Heizrohr für Dampferzeuger mit sehr hohen Heizgasgeschwindigkeiten
(w > 200 m%sek.) Es sind Dampferzeuger vorgeschlagen worden, bei denen die Heizgase
mit sehr großen Geschwindigkeiten (w > Zoo m/Sek.) durch die als Heizflächen dienenden
Heizrohre geschickt werden. Um die hohen Strömungsgeschwindigkeiten zu erzeugen,
sind größere Druckgefälle erforderlich, die entweder durch Verpuffen des Brennstoff-Luft-Gemisches
oder durch einen Verdichter erhalten werden, der das Brennstoff-Luft-Gemisch mit
einem höheren Druck in die Brennkammer liefert: Aus wirtschaftlichen Gründen ist
anzustreben, daß dieses Druckgefälle möglichst niedrig ist und trotzdem eine hohe
Geschwindigkeit ergibt. Diese Forderung soll in weitgehendem Maße durch die besondere
Ausbildung der Heizrohre erfüllt werden, und zwar gemäß vorliegender Erfindung dadurch,
daß das Heizrohr am Eintritt der Heizgase mit einer Düse, am Austritt dagegen mit
einem Diffuser versehen wird. Durch die Ausbildung des Heizgaseintrittes als gute
Düse wird die höchste Geschwindigkeit bereits am Anfang des Rohres erzeugt, nämlich
da, wo die Heizgase noch die höchste Temperatur aufweisen, so daß schon verhältnismäßig
niedrige Druckunterschiede genügen, um große Wärmegefälle und hohe Strömungsgeschwindigkeiten
zu erzeugen. Am Austritt der Heizgase werden die Heizrohre dagegen mit einer diffusorartigen
Erweiterung versehen, in welcher die noch hohe Strömungsgeschwindigkeit 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 gegebenen Strömungsgeschwindigkeit ein größeres Druckverhältnis zu überwinden
vermögen, ,als für die Erzeugung dieser gleichen Geschwindigkeit für die heißen
Gase in der Düse erforderlich war. Durch die Abkühlung der Gase im Rohr, die im
vorliegenden Fall zum Zwecke der Dampferzeugung vorgenommen wird, ließe sich also
theoretisch nicht nur das zur Erzeugung der hohen Strömungsgeschwindigkeit erforderliche
Druckgefälle ohne äußere Verdichtungsarbeit aufbringen, sondern es ließe sich sogar
darüber hinaus ein gewisser Überdruck erzeugen. In Wirklichkeit ist dies jedoch
nicht in diesem weitgehenden Maße der Fall, da bekanntlich die Verdichtung in einem
Diffusor mit viel schlechterem Wirkungsgrad vor sich geht als die Geschwindigkeitserzeugung
in einer Düse und die Wärmeabgabe trotz großer Wärmeübergänge ein solche Rohrlänge
erfordert, daß der Rohriv iderstand fühlbar in Erscheinung tritt. Immerhin läßt
sich durch die vorgeschlagene Ausbildung der Heizrohre der zum Erzielen großer Strömungsgeschwindigkeiten
erforderliche Druckunterschied wesentlich vermindern. Für die Höhe des Rohrwiderstandes
kommt noch in Betracht, daß sich auch hier die durch die Abkühlung der Gase herbeigeführte
Geschwindigkeitsverminderung wie in einem Difusor rückverdichtend
auswirkt,
diese Rückverdichtung aber einer Widerstandsminderung gleichkommt.Heating pipe for steam generators with very high heating gas speeds
(w> 200 m% sec.) Steam generators have been proposed in which the heating gases
at very high speeds (w> zoo m / sec.) through the heating surfaces
Heating pipes are sent. To generate the high flow velocities,
larger pressure gradients are required, either through deflagration of the fuel-air mixture
or be obtained by a compressor, which the fuel-air mixture with
Provides a higher pressure in the combustion chamber: For economic reasons it is
strive for this pressure gradient to be as low as possible and still be high
Speed results. This requirement is to a large extent due to the special
Formation of the heating pipes are met, according to the present invention by
that the heating tube at the inlet of the hot gases with a nozzle, on the other hand at the outlet
a diffuser is provided. By training the hot gas inlet as good
Nozzle, the highest speed is already generated at the beginning of the pipe, namely
where the heating gases are still at their highest temperature, so that already relatively
low pressure differences are sufficient to achieve large heat gradients and high flow velocities
to create. At the outlet of the hot gases, however, the heating pipes are fitted with a diffuser
Extension provided in which the still high flow velocity in pressure
is converted back. It must be taken into account that the gases at the end of the
Pipe are already deeply cooled and therefore in the diffuser because of the greater density
to overcome a greater pressure ratio with a given flow rate
ability, than for generating this same speed for the hot
Gases in the nozzle was required. By cooling down the gases in the pipe that are in the
This case is made for the purpose of steam generation, could therefore
theoretically not only that required to generate the high flow velocity
Apply pressure gradient without external compression work, but it could even be done
in addition, generate a certain overpressure. In reality, however, it is
not the case to this extent, as it is well known that there is compression in one
Diffuser is going on with much inferior efficiency than velocity generation
in a nozzle and the heat dissipation despite large heat transfers such a pipe length
requires that the Rohriv resistance be felt. At least lets
by the proposed design of the heating pipes to achieve high flow velocities
reduce the required pressure difference significantly. For the height of the pipe resistance
it is also possible that here, too, the effects caused by the cooling of the gases
Decrease in speed like recompressing in a diffuser
affects
this recompression is equivalent to a reduction in drag.
