DE1103360B - Steam condenser - Google Patents
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- F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
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Description
Dampfkondensator Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampfkondensator mit einer Dampfkammer, in welcher neben Wärmeaustauscheinrichtungen im Abstand voneinander befindliche Elektroden vorgesehen sind, die elektrische Entladungseinrichtungen bilden und zur Erzeugung von Kondensationskernen dienen.Steam condenser The invention relates to a steam condenser with a steam chamber in which in addition to heat exchange devices at a distance from each other located electrodes are provided, the electrical discharge devices form and serve to generate condensation nuclei.
Normalerweise findet eine Kondensation von Wasserdampf nur dann statt, wenn die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind: 1. Die relative Feuchtigkeit der Luft oder des Trägergases beträgt mehr als 100%, d. h., der Dampf ist übersättigt.Normally, condensation of water vapor only takes place when the following two conditions are met: 1. The relative humidity the air or the carrier gas is more than 100%, i.e. that is, the steam is oversaturated.
2. Es sind Kondensationskerne vorhanden, an denen der Dampf kondensieren kann.2. There are condensation nuclei on which the steam condenses can.
Es wurde bereits früher erkannt, daß der Wirkungsgrad eines Kondensators wesentlich verbessert wird, wenn die Zahl der Kondensationskerne künstlich vergrößert wird.It was recognized earlier that the efficiency of a capacitor is significantly improved if the number of condensation nuclei is artificially increased will.
Es sind Einrichtungen bekannt, die in dem Kondensator -zusätzliche Kondensationskerne durch eine Ionisierung des Dampfes erzeugen. Bei einem bekannten Dampfkondensator wird zu diesem Zweck eine Bestrahlung mittels einer Röntgenröhre vorgenommen, wodurch der Dampf ionisiert wird. Bei anderen bekannten Dampfkondensatoren wird der Dampf zwischen zwei Elektroden hindurchgeführt, die an einer hohen Gleichspannung oder an einer hochfrequenten Wechselspannung liegen. Die Elektroden liegen so weit voneinander entfernt, daß kein Überschlag, sondern lediglich eine Koronaentladung stattfindet. Durch die Koronaentladungen wird der Dampf ionisiert.There are devices known in the capacitor -additional Generate condensation nuclei by ionizing the steam. With a well-known For this purpose, the steam condenser is irradiated by means of an X-ray tube made, whereby the vapor is ionized. In other known steam condensers the vapor is passed between two electrodes connected to a high DC voltage or a high-frequency alternating voltage. The electrodes are so far away from each other that no flashover, just a corona discharge takes place. The corona discharges ionize the vapor.
Bei allen diesen bekannten Einrichtungen werden in dem Dampf Ionen erzeugt, die als zusätzliche Kondensationskerne dienen.In all of these known devices, ions are present in the vapor generated, which serve as additional condensation nuclei.
Es hat sich aber erwiesen, daß eine Ionisierung des Dampfes durch Bestrahlung, Koronaentladung od. dgl. erst dann eine wirksam verbesserte Kondensation ergibt, wenn die relative Feuchtigkeit über 400% liegt. Da dieser Wert bei vielen Anwendungsfällen, beispielsweise bei den üblichen Dampfkondensatoren in Dampfturbinenanlagen, meist nicht erreicht wird, sind die zuvor geschilderten bekannten Einrichtungen in diesen Fällen ganz oder weitgehend wirkungslos.But it has been shown that an ionization of the steam by Irradiation, corona discharge or the like. Only then an effectively improved condensation results when the relative humidity is over 400%. Since this value for many Applications, for example with the usual steam condensers in steam turbine systems, is usually not achieved, are the previously described known facilities in these cases completely or largely ineffective.
Das Ziel der Erfindung ist daher ein Dampfkondensator, bei dem Kondensationskerne derart in den Kondensator eingebracht werden, daß bereits bei geringer Übersättigung des Dampfes eine wesentlich verbesserte Kondensation eintritt.The aim of the invention is therefore a steam condenser in which condensation cores be introduced into the capacitor in such a way that even with low supersaturation of the steam a significantly improved condensation occurs.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Abstand der Elektroden so gering ist, daß bei der Entladung eine Verdampfung des Elektrodenmaterials erfolgt.This is achieved according to the invention in that the distance between the electrodes is so small that evaporation of the electrode material takes place during the discharge.
