DE2146868A1 - Apparat zur trocknung und ueberhitzung von nassdampf - Google Patents

Description

ENERGIAGAZDALKODASI INTEZET, Budapest II,. Bern rakpart 33« Ungarn

Apparat zur Trocknung und Überhitzung von Naßdampf

Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Trocknung und anschließenden Überhitzung von Naßdampf mit in einem gemeinsamen Raum angeordneten Elementen zur Tropfenabscheidung und zum Wärmeaustausch, wobei die Elemente zur Tropfenabscheidung eine große frontale Projektionsfläche aufweisen und der Dampf diesen

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Elementen mit bezogen auf die Projektionsfläche niedriger Geschwindigkeit zuströmt.

Derartige Apparate finden beispielsweise bei Atomkraftweiken mit einem Kreislauf mit gesättigtem Wasserdampf Verwendung. Dabei haben sich als Elemente zur Tropfenabscheidung besonders solche bewährt, die mit Anprall-Koagulation und —Abscheidung bei niedriger Zuströmgeschwindigkeit des Naßdampfes arbeiten, wobei die Elemente aus dicht nebeneinander angeordneten, matratzenartigen Platten aus dünnen Drähten bestehen. Die bezogen auf die frontale Projektionsfläche niedrige Zuströmgeschwindigkeit des Naßdampfes hat den Zweck, diesen einerseits bei guter Tropfenabscheidung, andererseits aber bei kleinem Druckabfall durch die Elemente zur Tropfenabscheidung treten zu lassen, wobei jedoch große frontale Projektionsflächen erforderlich sind, die.einen entsprechend großen apparativen Aufwand und Platzbedarf notwendig machen.

Was die bekannten Elemente zur Überhitzung des Dampfes, also zum Wärmeaustausch betrifft, so bestehen sie aus gerippten U-Rohren, an denen der Dampf mit bezogen auf die Projektionsfläche der Elemente großer Strömungsgeschwindigkeit im Interesse eines guten Wärmeaustausches vorbeigeführt wird. Entsprechend weisen die Elemente zum Wärmeaustausch eine kleine

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frontale Projektionsfläche auf, die Strömungsverhältnisse des Dampfes an diesen Elementen sind turbulent und es entsteht an ihnen ein verhältnismäßig hoher Druckabfall (etwa 3 bis 6 #), Als Gegenwert hierfür erhält man jedoch befriedigende Abmessungen der Wärmeaustauschflächen und damit des ganzen Wärmeaustauschers.

Nachteilig ist jedoch bei den bekannten Apparaten, daß die frontalen Projektionsflächen der Elemente zur Tropfenabscheidung einerseits und der Elemente zum Wärmeaustausch andererseits erheblich voneinander abweichen, was zu Abmessungen des Apparates führt, die bezogen auf den Rauminhalt der Elemente zur Tropfenabscheidung und zum Wärmeaustausch außerordentlich groß sind. Dadurch werden nicht nur die Kosten für den Apparat erhöht,· sondern es entstehen auch beachtliche Mehrkosten bei dem Bauwerk, in dem der Apparat untergebracht ist. Diese Nachteile ergeben sich schließlich auch dadurch, daß die Einrichtung zur Tropfenabscheidung und die Einrichtung zum Wärmeaustausch strömungstechnisch unterschiedlich ausgelegt sind, wodurch.bei der gegenseitigen Anpassung notwendigerweise große Toträume entstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit

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anzugeben, wie sich die beschriebenen Nachteile vermeiden lassen.

Ausgehend von einem Apparat der eingangs beschriebenen Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem Element zur Tropfenabscheidung ein Element zum Wärmeaustausch unmittelbar und bezüglich der Dampfströmungsrichtung in Reihe nachgeschaltet ist und daß die Elemente zum Wärmeaustausch praktisch die gleiche frontale Projektionsfläche aufweisen wie die Elemente zur Tropfenabscheidung.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind die Elemente zum Wärmeaustausch den Elementen zur Tropfenabscheidung sowohl hinsichtlich der frontalen Projektionsfläche als auch hinsichtlich der Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes bezogen auf diese Projektionsfläche angepaßt, wodurch sich in Verbindung mit der "sandwich"-artigen Reihenschaltung der Elemente zum Wärmeaustausch mit den Elementen zur Tropfenabscheidung ein verhältnismäßig niedriger apparativer Aufwand bei gutem Wirkungsgrad erreichen läßt.

