Helzrohr für Dampferzeuger mit hohen Reizgasgeschwindigkeiten. Es sind Dampferzeuger vorgeschlagen worden, bei denen die Hsizgase mit sehr grossen Geschwindigkeiten (w > ungefähr 200 m/sek) durch die als Heizflächen die nenden Heizrohre geschickt werden. Um die hohen Strömungsgesehwindigkeiten zu er zeugen, sind grössere Druckgefälle erforder lich, die entweder durch Verpuffung des Brennstoff-Luft,emisches oder durch einen Verdichter,
der das Brennstoff-Luftgemisch mit einem höheren Druck in die Brennkam- mer liefert, erhalten werden. Aus wirtschaft- lichen Gründen ist anzustreben, dass dieses Druckgefälle möglichst niedrig ist und trotz dem eine hohe Geschwindigkeit ergebe. Diese Forderung kann in weitgehendem Masse durch die besondere Ausbildung der Reiz rohre erfüllt werden, und zwar gemäss vor liegender Erfindung dadurch, dass das Heiz rohr am Eintritt der Heizgase düsenartig verengt, am Austritt dagegen diffusorartig erweitert ist.
Durch die Ausbildung des Heizgaseintrittes als Düse wird die höchste Geschwindigkeit bereits am Anfang des Rohres erzeugt, nämlich da, wo die Ileiz- gase noch die höchste Temperatur aufweisen, so dass schon verhältnismässig niedrige Druch- unterschiede genügen, um grosse Wärme gefälle und damit hohe Strömungsgeschwin digkeiten zu erzeugen. Am Austritt der Heizgase werden die Heizrohre dagegen mit einer diffusorartigen Erweiterung versehen, in welcher die noch hohe Strömungs geschwindigkeit in Druck zurückverwandelt wird.
Es ist dabei zu berücksichtigen, dass die Gase am Ende des Rohres bereits tief abgekühlt sind und wegen der grösseren Dichte daher im Diffusor mit einer gegebe nen Strömungsgeschwindigkeit ein grösseres Druckverhältnis zu überwinden vermögen als für die Erzeugung dieser gleichen Ge- schwindigkeit für die heissen Gase in der Düse erforderlich war.
Durch die Abküh lung der Gase im Rohr, die im vorliegenden Falle zum Zwecke der Dampferzeugung vor genommen wird, liesse sich also theoretisch nicht nur das zur Erzeugung der hohen Stiö- mungsgeschwindigkeit erforderliche Druck gefälle ohne äussere Verdichtungsarbeit auf bringen, sondern es liesse sich sogar darüber hinaus ein gewisser Überdruck erzeugen.
In Praxis ist dies jedoch nicht. in diesem weit gehenden Masse der Fall, da bekanntlich die Verdichtung in einem Diffusor mit viel schlechterem Wirkungsgrade vor sich geht als die Geschwindigkeitserzeugung in einer Düse und die Wärmeabgabe trotz grosser Wärmeübergänge eine solche Rohrlänge er fordert, dass der Rohrwiderstand fühlbar in Erscheinung tritt. Immerhin lässt sich durch die vorgeschlagene Ausbildung der Heizrohre der zur Erzielung grosser Strömungs geschwindigkeiten erforderliche Druckunter schied wesentlich vermindern.
Für die Höhe des Rohrwiderstandes kommt noch in Be tracht, dass sich auch hier die durch die Abkühlung der Gase herbeigeführte Ge schwindigkeitsverminderung wie in einem Diffusor rückverdichtend auswirkt, diese Rückverdichtung aber einer Widerstands minderung gleichkommt.
In der Zeichnung sind verschiedene For men der Heizrohre gemäss der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt ein Heizrohr mit zylindrischem Rohrkörper 1., Düse 2 am Eintritt, Diffusor 3 am Austritt.
Die Geschwindigkeit im Teil 1 nimmt. nahe zu im gleichen Masse ab wie die absolute Heisgastemperatur. Fig. 2 zeigt ein Rohr mit mittlerem, im Querschnitt abnehmendem Teil 4; 5 ist die Düse, 6 der Diffusor. Die Querschnittsabnahme kann so gewählt sein, dass die Geschwindigkeit im Rohr kon stant bleibt. Die Querschnittsabnahme- des Rohres kann zum Beispiel dadurch erhalten werden, dass man das kreisrunde Rohr gegen das Austrittsende zu zunehmend oval drückt.
Nach Fig. 3 ist der ganze Rohrkörper 7 als Diffusor ausgebildet. Dieser Diffusor schliesst unmittelbar an die Düse 8 an. Der Diffusor dient als Heizfläche. Die Rohre werden im allgemeinen möglichst geradlinig ausgeführt.
Da im Diffusor die Geschwin digkeitsänderung nur vom Gas, nicht aber oder nur in geringem Masse von etwaigen festen Bestandteilen mitgemacht wird, so wirkt der Diffusor als Aschen- und Schlak- kenabscheider, sobald man das auf kleine Ge schwindigkeit gebrachte Heizgas zum Bei spiel seitwärts abströmen lässt. Dies ist in Fig. 1 durch Andeutung des Abgaskanals veranschaulicht.
Helzrohr for steam generators with high irritant gas velocities. Steam generators have been proposed in which the heating gases are sent at very high speeds (w> approximately 200 m / sec) through which the heating pipes act as heating surfaces. In order to generate the high flow velocities, larger pressure gradients are required, which are created either by deflagration of the fuel-air mixture or by a compressor
which delivers the fuel-air mixture into the combustion chamber at a higher pressure. For economic reasons, the aim should be that this pressure gradient is as low as possible and, despite this, results in a high speed. This requirement can be met to a large extent by the special design of the stimulus tubes, according to the present invention in that the heating tube narrows like a nozzle at the inlet of the heating gases, but is expanded like a diffuser at the outlet.
By designing the heating gas inlet as a nozzle, the highest speed is already generated at the beginning of the pipe, namely where the oxygen gases are still at their highest temperature, so that even relatively low pressure differences are sufficient to achieve high heat gradients and thus high flow speeds to generate dities. At the outlet of the hot gases, on the other hand, the heating pipes are provided with a diffuser-like extension in which the still high flow rate is converted back into pressure.
It must be taken into account that the gases at the end of the pipe are already deeply cooled and, because of their greater density, are able to overcome a greater pressure ratio in the diffuser with a given flow rate than for the generation of this same rate for the hot gases in the nozzle was required.
By cooling the gases in the pipe, which in the present case is used to generate steam, theoretically not only could the pressure drop required to generate the high flow velocity be achieved without external compression work, but it could even be higher also generate a certain overpressure.
In practice, however, this is not the case. This is largely the case, as it is well known that the compression in a diffuser is much less efficient than the generation of speed in a nozzle and the heat dissipation, despite large heat transfers, requires a pipe length such that the pipe resistance can be felt. After all, the proposed design of the heating pipes can significantly reduce the pressure difference required to achieve high flow velocities.
For the level of the pipe resistance, it is also important that the reduction in speed brought about by the cooling of the gases has a recompressing effect like in a diffuser, but this recompression is equivalent to a reduction in resistance.
In the drawing, various For men of the heating pipes according to the invention are shown schematically. Fig. 1 shows a heating tube with a cylindrical tube body 1., nozzle 2 at the inlet, diffuser 3 at the outlet.
The speed in part 1 is increasing. almost to the same extent as the absolute hot gas temperature. 2 shows a tube with a central part 4 that decreases in cross section; 5 is the nozzle, 6 is the diffuser. The reduction in cross-section can be chosen so that the speed in the pipe remains constant. The decrease in cross section of the pipe can be obtained, for example, by pressing the circular pipe against the outlet end to become increasingly oval.
According to Fig. 3, the entire tubular body 7 is designed as a diffuser. This diffuser connects directly to the nozzle 8. The diffuser serves as a heating surface. The tubes are generally made as straight as possible.
Since the change in speed in the diffuser is only accompanied by the gas, but not, or only to a small extent, by any solid components, the diffuser acts as an ash and slag separator as soon as the low-speed heating gas flows off sideways, for example leaves. This is illustrated in Fig. 1 by indicating the exhaust duct.