Der wesentliche Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Dampfkondensator und den bekannten Einrichtungen besteht darin, daß die zusätzlichen Kondensationskerne nicht durch Dampfionen, sondern durch die verdampften Teilchen des Elektrodenmaterials gebildet werden. Diese umgeben bei einer Lichtbogenentladung in sehr hoher Konzentration die Elektroden, und sie :haben einen Radius im Bereich von 10-8 bis 10-4 cm, hauptsächlich zwischen 10-7 und 10-0 cm Diese Größe ist für Kondensationskerne besonders günstig.The main difference between the steam condenser according to the invention and the known devices is that the additional condensation nuclei not by vapor ions, but by the vaporized particles of the electrode material are formed. In the event of an arc discharge, these surround them in a very high concentration the electrodes, and they: have a radius in the range of 10-8 to 10-4 cm, mainly between 10-7 and 10-0 cm This size is particularly suitable for condensation nuclei.
Es wurde festgestellt, daß die aus den verdampften Metallteilchen bestehenden Kondensationskerne bereits bei einer geringen Übersättigung des Dampfes voll wirksam werden. Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen kann somit bei dem erfindungsgemäßen Dampfkondensator die Kondensationsgeschwindigkeit auch dann beträchtlich erhöht werden, wenn die relative Feuchtigkeit des Dampfes weit unter 400% liegt. Die Erfindung ergibt daher bei zahlreichen praktischen Anwendungsfällen, bei denen die bekannten Einrichtungen ganz oder nahezu wirkungslos waren, beispielsweise bei Dampfkondensatoren in Dampfturbinenanlagen, eine beträchtliche Verbesserung der Kondensation.It was found that from the vaporized metal particles existing condensation nuclei even with a slight oversaturation of the steam take full effect. In contrast to the known devices, it can be used for the steam condenser according to the invention, the condensation rate also then can be increased considerably if the relative humidity of the steam is far below 400%. The invention therefore results in numerous practical applications, in which the known facilities were completely or almost ineffective, for example in steam condensers in steam turbine plants, a considerable improvement of condensation.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch einen Dampfkondensator gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Dampfkondensators von Fig. 1 und Fig.3 eine andere Ausführungsform des in Fig.2 dargestellten Teils des Dampfkondensators.Embodiments of the invention are shown in the drawing. 1 shows a section through a steam condenser according to the invention, Fig. 2 is an enlarged view of part of the steam condenser of FIGS. 1 and 3 another embodiment of the part of the steam condenser shown in FIG.
Der in Fig. 1 dargestellte Dampfkondensator 1 besteht aus einer Kammer 2, in die eine verdampfte Flüssigkeit, z. B. Wasserdampf, eingeführt wird. An der Oberseite der Kammer 2 ist ein Dampfeinlaß 3 vorgesehen. über den der Wasserdampf unter verringertem Druck eingebracht .wird. Der Dampfeinlaß 3 ist beispielsweise mit dem Ablaßrohr einer Turbine verbunden. Am unteren Abschnitt der Kammer 2 sind zwei Leitungen 5 angeschlossen, mit denen Luftreste und unkondensierte Dampfreste aus dem Kondensator entfernt werden können. An der Unterseite des Kondensators ist ein Auslaß 6 vorgesehen, über den das Kondensat abfließen kann.The steam condenser 1 shown in Fig. 1 consists of a chamber 2, into which an evaporated liquid, e.g. B. water vapor is introduced. At the A steam inlet 3 is provided on the top of the chamber 2. over which the water vapor is introduced under reduced pressure. The steam inlet 3 is for example connected to the exhaust pipe of a turbine. At the lower section of the chamber 2 are two lines 5 connected, with which air residues and uncondensed steam residues can be removed from the condenser. At the bottom of the capacitor is an outlet 6 is provided through which the condensate can drain.
Im Inneren der Kammer 2 sind :Metallrohre 7 angeordnet, welche sich in axialer Richtung über die ganze Länge der Kammer 2 erstrecken. Sie sind von Kühlwasser durchflossen, so daß sie die Kondensation wenigstens eines Teils des in der Kammer befindlichen Dampfes bewirken. Zwei Leitungen 8 dienen als Kaltwassereinlaß und zwei Leitungen 9 nahe dem oberen Ende des Kondensators als Warmwasserauslaß für das durch die Röhre 7 fließende Kühlwasser.Inside the chamber 2: Metal pipes 7 are arranged, which extend in the axial direction over the entire length of the chamber 2. They are of cooling water flowed through so that they condensation at least part of the in the chamber cause the steam present. Two lines 8 serve as cold water inlet and two pipes 9 near the top of the condenser as a hot water outlet for the cooling water flowing through the pipe 7.
