DE2032891C3 - Dampferzeugerrohr mit schraubenförmigen Innenzügen - Google Patents
Dampferzeugerrohr mit schraubenförmigen InnenzügenInfo
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- DE2032891C3 DE2032891C3 DE19702032891 DE2032891A DE2032891C3 DE 2032891 C3 DE2032891 C3 DE 2032891C3 DE 19702032891 DE19702032891 DE 19702032891 DE 2032891 A DE2032891 A DE 2032891A DE 2032891 C3 DE2032891 C3 DE 2032891C3
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Description
■ Der Vorteil dieser Anordnung gegenüber der bekannten Anordnung nach der genannten USA.-Pa-
Die Erfindung geht aus von einem Dampferzeuger- tentschrift 3 088 494 beruht in erster Linie darauf:
rohr mit schraubenförmigen Innenzügen für den 35 Bei der bekannten Anordnung muß der Anschnitt-Betrieb
mit hoher Wärmestromdichte unterhalb des winkel (d. h. der Winkel, den die Züge mit der Rohrkritischen Drucks. achse bilden) ziemlich groß sein, um den gewünschten
Dampferzeugerrohre dieser Art sind bereits bekannt, Effekt in hinreichendem Maße eintreten zu lassen; er
wie beispielsweise die USA.-Patentschrift 3 088 494 beträgt bei der bekannten Anordnung etwa 80°. Das
zeigt. Thnen liegt — wie zum Teil auch in der genannten 40 bedeutet eine merkliche Durchflußbehinderung und
Patentschrift ausgeführt ist — folgende Problematik hat außerdem fertigungstechnische Schwierigkeiten
zugrunde: zur Folge. Nach der Erfindung dagegen können die
Die Betriebssicherheit der Dampferzeugerrohre eines Anschnittwinkel wesentlich kleiner sein (sie liegen
Dampfkessels hängt von der Wandtemperatur des vorzugsweise zwischen 20 und 80°), weil auch bei der
Rohres ab. Das bedeutet: Sie ist so eng mit dem 45 daraus resultierenden, fertigungstechnisch günstigen
Wärmeübergangskoeffizienten an der Innenfläche des hohen Steilheit der Züge durch die Vorsprungbildung
Rohres, ferner mit der Temperatur des Arbeitsmittels der gewünschte Effekt der Aufrechterhaltung des
(beispielsweise eines Dampf-Wasser-Gemisches) und Blasensiedens in noch höherem Maße eintritt, und
mit der Wärmestromdichte verknüpft, daß man der zwar trotz geringeren Durchflußwiderstandes.
Wandfläche, die im Betrieb einer starken Flammen- 50 Zum Stand der Technik ist noch auf die deutsche strahlung ausgesetzt ist, stets größte Aufmerksamkeit Offenlegungsschrift 1 451 280 und die Patentschrift schenken muß. Durch die vermehrte Einführung von 24 204 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen Ölfeuerungen und die allgemeine Verbreitung von in Ost-Berlin hinzuweisen. Beide Vorveröffentlichun-Zwangdurchlaufkesseln hat sich die Gefahr erhöht, gen befassen sich jedoch mit gewöhnlichen Wärmedaß lokal ein Zustand auftritt, bei dem die kritische 55 austauscherrohren, denen die Problematik der Dampf-Wärmestromdichte überstiegen ist und der zu einem erzeugenohre völlig fremd ist. Es handelt sich bei Ausbrennen und damit zu einem Bruch des Dampf- diesen bekannten Anordnungen daher nicht um die erzeugerrohres führt. Beeinflussung von Siedeprozessen, sondern um die Die Erscheinung des Ausbrennens eines Dampf- Begünstigung des Strömungsverlaufs und um die erzeugerrohres, das einer hohen Wärmestromdichte 60 Vergrößerung der Wärmeübertrittsflächen. Zu diesem ausgesetzt ist und unterhalb des kritischen Druckes Zwecke ist bei dem Wärmeaustauscherrohr nach der arbeitet, beruht auf zwei Faktoren, nämlich einmal an erster Stelle genannten Patentschrift im Inneren dem raschen Ausbrennen in einem Bereich niedrigen ein Bandwickel mit schraubenförmig verlaufenden Dampfgehalts, und zweitens einem langsamen Aus- Nocken angeordnet, und bei dem Wärmeaustauschergiühen in einem Bereich hohen Dampfgehalts. Der 65 rohr nach der an zweiter Stelle genannten Patentan erster Stelle genannte Effekt wird durch den Über- schrift ist zwischen zwei konzentrischen Rohrwandungang vom Blasensieden zum Filmsieden verursacht, gen ein System aus einander kreuzenden schraubenförder an zweiter Stelle genannte dagegen durch die migen Kanälen angeordnet, zwischen denen rhombi-
Wandfläche, die im Betrieb einer starken Flammen- 50 Zum Stand der Technik ist noch auf die deutsche strahlung ausgesetzt ist, stets größte Aufmerksamkeit Offenlegungsschrift 1 451 280 und die Patentschrift schenken muß. Durch die vermehrte Einführung von 24 204 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen Ölfeuerungen und die allgemeine Verbreitung von in Ost-Berlin hinzuweisen. Beide Vorveröffentlichun-Zwangdurchlaufkesseln hat sich die Gefahr erhöht, gen befassen sich jedoch mit gewöhnlichen Wärmedaß lokal ein Zustand auftritt, bei dem die kritische 55 austauscherrohren, denen die Problematik der Dampf-Wärmestromdichte überstiegen ist und der zu einem erzeugenohre völlig fremd ist. Es handelt sich bei Ausbrennen und damit zu einem Bruch des Dampf- diesen bekannten Anordnungen daher nicht um die erzeugerrohres führt. Beeinflussung von Siedeprozessen, sondern um die Die Erscheinung des Ausbrennens eines Dampf- Begünstigung des Strömungsverlaufs und um die erzeugerrohres, das einer hohen Wärmestromdichte 60 Vergrößerung der Wärmeübertrittsflächen. Zu diesem ausgesetzt ist und unterhalb des kritischen Druckes Zwecke ist bei dem Wärmeaustauscherrohr nach der arbeitet, beruht auf zwei Faktoren, nämlich einmal an erster Stelle genannten Patentschrift im Inneren dem raschen Ausbrennen in einem Bereich niedrigen ein Bandwickel mit schraubenförmig verlaufenden Dampfgehalts, und zweitens einem langsamen Aus- Nocken angeordnet, und bei dem Wärmeaustauschergiühen in einem Bereich hohen Dampfgehalts. Der 65 rohr nach der an zweiter Stelle genannten Patentan erster Stelle genannte Effekt wird durch den Über- schrift ist zwischen zwei konzentrischen Rohrwandungang vom Blasensieden zum Filmsieden verursacht, gen ein System aus einander kreuzenden schraubenförder an zweiter Stelle genannte dagegen durch die migen Kanälen angeordnet, zwischen denen rhombi-
sehe Prall- oiler Leitkörper stehengeblieben sind.
Diese Korper haben aber — sowenig wie die Nocken
bei dem Wärmeauslauscherrohr nach der an erster Stelle genannten Patentschrift — mit der Beeinflussung
von Siedevorgängen irgend etwas zu tun.
Der gewünschte Effekt der erlindiingsgemüßen Anordnung
ist besonders dnnn sehr groß, wenn die an der Rohrinnenwand ausgebildeten Vorsprünge folgende
Abmessungsverhältnisse aufweisen: p/h 5 bis 40, ItId1 - 0,005 bis 0,08, b/p 0,2 bis 0,8, wobei
i/, der kleinste Innendurchmesser des Rohres, /; die
Höhe der Vorsprünge, b die Breite der Vorsprünge im Längsschnitt durch das Rohr und ρ die Steigung bedeutet.
Zweckmäßig beträgt die Summe der Anschnittwinkel λ und ß, die zwischen den die Vorsprünge
bildenden gegensinnigen Innenzügen und der Rohrachse
eingeschlossen sind, 20 bis 80'.
Eine fertigungstechnisch besonders günstige Situation ergibt sich, wenn de- eine der beiden Anschnimvinkel
-v oder β kleiner als 431- und der andere
0° ist.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dampferzeugerrohre wird in einem Kaltziehverfahren in
einer ersten Fertigungsstufe ein Stempel, der an seiner Außenfläche mit mehreren schraubenlinienförmigen
Nuten versehen ist, in ein glattes Rohr, das als Mutterrohr dient, eingeschoben, wobei durch freie
Drehung des Stempels an der Rohrinnenwand mehrere schraubenlinienförmige Felder ausgeformt wer-
den, von denen in einer zweiten Fertigungsstufe durch Verwendung eines zweiten Stempels jeweils Teile
niedergepreßt werden, so daß eine Vielzahl von schraubenlinienförmig regelmäßig hintereinanderliegenden erhabenen Vorsprüngen stehenbleibt.
Zweckmäßig wird für die zweite Fertigungsstufe ein Stempel verwendet, der an seiner Außenfläche
mit mehreren schraubenlinienförmigen Nuten mit zu den Nuten des ersten Stempels entgegengesetzten
Anschnittwinkel versehen ist und der beim Zieh-Vorgang frei rotiert.
Handelt es sich um die Herstellung eines Rohres, bei dem der eine Anschnittwinkel β 0° beträgt und
der andere Anschnittwinkel α kleiner als 43° ist, dann wird für die zweite Fertigungsstufe zweckmäßig
ein Stempel verwendet, der an seiner Außenfläche mit mehreren geraden Nuten versehen ist und der in das
Rohr eingeführt und in ihm geradegezogen wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
an Hand der Zeichnung genauer beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Schnittansicht eines Beispiels für ein erfindungsgemäßes kreuzgezogenes Dampferzeugerrohr,
F i g. 2 ein anderes Beispiel für ein kreuzgezogenes Rohr im Schnitt,
F i g. 3 ein Diagramm, das einen Vergleich der innenwandtemperaturen eines glatten und eines erfindungsgemäß
kreuzgezogenen Rohres für einen Druck von 210 kg/cm2 und eine v.Massengeschwindigkeit«
von 700 bis 710 kg/m2 Sekunde zeigt,
F i g. 4 ein Diagramm, das einen Vergleich der
Maximalwerte der Innenwandtemperaturen in Abhängigkeit von der Wärmestromdichte für ein glattes
Rohr und ein erfindungsgemäß kreuzgezogenes Rohr im Fall eines Druckes von 210 kg/cm2 veranschaulicht,
F i g. 5 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Fertigung eines erfindungsgemäß kreuzgezogenen
Rohres,
F i g. 6 eine Schnittansicht eines Arbeitsteils für die erste Fertigungsstufe,
F i g. 7 einen Schnitt durch ein Rohr nach der ersten Fertigungsstufe,
F i g. 8 eine Schnittansicht durch die Lagerung eines Doms,
F i g. 9 eine Schnittansicht, die das Rohr und das Werkzeug in der zweiten Fertigungsstufe für ein
kreuzgezogenes Rohr gemäß F i g. 1 zeigt,
F i g. 10 eine Schnittansicht, die das Rohr und das Werkzeug in der zweiten Fertigungsstufe bei
der Herstellung eines kreuzgezogenen Rohres gemäß F i g. 2 zeigt.
Chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften der kreuzgezogenen Rohre
nach der Erfindung Mechanische Eigenschaften
Chemische Bestandteile in Gewichtsprozent
60,0
68,0
Tabelle 2 Abmessungen der kreuzgezogenen Testrohre
A-2 | Testrohre | B-I | B-2 | |
A-I | 20,16 | 20,09 | 20,06 | |
20,27 | 9,54 | 13,27 | 13,18 | |
9,66 | 0,64 | 0,47 | 0,52 | |
0,55 | 12 | 12 | 12 | |
12 | 3,16 | 3,75 | 3,75 | |
3,16 | ||||
Anzahl der Gänge der Züge (Zahl pro Querschnitt)
Breite b der Vorsprünge in mm
Tabelle 2 (Fortsetzung) Abmessungen der kreuzgezogenen Testrohre
A-1
Testrohre A-2 I B-I
Anschniltwinkel a
Anschnittwinkel β
Anschnittwinkel λ + β
Steigung ρ in mm (Ganghöhe in mm · Gangzahl)
re
Ii
Verhältniszahlen p//i re
Ii
Md1
b/p re
i
22 "20' 18 "45'
41c05'
13,30 12,50 0,057 0,432 0,459 22°20'
18°45'
41°05'
18°45'
41°05'
7,32
6,88
6,88
11,42
10,78
0,067
0,432
0,459
10,78
0,067
0,432
0,459
21°48'
18°37'
40°25'
18°37'
40°25'
11,20
8,65
8,65
23,80
18,40
0,036
0,335
0,433
18,40
0,036
0,335
0,433
2Γ48'
18"37'
40°25'
18"37'
40°25'
11,20
8,65
8,65
21,60
16,65
0,040
0,335
0,433
16,65
0,040
0,335
0,433
Das erfindungsgemäße kreuzgezogene Rohr weist zahlreiche erhabene Vorsprünge 18 oder 20 an der
Rohrinnenwand auf, wie in den F i g. 1 und 2 zu sehen ist.
In den vorstehenden Tabellen 1 und 2 sind Zahlenbeispiele für die chemische Zusammensetzung, die
mechanischen Eigenschaften und die Abmessungen der Versuchsrohre aufgeführt.
In F i g. 3 sind die Innenwandtemperaturen des glatten Rohres und des erfindungsgemäß kreuzgezogenen
Rohres für einen Druck von 210 kg/cm2 und eine »Massengeschwindigkeit« (Durchflußmenge
pro Zeiteinheit durch die Einheit des Rohrquer-Schnitts) von 700 bis 710 kg/m2 Sekunde als Kurven
für eine mittlere spezifische Enthalpie mit der Wärmestromdichte als Parameter dargestellt. In dem selben
Diagramm ist die Wärmestromdichte q in dem Bereich von 10 · 10" bis 50 ■ 10" kcal/m2 · h gewählt;
die Testwerte für die Innenwand des glatten Rohres sind mit ausgezogenen Linien gezeichnet, diejenigen
des erfindungsgemäß kreuzgezogenen Rohres zum Vergleich der Wirksamkeit mit gestrichelten Linien;
außerdem ist an der Abszisse auch noch ein Qualitätsmaßstab des Dampfgehalts angegeben. Aus dem
Diagramm geht eindeutig hervor, daß sowohl im Einphasenbereich wie auch im Zweiphasenbereich
die Innenwandtemperatur des kreuzgezogenen Rohres
viel niedriger ist als diejenige des glatten Rohres und daß die Wärmeübertragung günstig beeinflußt wird.
Das heißt: Sogar in dem Bereich, wo bei dem glatten Rohr die Wandtemperatur steil ansteigt, wird bei
dem kreuzgezogenen Rohr die Blasenverdampfung bis in den Hochqualitätsbereich beibehalten. Daher
ist die Wandtemperatur des kreuzgezogenen Rohres viel niedriger als diejenige des glatten Rohres.
Wie weiter aus dem Diagramm der F i g. 3 hervorgeht, beginnt der rasche Anstieg der Wandtemperatur
bei dem glatten Rohr bei einem Dampfgehalt von 50%· Hieraus kann man schließen, daß das Ausbrennen ein sogenanntes rasches Ausbrennen ist,
verursacht durch den Übergang vom Blasensieden zum Filmsieden.
