EP0853214B1

EP0853214B1 - Method and apparatus for superheating steam

Info

Publication number: EP0853214B1
Application number: EP97122697A
Authority: EP
Inventors: Johann Dr. Meseth
Original assignee: Framatome ANP GmbH
Current assignee: Areva GmbH
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2004-03-10
Anticipated expiration: 2017-12-22
Also published as: EP0853214A3; DE59711396D1; US5996350A; EP0853214A2; ATE261567T1

Abstract

A steam superheating method involves directing some or all of the pressure energy of the steam (v) into a rotation round an axis, and converting it into an overlaid axial flow towards the rotary axis. The rotary speed of the steam in the direction of the rotation axis is increased by a reduction in the flow cross section, and condensation and remaining steam are developed. Before the flow cross section is reduced, the condensation is separated from the remaining steam, and evacuated radially outwards. The remaining steam is fed onwards, its rotation speed is reduced, and the remaining steam is superheated and converted to hot steam. Also claimed is a device with a chamber (2) extending on the line of a rotation axis. The entry zone (4) at least partially converts the pressure energy of the steam into kinetic energy at the steam, and separates any condensation from the remaining steam. The kinetic energy is increased in a transit zone (6) against the entry zone, with a smaller cross section surface. The outlet zone, after the transit, reduces the kinetic energy of the remaining steam and converts it into hot steam, using a larger cross section surface than at the transit zone. The outlet zone has an outlet (20) for the hot steam and an outlet (22) for the condensation, at a radial gap from the rotation axis.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Überhitzen von Dampf, wie sie beispielsweise im Bereich der Energieerzeugung eingesetzt werden kann, um den in einem Kraftwerk erzeugten Sattdampf in Heißdampf zu überführen.The invention relates to a method and a device for Overheating of steam, such as in the field of Power generation can be used to power the one Power plant to convert saturated steam into superheated steam.

Zur Energieerzeugung werden als Kraftwerke unter anderem Leichtwasser-Kernreaktoren eingesetzt, zu denen die Siedewasser- und Druckwasserreaktoren zählen. Durch die Wärmeentwicklung im Reaktorkern wird bei den Siedewasserreaktoren im Reaktordruckbehälter und bei den Druckwasserreaktoren in den Dampferzeugern Naßdampf erzeugt. Um den Nässegehalt des zunächst vorhandenen Naßdampfes zu reduzieren, sind daher im Reaktordruckbehälter bzw. im Dampferzeuger Dampftrockner angeordnet. Der im Reaktordruckbehälter erzeugte Sattdampf weist etwa einen Druck von 70 bar und eine Temperatur von 286 °C auf und wird einer Turbine zugeführt, die einen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie antreibt. Da in der Turbine bei der Entspannung des Druckes nennenswerte Mengen des Dampfes kondensieren, wird in der Regel nach der Hochdruckturbine ein Zwischenüberhitzer angeordnet, in dem das entstandene Kondensat abgeschieden und der restliche Dampf geringfügig erwärmt wird. Dieser Prozeßschritt kann vermieden werden, wenn von vornherein überhitzter Dampf zur Verfügung steht.Among other things, power plants are used to generate energy Light water nuclear reactors are used, to which the boiling water and pressurized water reactors count. Due to the heat development in the reactor core in the boiling water reactors in the reactor pressure vessel and in the pressurized water reactors in the Steam generators generate wet steam. To get the wetness of the first To reduce existing wet steam are therefore in Reactor pressure vessel or arranged in the steam generator steam dryer. The saturated steam generated in the reactor pressure vessel has a pressure of 70 bar and a temperature of 286 ° C and is fed to a turbine, which is a generator drives to generate electrical energy. Because in the Turbine while relieving the pressure significant amounts of the steam will usually condense after the high pressure turbine an reheater arranged in which the The resulting condensate is separated and the remaining steam is warmed slightly. This process step can be avoided if superheated steam is available from the start stands.

Aus der DE 38 36 461 A1 ist ein Niedertemperatur-Dampferzeuger bekannt, der ein stehendes zylindrisches Gehäuse aufweist, das durch eine horizontale Trennwand in eine obere und in eine untere Kammer unterteilt ist. In die obere Kammer strömt unter Ausbildung einer Rotationsströmung eine heiße, gegebenenfalls dampfhaltige Flüssigkeit, ein. Diese strömt durch eine Öffnung in der Trennwand in die untere Kammer und wird dabei beschleunigt. Infolge der Beschleunigung sinkt der Druck in der Flüssigkeit ab und es wird Dampf erzeugt, der senkrecht nach oben aus der oberen Kammer abgeführt wird. Die Flüssigkeit verläßt die Kammer aus der unteren Kammer. Der erzeugte Dampf liegt jedoch nicht als Heißdampf vor.DE 38 36 461 A1 describes a low-temperature steam generator known, which has a standing cylindrical housing, through a horizontal partition into an upper and is divided into a lower chamber. In the upper chamber flows a hot, forming a rotational flow, optionally liquid containing steam. This flows through an opening in the partition into the lower chamber and is accelerated. As a result of the acceleration, the Pressure in the liquid and steam is generated, which is discharged vertically upwards from the upper chamber. The Liquid leaves the chamber from the lower chamber. The The steam generated is not available as superheated steam.

Aus der DE 43 43 088 A1 ist ein Kondensationswirbelrohr zur Trocknung, Separation und Überhitzung gesättigter Dämpfe bekannt. Dabei wird ein speziell ausgeformtes Wirbelrohr nach Ranque und Hilsch unter Ausnutzung der Erdschwere zur thermischen und phasenmäßigen Separation gesättigter oder feuchter Dämpfe verwendet.DE 43 43 088 A1 discloses a condensation vortex tube for Drying, separation and overheating of saturated vapors known. A specially shaped swirl tube is used Ranque and Hilsch using the gravity of the earth thermal and phase separation of saturated or damp vapors are used.

Aus der DE-PS 151 464 ist eine Vorrichtung zum Umwandeln gesättigten Dampfes in überhitzten Dampf bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird Dampf mit Hilfe einer in einem Gehäuse angeordneten Schraube in eine Rotationsströmung versetzt. Dabei wird Kondensat erzeugt, das auf den Schraubengewinden infolge der Schwerkraft nach unten abfließt. Die Schraube weist im Inneren einen Hohlzylinder auf, in den der Dampf durch Schlitze eintreten kann. Der Dampf strömt in dem Hohlzylinder senkrecht nach oben und verläßt über einen Schieber die Vorrichtung als überhitzter Dampf.From DE-PS 151 464 a device for converting is saturated Steam is known in superheated steam. At this Device is arranged in a housing using a steam Screw set in a rotational flow. there condensate is generated, which is due to the screw threads gravity flows down. The screw points in Inside a hollow cylinder into which the steam passes Slots can enter. The steam flows in the hollow cylinder vertically upwards and leaves the device via a slide as superheated steam.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zum Überhitzen von Dampf anzugeben.The object of the present invention is a method as well to provide a device for superheating steam.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Überhitzen von Dampf, bei dem

a) die Druckenergie des Dampfes zumindest teilweise in eine Rotationsströmung um eine Rotationsachse und in eine der Rotationsströmung überlagerte axiale Strömung in Richtung der Rotationsachse umgewandelt wird,

b) die Rotationsgeschwindigkeit des Dampfes in Richtung der Rotationsachse durch eine Verkleinerung des Strömungsquerschnitts erhöht wird, wobei Kondensat und Restdampf erzeugt wird,

c) das Kondensat in einem Eintrittsbereich vor der Verkleinerung des Strömungsquerschnitts von dem Restdampf getrennt und anschließend im wesentlichen radial nach außen abgeführt wird,

d) der Restdampf in Richtung der Rotationsachse weitergeleitet, seine Rotationsgeschwindigkeit erniedrigt und der Restdampf dabei überhitzt und in Heißdampf umgewandelt wird.

The first-mentioned object is achieved according to the invention by a method for superheating steam, in which

a) the pressure energy of the steam is at least partially converted into a rotational flow about an axis of rotation and into an axial flow superimposed on the rotational flow in the direction of the axis of rotation,

b) the speed of rotation of the steam in the direction of the axis of rotation is increased by reducing the flow cross section, producing condensate and residual steam,

c) the condensate is separated from the residual steam in an inlet area before the reduction of the flow cross section and is then discharged essentially radially outwards,

d) the residual steam is passed on in the direction of the axis of rotation, its rotational speed is reduced and the residual steam is overheated and converted into superheated steam.

Der Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß der Effekt, nämlich das Überhitzen von Dampf, aufgrund physikalischer Zustandsänderungen des Dampfes ohne externe Energiequellen erreicht wird. Bei der Umwandlung der Druckenergie des Dampfes in kinetische Energie der Rotationsströmung expandiert der Dampf, wodurch sowohl der Druck als auch die Temperatur des Dampfes absinkt. Aufgrund der dann vorliegenden niedrigeren Temperatur kondensiert unter Abgabe der Kondensationswärme Flüssigkeit aus dem Dampf aus und bildet das Kondensat.The advantage of this method is that the effect namely the overheating of steam, due to physical Changes in the state of steam without external energy sources is achieved. When converting the pressure energy the steam expands into kinetic energy of the rotational flow the steam, causing both the pressure and the The temperature of the steam drops. Because of the then available lower temperature condenses giving up the heat of condensation Liquid from the vapor and forms it Condensate.