Ferner sind Vorrichtungen 10 zur periodischen Erzeugung von Kondensationskernen in der Kammer 2 vorgesehen. Eine Ausführungsform der Vorrichtung 10 ist in Fig.2 dargestellt. Der Kondensationskernerzeuger 10 weist ein Klemmbrett 11 auf, welches auf der Höhe des Einlasses 3 an der Wand der Kammer 2 befestigt ist. Auf dem Klemmbrett 11 sind zwei Stehisolatoren 12 aus Keramik oder Porzellan angebracht, durch welche Leiter 13 laufen, die in ein Paar von im Abstand voneinander liegenden Entladungselektroden 14 übergehen, zwischen denen eine Entladungsstrecke besteht. Die Leiter 13 sind über ein Paar Isolierbuchsen 15 mit einer Spannungsquelle verbunden. Die Elektroden 14 liegen so nahe beieinander, daß bei der von der Spannungsquelle gelieferten Spannung eine Funkenentladung zwischen den Elektroden entsteht. Dadurch verdampft ein Teil des Elektrodenmaterials, und die verdampften Metallteilchen bilden die Kondensationskerne.Furthermore, devices 10 for the periodic generation of condensation nuclei are provided in the chamber 2. An embodiment of the device 10 is shown in FIG. The condensation core generator 10 has a terminal board 11 which is fastened to the wall of the chamber 2 at the level of the inlet 3. On the terminal board 11 two standing insulators 12 made of ceramic or porcelain are attached, through which conductors 13 run, which merge into a pair of spaced apart discharge electrodes 14, between which there is a discharge path. The conductors 13 are connected to a voltage source via a pair of insulating sockets 15. The electrodes 14 are so close to one another that a spark discharge occurs between the electrodes at the voltage supplied by the voltage source. As a result, part of the electrode material evaporates and the evaporated metal particles form the condensation nuclei.
Die Spannungsquelle besteht aus einem Hochspannungstransformator 16 mit einer Primärwicklung 17 und einer Sekundärwicklung 18. Die Primärwicklung 17 ist mit einer Wechselstromquelle 19 verbunden, welche das übliche 220-V-50 Hz-Netz sein kann. Die Sekundärwicklung 18, die mit den Leitern 13 verbunden ist, besitzt eine sehr große Windungszalhl, und transformiert die der Primärwicklung zugeführte 220-V-Spannung auf eine Spannung hinauf, welche groß genug ist, um eine Lichtbogenentladung zwischen den Elektroden 14 hervorzurufen, beispielsweise auf 2000 V. Durch die Lichtbogenentladung werden dann die Kondensationskerne erzeugt, die aus kleinen Teilchen des Elektrodenmaterials bestehen. Da die den Elektroden 12 zugeführte Wechselspannung eine Frequenz von 50 Hz hat, werden 100 Entladungen pro Sekunde hervorgerufen, von denen jede eine große Anzahl von Kondensationskernen zur Unterstützung der Kondensationsgeschwindigkeit des Dampfes erzeugt.The voltage source consists of a high-voltage transformer 16 with a primary winding 17 and a secondary winding 18. The primary winding 17 is connected to an alternating current source 19, which is the usual 220 V 50 Hz network can be. The secondary winding 18, which is connected to the conductors 13, has a very large number of turns, and transforms that fed to the primary winding 220 V voltage goes up to a voltage high enough to cause an arc discharge between the electrodes 14, for example to 2000 V. By the arc discharge Then the condensation nuclei are created, which are made of small particles of the electrode material exist. Since the alternating voltage supplied to the electrodes 12 has a frequency of 50 Hz produces 100 discharges per second, each one of which large number of condensation nuclei to support the condensation rate generated by the steam.
Rings um die Elektroden 14 und die Entladungsstrecke ist eine ;hohle, geschlitzte Röhre 20 angeordnet, welche die Diffusion des verdampften Elektrodenmaterials in die Luft verhindert und gewährleistet, daß dieses verdampfte Material sich zu verhältnismäßig großen Kondensationskernen wieder vereinigt, indem diese Teilchen nahe beieinander gehalten werden und die Wiedervereinigungswahrscheinlichkeit vergrößert wird. Dadurch ist es in gewissem Maße möglich, die Größe der in den Dampfraum des Kondensators eingeführten Kondensationskerne und dadurch wiederum die Wirksamkeit der Vorrichtung zu steuern.Around the electrodes 14 and the discharge path is a; hollow, slotted tube 20 arranged, which allows the diffusion of the vaporized electrode material in the air prevents and ensures that this vaporized material to relatively large condensation nuclei reunited by these particles be kept close together and increase the likelihood of reunification will. This makes it possible to a certain extent to change the size of the in the vapor space of the Capacitor introduced condensation nuclei and thereby in turn the effectiveness to control the device.