Der Maximalwert (Tw max) der Wandtemperatur
ist in F i g. 4 gegen die gleichzeitig herrschenden Wärmestromdichte aufgetragen mit der »Massengeschwindigkeit«
als Parameter. In diesem Diagramm werden das glatte Rohr und das erfindungsgemäß
kreuzgezogene Rohr miteinander bei drei Zuständen der »Massengeschwindigkeit«, nämlich bei 900, 700
und 400 kg/m2 Sekunde, verglichen. Bei dem kreuzgezogenen Rohr ist der obige Maximalwert (T,,· max)
der Wandtemperatur viel niedriger als bei dem glatten Rohr. Also ist auch in dieser Hinsicht die
Wirksamkeit des kreuzgezogenen Rohres beachtlich.
Es ist gezeigt worden, daß das erfindiingsgemäß kreuzgezogene Rohr ein Ausbrennen bei einer Wärmestromdichte
von 60 · 104 kcal/m2 · h selbst unter so strengen Bedingungen wie einer »Massengeschwindigkeit«
von 400 kg/m2 Sekunde gut aushalten kann. Da die maximale lokale Wärmestromdichte eines
Kessels mit Ölfeuerung 50 bis 60 · 101 kcai/m2 · h beträgt, besteht bei Verwendung eines solchen kreuzgezogenen
Rohres in den Teilen mit hoher Wärmestromdichte bei einem herkömmlichen mit einem
fossilen Brennstoff arbeitenden Kessel überhaupt keine Gefahr eines Ausbrennens. Das erfindungsgemäße
Rohr trägt viel zur Konstruktion eines Kessels mit unterkritischem Druck bei.
Die Überlegenheit des kreuzgezogenen Rohres kann schon aus den Resultaten des Tests mit der
zweiphasigen Luft-Wasser-Strömung bei normaler Temperatur und normalem Druck bewiesen werden.
Nach dem Strömungstest konzentrieren sich nämlich im Fall einer blasenhaltigen Strömung in dem kreuzgezogenen
Rohr die Blasen viel eher im mittleren Teil des Rohres als in dem glatten Rohr und in dem
bisher bekannten gerippten Rohr, und im Fall einer Ringströmung wird die Dicke der Wasserschicht
größen Daraus folgt, daß das erfindungsgemäß kreuzgezogene Rohr den Rohren anderer Art und
Form sowohl bezüglich des raschen Ausbrennens als auch des langsamen Ausbrennens überlegen isl
und die kritische Wärmestromdichte heraufselzi. Ferner ist noch besonders zu beachten, daß der
Druckabfall in dem kreuzgezoge ien Rohr in einer einphasigen Strömung und in einer zweiphasigen
Strömung gering ist. Dies stellt einen beachtlichen Vorzug gegenüber dem gerippten Rohr mit einem
großen Anschnittwinkel dar.
Das erfindungsgemäß kreuzgezogene Rohr wird in einem Kaltziehverfahren mit Hilfe einer Form
und eines Stempels hergestellt. Zunächst wird in
einer ersten Fertigungsstufe ein Stempel, auf dem
mehrere schraubenförmige Nuten ausgebildet sind, in ein glattes Rohr, das als Mutterrohr dient, eingeführt,
und durch Drehen des Stempels werden an der Innenwand des Mutterrohres mehrere schraubenförmige
Züge und Felder geformt. In einer zweiten Fertignungsstufe wird ein zweiter Stempel, auf dem
mehrere schraubcnlinienförmigc Nuten mit dem umgekehrten Anschnittwinkcl oder auch gerade Nuten
angebracht sind, in das Rohr eingeschoben, und durch Drehen bzw. gerades Ziehen dieses Stempels wird
ein Teil der schraubenförmigen Felder in diesem Rohr plastisch niedcrgcpreßl, so daß viele Vorsprünge
rhombischer oder anderer Form gleichmäßig und einzeln an der Innenwand des Rohres stehenbleiben.
F i g. 5 ist eine Seitenansicht des Hauptlcils einer
Kaltzichbank vom Kcttcntyp, die zur Herstellung
des F-rfindungsgegcnstandcs dient. Ein Mutterrohr 3 wird von einem in Bett 1 der Bank verankerten
Arbeitsteil 2 und einem von einer endlosen Kette 6 geschleppten Einspannschlittcn 4 kontinuierlich gezogen.