Das Kondensat wird von dem Restdampf, also dem Anteil des Dampfes der nicht auskondensiert ist, in Folge der Rotationsströmung abzentrifugiert, also abgetrennt, und anschließend radial nach außen abgeführt. Die Restfeuchte des Restdampfes, d.h. der Anteil der Flüssigkeit in diesem Rest- oder Naßdampf, ist dabei um so geringer, je höher die Rotationsgeschwindigkeit der Rotationsströmung ist. Eine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit wird auf einfache Weise durch eine Verringerung des Strömungsquerschnitts erreicht. Als Strömungsquerschnitt wird die senkrecht zur Rotationsachse ausgerichtete Fläche bezeichnet. Nach Abtrennung des Kondensats wird die kinetische Energie des Restdampfes durch eine Verringerung seiner Geschwindigkeit wieder in Druckenergie umgewandelt. Dies wird bevorzugt durch eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts erreicht. Dabei steigen Temperatur und Druck des Restdampfes wieder an. Da der Restdampf die zuvor aufgenommene Kondensationswärme nun nicht mehr an das mittlerweile abgetrennte Kondensat abtreten kann, ist der Restdampf überhitzt, d.h. er liegt als Heißdampf vor. Im wesentlichen ist die Temperatur des erzeugten Heißdampfes um so höher, je vollständiger die Umwandlung von Druckenergie in kinetische Energie und je kleiner die Restfeuchte des Restdampfes ist, bevor seine Geschwindigkeit zur Umwandlung in Drukkenergie wieder reduziert wird. The condensate is from the residual steam, i.e. the proportion of Steam that has not condensed out as a result of the rotational flow centrifuged, i.e. separated, and then discharged radially outwards. The residual moisture of the residual steam, i.e. the proportion of the liquid in this residual or wet vapor, the lower the speed of rotation, the lower the speed the rotational flow is. An increase in Rotation speed is easily determined by a Reduction of the flow cross section achieved. As a flow cross section is aligned perpendicular to the axis of rotation Designated area. After removing the condensate the kinetic energy of the residual vapor is reduced its speed is converted back into pressure energy. This is preferred by increasing the Flow cross section reached. The temperature and Pressure of the residual steam. Because the residual steam is the previous one heat of condensation no longer absorbed in the meantime separated condensate can escape, is the residual steam overheated, i.e. it is available as superheated steam. Essentially the temperature of the superheated steam generated is all the higher the more complete the conversion of pressure energy into kinetic Energy and the smaller the residual moisture of the residual steam is before its speed to convert to pressure energy is reduced again.

Die Druckenergie des Dampfes läßt sich in einfacher Weise in kinetische Energie der Rotationsströmung umwandeln. Der Rotationsströmung ist eine axiale Strömung in Richtung der Rotationsachse überlagert. Die resultierende Strömung kann also als eine schraubenförmige Strömung des Dampfes aufgefaßt werden, die sich aus einer axialen Strömung und einer Rotationsströmung zusammensetzt. Eine Rotationsströmung bietet den Vorteil, daß bei ihr die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes leicht variiert werden kann, und somit die Umwandlung von Druck- in kinetische Energie leicht und ohne nennenswerte Wirkungsgradverluste durchzuführen ist. Dies erfolgt unter Ausnutzung des physikalischen Grundprinzips der Drehimpulserhaltung: Je mehr sich der Dampf der Rotationsachse nähert, um so höher wird dessen Umfangsgeschwindigkeit, um so mehr Druck wird in kinetische Energie umgewandelt. Umgekehrt kann kinetische Energie wieder in Druck zurückverwandelt werden, indem der Dampf weiter von der Rotationsachse weggeführt wird.The pressure energy of the steam can be easily in Convert kinetic energy of the rotational flow. The rotational flow is an axial flow in the direction of the axis of rotation superimposed. The resulting flow can can be thought of as a helical flow of steam, which is made up of an axial flow and a rotational flow composed. A rotational flow offers that Advantage that the flow velocity of the steam can be varied easily, and thus the conversion of Pressure into kinetic energy easily and without any noteworthy Loss of efficiency is to be carried out. This is done at Exploitation of the basic physical principle of conservation of angular momentum: The more the steam approaches the axis of rotation, around the higher the peripheral speed, the more pressure is converted into kinetic energy. Conversely, kinetic Energy can be converted back into pressure by the steam is carried further away from the axis of rotation.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens tritt der Dampf zur Ausbildung der Rotationsströmung in eine Kammer ein, und zwar tangential zu deren Mantel und annähernd senkrecht zur Rotationsachse der Rotationsströmung. Der Dampf durchströmt die Kammer dabei in Richtung dieser Rotationsachse, d.h. in axialer Strömungsrichtung. Durch den tangentialen Eintritt des Dampfes in eine Kammer, die vorzugsweise rotationssymmetrisch ist, wird der Aufbau einer Rotationsströmung und die Umwandlung der Druck- in kinetische Energie unterstützt.In an advantageous embodiment of the method, the Steam for the formation of the rotational flow in a chamber a, tangentially to their jacket and approximately perpendicular to the axis of rotation of the rotational flow. The steam flows through the chamber in the direction of this axis of rotation, i.e. in the axial flow direction. Through the tangential The steam enters a chamber, preferably is rotationally symmetrical, the structure of a rotational flow and the conversion of pressure into kinetic energy supported.

Bevorzugt wird das Kondensat vom Mantel der Kammer abgeführt und gegebenenfalls zuvor am Mantel gesammelt. Infolge der Rotationsströmung bildet sich am Mantel der Kammer eine zylinderförmige Wasserschicht aus. Es ist daher vorteilhaft, das Kondensat direkt vom Mantel der Kammer abzuführen. Das Kondensat kann gegebenenfalls vor dem Abführen gesammelt werden, so daß die Dicke der Wasserschicht zunimmt. Mit zunehmender Dicke erhöht sich der Druck im abgeschiedenen Kondensat. Es besteht daher die Möglichkeit, das Kondensat gegen einen äußeren Druck zu fördern.The condensate is preferably removed from the jacket of the chamber and possibly previously collected on the coat. As a result of the rotational flow a cylindrical shape is formed on the jacket of the chamber Layer of water. It is therefore advantageous that Drain condensate directly from the jacket of the chamber. The condensate can be collected before being discharged if necessary, so that the thickness of the water layer increases. With increasing Thickness increases the pressure in the separated condensate. It there is therefore the possibility of the condensate against an external one To promote pressure.

Bevorzugt wird in einer Siedewasser-Reaktoranlage gemäß der Erfindung Sattdampf in Heißdampf überführt, wobei der Sattdampf in einem Reaktordruckbehälter erzeugt wird.Is preferred in a boiling water reactor plant according to the Invention saturated steam converted to superheated steam, the Saturated steam is generated in a reactor pressure vessel.

Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung zum Überhitzen von Dampf, mit einer im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeten Kammer,

a) die sich in Richtung einer Rotationsachse erstreckt,

b) die einen Eintrittsbereich zur zumindest teilweisen Umwandlung der Druckenergie des Dampfes in kinetische Energie des Dampfes sowie zur Trennung eines dabei auskondensierten Kondensat vom verbliebenen Restdampf aufweist, und bei der im Eintrittsbereich ein Einlaß derart angeordnet ist daß sich im Eintrittsbereich eine Rotationsströmung ausbildet,

c) die einen Übergangsbereich zum Erhöhen der kinetischen Energie aufweist, der sich an den Eintrittsbereich anschließt und dessen Querschnittsfläche kleiner ist als die des Eintrittsbereichs

d) die einen dem Übergangsbereich nachfolgenden Austrittsbereich zum Verringern der kinetischen Energie des Restdampfes und zur Umwandlung des Restdampfes in Heißdampf aufweist,

e) bei der der Austrittsbereich einen ersten Auslaß für den Heißdampf und der Eintrittsbereich einen zweiten Auslaß für das Kondensat aufweist, welcher radial von der Rotationsachse beabstandet ist.

The second-mentioned object is achieved according to the invention by a device for superheating steam, with an essentially rotationally symmetrical chamber,

a) which extends in the direction of an axis of rotation,

b) which has an inlet area for at least partially converting the pressure energy of the steam into kinetic energy of the steam and for separating a condensate which has condensed out from the remaining residual steam, and in which an inlet is arranged in the inlet area in such a way that a rotary flow is formed in the inlet area,

c) which has a transition area for increasing the kinetic energy, which adjoins the entry area and whose cross-sectional area is smaller than that of the entry area

d) which has an exit region following the transition region for reducing the kinetic energy of the residual steam and for converting the residual steam into superheated steam,

e) in which the outlet region has a first outlet for the superheated steam and the inlet region has a second outlet for the condensate, which is spaced radially from the axis of rotation.

Die Kammer ist bevorzugt einfach aufgebaut und weitgehend frei von Innenbauten. Der einfache Aufbau gewährleistet eine sichere und verläßliche Betriebsführung.The chamber is preferably simple and largely constructed free of interior structures. The simple structure ensures one safe and reliable management.

Infolge der Rotationsströmung wird das Kondensat abzentrifugiert und damit die Restfeuchte im Restdampf verringert. Im Betrieb durchströmt der Dampf die Kammer in Richtung der Rotationsachse, die bevorzugt im wesentlichen waagrecht ausgerichtet ist.As a result the condensate is centrifuged off the rotary flow and so that the residual moisture in the residual steam is reduced. Operational the steam flows through the chamber in the direction of the axis of rotation, which are preferably aligned essentially horizontally is.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zum Aufbau der Rotationsströmung der Einlaß tangential zum Mantel der Kammer und im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse angeordnet.In an advantageous embodiment is to build up the rotational flow the inlet tangential to the shell of the chamber and arranged substantially perpendicular to the axis of rotation.

Insbesondere ist es für die Umwandlung der Druck- in kinetische Energie von Vorteil, den Einlaß als Düse auszubilden.In particular, it is for converting the pressure into kinetic Energy advantageous to design the inlet as a nozzle.

Um die kinetische Energie des Restdampfes weitestgehend wieder in Druckenergie umzuwandeln und somit die Temperatur möglichst stark zu erhöhen, ist vorteilhafterweise der erste Auslaß tangential und im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse und in Richtung der tangentialen Strömungskomponente der Rotationsströmung am Mantel der Kammer in Richtung der Rotationsströmung angeordnet. Dadurch strömt die tangentiale, d.h. die rotierende Strömungskomponente des Restdampfes direkt in den ersten Auslaß hinein. Dabei verliert die Rotationsströmung ihre kinetische Energie, wodurch Druck und Temperatur des Restdampfes wieder erhöht und Heißdampf gebildet wird.As much as possible about the kinetic energy of the residual steam convert into pressure energy and thus the temperature as possible to increase sharply is advantageously the first Outlet tangential and substantially perpendicular to the axis of rotation and in the direction of the tangential flow component the rotational flow on the jacket of the chamber in the direction of Rotational flow arranged. This flows the tangential, i.e. the rotating flow component of the residual steam directly into the first outlet. The rotation flow loses their kinetic energy, reducing pressure and temperature of the residual steam is increased again and superheated steam is formed becomes.

Vorteilhafterweise ist der zweite Auslaß ebenfalls tangential zum Mantel der Kammer und im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse angeordnet.The second outlet is also advantageously tangential to the shell of the chamber and essentially perpendicular to the axis of rotation arranged.

Besonders vorteilhaft ist es, den zweiten Auslaß im wesentlichen in Richtung der Rotationsströmung, d.h. in Richtung der tangentialen Strömungskomponente, anzuordnen. Dadurch wird erreicht, daß das abzentrifugierte und rotierende Kondensat direkt in den zweiten Auslaß hineinströmen kann, so daß die kinetische Energie dieses Kondensatstromes weitestgehend in Staudruck umgewandelt wird. Dadurch kann das Kondensat auch gegen einen äußeren Druck aus dem Einlaßbereich ausströmen. It is particularly advantageous to essentially the second outlet in the direction of the rotational flow, i.e. towards the tangential flow component. This will achieved that the centrifuged and rotating condensate can flow directly into the second outlet, so that the kinetic energy of this condensate flow largely in Back pressure is converted. This can also cause the condensate flow out of the inlet area against external pressure.

Vorteilhafterweise ist der zweite Auslaß dabei weiter von der Rotationsachse beabstandet als der Einlaß.Advantageously, the second outlet is further from the Axis of rotation spaced as the inlet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im zweiten Auslaß eine Rückschlagarmatur, beispielsweise ein Rückschlagventil oder eine Rückschlagklappe angeordnet. Durch diese Rückschlagarmatur wird gewährleistet, daß das abzentrifugierte Kondensat aus der Einrichtung automatisch beispielsweise einem Reaktordruckbehälter wieder zugeführt werden kann. Durch die Rückschlagklappe ist sichergestellt, daß die in einem Reaktordruckbehälter einer Siedewasser-Reaktoranlage unter einem Druck von 70 bar stehende Kühlflüssigkeit nicht in die Einrichtung zurückströmen kann. Bei geschlossener Rückschlagklappe baut sich dann im Eintrittsbereich mit zunehmender Kondensatmenge ein Druck auf, der im wesentlichen von der Dicke der sich am Rand des Eintrittsbereiches ausbildenden Kondensatschicht abhängt. Übersteigt dieser Innendruck den Druck im Reaktordruckbehälter, so öffnet die Rückschlagklappe und das Kondensat kann in den Reaktordruckbehälter abströmen. Die Rückschlagklappe schließt automatisch, sobald der Innendruck infolge der Abnahme der Dicke der Kondensatschicht wieder geringer als der im Reaktordruckbehälter bestehende Druck ist.In a further advantageous embodiment, the second Outlet a check valve, such as a check valve or a check valve is arranged. Through this Check valve ensures that the centrifuged Condensate from the device automatically, for example be returned to a reactor pressure vessel can. The check valve ensures that the in a reactor pressure vessel of a boiling water reactor system coolant under a pressure of 70 bar is not can flow back into the facility. When closed The check valve then builds up in the entrance area with increasing Amount of condensate a pressure on that essentially on the thickness of those forming at the edge of the entrance area Condensate layer depends. If this internal pressure exceeds the pressure in the reactor pressure vessel, the non-return valve opens and the condensate can flow into the reactor pressure vessel. The check valve closes automatically as soon as the internal pressure due to the decrease in the thickness of the condensate layer again less than that existing in the reactor pressure vessel Pressure is.

Eine solche Einrichtung ist vor allem zur Verwendung in einem Kernkraftwerk geeignet, insbesondere in einem Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor, um den im Reaktordruckbehälter erzeugten Sattdampf in Heißdampf und in Kondensat umzuwandeln.Such a device is primarily for use in one Suitable for a nuclear power plant, especially in a nuclear power plant with boiling water reactor to the generated in the reactor pressure vessel Convert saturated steam to superheated steam and condensate.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

FIG 1: eine Einrichtung zum Überhitzen von Dampf gemäß der Erfindung in einem schematischen Schnitt entlang der Rotationsachse.
FIG 2: eine alternative Ausführungsform der Einrichtung ebenfalls in einem schematischen Schnitt entlang der Rotationsachse.
FIG 3: einen Ausschnitt aus dem Dampf-Wasser-Kreislauf eines Siedewasserreaktors in einem schematischen Schaubild.
FIG 4: ein Mollier-Diagramm, in dem die physikalischen Vorgänge des Verfahrens gemäß der Erfindung skizziert sind.

The invention is explained below with reference to the embodiments shown in the drawing. Show it:

FIG. 1: a device for superheating steam according to the invention in a schematic section along the axis of rotation.
FIG 2: an alternative embodiment of the device also in a schematic section along the axis of rotation.
FIG 3: a section of the steam-water circuit of a boiling water reactor in a schematic diagram.
FIG 4: a Mollier diagram in which the physical processes of the method according to the invention are outlined.

Gemäß der Figur 1 weist die Einrichtung zum Überhitzen von Dampf v eine Kammer 2 auf. Die Kammer 2 umfaßt einen Eintrittsbereich 4, einen Übergangsbereich 6 und einen Austrittsbereich 8. Um den Aufbau einer Rotationsströmung in der Kammer 2 zu unterstützen, ist diese vorteilhafterweise gerundet, d.h. sie weist weitestgehend keine Ecken und scharfe Kanten auf, um unnötige Strömungswiderstände für die Rotationsströmung beispielsweise durch Wirbelbildung zu vermeiden. Insbesondere ist die Kammer 2 rotationssymmetrisch um eine Rotationsachse, beispielsweise ist sie zylinderförmig. Statt eines kreisrunden Querschnittes einer zylinderförmigen Kammer 2 ist auch ein ellipsenförmiger Querschnitt der Kammer 2 möglich.According to FIG. 1, the device for overheating Steam v a chamber 2. The chamber 2 comprises an entry area 4, a transition area 6 and an exit area 8. To build a rotational flow in the To support chamber 2, it is advantageously rounded, i.e. it has largely no corners and sharp Edges up to create unnecessary flow resistance for the rotational flow to avoid, for example, by vortex formation. In particular, the chamber 2 is rotationally symmetrical about one Rotation axis, for example, it is cylindrical. Instead of a circular cross section of a cylindrical chamber 2, an elliptical cross section of the chamber 2 is also possible.

Die Kammer 2 wird auf der Seite des Eintrittsbereiches 4 von einer ersten Stirnseite 10 und auf der Seite des Austrittsbereiches 8 von einer zweiten Stirnseite 12, sowie von einem Mantel 14, der den Eintrittsbereich 4, Übergangsbereich 6 und den Austrittsbereich 8 umfaßt, begrenzt. Im Eintrittsbereich 4 ist ein Einlaß 16 angeordnet, durch den ein Fluid, insbesondere Dampf v mit überwiegend tangentialer Strömungsrichtung in die Kammer 2 eintritt. Die Kammer 2 ist entlang ihrer Rotationsachse 9 von dem Dampf v in Richtung zum Austrittsbereich 8 durchströmbar. Im Austrittsbereich 8 ist ein erster Auslaß 20 angeordnet, durch den der Dampf v, der im Austrittsbereich 8 als Heißdampf vorliegt, wieder aus der Kammer 2 austreten kann.The chamber 2 is on the side of the entry area 4 from a first end face 10 and on the exit area side 8 from a second end face 12, and from one Jacket 14, the entrance area 4, transition area 6 and includes the exit area 8, limited. In the entrance area 4 an inlet 16 is arranged through which a fluid, in particular Steam v with predominantly tangential flow direction enters chamber 2. The chamber 2 is along it Rotation axis 9 from the steam v towards the exit area 8 flowable. In the exit area 8 there is a first one Outlet 20 is arranged through which the vapor v, which in the outlet area 8 is present as superheated steam, again from the chamber 2 can emerge.

Die Kammer 2 weist im Übergangsbereich 6, der zwischen dem Eintrittsbereich 4 und dem Austrittsbereich 8 angeordnet ist, eine Querschnittsverengung auf. Gemäß Figur 1 wird die Querschnittsverengung durch eine ringförmige Lochblende 21 gebildet, die senkrecht zum und am Mantel 14 angeordnet ist und in der Umgebung zur Rotationsachse 9 eine Öffnung zum Durchströmen des Dampfes v freigibt. Aufgrund dieser Barriere verringert sich entlang der Rotationsachse 9 die von dem Dampf v durchströmbare Querschnittsfläche im Übergangsbereich 6. In anderen Worten: Der Radius r1 des Eintrittsbereiches 4 reduziert sich auf den Radius r2 des Übergangsbereiches 6. Anschließend weitet sich die Kammer 2 im Austrittsbereich 8 auf einen Radius r4. Im Eintrittsbereich 4 ist zusätzlich zu dem Einlaß 16 ein zweiter Auslaß 22 angeordnet. Der Einlaß 16 ist dabei näher zur Rotationsachse 9 hin angeordnet als der zweite Auslaß 22. Der Abstand r5 zwischen der Rotationsachse 9 und dem Einlaß 16 ist somit kleiner als der Abstand r6 zwischen der Rotationsachse 9 und dem zweiten Auslaß 22.The chamber 2 has in the transition area 6, between the Entry area 4 and exit area 8 is arranged, a cross-sectional narrowing. According to Figure 1, the cross-sectional narrowing formed by an annular pinhole 21, which is arranged perpendicular to and on the jacket 14 and in the environment to the axis of rotation 9 an opening for flow of the steam v releases. Because of this barrier decreased along the axis of rotation 9 from the steam v Flowable cross-sectional area in the transition area 6. In In other words, the radius r1 of the entry area 4 is reduced to the radius r2 of the transition area 6. Then the chamber 2 widens in the outlet area 8 a radius r4. In the entry area 4 is in addition to the Inlet 16 arranged a second outlet 22. The inlet 16 is arranged closer to the axis of rotation 9 than the second outlet 22. The distance r5 between the axis of rotation 9 and the inlet 16 is thus smaller than the distance r6 between the axis of rotation 9 and the second outlet 22.

Der Einlaß 16 ist im Eintrittsbereich 4 in der Nähe der ersten Stirnseite 10 angeordnet. Um den Aufbau einer Rotationsströmung des Dampfes v in der Kammer 2 zu unterstützen, ist der Einlaß 16 vorteilhafterweise tangential zum Mantel 14 der Kammer 2 angeordnet. In anderen Worten: Der Einlaß 16 ist so angeordnet, daß der eintretende Dampf v entlang des Mantels 14, und zwar im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse 9 unter Ausbildung einer Rotations- oder Drallströmung in die Kammer 2 beispielsweise kreisförmig einströmt. Der Rotationsoder Umlaufströmung des Dampfes v ist eine axiale Strömungskomponente entlang der Rotationsachse 9 hin zu dem Austrittsbereich 8 überlagert. Die Strömung weist daher neben dem rotierenden Anteil, der Rotationsströmung, auch einen Anteil mit einer axialen Strömungsrichtung 24 auf, die im wesentlichen entlang der Rotationsachse 9 vom Eintrittsbereich 4 in den Austrittsbereich 8 verläuft. Die Rotationsachse 9 der Kammer 2 ist dabei weitgehend identisch mit der Rotationsachse 9 der Rotationsströmung des Dampfes v. Um den Aufbau der Rotationsströmung zu erleichtern, ist die erste Stirnseite 10 zum Mantel 14 hin abgeschrägt oder abgerundet.The inlet 16 is in the entry area 4 near the first End face 10 arranged. To build a rotational flow to support the vapor v in the chamber 2 the inlet 16 advantageously tangential to the jacket 14 of the Chamber 2 arranged. In other words, the inlet 16 is like this arranged that the incoming steam v along the jacket 14, essentially perpendicular to the axis of rotation 9 forming a rotational or swirl flow in the Chamber 2 flows in a circular manner, for example. The rotation or Circulation flow of steam v is an axial flow component along the axis of rotation 9 towards the exit area 8 overlaid. The flow therefore points next to the rotating one Share, the rotational flow, also a share with an axial flow direction 24 that is essentially along the axis of rotation 9 from the entry area 4 in the exit area 8 runs. The axis of rotation 9 of the Chamber 2 is largely identical to the axis of rotation 9 the rotational flow of the steam v. To build to facilitate the rotational flow is the first face 10 beveled towards the jacket 14 or rounded.

Der zweite Auslaß 22 dient der Abführung von abzentrifugiertem Kondensat c. Er ist bevorzugt direkt am Mantel 14 im Eintrittsbereich 4 angeordnet. Es ist besonders vorteilhaft, diesen zweiten Auslaß 22 ebenfalls tangential zum Mantel 14 anzuordnen und zwar derart, daß der zweite Auslaß 22 in Richtung der tangentialen Strömungskomponente, d.h. in Richtung der Rotationsströmung, angeordnet ist. In anderen Worten: Das abzentrifugierte Kondensat c, welches die selbe Drehrichtung wie der rotierende Dampf v aufweist, strömt auf eine Öffnung des zweiten Auslasses 22 zu, so daß die kinetische Energie der Strömung weitgehend in Druck und zwar in Form eines Staudruckes umgewandelt wird. Hierzu kann der zweite Auslaß 22 beispielsweise als Rohr in die Kammer 2 hineinreichen. Der erste Auslaß 20 dient der Abführung des erzeugten Heißdampfes. Er ist bevorzugt ebenfalls tangential am Mantel 14 der Kammer 2 und ebenso wie der zweite Auslaß 22 in Richtung der Rotationsströmung angeordnet. Die Form des ersten sowie des zweiten Auslasses 22 ist weitgehend frei wählbar. Die beiden Auslässe können beispielsweise kreisförmige, ovale, rechtekkige oder auch spaltförmige Auslaßöffnungen aufweisen. Um die tangentiale Anordnung zu erreichen, können die beiden Auslässe beispielsweise von einem oder mehreren in die Kammer 2 hineinreichenden Rohren gebildet werden. Anzahl und Ausgestaltung der beiden Auslässe 20, 22 können sich unterscheiden.The second outlet 22 is used to remove centrifuged Condensate c. It is preferably directly on the jacket 14 in the entry area 4 arranged. It is particularly beneficial this second outlet 22 also tangential to the jacket 14 to be arranged in such a way that the second outlet 22 in the direction the tangential flow component, i.e. in the direction the rotational flow is arranged. In other words, that centrifuged condensate c, which is the same direction of rotation as the rotating steam has v, flows onto an opening of the second outlet 22 so that the kinetic energy the flow largely in pressure, namely in the form of a dynamic pressure is converted. For this purpose, the second outlet 22 for example, extend into the chamber 2 as a tube. The first outlet 20 is used to discharge the hot steam generated. It is also preferably tangential to the jacket 14 Chamber 2 and just like the second outlet 22 in the direction of Rotational flow arranged. The shape of the first as well as the second outlet 22 is largely freely selectable. The two Outlets can be circular, oval, rectangular, for example or also have slit-shaped outlet openings. To the To achieve tangential arrangement, the two outlets for example one or more into the chamber 2 extending pipes are formed. Number and structure of the two outlets 20, 22 can differ.

Die Funktionsweise dieser Einrichtung zum Überhitzen von Dampf ist folgende: Der beispielsweise in einem Druckbehälter unter Druck stehende Dampf v tritt durch den Einlaß 16 in den Eintrittsbereich 4 unter Ausbildung einer Rotationsströmung ein. Bei dieser Expansion wird die Druckenergie des Dampfes v zumindest teilweise in kinetische Energie umgewandelt. Um einen möglichst hohen Anteil der Druckenergie in kinetische Energie umzuwandeln, ist der Einlaß 16 vorteilhafterweise als einfache Düse ausgebildet, so daß sich bei Vorliegen geeigneter Druckverhältnisse bereits am Einlaß 16 eine Rotationsströmung mit nahezu Schallgeschwindigkeit ausbildet. Möglich wäre auch eine Ausbildung als Lavaldüse, bei der der eintretende Dampf v (bei Vorliegen dafür geeigneter Druckverhältnisse) bereits Überschallgeschwindigkeit besitzt. Infolge der Expansion des Dampfes v nimmt sowohl sein Druck als auch seine Temperatur ab. Dadurch kondensiert Flüssigkeit aus dem Dampf v aus. Die dabei entstehende Kondensationswärme wird vom Dampf v aufgenommen. Die auskondensierte Flüssigkeit wird infolge der Rotationsgeschwindigkeit abzentrifugiert und sammelt sich am Mantel 14 als Kondensat c an.The operation of this device for overheating Steam is as follows: For example in a pressure vessel pressurized vapor v passes through inlet 16 into the Entry area 4 with the formation of a rotational flow on. With this expansion, the pressure energy of the steam v at least partially converted to kinetic energy. To one the highest possible proportion of the pressure energy in kinetic To convert energy, inlet 16 is advantageously as simple nozzle designed so that when there is more suitable Pressure conditions already at the inlet 16, a rotational flow with almost the speed of sound. Possible would also be training as a Laval nozzle, in which the entering Steam v (if suitable pressure conditions are available) already has supersonic speed. As a result of Expansion of the vapor v takes its pressure as well its temperature. This causes liquid to condense out of the Steam v out. The resulting heat of condensation is absorbed by the steam v. The condensed liquid will centrifuged and collected due to the rotational speed on the jacket 14 as condensate c.

