach der Erfindung eingerichteten Anlagen mit irgendeiner geeigneten Pumpenart zusammen angewendet werden können. Ferner kann der Behälter z. B. nach dem
Gegenstromverfahren gebaut sein oder es kann aus dem Dampf-und Luftgemisch aus dem Behälter der Dampf in einem getrennten Gefäss oder Rohr oder. in einer getrennten Kammer dieses Gefässes entfernt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :