DE1451132A1 - Air-cooled condenser - Google Patents

Description

Luftgekühlter KondensatorAir-cooled condenser

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Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Kondensator zur Kondensation des Abdampfes von Dampfkraftmaschinen und bezieht sich insbesondere auf Gestaltung und Ausbildung der Dampf-Kondensat-Führungskanäle einerseits und der Kühlmediumskanäle andererseits, und zwar im Hinblick auf eine sichere und vorteilhafte Betriebsweise des Kondensators. _/ The invention relates to an air-cooled condenser for condensing the exhaust steam from steam engines and relates in particular to the design and construction of the steam condensate guide channels on the one hand and the cooling medium channels on the other, with a view to safe and advantageous operation of the condenser. _/

Luft hat als Kühlmedium den Vorteil, daß sie überall und jederzeit zur Verfügung steht. Bei ihrer Anwendung als Kühlmedium ist jedoch folgendes zu beachten:As a cooling medium, air has the advantage that it is available anywhere and anytime. In their application However, the following must be observed as a cooling medium:

Luft hat eine relativ geringe spezifische Wärme, welche zusammen mit relativ ungünstigen Wärmeübergangsverhältnissen bei Anwendung von Luft als Kühlmedium zu dem Erfordernis großer Wärmeaustauschflächen führt und damit zu großen baulichen Abmessungen von luftgekühlten Kondensatoren. Derartige Wärmeaustauscher luftgekühlter Kondensatoren erfordern somit sowohl große luftberührte Austauschflächen, wie auch große freie Querschnitte für den Kühlluftstrom, und außerdem kann der Weg des Kühlluftstromes durch die Wärmeaustauscherelemente des Kondensators nur kurz sein, damit der Leistungsbedarf für die Kühlluftbewegung in wirtschaftlichen Grenzen zu halten ist.Air has a relatively low specific heat, which together with relatively unfavorable heat transfer conditions when using air as a cooling medium leads to the requirement of large heat exchange surfaces and thus too large structural dimensions of air-cooled condensers. Such heat exchangers are air-cooled Capacitors therefore require both large exchange surfaces in contact with air as well as large free cross-sections for the cooling air flow, and also the path of the cooling air flow through the heat exchanger elements of the condenser should only be short, so that the power requirement for the cooling air movement is economical To keep boundaries.

Luft ale Kühlmittel kann fernerhin Temperaturen bis weit unter dem Gefrierpunkt annehmen. Dieser Sachverhalt erfordert besondere Schaltungen und bauliche Ausbildungen an derartigen Kondensatoren, damit ein unerwünschter Wärmeverlust durch Unterkühlung, insbesondere eine Eis-Air as a coolant can also reach temperatures up to far assume below freezing point. This fact requires special circuits and structural training on such condensers, so that an unwanted heat loss due to hypothermia, in particular an ice

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bildung auf der Dampfseite der Wärmeaustauschelemente, nicht erfolgen kann, weil beispielsweise durch eine Eisbildung der Kondensator der Gefahr einer vollständigen Zerstörung ausgesetzt wäre.formation on the steam side of the heat exchange elements, cannot take place because, for example, the condenser runs the risk of complete ice formation Would be subject to destruction.

Für die Schaltung, d.h. für die Führung von Dampf und Kondensat in den vom Dampf durchströmten Räumen des Wärmeaustauschers sind zwei Möglichkeiten gegeben.For the circuit, i.e. for the routing of steam and condensate in the rooms of the There are two options for the heat exchanger.

a) Kondensatorische Dampf-Kondensat-Führung Hierbei strömen Dampf und Kondensat in gleicher Richtung dem Druckminimum im Dampf-Kondensatraum zu, d.h. dem Kondensat-Sammelpunkt und der Sammelstelle für die nicht kondensierbaren Gase, die durch geeignete Elemente abgeführt werden.a) Condensate steam condensate flow Here steam and condensate flow in the same direction to the minimum pressure in the steam condensate space, ie the condensate collection point and the collection point for the non-condensable gases, which are discharged by suitable elements.

b) Dephlegmatorische Dampf-Kondensat-Führung Hierbei strömt das anfallende Kondensat in entgegengesetzter Riohtung zum Dampfstrom, d. h. zu Räumen mit Druckmaximum im Dampfraum. Die nicht kondensierbaren Gase des zu kondensierenden Dampfstromes strömen demgegenüber zu Räumen mit einem Druckminimum und werden dort abgeführt.b) Dephlegmatory steam condensate conduction Here, the condensate flows in the opposite direction to the steam flow, ie to spaces with maximum pressure in the steam space. In contrast, the non-condensable gases of the steam stream to be condensed flow to rooms with a pressure minimum and are discharged there.

Die kondensatorische Dampf-Kondensat-Führung nach a) hat einerseits den Vorteil, daß für den Aufbau des Kon» densatörs kein großer Werkstoffaufwand erforderlich ist, da hierbei die zulässigen Dampfgeschwindigkeiten bei - 80 m/s liegen können und somit verhältnismäßig hoch sind, so daß die erforderlichen Querschnitte imThe condensatory steam-condensate management according to a) has the advantage, on the one hand, that the construction of the condenser does not require a large amount of material, because here the permissible steam velocities at - 80 m / s and are therefore relatively high, so that the required cross-sections in

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Dampfraum relativ klein sein können, woraus wieder entsprechend relativ kleine Abmessungen des ganzen Kondensators resultieren; andererseits hat aber diese sog. kondeneatorische Dampf-Kondensat-Führung den Nachteil, daß bei Teillastbetrieb der Anlage bzw. bei Kühllufttemperatur unterhalb der A_usiegungstemperatur, eine unerwünschte Unterkühlung des Kondensats erfolgen kann.The vapor space can be relatively small, which again results in correspondingly relatively small dimensions of the entire condenser; On the other hand, however, this so-called condensate steam condensate management has the disadvantage that undesirable undercooling of the condensate can occur _{when the system is operating at part load or when the cooling air temperature is below the A us iegung temperature.}

