DE2638213A1

DE2638213A1 - Arbeitsmittel fuer dampfturbinen oder teilturbinen von turbinensaetzen mit im vergleich zu wasserdampf groesserer dichte

Info

Publication number: DE2638213A1
Application number: DE19762638213
Authority: DE
Inventors: Hermann Heeren; Dietrich Richter
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1976-08-25
Filing date: 1976-08-25
Publication date: 1978-03-09

Description

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
Aktiengesellschaft Arbeltsmittel für Dampfturbinen oder Teilturbinen von Turbinensätzen mit im Vergleich zu Wasserdampf größerer Dichte Die Erfindung bezieht sich auf ein Arbeitsmittel für Da:pf turbinen oder Teilturbinen von Turbinensätzen mit im Vergleich zu Wasserdampf größerer Dichte.
Die Verwendung eines Arbeitsmittels mit wesentlich größerer Dichte als Wasserdampf im Niederdruckteil des Turbinensatzes hat den Vorteil, daß sich die Abmessungen dieses Turbinenteils entscheidend verringern. Es entfällt ferner das heute bei der Verwendung von Wasserdampf als Arbeitsmittel bei Einwellen-Turbinensa-'tzen auftretende Problem, daß - da die Schaufellängen am Turbinenaustritt einen bestimmten Wert nicht überschreiten dürfen - die Leistung eines Turbosatzes begrenzt ist.
Als solche Arbeitsmittel sind bisher im Schrifttum Ammoniak und Freone (Frigene) vorgeschlagen worden. Diese Arbeitsmittel weisen jedoch bestimmte Nachteile auf, die ihre praktische Anwendung bisher scheitern ließen. So ist Ammoniak giftig, feuergefährlich und bedingt - wegen seiner physikall schen Stoffwerte - ungünstige Schaufelgeometrien und relativ schlechte Stufenwirkungsgrade. Die niedrige kritische Temperatur sprich4 ebenfalls gegen seine Verwendung. Freon, die in Bezug auf Giftigkeit und schwere Entflammbarkeit wesentlich günstiger als Ammoniak sind, besitzen sehr niedrige Verdampfungswärmen und ergeben sehr kleine Wärmeübergangs zahlen beim Sleden und bei der Kondensation. Außerdem enthalten Freone Fluor und Chlor, was dem Werkstoff des Turbosatzes gefährlich werden kann Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsmittel der eingangs genannten Art zu finden, das - außer der im Vergleich zu Wasserdampf größeren Dichte - eine hohe Verdampfungswärme und hohe Wärmeüburgangskoefflzienten beim Blasenverdampren und bei der Filmkondensation aufweisen. Die Kritische Temperatur soll so hoch liegen, daß das Arbeitsmits tel bei Sattdampfturbinen von 2sernkraftwerken eingesetzt werden kann, also möglichst über 300° C. Außerdem soll es umweltfreundlich, nicht giftig, feuerungefährlich sowie in der Beschaffung nicht zu teuer sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemß dadurch gelöst, daß das Arbeitsmittel das azeotrope Gemisch von Wasser und blethoxypropanol, letzteres im wesentlichen bestehend aus 8V bis 95 ffi 1-Methoxypropanol-(2) und 20 bis 5 % 2-Methoxypropanol -(1), ist.
Das azeotrope Gemisch - bestehend aus 5) Gewichtsprozent Methoxypropanol und 47 Gewichtsprozent Wasser - bringt in Anwendung als Arbeitsmittel für bestimmte thermische Turbinen folgende Vorteile: a) Bei vorgegebener Größe der Turbine - im Vergleich zu Wasserdampf - ist die Leistung der Turbine huber doppelt so groß, bzw. bei vorgegebener Turbinenleistung ist die Größe des Turbinenteils höchstens halb so groß, z.B.
statt vier Fluten nunmehr zwei Fluten b) Die physikalischen Eigenschaften und thermodynamischen Größen ergeben sehr brauchbare Geometrien (z.B. Schaufellänge, Schaufelbreite) der Turbinenbauteile und gewährleisten damit gleiche Wirkungsgrade wie bei der Verwendung von Wasserdampf als Arbeitsmittel.
c) Es ist relativ ungefährlich, umweltfreundlich und preiswert.
Das Gemisch der heiden Isomere des Methoxypropanols (Kestellung durch Anlagerung von 1 Mol Propylenoxyd an Methylalkohol CH30H) ist in der Verfahrenstechnik an sich bekannt. Soweit bekannt, erfolgte bisher jedoch nur dessen Anwendung als Lacklösemittel.
Uberraschenderweise hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße Azeotrop besonders hohe Verdampfungswärmen und ärme-Ubergangskoeffizienten bei Blasensieden und Kondensation aufweist.
In der Fig. 1 ist die Dichte des Sattdampfes des erfindungsgemäßen Azeotrops in Abhängigkeit von der Sattdampftemperatur dargestellt, wobei " (kg/m3) die Dichte und ts die Sattdampf temperatur bedeuten. In dem Diagramm ist in ausgezogener Linie die vorgenannte Abhängigkeit für das erfindungsgemäße Azeotrop sowie in gestrichelten Linien die für Wassersattdampf dargestellt. Als wesentliches Ergebnis dieses Vergleichs ergibt sich, daß die Dichte des Sattdampfes des Azeotrops über doppelt so groß wie die Dichte von Wasser-Sattdampf ist.
Erwähnt sei, daß das erfindungsgemäße Azeotrop eine Dampfdruckkurve aufweist, die fast identisch mit der von reinem Wasser ist.
In Fig. 2 ist die Abhängigkeit der Verdampfungswnrme r in kJ kg des erfindungsgemäßen Azeotrops von der Temperatur in 0C dargestellt.
Auf Grund von Versuchen wurde ermittelt, daß die Wärmeübergangskoeffizienten d bei Blasenverdampfen 1 bis 1,1 mal so groß sind wie die entsprechenden Werte von Wasser.
Oas erfindungsgemäße Azeotrop besteht aus 47 Gewichtsprozent Wasser und 53 Gewichtsprozent Methoxypropanol, das seinerseits ein Gemisch der erwähnten Isomeren mit der vorher angegebenen Zusammensetzung in Gewichtsprozent ist.
Die kritische Temperatur für das erfindungsgemäße Azeotrop beträgt 330 + 20 C, der kritische Druck 137 + 2 bar. Das erfindungsgemäße Azeotrop ist anwendbar für alle jene Turbinen (Teilturbinen), bei denen das Arbeitsmittel die genannten kritischen Daten nicht übersteigt. Das erfindungsgemäße Azeotrop ist bevorzug anwendbar für Niederdruckteile von Turbinensätzen von Dampfkraftanlagen, sowie für Sattdampfturbinen von Kernkraftwerken.

Claims

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft Patentanspruch Arbeitsmittel für Dampfturbinen oder Teilturbinen von Turbinensätzen mit im Vergleich zu Wasserdampf größerer Dichte, dadurch gekennzeichnet, daß es das azeotrope Gemisch von Wasser und Methoxypropanol, letzteres im wesentlichen bestehend aus 80 bis 95 ffi 1-Methoxypropanol -(2) und 20 bis 5 % 2-Mevhoxypropanol - (1), ist.