Durch den einströmenden Dampf v entsteht zwischen dem Eintrittsbereich 4 und dem Austrittsbereich 8 ein Druckgefälle, infolge dessen sich die axiale Strömungsrichtung 24 ausbildet, so daß der Dampf v vom Eintrittsbereich 4 in den Austrittsbereich 8 strömt. Der Übergangsbereich 6 stellt hierbei für den Dampf v eine zu überwindende Barriere dar. Durch die Verengung des Strömungsquerschnittes erhöht sich aufgrund des Drehimpulserhaltungssatzes die Rotationsgeschwindigkeit der Rotationsströmung, und zwar näherungsweise linear zur Verringerung des Radius der rotierenden Strömung im Eintrittsbereich (entspricht r5) auf einen Radius r2', den die Rotationsströmung im Mittel im Übergangsbereich 6 aufweist (die Rotationsströmung weist in radialer Richtung eine Ausdehnung auf). Bei einer Halbierung des Radius der rotierenden Strömung im Übergangsbereich 6 verdoppelt sich daher die Geschwindigkeit der Strömung. Hierbei wird der Druck und die Temperatur des Dampfes v weiter verringert und es sammelt sich noch mehr Kondensat c am Mantel 14 an. Das Kondensat c bleibt aufgrund der durch den Übergangsbereich 6 gebildeten Barriere im Eintrittsbereich 4 und der nicht auskondensierte Dampf v, der Restdampf, strömt mit einer geringen Feuchte, d.h. mit einem geringen Anteil von Flüssigkeit behaftet in den Austrittsbereich 8.The inflowing steam v creates between the entry area 4 and the outlet area 8 a pressure drop, as a result of which the axial flow direction 24 forms, so that the steam v from the entry area 4 into the exit area 8 streams. The transition area 6 here represents a barrier to be overcome for steam v The narrowing of the flow cross section increases due to the Angular momentum conservation theorem the rotational speed of the Rotational flow, approximately linear to decrease the radius of the rotating flow in the entry area (corresponds to r5) to a radius r2 'that the rotational flow on average in the transition region 6 (the rotational flow has an extension in the radial direction on). When the radius of the rotating flow is halved in the transition area 6, the speed is therefore doubled the current. Here the pressure and the The temperature of the vapor v is further reduced and it collects even more condensate c on the jacket 14. The condensate c remains due to that formed by the transition region 6 Barrier in entry area 4 and the non-condensed one Steam v, the residual steam, flows with a low humidity, i.e. contaminated with a small amount of liquid the exit area 8.

Infolge der Vergrößerung der Querschnittsfläche der Kammer 2 auf den Radius r4 im Austrittsbereich 8 wird die kinetische Energie der Rotationsströmung wieder überwiegend in Druckenergie umgewandelt. Durch die spezielle oben beschriebene Anordnung des ersten Auslasses 20 kann die Geschwindigkeit w des Dampfes v nahezu vollständig wieder in Druckenergie umgewandelt werden. Im Austrittsbereich 8 läuft demnach der entgegengesetzte Prozeß zum Eintrittsbereich 4 ab: Nachdem im Eintrittsbereich 4 die Druckenergie in kinetische Energie des Dampfes umgewandelt wurde, wird nun die kinetische Energie wieder in Druckenergie umgewandelt. Dabei steigen im Austrittsbereich 8 die Temperatur und der Druck des Dampfes v wieder an. Da der Dampf v im Eintrittsbereich 4 infolge der Kondensation Kondensationswärme aufnehmen konnte, liegt nun im Austrittsbereich 8 eine wesentlich höhere Temperatur vor, so daß der ursprünglich als Sattdampf einströmende Dampf v die Einrichtung zum Überhitzen von Dampf v als überhitzter Dampf v oder Heißdampf verläßt.As a result of the enlargement of the cross-sectional area of the chamber 2 the radius r4 in the exit area 8 becomes the kinetic Rotational flow energy again predominantly in pressure energy converted. Through the special described above Arrangement of the first outlet 20 can speed w of the vapor v is almost completely converted back into pressure energy become. The opposite runs accordingly in the exit region 8 Process to entry area 4 from: After in Entry area 4 the pressure energy in kinetic energy of the Steam has been converted to kinetic energy converted back into pressure energy. Thereby increase in the exit area 8 the temperature and pressure of the steam v back to. Since the steam v in the inlet area 4 due to the Condensation could absorb heat of condensation now lies a significantly higher temperature in the outlet area 8, so that the steam v the device for superheating steam v as superheated Steam v or superheated steam leaves.

Das Kondensat c wird über den zweiten Auslaß 22 aus der Kammer 2 herausgeführt. Um das Kondensat c beispielsweise wieder gegen den im Druckbehälter herrschenden Druck in diesen hineinzufördern kann der zweite Auslaß 22 zunächst verschlossen sein, um im Kondensat c einen Druck aufzubauen. Bei verschlossenem zweiten Auslaß 22 bildet sich in der Kammer 2 eine rotierende Kondensatschicht 26 mit der Dicke Δs aus. Die rotierende Kondensatschicht weist einen Radius r3 auf. Aufgrund der Zentrifugalkräfte infolge der Rotationsströmung bildet sich allgemein bei einem Radius r ein statischer Druck aus. Ein zu diesem statischen Druck zusätzlicher Druckaufbau Δp in der Kondensatschicht 26 wird im wesentlichen bestimmt von dem Produkt aus der Dichte ρ des Kondensats c, der Zentrifugalbeschleunigung b und der Dicke Δs der Kondensatschicht 26 gemäß folgender Gleichung: Δp = ρ * b * Δs = ρ * w 2 r * Δs w ist hierbei die Rotationsgeschwindigkeit und r ist der Radius des rotierenden Kondensats c. Bei ausreichendem Druck, d.h. bei ausreichender Dicke Δs der Kondensatschicht 26, kann das Kondensat c dann aus der Kammer 2 in den Druckbehälter gefördert werden.The condensate c is led out of the chamber 2 via the second outlet 22. In order to convey the condensate c back into the pressure vessel, for example, against the pressure prevailing in the pressure vessel, the second outlet 22 can initially be closed in order to build up a pressure in the condensate c. When the second outlet 22 is closed, a rotating condensate layer 26 with the thickness Δs forms in the chamber 2. The rotating condensate layer has a radius r3. Due to the centrifugal forces due to the rotational flow, a static pressure is generally formed at a radius r. An additional pressure build-up Δp in the condensate layer 26 to this static pressure is essentially determined by the product of the density ρ of the condensate c, the centrifugal acceleration b and the thickness Δs of the condensate layer 26 according to the following equation: Δp = ρ * b * Δs = ρ * w 2 r * Δs w is the speed of rotation and r is the radius of the rotating condensate c. With sufficient pressure, ie with a sufficient thickness Δs of the condensate layer 26, the condensate c can then be conveyed out of the chamber 2 into the pressure vessel.

Aufgrund der Rotationsströmung bildet sich in der Kammer in radialer Richtung, d.h. von der Rotationsachse 9 zum Mantel 14 hin, ein Druckanstieg aus. Insbesondere liegt in einem Zentralbereich 28 um die Rotationsachse 9 ein Unterdruck vor, so daß im Übergangsbereich 6 der Dampf v fast vollständig durch einen äußeren Bereich 30 in den Austrittsbereich 8 übertritt.Due to the rotational flow, the chamber forms in radial direction, i.e. from the axis of rotation 9 to the jacket 14 out, an increase in pressure. In particular lies in one Central region 28 a negative pressure around the axis of rotation 9, so that in the transition region 6 the steam v is almost completely through an outer region 30 into the outlet region 8 transgresses.

Gemäß Figur 2 weist die Kammer 2 als Übergangsbereich 6 eine Art Einschnürung auf. Die Querschnittsverengung der Kammer 2 im Übergangsbereich 6 wird also dadurch erreicht, daß die Kammer 2 nach innen gewölbt ist. Vom Übergangsbereich 6 aus weitet sich die Kammer 2 sowohl zum Eintrittsbereich 4 als auch zum Austrittsbereich 8 stetig auf, d.h. zwischen den einzelnen Bereichen treten keine abrupten Übergänge auf, um eine möglichst reibungs- und wirbelfreie Strömung zu ermöglichen. Um einen hohen Anteil der kinetischen Energie wieder in Druckenergie umzuwandeln, ist der Radius r4 des Austrittsbereiches 8 größer als der Radius r1 des Eintrittsbereiches 4. Der zweite Auslaß 22 ist gemäß Figur 2 ovalförmig ausgebildet.According to FIG. 2, the chamber 2 has a transition area 6 Kind of constriction. The cross-sectional narrowing of chamber 2 in the transition area 6 is achieved in that the Chamber 2 is arched inwards. From transition area 6 the chamber 2 widens both towards the inlet area 4 and also steadily up to the exit area 8, i.e. between abrupt transitions do not occur in individual areas to enable a flow that is as frictionless and vortex-free as possible. To get a high percentage of kinetic energy back in Converting pressure energy is the radius r4 of the outlet area 8 larger than the radius r1 of the entry area 4. The second outlet 22 has an oval shape according to FIG.