Wenn die Außenlufttemperatur unterhalb des Gefrierpunktes absinkt,muß mit Eisbildung auf der Dampfseite der Wärmeaustauschelemente gerechnet werden, was mit der Gefahr einer Zerstörung der Anlage verbunden ist. Eine solche gefährliche Kondensatunterkühlung bzw. Eisbildung ist insbesondere dadurch gegeben, daß infolge der gleichen Strömungsrichtung von Dampf und Kondensat zu Räumen mit Druckminimum eine Beendigung des Kondensat« ionsvorganges (bedingt durch Teillastbetrieb oder sehr niedrigen Kühllufttemperaturen) bereits nach einer Teilstrecke des gesamt vorgesehenen Kondensationsweges erfolgen kann. Wenn dies eintritt, ist aber das angefallene Kondensat noch der vollen Kühlwirkung der Luft in den noch nicht durchströmten Bereichen des Wärmetauschers ausgesetzt, so daß es sich noch weiter bis zur Gefahrengrenze abkühlen kann.If the outside air temperature drops below freezing point, the must with ice formation on the steam side of the Heat exchange elements are expected, which is associated with the risk of destruction of the system. One such dangerous condensate subcooling or ice formation is given in particular by the fact that as a result of same flow direction of steam and condensate to rooms with minimum pressure a termination of the condensate « ionization process (due to partial load operation or very low cooling air temperatures) already after one Part of the entire intended condensation path can take place. When this happens, however, is what has occurred Condensate still has the full cooling effect of the air in the areas of the heat exchanger that are not yet flowed through exposed so that it can cool down even further to the limit of danger.

Die dephlegmatorische Dampf-Kondensat-Führung nach b) ist zwar diesen geschilderten Gefahren nicht ausgesetzt, sie hat aber nach sämtlichen bisher bekannten Konstruktionen dieser Art den Nachteil, daß sie mit einem hohen Werkstoff- und Bauaufwand und großen Platzerfordernissen verbunden ist. Dieser Sachverhalt ergibt sich aus denThe dephlegmatory steam condensate management according to b) is not exposed to these dangers, but it has according to all previously known constructions this type has the disadvantage that it requires a lot of material and construction and large space requirements connected is. This fact arises from the

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hierbei zu beachtenden Dampfgeschwindigkeiten, die nicht höher als 2o m/s liegen dürfen, weil beim Überschreiten dieser Geschwindigkeitsgrenzen der Kondensatrüoklauf gestört ..wird, was bis zu einem Aufschäumen des Kondensates und zu sog. Dampfschlägen führen kann, deren schädliche Folgen jedem Fachmann bekannt sind.Steam speeds to be observed here, which must not be higher than 20 m / s, because when exceeded these speed limits the condensate drain is disturbed .. what up to a foaming of the condensate and can lead to so-called steam hammer, the harmful consequences of which are known to every person skilled in the art are.

Der diesen relativ niedrigen Dampfgeschwindigkeiten entsprechende freie, relativ große Strömungsquerschnitt ist nur an der Dampfeintrittsseite der Wärmeaustauschelemente erforderlich, da die Dampfvolumina auf Grund der Kondensation schnell abnehmen und das Restvolumen am Ende nur noch etwa 5 bis 8/£ des Ausgangsvolumens beträgt. Dieses Restvolumen entspricht der in jedem Kondensator verbleibenden Menge an nicht kondensierbaren Gasen, jedoch, da sie noch wasserdampfgesättigt sind, um ca. 3 bis 5° C gegenüber der Kondensationstemperatur unterkühlt werden müssen, um dann als ungesättigtes Gas durch geeignete Einrichtungen aus dem Dampfraum des Wärmeaustauschers abgeführt werden zu können.The these relatively low steam speeds corresponding free, relatively large flow cross-section is only on the steam inlet side of the heat exchange elements required because the vapor volumes decrease rapidly due to the condensation and the remaining volume on the At the end it is only about 5 to 8 / £ of the original volume. This residual volume corresponds to the amount of non-condensables remaining in each condenser Gases, however, since they are still saturated with water vapor, by approx. 3 to 5 ° C compared to the condensation temperature must be subcooled, in order then as unsaturated gas by suitable means from the vapor space the heat exchanger can be removed.

Verschiedene Lösungsversuche zur Umgehung der Nachteile der beiden vorgenannten Arten der Dampfführung an luftgekühlten Kondensatoren - beispielsweise außenberippte Rohre so anzuordnen, daß ein Teil des Wärmeaustauschers für kondensatorische Dampf-Kondensat-Führung und ein übriger Teil für dephlegmatorische Dampf-Kondensat-Führung vorgesehen ist -Various attempts at solving the problem of circumventing the disadvantages of the two aforementioned types of steam management air-cooled condensers - for example, externally finned tubes to be arranged so that part of the heat exchanger for condensatory steam-condensate conduction and a remaining part for dephlegmatory Steam-condensate guidance is provided -

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haben zu keinem brauchbaren Ergebnis geführt, weil dazu besondere und aufwendige Regeleinrichtungen notwendig Bind, die selbst wieder im Betrieb Möglichkeiten zu vielfältigen Störungen ergeben können.did not lead to a usable result because special and complex control devices are required Bind, who themselves can result in a variety of disruptions in operation.

Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Kondensator zu schaffen, der mit Luft gekühlt wird, wobei jedoch eine Unterkühlung bzw. Eisbildung auf der Dampfseite ausgeschlossen ist und bei dem der Werkstoffaufwand in tragbaren Grenzen gehalten ist.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a To create a condenser that is cooled with air, but with supercooling or ice formation on the Steam side is excluded and in which the material expenditure is kept within acceptable limits.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Kondensator zu schaffen, der in bezug auf die abnehmenden Dampfvolumina entsprechend angepaßte Dampffuhrungskanäle aufweist, unter Berücksichtigung eines möglichst geringen Bauaufwandes.Another object of the invention is to provide a capacitor which, with respect to the decreasing Steam volumes appropriately adapted steam supply channels has, taking into account the lowest possible construction costs.

Weiterhin ist es ein Ziel der Erfindung, die Vorteile sowohl einer kondensatorischen als auch dephlegmatrorischen Dampf-Kondensat-Führung nutzbar zu machen.Furthermore, it is an object of the invention to have the advantages of both to make a condensatory as well as dephlegmatic steam condensate conduction usable.

Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, die Wärmeaustauschelemente so auszubilden, daß sie als vorgefertigte Bauelemente zu Wärmeaustauscheinheiten an derartigen Kondensatoren zusammengesetzt werden können.It is also an object of the invention to design the heat exchange elements so that they are prefabricated components can be assembled to heat exchange units on such capacitors.

Diese Aufgabenstellung ist prinzipiell mit einem luftgekühlten Kondensator zur Kondensation des Abdampfes von Dampfkraftmaschinen gelöst, der im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen Luftführungselementen liegende Dampf-Kondensat-Führungskanäle durch Führungsleisten einerseits in für die durchströmenden Dampfvolumina entsprechende Kanäle mit abnehmenden StrömungsquerschnittenThis task is in principle with an air-cooled condenser to condense the exhaust steam from Steam engines solved, which is essentially characterized in that lying between air guide elements Steam condensate guide channels through guide strips on the one hand in appropriate for the steam volumes flowing through Channels with decreasing flow cross-sections

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für die Kondensation und andererseits in Zonen zur Unterkühlung geteilt sind, wobei die Dampfführungskanäle von einer Dampfverteilerkammer ausgehen und mit einem Kondensat sammelraum in Verbindung stehen.for condensation and, on the other hand, are divided into zones for subcooling, the steam ducts from a steam distribution chamber go out and with a condensate related to the collecting room.

Im Hinblick auf eine vorteilhafte Nutzbarmachung einer dephlegmatorischen Dampf-Kondensat-Führung kann dieser prinzipielle Aufbau derart ausgeführt werden, daß die freien Strömungsquerschnitte im Wärmeaustauscher für den Dampf entsprechend der Abnahme der DampfVolumina bei dephlegmatoriseher Dampf-Kondensat-Führung derart abnehmend ausgebildet sind, daß sie am Ende des Dampffuhrungsweges Querschnitte aufweisen, die nicht mehr als 8$, vorzugsweise 8 - lo$, des Dampfeintrittsquerschnittes betragen.With regard to an advantageous utilization of a dephlegmatory Steam-condensate management can do this in principle Construction are carried out in such a way that the free flow cross-sections in the heat exchanger for the steam corresponding to the decrease in steam volumes in dephlegmatory Steam-condensate guide designed so decreasing are that they are at the end of the steam path Have cross sections that are no more than $ 8, preferably 8 - lo $, of the steam inlet cross-section.

Die prinzipielle Ausführungsform gemäß Erfindung läßt sich auch derart vorteilhaft abwandeln, daß Führungsleisten die KondensationsEone derart in zwei Abschnitte unterteilen, daß sieh im Dampfeintrittsabsehnitt kondensatorische Dampfkondensatführung und im anderen benachbarten Abschnitt eine dephlegmatorische Dampf-Kondensat-Führung ergibt.The basic embodiment according to the invention can also be advantageously modified in such a way that guide strips divide the condensation zone into two sections, that see condenser in the steam inlet section Steam condensate duct and in the other adjacent section a dephlegmatory steam condensate duct results.

Die Abtrennung von Unterkühlungszonen wird sowohl bei kondensatorischer, dephlegmatorischer, als auch kombiniert kondensatorischer «- dephlegmatorischer Dampf-Kondensat-Führung mit eingesetzten Querleisten derart vorgenommen, ° daß die Unterkühlungszone im Bereich der Lufteintrittssei-" te liegt.
οThe separation of subcooling zones is carried out both in the condensatory, dephlegmatory and combined condensatory - dephlegmatory steam-condensate guidance with inserted transverse strips in such a way that the subcooling zone lies in the area of the air inlet side.
ο

ο Alle Quer- und Führungsleisten werden erfindungsgemäß so ^ω angeordnet, daß das Kondensat unmittelbar durch natürliches Gefälle in die Kondensatsammeiräumeο All transverse and guide strips are arranged according to the invention so ^ω that the condensate directly by natural fall in the Kondensatsammeiräume

Um bei dephlegmatorischer Dampf-Kondensat-Führung das bereits erwähnte Aufschäumen mit Sicherheit zu vermeiden, wird der erfindungsgemäße Kondensator derart ausgebildet, daß die Einströmquerschnitte der Dampf-Kondensat-Führungskanäle in ihrem unteren Bereich gegen die Dampfverteilerkammer durch Blenden abgeschlossen sind, die zwischen sich und den Kondensationsräumen einen freien Querschnitt für das zum Kondensatsammelraum abfließende Kondensat einschließen. In order to achieve this with dephlegmatory steam-condensate management to avoid the foaming already mentioned with certainty, the capacitor according to the invention is designed in such a way that that the inflow cross-sections of the steam condensate guide channels in their lower area against the steam distribution chamber are closed by diaphragms that have a free cross-section between them and the condensation chambers Include the condensate flowing to the condensate collection chamber.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Kondensators werden nachfolgend anhand zeichnerischer Ausführungsbeispiele näher erläutert.Further details and advantages of the capacitor according to the invention are illustrated below with reference to the drawings Embodiments explained in more detail.

In dieser Darstellung zeigtIn this illustration shows

Fig. 1 einen Schnitt durch den Kondensator längs Linie II - II gemäß Fig. 21 shows a section through the condenser along line II-II according to FIG. 2

Fig. 2 einen Teilschnitt und eine Teilansicht des Kondensators gemäß Fig. 1 längs Linie I - I von obenFIG. 2 shows a partial section and a partial view of the capacitor according to FIG. 1 along line I - I from above

Fig. 3 einen Teilausschnitt des Kondensators gemäß Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform3 shows a partial section of the capacitor according to FIG. 1 in a modified embodiment

Fig. 4 einen Teilausschnitt des Kondensators gemäß Fig. 1 in einer weiteren abgewandelten Ausführungsform FIG. 4 shows a partial section of the capacitor according to FIG. 1 in a further modified embodiment

Fig. 5 die Seitenansicht eines Kondensationskanales5 shows the side view of a condensation channel

Fig. 6 eine Draufsicht auf zwei nebeneinander liegende Luftführungskanäle mit eingeschlossenem Dampf-Kondensat-Führungskanal Fig. 6 is a plan view of two adjacent air ducts with entrapped steam condensate guide channel

Fig. 7 eine Ansicht der Kanalanordnung gemäß Fig. 6 vonFIG. 7 is a view of the channel arrangement according to FIG. 6 from FIG

_ _β _ 909820/0231_ _β _ 909820/0231

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der Dampfeintrittsseite austhe steam inlet side

Fig·8" das Ausführungsbeispiel eines KühlelementesFig. 8 "shows the embodiment of a cooling element

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 eine horizentale liegende Dampfzufuhrleitung bezeichnet, von der aus Verbindungsstutzen 2 zu einer Steigleitung 3 führen, durch die der Dampf in den Dampfverteilerraum 4 eintritt. Die Steigleitung 3 durchgreift dabeiden Kondensatsammeiraum 5» der offen unter dem Dampfverteilerraum 4 liegt. In einem kastenförmigen Gehäuse mit geschlossenen Seitenwandungen 6, das von einem Gerüst 7 getragen ist, sind die noch näher zu beschreibenden Dampf-Kondensat-Führungskanäle und Luftführungskanäle angeordnet. Über diesem kastenförmigen Gebläse, das noch von einer Ummantelung 8 umschlossen wird, ist eine Haube 9 angeordnet, in der ein Getriebe 10 mit Motor für das Gebläse 11 mit Diffusor 12 angeordnet ist. Von diesem Gehäuse 11 wird Luft gemäß der Strömungslinien 13 durch den Kondensator gesaugt. Die Kondensation findet dabei _v in den von den Seitenwänden 6 umschlossenen Kasten statt, der im gezeigten Beispiel weiterhin nach oben und unten durch Abschlußflächen 14, 14' verschlossen ist, die von den Kühlluftkanälen 15 durchgriffen werden. Im dargestellten Beispiel sind die Kühlluftkanäle aus innenberippten rechteckigen Eöhren 15' durch deren reihenförmige Aneinanderfügung gebildet, was im einzelnen besser aus den Fig. 5 bis 8 erkennbar ist. Durch die" reihenweise Zusammenfügung dieser Kühlluftkanäle 15' und deren parallele Anordnung in Reihen nebeneinander, werden die Dampf-Kon-In FIGS. 1 and 2, 1 denotes a horizontal steam supply line, from which connecting pieces 2 lead to a riser 3 through which the steam enters the steam distribution space 4. The riser 3 extends through the condensate collection space 5, which is open below the steam distribution space 4. In a box-shaped housing with closed side walls 6, which is supported by a frame 7, the steam-condensate guide channels and air guide channels to be described in more detail are arranged. Above this box-shaped fan, which is also enclosed by a casing 8, a hood 9 is arranged, in which a gear 10 with a motor for the fan 11 with diffuser 12 is arranged. From this housing 11 air is sucked through the condenser according to the flow lines 13. The condensation takes place while _v in the space enclosed by the side walls 6 instead of box, which remains sealed in the example shown by the top and bottom by end surfaces 14, 14 ', which are traversed by the cooling air ducts 15 °. In the example shown, the cooling air ducts are formed from internally ribbed rectangular tubes 15 'by joining them together in rows, which can be better seen in detail from FIGS. By "joining these cooling air ducts 15 'in rows and arranging them in parallel in rows next to one another, the steam con -

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densät-Führungskanäle 16 gebildet, die dampfeintrittsseitig von der Dampfverteilerkammer 4 ausgehen.Densät guide channels 16 formed, the steam inlet side proceed from the steam distribution chamber 4.

In diesen Dampf-Kondensat-Führungskanälen sind nun geneigte Führungsleisten 17 angeordnet, durch die die Querschnittsbemessung der Da.ipfkanäle in der Y/eise erfolgt, daß diese Querschnitte dem jeweiligen Dampfvolumina in bezug auf eine bestimmte Geschwindigkeit entsprechen. Die Kanäle oberhalb der Führungsleisten 17 führen zu einem über der Dampfverteilerkammer 4 angeordneten Kammer 18, die durch Rohre 19 mit den Unterkühlungszonen 2o in Verbindung steht. Diese Unterkühlungszonen werden durch Querleisten 21 von den Dampfkanälen 16 abgetrennt und münden einerseits in den Kondensatsammeiraum 5 und andererseits in den Zwischenraum 22 zwischen den Seitenwandungen 6 und der Ummantelung 8.In these steam condensate guide channels are now inclined Guide strips 17 arranged through which the cross-sectional dimensioning of the Da.ipfkanäle takes place in the Y / eise that these cross-sections correspond to the respective steam volumes in relation to a certain speed. The channels Above the guide strips 17 lead to a chamber 18 arranged above the steam distribution chamber 4, which is in communication with the subcooling zones 2o through pipes 19. These hypothermic zones are created by cross bars 21 separated from the steam channels 16 and open on the one hand in the condensate collection space 5 and on the other hand in the Gap 22 between the side walls 6 and the casing 8.

Ferner sind die Unterkühlungszonen 2o mittels in die Kondensatflüssigkeit eintauchenden Blenden 23 gegen die Dampfverteilerkammer 4 abgeschlossen. Der Zwischenraum 22 kann vermittels Rohrleitungen 24 abgesaugt werden.Furthermore, the subcooling zones 2o are by means of the condensate liquid immersed diaphragms 23 completed against the steam distribution chamber 4. The space 22 can be sucked off by means of pipes 24.

Der Kondensationsvorgang bei einem Kondensator gemäß gezeigtem Beispiel verläuft wie folgt: The condensation process for a capacitor according to the example shown is as follows:

Der Abdampf einer. Kraftmaschine tritt durch die Dampfzufuhrleitung 1 über die Verbindungsstutzen 2 in die Steigleitung 3 und von da in den Dampfverteilerraum 4 ein. Vom Dampfverteilerraum 4 aus werden die von den Rohren 15' und von den Führungs- und Querleisten 17/21 in ihrer Höhe unterteilten Dampf-Kondensat-Führungskanäle1£ beaufschlagt. Führungsleisten 17 bestimmen den Weg des Dampfes durch die Kondensationszone und verringern durch ihre geneigte AnordnungThe exhaust steam one. The engine enters the riser 3 through the steam supply line 1 via the connecting pieces 2 and from there into the steam distribution space 4. The steam-condensate guide channels 1 £, which are divided in height by the pipes 15 'and by the guide and transverse strips 17/21, are acted upon from the steam distribution space 4. Guide strips 17 determine the path of the steam through the condensation zone and reduce it due to their inclined arrangement

._l0. 909820/0231. _l0 . 909820/0231

-.Io --.Io -

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den freien Strömungsquerschnitt des Dampfweges entsprechend der Abnahme der Dampfvolumina, so daß dieser am Austritt der noch wasserdampfgesättigten, nicht kondensierbaren Gase aus den'Dampf-Kondensat-lührungskanälen noch ca. 8 bis lo$ des Eintrittsquerschnittes beträgt.the free flow cross-section of the steam path accordingly the decrease in the vapor volumes, so that this at the outlet of the still water vapor-saturated, non-condensable Gases from the steam condensate ducts still approx. 8 to lo $ of the inlet cross-section.

Das an den Wandungen der Rohre 15' anfallende Kondensat läuft an diesen senkrecht nach unten und wird durch die Neigung oder Form der Leisten 21 über die Blenden 23 in den Kondensataammelraum 5 geführt. Durch eine Kondensatabflußleitung 25 wird das Kondensat zur Wiederverwendung als Kesselspeisewasser abgezogen. Die nicht kondensierbaren Gase sammeln sich in der Kammer 18 oberhalb des Dampfverteilerraumes 4 und werden durch die Rohre 19 in die Unterkühlungszonen 2o geleitet. In diesen Zonen, die an der Kühllufteintrittsseite des Kondensators (Kaltluftseite) liegen, werden die noch wasserdampfgesättigten, nicht kondensierbaren Gase um ca. 5⁰C unter die dem Druck entsprechende Sattdampftemperatur unterkühlt, wobei der größte Teil des noch mitgeführten Wasserdampfes ebenfalls kondensieren kann. Das an den Rohren 15' der Unterkühlungszonen 2o anfallende Kondensat läuft ebenfalls in den Kondensatsammelraum 5, und- zwar unterhalb der Blenden 23. Die trockenen Gase werden von geeigneten, nicht dargestellten Einrichtungen zu den Zwischenräumen 22 und von da durch die Rohrleitungen 24 abgesaugt. Wie bereits erwähnt, saugt das Gebläse 11 die Kühlluft von unten nach oben durch die Rohre 15'. Durch diese Kühlluftführung ist bei dem gewählten Aufbau des Kondensators der Einfluß der ständig wechselnden atmosphärischen Verhältnisse (Windanfall und Sonneinstrahlung) auf die Wirksamkeit der luftberührten Austauschfläche ausgeschaltet. -11- 909820/0231The condensate accumulating on the walls of the pipes 15 ′ runs vertically downwards and is guided through the inclination or shape of the strips 21 via the screens 23 into the condensate collecting space 5. The condensate is drawn off through a condensate drain line 25 for reuse as boiler feed water. The non-condensable gases collect in the chamber 18 above the steam distribution space 4 and are passed through the pipes 19 into the subcooling zones 2o. In these zones, which are on the cooling air inlet side of the condenser (cold air side), the still steam-saturated, non-condensable gases are ^{subcooled by approx. 5 °} C below the saturated steam temperature corresponding to the pressure, whereby most of the steam still carried along can also condense. The condensate accumulating on the pipes 15 'of the subcooling zones 2o also runs into the condensate collecting space 5, namely below the diaphragms 23. As already mentioned, the fan 11 sucks the cooling air from bottom to top through the tubes 15 '. With the selected structure of the condenser, this cooling air flow eliminates the influence of the constantly changing atmospheric conditions (wind and solar radiation) on the effectiveness of the exchange surface in contact with the air. -11- 909820/0231

Die Leistungsfähigkeit der Wärmeaustauschfläche wird ausschließlich durch die Förderluftmenge des Gebläses 11 bzw. durch die Geschwindigkeit der Kühlluft in den Rohren 15' bei gegebener Außenlufttemperatur bestimmt. Es ist selbstverständlich, daß demgemäß das Gebläse 11 in seiner Drehzahl regelbar ausgebildet ist.The efficiency of the heat exchange surface becomes exclusive by the conveying air volume of the fan 11 or by the speed of the cooling air in the pipes 15 'at a given outside air temperature. It goes without saying that accordingly the fan 11 in its speed is adjustable.

Die Ausführungsform gemäß Pig. 3 entspricht im wesentlichen dem Aufbau des Kondensators gemäß Fig. 1 mit geringfügigen Abweichungen. Sich entsprechende. Teile sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen, die aber einen Indexstrich in der nachfolgenden Beschreibung haben. Der entscheidende Unterschied bei dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Querleisten 21' gegenüber den Querleisten 21 in Fig. 1 nach der anderen Seite geneigt angeordnet sind, Dadurch ergibt sich eine kondensatorische Dampf-Kondensat-Führung in der Zone 26, der eine dephlegmatorische Dampf-Kondensat-Führung in der Zone 27 nachgeschaltet ist. Die an der Führungsleiste 17' und an der Querleiste 21' anfallenden Konciensatmengen fließen auf Grund der Neigung dieser Bleche in der ausschnittweise gezeigten Kondensatorhälfte nach rechts ab und gelangen dort in einen zusätzlich angeordneten Kondensatsammeiraum 5^ft , der über eine Verbindungsleitung 28, mit dem Kondensatsammelraum 5' in Verbindung steht.The embodiment according to Pig. 3 essentially corresponds to the structure of the capacitor according to FIG. 1 with minor differences. Appropriate. Parts are therefore provided with the same reference numerals, but with an index line in the description below. The decisive difference in this embodiment is that the transverse strips 21 'are arranged inclined to the other side with respect to the transverse strips 21 in FIG. Condensate line in zone 27 is connected downstream. Due to the inclination of these sheets in the condenser half shown in detail, the amounts of concentrate occurring on the guide bar 17 'and on the transverse bar 21' flow off to the right and arrive there in an additionally arranged condensate collection space 5 ^ft , which is connected to the condensate collection space 5 via a connecting line 28 'is in communication.

Die durch Lage und Anordnung der Führungsleisten 17' und Querleisten 21' erzwungene Dampf- und Kondensatführung ist durch Pfeile verdeutlicht. Bei Eintritt des Dampfes in die Zone 26 steht diesem ein Eintrittsquerschnitt 29 zur Verfügung, der sich entsprechend der Volumenabnahme bei fortschreitender Kondensation auf den Querschnitt 3oThe position and arrangement of the guide strips 17 'and Cross bars 21 'forced steam and condensate guidance is illustrated by arrows. When the steam enters an inlet cross-section 29 is available to this in the zone 26, which is corresponding to the decrease in volume with progressive condensation on the cross-section 3o

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vermindert. Bei der kondensatorischen Dampf-Kondensat-Führung in diesem Abschnitt hat die Höhe der Dampfgeschwindigkeit bzw. ein Unterschied in den Dampfgeschwindigkeiten keinen Einfluß auf einen störungsfreien Betrieb, Bei Eintritt des Dampfes in die Zone 27 steht diesem der Überströmquerschnitt 31 zur Verfügung, dessen freie Fläche gleich der des Eintrittsquerschnittes 29 entspricht. Da durch den Überströmquerschnitt 31 jedoch nur 2o bis 3o/o der gesamten Dampfmenge in die Zone 27 mit dephlegmatorischer Dampf-Kondensat-Führung einströmen, besteht volle Sicherheit dafür, daß die bei dieser Schaltung zulässige Dampfgeschwindigkeit an keiner Stelle überschritten wird, obwohl der Eintrittsquerschnitt 29 für eine höhere Dampfgeschwindigkeit bemessen wurde.reduced. With the condensing steam-condensate routing in this section, the level of the steam speed or a difference in steam speeds has no effect on trouble-free operation that of the inlet cross section 29 corresponds. However, since only 2o to 3o / o of the total amount of steam flows into the zone 27 with dephlegmatory steam-condensate flow through the overflow cross-section 31, there is full security that the steam speed permissible with this circuit will not be exceeded at any point, although the inlet cross-section 29 was designed for a higher steam velocity.

Wie bereits einleitend bemerkt, liegt der kritische Abschnitt des Dampfweges, auf dem Unterkühlung und Eisbildung stattfinden kann, im letzten Teil des Gesamtdampfweges vor Austritt des Kondensates aus den Wärmeaustauscherelementen. Diesem Sachverhalt ist bei der gemäß Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform dadurch Rechnung getragen, daß diese gefährdete Zone 27 über die Führungsleiste 17' gelegt und Dampf und Kondensat dephlegmatorisch geführt ist.As already mentioned in the introduction, this is the critical section of the steam path, on which hypothermia and ice formation can take place, in the last part of the total steam path before the condensate emerges from the heat exchanger elements. This fact is in accordance with FIG. 3 described embodiment thereby taken into account, that this endangered zone 27 is placed over the guide strip 17 'and steam and condensate are guided dephlegmatorically is.

In Fig. 4 ist ein weiteres^ Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem in besonderer Weise der Gefahr einer Kondensataufschäumung Rechnung getragen ist. Bei der gezeigten Aus-· führungsform in Fig. 4 handelt es sich ebenfalls um einen Ausschnitt aus dem Wärmeaustauschhereich des Kondensators, so daß auf die Schilderung der übereinstimmenden Einzel-In Fig. 4 another ^ embodiment is shown, in which the risk of condensate foaming is taken into account in a special way. With the shown design guide form in Fig. 4 is also a section from the heat exchange area of the condenser, so that the description of the corresponding individual

■.I₃ _ 909820/0231■ .I ₃ _ 909820/0231

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heiten verzichtet werden kann. Mit dieser Ausführungsform ist jede Möglichkeit eines Aufschäumens des rücklaufenden Kondensates, verbunden mit dem Auftreten von sog. Dampfschlagen, ausgeschlossen.units can be dispensed with. With this embodiment, every possibility of foaming of the returning Condensate, associated with the occurrence of so-called steam hammering, excluded.

An sich läßt sich dieser Gefahr begegnen bzw. diese Erscheinung weitgehend abschwächen, wenn die Eintrittsquerschnitte der Dampf-Kondensat-Führungskanäle so bemessen sind, daß sich Dampfgeschwindigkeiten nicht über 2o m/s ergeben, wie dies bereits bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen gewährleistet ist. Im Hinblick auf die Dampfgeschwindigkeit in den Eintrittsbereichen ist jedoch zu beachten, daß diese über den gesamten Querschnitt gleich sein sollte. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei QuerStromführung der im Wärmeaustausch stehenden Medien Dampf- und Kühlluft der Einfluß des Temperaturgefälles zwischen der Sattdampftemperatur am Eintrittsquerschnitt und der Temperatur der durch die senkrecht stehenden Rohrkörper strömenden Kühlluft auf die Dampfgeschwindigkeit im Einströmquerschnitt berücksichtigt werden muß. Da die Größe des Temperaturgefälles die Höhe des Druckgefälles und damit die Dampfgeschwindigkeit bestimmt, ergibt sich, daß die Dampfgeschwindigkeit ihren Höchstwert an der Kühllufteintrittsseite erhält, d. h. also an der Stelle des Dampfeintrittsquerschnittes, an der das Kondensat aus den Dampf-Kondensat-Führungskanälen in den Kondensatsammeiraum abläuft. Es besteht also bei diesem Zusammentreffen die Möglichkeit, daß ein Aufschäumen des ablaufenden Kondensates auch dann eintreten kann, wenn der Dampfeintrittsquerschnitt so bemessen ist,In itself, this danger or this phenomenon can be countered largely weaken if the inlet cross-sections of the steam condensate guide channels are dimensioned in this way are that steam velocities are not about 20 m / s result, as is already guaranteed in the exemplary embodiments described. With regard is the steam velocity in the entry areas however, it should be noted that this should be the same over the entire cross-section. However, it has been shown that in the case of transverse current conduction, the one in heat exchange Media steam and cooling air the influence of the temperature gradient between the saturated steam temperature at the inlet cross-section and the temperature of the vertical standing pipe body flowing cooling air on the steam velocity in the inflow cross-section taken into account must become. Since the size of the temperature gradient, the height of the pressure gradient and thus the steam speed determined, it follows that the steam speed gets its maximum value on the cooling air inlet side, i.e. H. i.e. at the point of the steam inlet cross-section the condensate from the steam condensate guide channels drains into the condensate collection space. At this meeting there is therefore the possibility that foaming of the draining condensate can also occur if the steam inlet cross-section is dimensioned in such a way that

-14- 909820/0231-14- 909820/0231

daß sich eine mittlere Dampfgeschwindigkeit von 20 m/s ergibt.that there is an average steam speed of 20 m / s results.

Erfindungagemäß ist diesem Sachverhalt damit Rechnung getragen, daß die Einströmquerschnitte der Dampf-Kondensat-Führungskanäle in ihrem unteren Teil durch Leitblenden 32 abgeschlossen sind, die zwischen sich auf den Blenden 23' einen freien Querschnitt für das zum Kondensat sammel raum 5' abfließende Kondensat einschließen·. Durc'h diese Leitblenden 32 wird der in die Dampf-Kondensat—Führungskanäle eintretende Dampf teilweise in vertikalen Komponenten so abgelenkt, daß er den Kondensatablauf von den Wandungen nach unten beschleunigt, aber über dem Kondesnantstrom am Böden der Dampf-Kondensat--Führungskanale praktisch gleich Null ist, so daß die Gefahr einer Kondensataufschäumung nicht mehr auftreten kann.According to the invention, this fact is taken into account borne that the inflow cross sections of the steam condensate guide channels in their lower part by baffles 32 are completed, which between them on the diaphragms 23 'have a free cross section for the condensate collecting space 5 'include draining condensate ·. By means of these guide baffles 32, the steam entering the steam condensate guide channels is partially deflected in vertical components in such a way that it accelerates the condensate drain from the walls downwards, but does above the condensate flow at the bottom of the steam condensate guide channels is practically zero, so that the risk of condensate foaming can no longer occur.

Alle die beschriebenen Ausführungsformen lassen sieh mit Wäraeau3tauschelenenten gemäß der Fig. 5 bis 8, wie beschrieben, erstellen·All of the embodiments described leave you with Heat exchange elements according to FIGS. 5 to 8, as described, create·

909820/0231909820/0231

Claims (6)

AS H51132 ■AnsprücheAS H51132 ■ Claims 1. Luftgekühlter Kondensator zur Kondensation des Abdampfes von Dampfkraftmaschinen mit Wärmeaustauscher und regelbarem Gebläse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Luftführungselementen liegende Dampf-Kondensat-Führungskanäle (16, 16') durch Führungsleisten (17, 17') einerseits in für die durchströmenden Dampfvolumina entsprechende Zonen (26, 27) mit abnehmenden Strömungsquerschnitten für Kondensation und andererseits in Zonen zur Unterkühlung (2o, 2o') geteilt sind, wobei die Dampf-Kqndensat-Führungskanäle (16, 16') von einem Dampfverteilerraum (4, 4') ausgehen und mit einem Konüensatsammelraum (5, 5', 5" ) in Verbindung stehen.1. Air-cooled condenser for condensing the exhaust steam from steam engines with heat exchangers and adjustable fan, characterized in that between air guide elements lying steam condensate guide channels (16, 16 ') through guide strips (17, 17') on the one hand in for the corresponding zones (26, 27) with decreasing flow cross-sections for steam volumes flowing through Condensation and on the other hand are divided into zones for subcooling (2o, 2o '), with the steam-Kqndensat-guide channels (16, 16 ') from a steam distribution room (4, 4 ') go out and with a Konüensatammelraum (5, 5 ', 5 "). 2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch g e kennz eichnet , daß die freien Strömungsquerschnitte im Wärmeaustauscher für den Dampf entsprechend der Abnahme der Dampfvolumina bei dephlegmatorischer Dampf-Kondensatführung derart abnehmend ausgebildet sind, daß sie am Ende des Dampfführungsweges Querschnitte (3o) aufweisen, die nicht mehr als 8^ι/ό, vorzugsweise 8 - lo>, des Dampfeintrittsquerschnittes (29) betragen. 2. Capacitor according to claim 1, characterized ge identifies that the free flow cross-sections in the heat exchanger for the steam according to the decrease in steam volumes in dephlegmatory steam condensate flow are designed so decreasing that they have cross-sections (3o) at the end of the steam path that do not be more than 8 ^ι / ό, preferably 8 - lo>, of the steam inlet cross-section (29). 3. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß Führungsleisten (17, 17') die Kondensationszone derart in zwei Zonen (26,27) unterteilen, daß sich in der Dampfeintrittszone (26) eine3. Capacitor according to claim 1, characterized draws that guide strips (17, 17 ') the Subdivide the condensation zone into two zones (26, 27) in such a way that there is one in the steam entry zone (26) -17- 909820/02 31-17- 909820/02 31 ■kqnd.ensatorische Dampf -Kondensat-Führung undindM^ ,·«« \ Zone (27) eine dephlegmatorische Dampf-Kondensat-; · ^; .-Führung ergibt. ^! - ^! ■ kqnd.ensatory steam condensate guidance andindM ^, · «« \ Zone (27) a dephlegmatory steam condensate; · ^; .-Leadership results. ^! - ^! 4-· Kondensator nach Anspruch 3 ₁ dadurch g e k e η η ζ e lehne t , daß für die Ableitung nicht kondensierbarer Gase das Ende der Zone (26) mit einer, einerseits absaugbaren, wie durch Rohrleitungen (24, 24')> andererseits mit dem Kqndensatsammelraüm (5, 5') in Verbindung stehenden Unterkühlungszone (2o') über Verbindungsleitungen ,. (28) in Verbindung steht. . ■ ,>»...,.,..4- condenser according to claim 3 ₁ characterized in that, for the discharge of non-condensable gases, the end of the zone (26) has a, on the one hand, suction, as through pipes (24, 24 ')> on the other hand the subcooling zone (2o ') connected to the Kqndensatsammelraüm (5, 5') via connecting lines,. (28) is in connection. . ■,> »...,., .. 5. Kondensator nach Ansprüchen 1 - 4, d a d u r c h-- . ,. : ge k e η η ζ e i c hn et, daß von den Dampf- ; ^ Kondensat-Pührungskanälen (16, 16') durch Quer- . ^ : : ' leisten (21, 21') Unterkühlungszonen (2o, 2o') ; derart abgeteilt sind, daß;diese Zonen (2o, 2o') : : ■auf der Eintrittsseite der.Kühlluft liegen*5. Capacitor according to claims 1-4, dadurc h--. ,. : ge ke η η ζ eic hn et that of the steam; ^ Condensate Pührungskanäle (16, 16 ') through transverse. ^:: 'groin (21, 21') hypothermic zones (2o, 2o '); are divided in such a way that; these zones (2o, 2o '):: ■ are on the inlet side of the cooling air * 6.; Kondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche; ;6 .; Capacitor according to one or more of the claims; ; ■ ■ 1-^5, dad urchgekeninze ichnet, ; ■■ ■ 1- ^ 5, because urchgekeninze ichnet,; ■ daß Querleisten (21, 21') und die Führungsleisten ' that transverse strips (21, 21 ') and the guide strips ' ; (IT, 17') derart geneigt angeordnet sind,: daß ? das _; (IT, 17 ') are inclined in such a way that? the _ Kondensat unmittelbar durch natürliches Gefälle in; : ; die Kondensatsammeiräume (5,. 5'Γ 5") abfließt*Condensate directly through natural gradient in; : ; the condensate collection spaces (5, 5'Γ 5 ") drains off * .7. Kondensator nach einem; oaex¹ mehreren der Ansprüche ■ ■ 1, -2 , 5, 6, dad u r; e h g e k e η Ά ζ e ;i ;c h- ⁱ ■ ~^: net , daß die Einströmungsquerschnitte· (29) der ; Dampf-Kondensat^Führungskanale (16, 16') in ihirem > unteren Bereich gegen die Dampfverteilerkammer: durch leitblenden (32) abgeschlossen sind, die zwischen.7. Condenser after one; oaex ¹ several of the claims ■ ■ 1, -2, 5, 6, dad ur; ehgek e η Ά ζ e; i; c h- ⁱ ■ ~ ^: net that the inflow cross-sections · (29) of; Steam condensate ^ guide channels (16, 16 ') in their> lower area against the steam distribution chamber: are closed by guide diaphragms (32) that are between -IS - 909820/0231 «-.-r-r-n-IS - 909820/0231 «-.- r-r-n ■^:-A ■■·■ ; ;: -.-". ORIGINAL INSPECTED ■ ^: -A ■■ · ■; ;: -.- ". ORIGINAL INSPECTED »Sch und dta»Sch and dta ftft 3_f 2¥] eisen T3 _f 2 ¥] iron T ,uer-, outer 8· iConu«iuiatür n: o;i Aiispxttob 7_t dadurch ge k 8 η η ι κ 1 ο k η <i t _t daü 41« auslauf« tier8 · iConu «iuiatur n: o; i Aiispxttob 7 _t thereby ge k 8 η η ι κ 1 ο k η <it _t daü 41“ run out ”tier ilenilen -il iiDücj.ea durch Leitblenaen (32) c b ο lud« tile in £*& ilosücoa iteru^.elraua (5 t mit-il iiDücj.ea through Leitblenaen (32) c b ο loaded «tile in £ * & ilosücoa iteru ^ .elraua (5 t with KonUenüstor ii..cii ο sas oiirr 1 - &, d tt d u r c ii gelKonUenüstor ii..cii ο sas oiirr 1 - &, d tt d u r c ii gel WärßGau0tauiiCkt.rWärßGau0tauiiCkt.r (15*) Ur die Dfes;(15 *) Ur the Dfes; tieranimal Ic· Kondenoator tuohIc · condenser tuoh odejp tiehrereu 4erodejp tiehrereu 4er die 41* «iir^t; sauL'oii«l«^eot* u^coiillc^o uiid Ucsan-.tflaii en. 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