Das Kopfende des Mutlcrrohrcs 3 wird vor dem Ziehen gepreßt und in dem Einspannschlilten
eingespannt. Eine Klinke 5 des Schlittens wird in die endlos umlaufende Kette 6 eingehängt, so daß
der Schlitten 4 mitgezogen wird.
Wie in F i g. 6 dargestellt, gehört zum Arbeilsteil 2
ein Formhalter 7, der am Bett 1 der Bank befestigt ist und eine Form 8 enthält. Fr hat eine Öffnung 9,
deren Durchmesser etwas größer ist als der Innendurchmesser der Form in der Mitte des Formhalters.
Ein an einem Dorn 10 sitzender Stempel 11 wird in das Mutterrohr 3 eingeschoben, und in diesem Zustand
wird das Rohr gezogen. Der Stempel 11 ist mit mehreren schraubengangartigen Vorsprüngen 12
verschen, die feste Abmessungen und einen festen Anschnittwinkcl haben. Während das Rohr 3 zwischen
dem Stempel 11 und der Form 8 gezogen wird, werden von den an der Stempelaußenscilc angebrachten
schraubcngangförmigen Vorsprüngen an der Rohrinnenwand schraubenförmige Züge 13 mit einem
Anschnittwinkel λ plastisch gepreßt und geformt. So entsteht beispielsweise in dieser ersten Fertigungsstufe
das in F i g. 7 gezeigte Rohr 3' mit schraubenförmigen Zügen. Hierzu ist an der Lagcrstelle des
Dorns 10, der den erwähnten Stempel 11 trägt, eine Drehvorrichtung, etwa ein Axialdrucklagcr 14, vorgesehen,
wie in F i g. 8 dargestellt, so daß sich der Stempel 11 ungehindert und gleichförmig drehen kann.
Am Hintcrcndc des Bettes 1 auf der Seite der Dornhalterung
ist eine Justiervorrichtung 15 für den Stempel bekannter Art angebracht, die in F i g. 5
angedeutet ist.
Im nächsten Schritt, der in F i g. 9 veranschaulicht
ist, dient das Rohr 3' der F i g. 7 mit den an seiner Innenwand ausgeformten schraubenförmigen Zügen
als Mutterrohr für die zweite Fertigungsstufe. Ein hierzu verwendbarer Stempel 17 ist mit schraubenlinicnförmigcn
Nuten versehen, die einen Anschnittwinkel/i in der entgegengesetzten Richtung haben,
als der für die erste Fertigungsstufe verwendete Stempel. Dieser zweite Stempel wird nun auf den
Dorn 10 aufgesteckt, und das Rohr 3' wird wieder unter Rotieren gezogen. Auf diese Weise werden die
bei der ersten Fertigungsstufe geformten Züge 13 teilweise plastisch niedergepreßt durch die an der
Außenseite des Stempels 17 angebrachten schraubenförmigen Vorsprilngc 16. und es entstehen viele
schraubenförmig angeordnete erhabene Vorsprünge 18 an der Rohrinnenwand, die eine rhombische oder
parallelogrammartige Form mit den beiden Anschnittwinkeln \ und (I haben. Auch für diese zweite
Fertigungsstufe (Rohr 23) ist der den Stempel 17 tragende Dorn genauso glatt drehbar gelagert wie
für den ersten Arbeitsgang.
Wie schon erwähnt, werden an der Rohrinnenwand durch die beiden Fertigungsstufen viele erhabene
Vorsprünge ausgeformt. Die Form dieser Vorsprünge hängt von der Form des verwendeten Stempels oder
der Kombination von Abmessungen, wie der prozentualen Obcrllächenvcrringerung ab. F i g. 10 zeigt
eine abgewandelte Ausführung, bei der viele parallelogrammförmigc
Vorsprünge 20 dadurch entstanden sind, daß mit einem Stempel 19, der Nuten unter einem Anschnillwinkci/J 0 hat, das sind
gerade, zur' Rohrachse parallele Nuten, in der zweiten Fertigungsstufe (Rohr24) ein gerader Zichvorgang
vorgenommen wurde.