Die Einschnürung der Kammer 2 zur Querschnittsverengung und damit zur Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit ist besonders vorteilhaft. Abweichend hiervon ist es aber auch möglich, die Einschnürung nur als eine Barriere für das Kondensat c aufzufassen, damit das abzentrifugierte Kondensat c nicht in den Austrittsbereich 8 übertreten kann. Diesem Zweck dient auch eine Art Kondensatrinne oder Kondensatmulde im Eintrittsbereich 4.The constriction of the chamber 2 for narrowing the cross section and thus increasing the speed of rotation is special advantageous. Deviating from this, it is also possible to Constriction only as a barrier to the condensate c, so that the centrifuged condensate c does not enter the Exit area 8 can cross. This also serves the purpose a kind of condensate trough or condensate trough in the entrance area 4th

Die Querschnittsänderung der Kammer 2 in Richtung der axialen Strömung zur Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit zur Umwandlung der kinetischen Energie in Druckenergie und umgekehrt ist ebenfalls besonders vorteilhaft. Die Umwandlung der kinetischen Energie in Druckenergie im Austrittsbereiches 8 kann anstatt durch eine Vergrößerung der Querschnittsfläche aber auch durch die geeignete tangentiale Anordnung des ersten Auslasses 20 in Richtung der Rotationsströmung erreicht werden.The cross-sectional change of the chamber 2 in the direction of the axial Flow to change the rotational speed for conversion the kinetic energy in pressure energy and vice versa is also particularly advantageous. The conversion of the kinetic energy in pressure energy in the outlet area 8 can instead of increasing the cross-sectional area but also by the suitable tangential arrangement of the first Outlet 20 reached in the direction of the rotational flow become.

Entsprechend Figur 3 ist die Kammer 2 der Einrichtung zum Überhitzen von Dampf an den Dampfaustrittsstutzen 32 eines Reaktordruckbehälters 34 eines Siedewasserreaktors angeschlossen. Der Reaktordruckbehälter 34 ist teilweise mit einer Kühlflüssigkeit 1, beispielsweise Wasser, gefüllt. In diesem von der Kühlflüssigkeit 1 gebildeten Flüssigkeitsbereich 36 ist der Reaktorkern 38 mit den nicht näher dargestellten Brennelementen angeordnet. Infolge der Spaltprozesse im Reaktorkern erhitzt sich die Kühlflüssigkeit 1 und es entsteht Dampf v, der sich im Dampfbereich 40 oberhalb des Flüssigkeitsbereiches 36 ansammelt. Der Dampf v tritt durch den Dampfaustrittsstutzen 32 in die Kammer 2 durch den Einlaß 16 ein. In der Kammer 2 scheidet sich ein Teil des Dampfes v als Kondensat c aus und verläßt die Kammer 2 über den zweiten Auslaß 22. Der nicht auskondensierte Restdampf verläßt die Kammer 2 als Heißdampf über den ersten Auslaß 20 und treibt eine Turbine 42 an. Die Turbine 42 ist über eine Welle 44 mit einem Generator 46 zur Erzeugung von elektrischer Energie verbunden.According to Figure 3, the chamber 2 of the device for Overheating steam at the steam outlet port 32 one Reactor pressure vessel 34 connected to a boiling water reactor. The reactor pressure vessel 34 is partially with a Cooling liquid 1, for example water, filled. In this liquid area formed by the cooling liquid 1 36 is the reactor core 38 with those not shown in detail Fuel elements arranged. As a result of the splitting processes The cooling liquid 1 heats up in the reactor core and it is formed Vapor v, which is in the vapor area 40 above the liquid area 36 accumulates. The steam v passes through the Steam outlet port 32 into chamber 2 through inlet 16 on. Part of the vapor v separates in the chamber 2 as Condensate c out and leaves chamber 2 via the second Outlet 22. The uncondensed residual steam leaves the Chamber 2 as superheated steam through the first outlet 20 and drives a turbine 42. The turbine 42 is connected via a shaft 44 a generator 46 for generating electrical energy connected.

Der Dampf v verläßt die Turbine 42 und wird infolge von Wärmetauschprozessen durch den Kühlwasserkreislauf 48 abgekühlt, so daß der Dampf v vollständig kondensiert und dem Reaktordruckbehälter 34 als Kühlflüssigkeit 1 über den Eintrittsstutzen 48 wieder zugeführt werden kann. Das in der Kammer 2 auskondensierte Kondensat c wird dem Reaktordruckbehälter 34 ebenfalls als Kühlflüssigkeit 1 zugeführt. Um allerdings ein Rückströmen der Kühlflüssigkeit 1 aus dem Reaktordruckbehälter 34 in die Kammer 2 zu verhindern, ist im zweiten Auslaß 22 eine Rückschlagarmatur, insbesondere eine Rückschlagklappe 50, angeordnet.The steam v leaves the turbine 42 and becomes a result of heat exchange processes cooled by the cooling water circuit 48, so that the steam v fully condenses and the reactor pressure vessel 34 as cooling liquid 1 via the inlet connection 48 can be fed again. That in chamber 2 condensed c is condensed to the reactor pressure vessel 34 also supplied as cooling liquid 1. However, at one Backflow of the cooling liquid 1 from the reactor pressure vessel To prevent 34 in the chamber 2 is in the second outlet 22 a check valve, in particular a check valve 50, arranged.

Solange der Druck der Kühlflüssigkeit 1 im Reaktordruckbehälter 34 den Druck des Kondensats c in der Kondensatschicht 26 in der Kammer 2 übersteigt, ist die Rückschlagklappe 50 geschlossen. Bei geschlossener Rückschlagklappe 50 wächst die Dicke Δs der Kondensatschicht 26, wodurch der Druck in dieser Kondensatschicht 26 gemäß obiger Gleichung erhöht wird. Übersteigt dieser Druck den im Reaktordruckbehälter 34 herrschenden Druck, so öffnet die Rückschlagklappe 50 automatisch, und das Kondensat c kann als Kühlflüssigkeit 1 in den Reaktordruckbehälter 34 strömen. Dabei verringert sich die Dicke Δs der Kondensatschicht 26 und der dort herrschende Druck, der Innendruck, nimmt wieder ab, bis er unter den im Reaktordruckbehälter 34 herrschenden Druck, den Außendruck, fällt. Sobald dies eintritt schließt die Rückschlagklappe 50 wieder automatisch und der Prozeß des Druckaufbaus in der Kondensatschicht 26 beginnt von neuem. Druckaufbau und Abströmen des Kondensats c aus der Kammer 2 gegen einen äußeren Druck werden daher automatisch, d.h. ohne jegliche äußere Einflüsse, geregelt. Durch geeignete Wahl der Randbedingungen kann erreicht werden, daß sich dieser Vorgang nicht ständig zyklisch wiederholt, sondern daß sich ein stationärer Zustand ausbildet, bei dem der aus der Kammer 2 abgeführte Kondensatmassenstrom immer ebenso groß ist wie der in der Kammer 2 abgeschiedene Massenstrom.As long as the pressure of the coolant 1 in the reactor pressure vessel 34 the pressure of the condensate c in the condensate layer 26 in the chamber 2, the check valve 50 is closed. When the check valve 50 is closed, the Thickness Δs of the condensate layer 26, which causes the pressure in it Condensate layer 26 is increased according to the above equation. exceeds this pressure that prevailing in the reactor pressure vessel 34 Pressure, the check valve 50 opens automatically, and the condensate c can be used as cooling liquid 1 in the reactor pressure vessel 34 stream. This reduces the thickness Δs the condensate layer 26 and the pressure prevailing there, the Internal pressure decreases again until it drops below that in the reactor pressure vessel 34 prevailing pressure, the external pressure, falls. As soon as this occurs, the check valve 50 closes again automatically and the process of building up pressure in the condensate layer 26 starts again. Pressure build-up and outflow of the Condensate c from the chamber 2 against an external pressure therefore automatically, i.e. without any external influences, regulated. A suitable choice of boundary conditions can be achieved be that this process is not constantly cyclical repeated, but that a steady state develops, in which the condensate mass flow discharged from the chamber 2 is always the same size as that deposited in chamber 2 Mass flow.

Abweichend von Figur 3 kann die Kammer 2 auch vollständig innerhalb des Reaktordruckbehälters 34 angeordnet und der erste Auslaß 20 über eine Dampfleitung mit der Turbine 42 verbunden werden. Damit entfällt eine spezielle Rückführleitung für das abgeschiedene Kondensat sowie die Auslegung der Kammer 2 für den vollen Betriebs- bzw. Störfalldruck.Deviating from FIG. 3, the chamber 2 can also be completely inside of the reactor pressure vessel 34 and the first Outlet 20 connected to turbine 42 via a steam line become. This eliminates the need for a special return line for the separated condensate and the design of chamber 2 for the full operating or accident pressure.