Eine andere Ausführung des Kondensationskernerzeugers 10 ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform werden die elektrischen Bogenentladungen dadurch erzeugt, daß ein elektromagnetisches Relais ein Paar Kontakte periodisch betätigt. Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung 10 weist ein Klemmbrett 31 auf, welches ebenfalls auf der Höhe des Dampfeinlasses 3 an der Wand der Kammer 2 befestigt ist. An der Oberseite des Klemmbretts 31 sind mehrere Klemmen 32, 33, 34 und 35 angebracht. Die Klemme 32 ist elektrisch mit einem feststehenden Kontaktglied 36 verbunden, welches am Klemmbrett 31 angebracht ist, während die Klemme 35 mit einem federbelasteten Anker 38 verbunden ist, an welchem ein Kontaktglied 37 befestigt ist. Ein Elektromagnet 39 ist dem Anker 38 gegenüber an dem Klemmbrett 31 befestigt. Er betätigt den Anker 38 so, daß die Kontakte 36 und 37 periodisch geschlossen werden. Die Anschlüsse des Elektromagnets 39 sind mit den Klemmen 33 und 34 verbunden. Die Klemmen 32, 33. 34 und 35 sind über eine Isolierbuchse 40 mit zwei äußeren elektrischen Stromkreisen 41 bzw. 42 verbunden, von denen der eine zur Betätigung des Elektromagnets 39 und der andere als Laststromkreis für die Kontaktglieder dient. Der an die Kontaktklemmen 32 und 35 angeschlossene Laststromkreis 41 enthält eine Impedanz 43, die den Stromfluß durch den Stromkreis begrenzt, wenn die Kontakte 36 und 37 geschlossen sind.Another embodiment of the condensation nucleus generator 10 is shown in FIG. 3. In this embodiment, the electric arc discharges are generated by an electromagnetic relay operating a pair of contacts periodically. The device 10 shown in FIG. 3 has a terminal board 31 which is also fastened to the wall of the chamber 2 at the level of the steam inlet 3. A plurality of clamps 32, 33, 34 and 35 are attached to the top of the terminal board 31. The terminal 32 is electrically connected to a fixed contact member 36 which is attached to the terminal board 31, while the terminal 35 is connected to a spring-loaded armature 38 to which a contact member 37 is attached. An electromagnet 39 is attached to the terminal board 31 opposite the armature 38. He actuates the armature 38 so that the contacts 36 and 37 are periodically closed. The connections of the electromagnet 39 are connected to the terminals 33 and 34. The terminals 32, 33, 34 and 35 are connected via an insulating bushing 40 to two external electrical circuits 41 and 42, one of which is used to actuate the electromagnet 39 and the other as a load circuit for the contact members. The load circuit 41 connected to the contact terminals 32 and 35 contains an impedance 43 which limits the flow of current through the circuit when the contacts 36 and 37 are closed.
Der mit den Klemmen 33 und 34 verbundene Erregungsstromkreis 42 erregt den Elektromagnet 39 periodisch zur Betätigung der Kontaktglieder 36 und 37. Die Klemmen 46 des Erregungsstromkreises 42 sind mit einer zur Betätigung des Elektromagnets 39 geeigneten Spannungsquelle verbunden. Der Strom wird der Spule mittels einer Zeitschaltanordnung periodisch zugeführt. Zu diesem Zweck wird ein Schalter 44 von einem Nocken 45 periodisch geschlossen. Die Zeitschalteinrichtung 44, 45 kann so beschaffen sein, daß jede gewünschte Betriebsfrequenz eingestellt werden kann. Dadurch können die Kontaktglieder im Inneren des Kondensators jeweils mit der Frequenz betätigt werden, bei der die Anzahl der erzeugten Kondensationskerne für die Erhöhung der Kondensationsgeschwindigkeit des Dampfes im Kondensator am günstigsten ist.The excitation circuit 42 connected to terminals 33 and 34 is energized the electromagnet 39 periodically to actuate the contact members 36 and 37. The Terminals 46 of the excitation circuit 42 are connected to one for actuating the electromagnet 39 connected to a suitable voltage source. The current is fed to the coil by means of a Time switch arrangement fed periodically. For this purpose a switch 44 of a cam 45 periodically closed. The time switch device 44, 45 can so be such that any desired operating frequency can be set. Through this the contact elements inside the capacitor can each be actuated with the frequency in which the number of condensation nuclei generated for increasing the The condensation rate of the steam in the condenser is most favorable.