Die Ergebnisse breiler Versuche haben erwiesen, daß die Form und Anordnung der erhabenen Vorspringe
des crfindiingsgemäß kreuzgezogenen Rohres sehr vorteilhaft für den Wärmeübergang sind. Als
ein Ergebnis hat sich herausgestellt, daß ein erfindungsgemäß krcuzgczogencs Rohr, um das Blasensicden
vom Bereich geringen Dampfgehalts bis zu dem hohen Dampfgehalts unter den vorgegebenen
Bedingungen des Druckes, der Wärmestromdichtc und der »Massengesehwmdigkeit« erhabene Vorsprünge
haben muß, die folgenden Bedingungen genügen:
p/li -:-· 5 bis 40,
/;/</, 0,005 bis 0,08,
hip ·= 0,2 bis 0,8 und
a -I β :τ.- 20 bis 80°,
worin ρ die Steigung darstellt, die durch die Anzahl
der schraubenlinienförmigen Züge bestimmt ist, sowie durch die Anschnittwinkcl χ und β und den Querschnitt.
/; stellt die Flöhe der Insel dar, (I1 ist dei
kleinste Innendurchmesser des Rohres und h ist die Breite der Vorsprünge im Längsschnitt durch das
Rohr. Zweckmäßig sollen jedoch Form und Anordnung der Vorsprünge, um das Blasensieder
möglichst gut aufrechtzuerhalten, folgende Bcdin· gungcn erfüllen:
ρ lh --= 8 bis 25,
ItIdx ■- 0,01 bis 0,07,
hip - 0,3 bis 0,6 und
<x -I- β ~ 30 bis 75c.
Für obige Grenzwerte der verschiedenen Größei ist die Zahl der Schraubenlinien auf einem Quer
schnitt, die bequem zu fertigen ist: 6, 12, 18 ode 24 Züge. Für das erfindungsgcmäße Rohr sin«
jedoch 12 und 18 Züge die richtigen Werte. In obige Tabelle 2 sind die entsprechenden Verhältniszahlei
für vier verschiedene Testrohre aufgeschrieben. Wi diese Tabelle zeigt, sind die Tcstrohrc im Bcreicl
aller Verhältniswerte und Anordnungen zufrieden stellend. Man stellt in den Prüfungsergebnissen diese
Rohre überhaupt keinen großen Unterschied fcsl Unter den obigen Bedingungen ist nur die zulctz
erwähnte Anordnung von nt -f β = 20 bis 80" ein
Bedingung, die durch das Kaltziehen bei freie Rotation des Stempels festgelegt ist, das ist ein
durch die Herstellung gezogene Grenze. Das An
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2 032
■>
bringen der schraubenförmigen Züge an der Rohrinnenwand durch freie Rotation des Stempels wird
durch die Reibung zwischen dem Stempel und der Form und dem Rohr begrenzt, und der maximale
Grenzwert sowohl für λ als auch für β beträgt 43".