Durch den Einsatz einer Einrichtung zum Überhitzen von Dampf v in einem Wasser-Dampf-Kreislauf einer Kernkraftanlage wird der Dampf v von dem Wasser-Dampf-Gemisch getrennt und die Turbine wird mit Heißdampf angetrieben. Diese Einrichtung zum Überhitzen von Dampf v bietet zum einen die Möglichkeit, die aufwendigen Einrichtungen zur Dampf-Wasser-Separation, beispielsweise die Dampftrockner bei den Siedewasserreaktoren zu ersetzen. Zum anderen bietet eine solche Einrichtung die Möglichkeit, die Turbine 42 anstatt mit Sattdampf mit Heißdampf zu betreiben und somit die Schwierigkeiten zu vermeiden, die durch den Aufprall von Wassertropfen auf die Turbinenschaufeln hervorgerufen werden.By using a device for overheating Steam v in a water-steam cycle of a nuclear power plant the steam v is separated from the water-steam mixture and the turbine is powered by superheated steam. This facility for superheating steam v offers the possibility the complex facilities for steam-water separation, for example the steam dryer in the boiling water reactors to replace. On the other hand, such a facility offers the Possibility of using turbine 42 instead of saturated steam with superheated steam to operate and thus avoid the difficulties caused by the impact of water drops on the turbine blades are caused.

Anhand von Figur 4 sollen nun die physikalischen Prozesse eines solchen Verfahrens zum Überhitzen von Dampf erklärt werden. In Figur 4 ist ein Ausschnitt aus einem Mollier-Enthalpie (h) -Entropie (s) -Diagramm skizziert. Auf der Ordinate ist die Enthalpie h in kJ/kg und auf der Abszisse die spezifische Entropie s in kJ/(Kg*K) angegeben. Die durchgezogenen Linien in diesem Diagramm sind Isobaren, die gestrichelten Linien sind Isothermen und die strichpunktierten Linien sind Kurven entlang denen der Dampfgehalt x konstant ist. Dampfgehalt x = 1 bedeutet, daß sich im Dampf keine auskondensierten Flüssigkeitstropfen befinden. Ein Dampfgehalt x von 0,6 bedeutet hingegen, daß ein Flüssigkeits-Dampf-Gemisch vorliegt, wobei der Massenanteil des Dampfes 60% und der der Flüssigkeit 40% beträgt. Entlang der Kurve mit x = 1 liegt Sattdampf vor. Unterhalb dieser Kurve, d.h. mit einem Dampfgehalt x < 1, liegt Naßdampf und oberhalb der Sattdampflinie mit x = 1 liegt überhitzter Dampf vor. Die Pfeile zwischen den Punkten 1-4 geben die einzelnen physikalischen Zustandsänderungen an, die im folgenden näher erläutert werden: The physical processes of a such a process for steam superheating. In Figure 4 is a section of a Mollier enthalpy (h) entropy (s) diagram outlined. On the ordinate is the enthalpy h in kJ / kg and the specific one on the abscissa Entropy s given in kJ / (Kg * K). The solid ones Lines in this diagram are isobars that are dashed Lines are isotherms and the dash-dotted lines are Curves along which the steam content x is constant. vapor content x = 1 means that none condensed out in the steam Drops of liquid. A steam content x of 0.6 means however, that there is a liquid-vapor mixture, the mass fraction of the vapor being 60% and that of the liquid Is 40%. There is saturated steam along the curve with x = 1 in front. Below this curve, i.e. with a steam content x <1, is wet steam and above the saturated steam line x = 1 there is superheated steam. The arrows between the Points 1-4 give the individual physical changes in state which are explained in more detail below:

In einem Reaktordruckbehälter 34 eines Siedewasserreaktors beträgt der Druck des Dampfes v typischerweise 70 bar und die Temperatur etwa 286 °C. Dieser Punkt ist im Mollier-h-s-Diagramm mit der Ziffer 1 gekennzeichnet. Beim Einströmen in die Kammer 2 verringert sich der Druck und die Temperatur des Dampfes v und gleichzeitig erhöht sich seine Geschwindigkeit. Vernachlässigt man zunächst die dabei auftretende Phasenseparation und Reibungseffekte, so läßt sich dieser Vorgang als eine adiabatische Expansion auffassen. Im Mollier-Diagramm entspricht dies einer senkrechten Linie nach unten. Für solch eine adiabatische Expansion läßt sich eine Beziehung zwischen der spezifischen Enthalpie h und der Geschwindigkeit w der Strömung herstellen. Diese Beziehung ist als Skala im Mollier-Diagramm mit eingeblendet. Auf der linken Seite dieser Skala ist die Enthalpieänderung Δh in kJ/kg linear und auf der rechten Seite die Geschwindigkeit w in m/s aufgetragen. Unterstellt man beim Einströmen in die Kammer 2 ein kritisches Druckverhältnis, d.h. der Druck des Dampfes v reduziert sich von ursprünglich 70 bar auf etwa 40 bar, dann erhält man zunächst eine Rotationsgeschwindigkeit von etwa 450 m/s. Bei einer Reduzierung des Radius der Rotationsströmung von r5 = 1,5 Meter, auf r2' = 0,7 Meter im Übergangsbereich, erhält man dann eine Rotationsgeschwindigkeit von etwa 965 m/s. Legt man zudem eine axiale Strömungsgeschwindigkeit von etwa 300 m/s zugrunde, dann resultiert daraus eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit w des Dampfes v von etwa 1000 m/s. Da der Dampf v im Reaktordruckbehälter 34 zuvor nahezu keine Geschwindigkeit w aufwies, entspricht die Enthalpieänderung Δh entlang der Adiabate von Punkt 1 zu Punkt 2 den 1000 m/s. Aus dem Mollier-Diagramm ist dann abzulesen, daß sich der Dampf auf einen Druck von ca. 3,5 bar entspannen und einen Dampfgehalt von x = 0,78 erreichen würde.In a reactor pressure vessel 34 of a boiling water reactor the pressure of the vapor v is typically 70 bar and the Temperature about 286 ° C. This point is in the Mollier-h-s diagram marked with the number 1. When flowing into the Chamber 2 reduces the pressure and temperature of the Steam v and at the same time its speed increases. If you neglect the phase separation that occurs and friction effects, this process can be described as understand an adiabatic expansion. In the Mollier diagram this corresponds to a vertical line downwards. For such an adiabatic expansion can be a relationship between the specific enthalpy h and the speed w der Establish flow. This relationship is as a scale in the Mollier diagram also shown. To the left of this The change in enthalpy Δh in kJ / kg is linear and the speed w in m / s is plotted on the right. One assumes a critical when flowing into the chamber 2 Pressure ratio, i.e. the pressure of the vapor v is reduced then increases from originally 70 bar to about 40 bar you start with a rotation speed of about 450 m / s. When reducing the radius of the rotary flow from r5 = 1.5 meters, to r2 '= 0.7 meters in the transition area, then you get a rotation speed of about 965 m / s. You also set an axial flow velocity of around 300 m / s, this results in a medium one Flow velocity w of the steam v of about 1000 m / s. Since the steam v in the reactor pressure vessel 34 previously almost the speed w did not correspond to the enthalpy change Δh along the adiabatic from point 1 to point 2 the 1000 m / s. It can then be seen from the Mollier diagram that that the steam relax to a pressure of approx. 3.5 bar and would reach a steam content of x = 0.78.

Die bisher vernachlässigte Phasenseparation wird nun in dem Schritt von Punkt 2 nach Punkt 3 berücksichtigt. Während der Phasenseparation bleibt der Druck des Dampf-Wasser-Gemisches konstant, d.h. die Phasenseparation verläuft im Mollier-Diagramm entlang einer Isobaren. Während der Phasenseparation erhöht sich der Dampfgehalt x kontinuierlich, d.h. das Dampf-Wasser-Gemisch wird zunehmend flüssigkeitsärmer, bzw. dampfreicher. Durch die sehr hohe Rotationsgeschwindigkeit der Strömung werden die auskondensierten Flüssigkeitstropfen äußerst wirkungsvoll abzentrifugiert, so daß im verbleibenden Restdampf eine Restfeuchte von beispielsweise 2% zu erreichen ist. Dies entspricht einem Dampfgehalt von x = 0,98. Der Schnittpunkt der Isobare mit 3,5 bar und der Kurve mit konstantem Dampfgehalt x = 0,98 definiert somit den Punkt 3. Der Dampf v, der in den Austrittsbereich 8 übertritt, wird daher bei obigen Voraussetzungen durch den Punkt 3 im Mollier-Diagramm definiert.The previously neglected phase separation is now in the Step from point 2 to point 3 taken into account. During the Phase separation remains the pressure of the steam-water mixture constant, i.e. phase separation takes place in the Mollier diagram along an isobar. During phase separation the steam content x increases continuously, i.e. the steam-water mixture is becoming increasingly low in liquid and vapor. Due to the very high rotational speed of the The condensed liquid drops become extremely flow centrifuged effectively so that in the remaining Residual steam to achieve a residual moisture content of, for example, 2% is. This corresponds to a steam content of x = 0.98. The Intersection of the isobar at 3.5 bar and the curve at constant Steam content x = 0.98 thus defines point 3. The Steam v, which passes into the outlet area 8, is therefore in the above conditions by point 3 in the Mollier diagram Are defined.