Bei den in Fig. 1 bis 3 dargestellten bevorzugten Ausführungen sind die Kondensationskernerzeuger im Inneren der Kondensationskammer 2 angebracht. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Kernquellen außerhalb der Kammer angebracht sein können, wobei dann die Kerne mittels eines Leitungssystems in den Dampfraum eingeführt werden. Unter bestimmten Umständen, besonders dort, wo die Wartung schwierig ist, kann eine solche Anordnung vorzuziehen sein.In the preferred embodiments shown in FIGS. 1 to 3 the condensation core generator is attached inside the condensation chamber 2. It however, it is apparent that the core sources are located outside the chamber can, in which case the cores are introduced into the vapor space by means of a pipe system will. In certain circumstances, especially where maintenance is difficult, such an arrangement may be preferable.
Die Erfindung wurde in Verbindung mit einem Wasserdampfkondensator beschrieben, es ist aber offensichtlich, daß neben der Wasserdampfkondensation bei Turbinen viele andere Anwendungsgebiete möglich sind, z. B. Destillationsanlagen, Kühleinrichtungen, Trockenkammern von Geschirrspülmaschinen und viele andere ähnliche Einrichtungen, bei denen eine Dampfkondensation durchgeführt wird.The invention was made in connection with a water vapor condenser described, but it is obvious that in addition to the water vapor condensation in Turbines many other areas of application are possible, e.g. B. Distillation plants, Cooling devices, drying chambers of dishwashers and many other similar facilities in which steam condensation is carried out will.
Natürlich können auch andere Flüssigkeiten als Wasser unter Anwendung der erfindungsgemäßen Einbringung von Kondensationskernen kondensiert werden, z. B. verdampftes Öl oder Kältemittel für Kühlanlagen. PATENTANSPRÜCHE: 1. Dampfkondensator mit einer Dampfkammer, in welcher neben Wärmeaustauscheinrichtungen im Abstand voneinander befindliche Elektroden vorgesehen sind, die elektrische Entladungseinrichtungen bilden und zur Erzeugung von Kondensationskernen dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Elektroden so gering ist, daß bei der Entladung eine Verdampfung des Elektrodenmaterials erfolgt.Of course, liquids other than water can also be condensed using the introduction of condensation nuclei according to the invention, e.g. B. evaporated oil or refrigerant for cooling systems. PATENT CLAIMS: 1. Steam condenser with a steam chamber, in which in addition to heat exchange devices spaced electrodes are provided which form electrical discharge devices and serve to generate condensation nuclei, characterized in that the distance between the electrodes is so small that evaporation during discharge of the electrode material takes place.
2. Dampfkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Entladungseinrichtungen periodisch betätigt werden.2. Steam condenser according to claim 1, characterized in that the electrical discharge devices are operated periodically.
3. Dampfkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der elektrischen Entladungseinrichtungen Kontakte einer Funkenstrecke sind, die abwechselnd geschlossen und geöffnet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 268 283; USA.-Patentschrift Nr. 2 015 364.3. Steam condenser according to claim 1 or 2, characterized in that that the electrodes of the electrical discharge devices contacts a spark gap that are alternately closed and opened. Considered publications: German Patent No. 268 283; U.S. Patent No. 2,015,364.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1103360XA | 1956-10-22 | 1956-10-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1103360B true DE1103360B (en) | 1961-03-30 |
Family
ID=22332456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEG23064A Pending DE1103360B (en) | 1956-10-22 | 1957-10-03 | Steam condenser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1103360B (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE268283C (en) * | ||||
| US2015364A (en) * | 1932-09-21 | 1935-09-24 | Superheater Co Ltd | Method of and apparatus for utilizing vapor |
-
1957
- 1957-10-03 DE DEG23064A patent/DE1103360B/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE268283C (en) * | ||||
| US2015364A (en) * | 1932-09-21 | 1935-09-24 | Superheater Co Ltd | Method of and apparatus for utilizing vapor |
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