Form und Anordnung der Vorsprünge in dem kreuzgezogenen Rohr, die die maximale kritische
Wärmestromdichte hervorbringen, sind je nach dem verwendeten Druck unterschiedlich. Es hat sich
jedoch bestätigt, daß in der obenerwähnten Ausführung für einen unterkritischen Druck von 210 kg/
cm2 gemäß der Hauptaufgabe der Erfindung für den
ίο
Fall einer »Massengeschwindigkeit« von 700 kg/m2 Sekunde
und einer Wärmestromdichte von 60 · 104 kcal/ ma · h das Blasensieden bis zu einem Dampfgehalt
von 70 % erhalten blieb. Bei einer »Massengeschwindig-
S keit« von 400 kg/m2 Sekunde ist es selbst bei einer so schweren Voraussetzung, wie einer Wärmestromdichte von 60 · 10* kcal/m2 · h möglich, die erlaubte
Temperatur eines üblichen Kesselrohres unter 5000C zu halten. Durch die Verwendung eines erfindungs-
o gemäß kreuzgezogenen Rohres werden fast alle Probleme bei der Konstruktion des Kesselrohres
gelöst.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
- ■'}Patentansprüche- ringförmige Strömungsverteilung des Dampf-Flüssig-keitsgemisches. Man muß also, um die kritischeI. Dampferzeugerrohr mit schraubenförmigen Wärmcstromdichle in einem Dampferzeugerrohr sicher Innenzügen für den Betrieb mit hoher Wärme- abzugrenzen, diese kritische Wärmestromdichte durch stromdichte unterhalb des kritischen Drucks, 5 Wärmeiihertrittsversuche erfassen und andererseits gekennzeichnet durch zwei einander das Strömungsbild durch Strömung>.iests kennenkreuzende Systeme gegensinnig schraubenförmiger lernen.Innenzüge, durch deren Überschneidungen schrau- Eine gewisse Abhilfe gegenüber diesen gefährlichenbenförmig hintereinanderliegende Vorsprünge (18, Vorgängen ist bei den bereits erwähnten bekannten20) von parallelogrammartiger, insbesondere von xo Dampferzeugerrohren durch die einsinnig verlaufen-rhombischer Form gebildet sind. den schraubenförmigen Innenzüge, die den Vorgang
- 2. Dampferzeugerrohr nach Anspruch 1, da- des Blasensiedens begünstigen, bereits erreicht worden, durch gekennzeichnet, daß die an der Rohrinnen- Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe wand ausgebildeten Vorsprünge (18, 20) folgende zugrunde, ein Dampferzeugerrohr zu schaffen, bei Abmessungsverhältnisse aufweisen: pjh = 5 bis ,5 welchem die kritische Wärmestromdichte gegenüber 40, /;/i/i =^0,005 bis 0,08, bjp = 0,2 bis 0,8, wobei einem Rohr mit einsinnig verlaufenden schraubend, der kleinste Innendurchmesser des Rohres, Λ förmigen Innenzügen dadurch wesentlich erhöht ist, die Höhe der Vorspriinge b die Breite der Vor- daß das Auftreten von Siedekernen in der durch Sprünge im Längsschnitt durch das Rohr und ρ das Rohr strömenden Flüssigkeit noch weiter gedie Steigung bedeute!. ao fördert wird. Dabei soll unter kritischer Wärmestrom-
- 3. Dampferzeugerrohr nach Anspruch 2, da- dichte diejenige Heizflächenbelastung gemeint sein, durch gekennzeichnet, daß die Summe der An- bei welcher das sprunghafte Ansteigen der Rohrwandschnittwinkel rc und ß, die zwischen den die Vor- temperatur die Blasenverdampfung in Filmverdampsprünge bildenden gegensinnigen Innenzügen und fUng umschlagen läßt.der Rohrachse eingeschlossen sind, 20 bis 80" a5 Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dabeträgl. durch, daß das Dampferzeugerrohr mit zwei einander
- 4. Abwandlung eines Dampferzeugerrohres kreuzenden Systemen gegensinnig schraubenförmig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß verlaufender Innenzüge ausgestattet wird, durch deren der· eine der beiden Anschnittwinkel « oder β Überschneidungen schraubenförmig hintereinanderkleiner als 43 und der andere 0° ist. 30 ijegende Vorsprünge von parallelogrammartiger, insbesondere von rhombischer Form gebildet werden.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP44052752A JPS4931863B1 (de) | 1969-07-02 | 1969-07-02 | |
JP5275269 | 1969-07-02 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2032891A1 DE2032891A1 (de) | 1971-02-04 |
DE2032891B2 DE2032891B2 (de) | 1972-11-09 |
DE2032891C3 true DE2032891C3 (de) | 1977-09-15 |
Family
ID=
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