Im Austrittsbereich 8 vollzieht sich nun der umgekehrte physikalische Prozeß wie im Eintrittsbereich 4. Die bestehende kinetische Energie der Strömung wird wieder in Enthalpie h umgewandelt. Da eine Rotationsströmung in erster Linie als reibungsfrei betrachtet werden kann, und da durch die spezielle oben beschriebene Ausgestaltung des ersten Auslasses 20 die Geschwindigkeit nahezu wieder auf 0 reduziert werden kann, entspricht die im Mollier-Diagramm anzutragende Enthalpieänderung Δh in erster Linie wieder den 1000 m/s der Geschwindigkeit w. Der Prozeß von Punkt 3 nach Punkt 4 kann wiederum wie schon der Prozeß von Punkt 1 nach Punkt 2 als eine adiabatische Zustandsänderung aufgefaßt werden, da kein Wärmeaustausch erfolgt. Im Mollier-Diagramm bedeutet dies also wiederum eine senkrechte Linie von Punkt 3 nach Punkt 4. Wie aus dem Mollier-Diagramm ersichtlich ist, tritt der Dampf v dabei von dem Naßdampfgebiet (x<1) in das Heißdampfgebiet über. Bei den obigen Annahmen erreicht der Dampf eine Temperatur von 380 °C bei einem Druck von etwa 31 bar. Der Dampf ist also um etwa 95 °K wärmer als der im Reaktordruckbehälter erzeugte Sattdampf. Der Druck hat sich dagegen von 70 bar auf weniger als die Hälfte, nämlich 31 bar verringert. Bezogen auf diese 31 bar beträgt die Überhitzung des Dampfes v etwa 144 K. The reverse physical process now takes place in the exit region 8 Process as in the entrance area 4. The existing kinetic energy of the flow is again in enthalpy h converted. Because a rotational flow primarily as can be viewed smoothly, and because of the special Design of the first outlet 20 described above the speed can be reduced almost back to 0 can correspond to the enthalpy change to be reported in the Mollier diagram Δh primarily the 1000 m / s of speed again w. The process from point 3 to point 4 can again like the process from point 1 to point 2 as an adiabatic change of state can be understood as no Heat exchange takes place. In the Mollier diagram, this means again a vertical line from point 3 to point 4. As can be seen from the Mollier diagram, the steam occurs v thereby from the wet steam area (x <1) into the hot steam area about. With the above assumptions, the steam reaches a temperature of 380 ° C at a pressure of about 31 bar. The steam is about 95 ° K warmer than that in the reactor pressure vessel generated saturated steam. The pressure, on the other hand, has risen from 70 bar less than half, namely 31 bar reduced. Based to this 31 bar the superheat of the steam v is approximately 144 K.

Wie hoch der Anteil des Heißdampfes, der die Kammer 2 verläßt, gemessen an dem Gesamtdampfeintritt in die Kammer 2 ist, läßt sich nach Kontinuitäts- sowie Energiegleichung aus folgender Gleichung erhalten: m0h0 = m3(h3 + w 3 2 2 ) + (m0 - m3) * (hc + w c 2 2 ) According to the continuity and energy equation, the proportion of the superheated steam leaving chamber 2, measured in relation to the total steam entry into chamber 2, can be obtained from the following equation: m 0 H 0 = m 3 (H 3 + w 3 2 2 ) + (m 0 - m 3 ) * (H c + w c 2 2 )

Der Index 0 bezieht sich dabei auf den Zustand des Dampfes v im Reaktordruckbehälter, der Index 3 bezieht sich auf den Zustand des Dampfes v vor dem Übertritt in den Austrittsbereich 6 und entspricht dem Zustand des Dampfes im Punkt 3 des Mollier-Diagramms. Der Index c bezeichnet die entsprechenden Größen für das Kondensat c im Eintrittsbereich 4 und bezeichnet die jeweilige Masse.The index 0 refers to the state of the steam v in the reactor pressure vessel, index 3 refers to the condition of the steam v before it passes into the outlet area 6 and corresponds to the state of the steam in point 3 of the Mollier diagram. The index c denotes the corresponding ones Sizes for the condensate c in the inlet area 4 and designated the respective mass.

Aufgrund der Zentrifugalkräfte infolge der Rotationsströmung steht das Kondensat c bei einem Radius r3 = 1,6 m etwa unter einem Druck von 43 bar. Da sich das Kondensat c bis zu diesem Sättigungsdruck aufheizt, beträgt seine spezifische Enthalpie h_c = 1110 kJ/kg. Infolge von Reibungseffekten zwischen Mantel 14 und Kondensat c beträgt die Rotationsgeschwindigkeit des Kondensats c beispielsweise etwa w = 200 m/s. Die Werte der spezifischen Enthalpie h₀ und h₃ können aus dem Mollier-Diagramm entnommen werden. Die Geschwindigkeit w₃ beträgt wie oben ausgeführt etwa 1000 m/s. Mit diesen Werten ergibt sich für den Dampf v ein Massenanteil von etwa 79,2% und etwa 20,8% werden als Kondensat abgetrennt, d.h. ein sehr großer Massenanteil des Sattdampfes verläßt die Einrichtung zum Überhitzen von Dampf als Dampf v, der dann eine Turbine mit hohem thermischen Wirkungsgrad antreiben kann.Due to the centrifugal forces due to the rotational flow, the condensate c is at a radius r3 = 1.6 m approximately under a pressure of 43 bar. Since the condensate c heats up to this saturation pressure, its specific enthalpy h _c = 1110 kJ / kg. As a result of friction effects between the jacket 14 and the condensate c, the speed of rotation of the condensate c is, for example, approximately w = 200 m / s. The values of the specific enthalpy h ₀ and h ₃ can be found in the Mollier diagram. As stated above, the speed w ₃ is approximately 1000 m / s. These values result in a mass fraction of approximately 79.2% for the steam v and approximately 20.8% are separated off as condensate, ie a very large mass fraction of the saturated steam leaves the device for superheating steam as steam v, which then becomes a turbine can drive with high thermal efficiency.

Die oben aufgeführten Zahlenbeispiele dienen ausschließlich zur Erklärung der prinzipiellen Wirkungsweise des Verfahrens sowie der Einrichtung zum Überhitzen von Dampf. In ihnen ist keine Begrenzung, weder der geometrischen Größen der Kammer noch der thermodynamischen Größen wie Druck, Temperatur oder Geschwindigkeit zu sehen.The numerical examples listed above serve exclusively to explain the principle of operation of the method and the device for superheating steam. Is in them no limit, neither the geometric sizes of the chamber nor the thermodynamic variables such as pressure, temperature or To see speed.

Claims

Method for the superheating of steam (v), wherein

a) the pressure energy of the steam (v) is converted at least partially into a rotational flow about an axis of rotation (9) and into an axial flow superposed on the rotational flow and running in the direction of the axis of rotation (9),

b) the rotational velocity of the steam (v) in the direction of the axis of rotation (9) is increased by reducing the flow cross-section, condensate (c) and residual steam being generated,

c) the condensate (c) is separated from the residual steam upstream of the reduction of the flow cross-section in an entry region (4) and is subsequently discharged essentially radially outward,

d) the residual steam is conveyed further in the direction of the axis of rotation (9), its rotational velocity is reduced and, at the same time, the residual steam is superheated and converted into hot steam.
Method according to Claim 1, wherein, in order to form the rotational flow, the steam (v) enters a chamber (2) tangentially to the shell (14) of the latter and approximately perpendicularly to the axis of rotation (9) and the steam (v) flows through the chamber (2) in the direction of the axis of rotation (9).
Method according to Claim 2, wherein the condensate (c) is discharged from the shell (14) and, if appropriate, is previously collected on the shell (14) of the chamber (2).
Method according to Claim 1, wherein saturated steam generated in a reactor pressure vessel (34) of a boiling water reactor plant is converted into hot steam.
Apparatus for the superheating of steam (v), with a chamber (2) of essentially rotationally symmetrical design

a) which extends in the direction of an axis of rotation (9),

b) which has an entry region (4) for at least partially converting the pressure energy of the steam (v) into kinetic energy of the steam (v) and for separating a condensate (c), condensed out at the same time, from the residual steam which has remained, and wherein an inlet (16) is arranged in the entry region (4) in such a way that a rotational flow forms in the entry region (4),

c) which has a transitional region (6) for increasing the kinetic energy, which follows the entry region (4) and the cross-sectional area of which is smaller than that of the entry region (4),

d) which has an exit region (8), following the transitional region (6), for reducing the kinetic energy of the residual steam and for converting the residual steam into hot steam, the cross-sectional area of said exit region being larger than that of the transitional region (6),

e) in which the exit region (8) has a first outlet (20) for the hot steam and the entry region (4) has a second outlet (22) for the condensate (c), said second outlet being spaced radially from the axis of rotation (9).
Apparatus according to Claim 5, wherein the chamber (2) is largely free of internal fixtures.
Apparatus according to Claim 1, wherein the inlet (16) in the entry region (4) is arranged tangentially to the shell (14) of the chamber (2) and essentially perpendicularly to the axis of rotation (9).
Apparatus according to Claim 7, wherein the inlet (16) in the entry region (4) is designed as a nozzle.
Apparatus according to one of Claims 5 to 8, wherein the first outlet (20) is arranged tangentially and essentially perpendicularly to the axis of rotation (9) and, in the direction of the rotational flow, on the shell (14) of the chamber (2).
Apparatus according to one of Claims 5 to 9, wherein the second outlet (22) is arranged tangentially to the shell (14) of the chamber (2) and essentially perpendicularly to the axis of rotation (9).
Apparatus according to one of Claims 5 to 10, wherein the second outlet (22) is arranged in the direction of flow of the rotational flow.
Apparatus according to one of Claims 5 to 11, wherein the second outlet (22) is spaced further from the axis of rotation (9) than the inlet (16).
Apparatus according to one of Claims 5 to 12, wherein a non-return accessory (50) is arranged in the second outlet (22).
Use of an apparatus according to one of Claims 5 to 13 in a nuclear power station, in particular in a nuclear power station with a boiling water reactor, for converting a saturated steam into hot steam and into condensate (c).