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Betriebsverfahren für Ober'fächeii-Kondensationsanlagen mit Querstromrieselkühler an Dampffahrzeugen.
Bei auf Dampffahrzeugen angeordneten Oberflächenkondensatoren besteht die Schwierigkeit, das für die Kondensation benötigte Kühlwasser soweit zurüekzukühlen, als es für eine wirksame Kondensation erforderlich ist und das Kühlwasser derart durch den Oberflächenkondensator zu leiten, dass nicht zuviel Raum, Gewicht und Kraftaufwand für diese ganze Einrichtung erforderlich ist.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren für den Betrieb solcher Kondensatoren, das darin besteht, dass Kühlwasser im Gewicht von wenigstens etwa 30 kg/sec. für jeden Quadratmeter Eintrittsquerschnitt der Kühlzone des Querstromkühlers in einfachem Kreislauf durch den Kondensator und den Querstromrieselkühler hindurchgeführt wird. Diese verhältnismässig grosse, durch den Luftkühler geleitete Wassermenge gestattet eine grosse Wärmeabgabe an die kühlende Luft. Die rückgekühlte, verhältnismässig grosse Wassermenge kann sodann im Kondensator wieder eine grosse Wärmemenge aufnehmen und an die Luft abgeben.
In Rückkühlern. in denen ein z. B. durch die Fahrt erzeugter Luftzug auf das im freien Fall quer zum Luftstrom geleitete Wasser einwirkt, besteht d'e Gefahr, dass ein erheblicher Teil des Wassers vom Luftstrom mitgerissen, also nach aussen geschleudert wird und dadurch verloren geht. Die Erfahrung hat gezeigt, dass im Kühlkanal die Relativgeschwindigkeit zwischen Luftstrom und Fahrzeug höchstens
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Quadratmeter der freien Kanalfläche.
Unter Berücksichtigung eines bei den in Frage kommenden Druck- und Temperaturverhältnissen vorhandenen spezifischen Volumens der Luft vor 0. 86 nolkg strömt also durch jeden Quadratmeter des Eintrittsquerschnittes der Kühlzone ein Luftgewicht von 5 : 0, 86 = 5-82 kg/sec. 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 Wärmediagrammen (vgl. z. B. #Zeitschrift des
Vereines deutscher Ingenieure"vom 7. Jänner 1905, S. 11) einen Wärmegehalt von etwa 8 Kal/kg. In
Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausschnitt aus einem solchen Wärmediagramm dargestellt.
Als Abszissen sind die Temperaturen, als Ordinaten die Wärmemengen (Kal.) aufgetragen, welche 1 keg Luft bei den
Sättigungsgraden (in Pro@enten) enthält, welche durch die verschiedenen von links unten nach rechts oben ansteigenden Kurven dargestellt und mit den zugehörigen Sättigungsziffern in Prozenten beschrieben sind.
A ist der Anfangszustand der Luft. Erwärmt sich diese Luft im Rückkühler auf 37. 50 C und steigt ihre Sättigung auf 80% (Punkt B). so ist ihr Wärmeinhalt beim Verlassen der Kühlzone etwa 30 Kallkg. Die
Luft hat also beim Übergang aus dem in Fig. 1 durch den Punkt A dargestellten in den durch den Punkt ss dargestellten Zustand an Wärme aufgenommen (30-8) == 22 Kal/kg. Daraus ergibt sich, dass die 5. 82 kg
Luft. die nach obiger Rechnung in der Sekunde pro 1 m2 Kühlkanal-Querschnitt durchströmen, eine
Wärmemenge von dz 22 = 127 Kal/sec. aufzunehmen vermögen.
Bei der in einem Rückkühler auf Fahrzeugen verfügbaren niederen Fallhöhe kann sich nun das Wasser höchstens um zirka 40 C ab- kühlen. Es müssen demnach für jeden Quadratmeter Eintrittsfläche der Kühlzone wenigstens 127 : 4, also mehr als 30 lcglsee. Wasser zugeführt werden.
Die so gekühlte Wassermenge soll im Kreislauf unmittelbar zum Oberflächenkondensator und von diesem zurück zum Rückkühler geführt werden. Damit die Abmessungen und die Widerstände im Ober- flächenkondensator nicht zu grosswerden, soll er nicht etwadrei-oder gar vier-, sondern nur zweimal der Länge nach durchströmt werden. Dies bedingt für einen vorgeschriebenen Wärmeübergang rückwirkend wieder
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eine-grosse Wassermenge. Im Rückkühler soll die ganze Wassermenge durch den Luftstrom fliessen und den Luftstrom der Einfachheit halber nur einmal kreuzen und sodann den Kreislauf von neuem beginnen.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 2 in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel des E1findu ! Jg, - gegenstandes. Unter dem Vorderteil des Dampfkessel 1 ist ein Oberflächenkondensator 2 angeordnet.
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des Rohres 5 von einer nicht eingezeichneten Kondensatpumpe abgesaugt. Hinter der Lokomotive 1 ist ein Tender 6 angehängt, auf dem die Rückkühleinrichtung untergebracht ist und der einen kleinen Wasserbehälter 7 trägt. Aus diesem saugt mittels des Rohres 8 eine von einer Hilfsturbine 9 angetriebene
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vom Kühlwasser der Länge nach zweimal durchflossen.
Das erwärmte Wasser strömt durch das Rohr 12 zurück und wird von der ebenfalls von der Hilfsturbine 9 angetriebenen Pumpe 1. 1 mittels des Rohres 14 in einen oberen Behälter 15 gefördert, von dem es in feiner Verteilung frei heiabfällt. wobei es von dem bei der Fahrt entstehenden Luftzug bestrichen und gekühlt wird. Die Luft tritt bei 16 in einen zu diesem Zweck gebildeten Kanal ein und bei 17 Das Wasser sammelt sich im untersten Teil dieses Kanales und strömt in den Behälter 7, aus dem es unter Einwirkung der Pumpe 10 den Kreislauf von neuem beginnt. Im Kühlkanal reicht die eigentliche Kühlzone vom Querschnitt a-b bis zum Querschnitt d-e. Es findet bei jedem Kreislauf nur eine einzige Kreuzung von Wasser und Luft im Luftkanal statt.