Auf den Abbildungen sind verschiedene Formen der Heizrohre gemäß der
Erfindung schematisch dargestellt. Abb. i zeigt ein Heizrohr mit gleichbleibendem
Querschnitt (zylindrisches Rohr) i, Düse 2 am Eintritt, Diffusor 3 am Austritt.
Die Geschwindigkeit im Rohr nimmt in gleichem Maße ab wie die absolute Heizgastemperatur.
Abb.2 zeigt ein Rohr mit abnehmendem Querschnitt, q., 5 ist die Düse, 6 der Diffusor.
Die Querschnittsabnahme kann so gewählt sein, daß die Geschwindigkeit im Rohr gleichbleibt.
Die Ouerschnittsabnahme des Rohres kann z. B. dadurch erhalten werden, daß man das
kreisrunde Rohr gegen das Austrittsende- zu zunehmend oval drückt. Das Heizrohr
der Abb. 3 ist selbst als Diffusor ausgebildet. Der Diffusor 7 schließt unmittelbar
an die Düse 8 an. Der Diffusor dient als Heizfläche. Die Rohre werden im allgemeinen
möglichst geradlinig ausgeführt. Da im Diffusor die Geschwindigkeitsänderung nur
vom Gas, nicht aber von etwaigen festen Bestandteilen mitgemacht wird, so wirkt
der Diffusor als Aschen- und Schlackenabscheider, sobald man das auf kleine* Geschwindigkeit
gebrachte Heizgas z. B. seitwärts abströmen läßt. Dies wurde auf Abb. i durch Andeutung
des Abgaskanales veranschaulicht.The figures show different shapes of the heating pipes according to FIG
Invention shown schematically. Fig. I shows a heating pipe with a constant
Cross-section (cylindrical tube) i, nozzle 2 at the inlet, diffuser 3 at the outlet.
The speed in the pipe decreases to the same extent as the absolute hot gas temperature.
Fig.2 shows a tube with a decreasing cross-section, q., 5 is the nozzle, 6 is the diffuser.
The reduction in cross-section can be chosen so that the speed in the pipe remains the same.
The cross-section decrease of the pipe can, for. B. obtained by the
circular tube against the outlet end to increasingly oval presses. The heating pipe
Fig. 3 is itself designed as a diffuser. The diffuser 7 closes immediately
to nozzle 8. The diffuser serves as a heating surface. The tubes are generally
as straight as possible. Since in the diffuser the speed change only
is participated in by the gas, but not by any solid constituents, so acts
the diffuser acts as an ash and slag separator as soon as you run it on low * speed
brought heating gas z. B. can flow sideways. This has been indicated in Fig. I
of the exhaust duct illustrated.
Es sei hier noch bemerkt, daß es an sich nicht mehr neu ist, Heizrohre
zu verwenden, deren Querschnitt entsprechend der Abkühlung der Heizgase abnimmt.
Dabei wird das Abnehmen des Querschnittes ebenfalls durch nach dem Austrittsende
zunehmendes Flachdrücken der Rohre erreicht. Auch Heizrohre mit zunehmendem Querschnitt
sind an sich bekannt. Es handelt sich jedoch hierbei um Rohre für die üblichen Heizrohrkessel
mit niedrigen Heizgasgeschwindigkeiten. Außerdem sind auch keine Düsen am Eintritt
der Heizrohre vorgesehen.It should be noted here that it is no longer new in and of itself, heating pipes
to use, the cross-section of which decreases according to the cooling of the hot gases.
The decrease in the cross section is also carried out after the exit end
increasing flattening of the pipes achieved. Also heating pipes with an increasing cross-section
are known per se. However, these are tubes for the usual heating tube boilers
with low heating gas speeds. In addition, there are no nozzles at the entrance
the heating pipes provided.