Um die Elemente zum Wärmeaustausch trotz der niedri- __ gen Zuströmgeschwindigkeit des Dampfes mit verhältnismäßig kleiner Oberfläche und damit geringem Werkstoffverbrauch, d. h. billig auszugestalten, sind diese

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Elemente in Weiterbildung der Erfindung bei plattenförmiger Ausbildung mit im wesentlichen parallel zur frontalen Projektionsfläche verlaufenden, die Projektionsfläche jedoch nicht durchdringenden Kanälen für das Heizmedium versehen, es sind in den Elementen zur frontalen Projektionsfläche im wesentlichen senkrechte, mit dieser aber wenigstens einen Winkel bildende Dtfrchtrittskanäle für den Dampf angebracht und es weisen die Durchtrittskanäle eine Breite von maximal etwa 0,7 nun derart auf, daß in ihnen laminare Strömung des Dampfes herrscht.

' Durch die Anwendung von Durchtrittskanälen mit einem außerordentlich kleinen Querschnitt und damit durch die laminare Strömung des Dampfes· an den Elementen zum Wärmeaustausch ergeben sich Wärmeübergangsverhältnisse, die die üblichen um Größenordnungen übertref-" fen. Andererseits kann dadurch trotz der von den Elementen zur Tropfenabscheidung gegebenen geringen Zuströmgeschwindigkeit mit einer verhältnismäßig kleinen Wärmeaustauschfläche gearbeitet werden, so daß die Elemente zum Wärmeaustausch keine außergewöhnlichen Kosten verursachen.

Die Anwendung enger Durchtrittskanäle für den Dampf verbietet sich aber auch nicht wegen der Gefahr einer Verschmutzung oder Verstopfung, da bei Anwendungsfällen wie dem eingangs genannten ein Dampf überhitzt

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wird, der vollständig sauber ist.

Als zweckmäßige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Apparates hat es sich schließlich erwiesen, daß bei mehreren aus Tropfenabscheider und Wärmetauscher bestehenden Platten diese im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und daß der Raum zwischen je zwei benachbarten Platten bzw. der Platte und dem Gehäuse des Apparates durch eine Wand geteilt ist, die mit ihrer in Strömungsrichtung des Dampfes vorderen Kante mit dem Element zum Wärmeaustausch bzw. dem Gehäuse des Apparates und mit ihrer in Stromungs-^. -— ^ > richtung des Dampfes hinteren Kante mit dem Element * zur Tropfenabscheidung bzw. dem Gehäuse des Apparates verbunden ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das auf der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Hintereinanderschaltung eines Elementes zur Tropfenabscheidung und eines Elementes zum Wärmeaustausch in perspektivischer Ansicht; ·

Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung aus'Fig. 1;

Fig. 3 einen axialen Längsschnitt durch einen

Apparat zur Trocknung und Überhitzung von Naßdampf und

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV in *ig, 3.

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Gemäß Fig. 1 sind ein plattenförmiges Element zur Tropfenabscheidung t und ein ebenso plattenförmiges Element zum Wärmeaustausch 2 parallel und in der "durch Pfeile angedeuteten Strömungsrichtung des Naßdampfes unmittelbar hintereinandergeschaltet angeordnet« Das Element 1 besteht aus einem Paket aus dünnem, unregelmäßig angeordnetem Draht (wire mas**h).

Das Element 2 weist in Strömungsrichtung des Dampfes sich erstreckende Durchtrittskanäle 3 sehr kleinen Querschnittes auf, deren Breite maximal etwa 0,7 mm beträgt. Die Durchtrittskanäle 3 sind vorzugsweise senkrecht zur frontalen Projektionsfläche des Elementes 2 angeordnet, sie können jedoch zu dieser Projektionsfläche auch in einem Winkel stehen.

Quer zu den Durchtrittskanälen 3 und parallel zur frontalen Projektionsfläche des Elementes 2 ist letzteres von zwischen den Reihen der Durchtrittskanäle verlaufenden Kanälen 4 durchzogen, die der Führung des Heizmediums dienen,, mit dem der im Element 1 getrocknete Dampf dann im Element 2 überhitzt werden soll. ,

Gemäß Fig. 3 und 4- sind mehrere Doppelplatten gemäß

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Pig. 1 in dem Behälter 5 eines liegenden Apparates zur Trocknung und anschließenden Überhitzung von Naßdampf übereinander angeordnet bzw. zur Strömung des Naßdampfes parallelgeschaltet, der in eine Verteilerkammer 7 dee Behälters 5 bezogen auf Fig. 3 von rechts eintritt und den Behälter linke über eine Sammelkammer 8 wieder verläßt.

Zwischen den einzelnen Platten sind Trennbleche 6 derart angeordnet, daß alle Platten durch den Naßdampf beaufschlagt werden, wozu die Trennbleche jeweils mit ihrer in Strömungsrichtung des Dampfes vorne liegenden Kante auf·der Rückseite eines Elementes zum Wärmeaustausch 2 bzw. an der Wand des Behälters 5 befestigt sind, während sie mit ihrer in Strömungsrichtung des Dampfes hinteren Kante jeweils mit dem benachbarten Element zur Tropfenabscheidung 1 bzw. wiederum der Wand des Behälters 5 verbunden sind. Dadurch ist gleichzeitig eine Schrägstellung der Bleche 6 derart gegeben, daß die an den Elementen zur Tropfenabscheidung 1 anfallende Feuchtigkeit in Richtung auf den Verteilerraum 7 abfließen und von dort durch eine nicht näher bezeichnete untere öffnung aus dem Behälter 5 gelangen kann.

Der beschriebene Apparat eignet sich besonders zum Einsatz bei Atomkraftwerken, auf welche Verwendungsart die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Der Apparat ist verglichen mit bekannten Apparaten ent-

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scheidend "billiger und raumsparender, denn er gestattet die Trocknung und Überhitzung einer bestimmten Naßdampfmenge mit einem Drittel des Behältervolumens der bekannten Behälter, wobei außerdem noch der Druckabfall von bisher 3 bis 5 t auf 0,2 bie 0,5 # verbessert ist«

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Claims (3)

2H6868 Patentansprüche

1. Apparat zur Trocknung und anschließenden Überhitzung von Naßdampf mit in einem gemeinsamen Raum angeordneten Elementen zur Tropfenabscheidung und zum Wärmeaustausch, wobei die Elemente zur Tropfenabscheidung eine große, frontale Projektionsfläche aufweisen und der Dampf diesen Elementen mit bezogen auf die Projektionsfläche niedriger Gesehwindgkeit zu-

- strömt,
dadurch gekennzeichnet,

daß jedem Element zur Tropfenabscheidung (1) ein Element zum Wärmeaustausch (2) unmittelbar und bezüglich der DampfStrömungsrichtung in Reihe nachgeschaltet ist und daß die Elemente zum Wärmeaustausch praktisch die gleiche frontale Projektionsfläche aufweisen wie die Elemente zur Tropfenabscheidung.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei plattenförmiger.Ausbildung der Elemente die Elemente zum Wärmeaustausch (2) im wesentlichen parallel zur frontalen Projektionsfläche verkaufende, die Projektionsfläche jedoch nicht durchdringende

P Kanäle (4) für das Heizmedium aufweisen, daß in den Elementen zum Wärmeaustausch zur frontalen Projektionsfläche im wesentlichen senkrechte, mit dieser

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aber wenigstens einen Winkel bildende Durchtrittsxanale (3) für den Dampf auggebildet sind und daP die Durchtrittskanäle eine Breite von maximal etwa 0,7 nun aufweisen, derart, daß in ihnen laminare Strömung des Dampfes herrscht.

3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren aus Tropfenabscheider (1) und Wärmetauscher (2) bestehenden Platten diese im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und daß der Raum zwischen je zwei benachbarten Platten bzw. der Platte und deüs Gehäuse (5) des Apparate« durch eine Wand (6) geteilt ist, die mit ihrer in Strömungsrichtung des Dampfes vorderen Kante mit dem Element zum Wärmeaustausch bzw. dem Gehäuse des Apparates und mit ihrer in Strömungsrichtung des Dampfes hinteren Kante mit dem Element zur Tropfenabscheidung bzw. dem Gehäuse des Apparates verbunden ist.

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