NO171873B - Kondensator - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en kondensator som angitt i krav l's innledning.

Slike apparater benyttes for å bringe et dampformet medium, særlig vanndamp, i indirekte kontakt med et kjølemedium for derved å avkjøle dampen så sterkt at den flytende fase utskilles og kan bortføres. Det dampformede medium står under et visst trykk, som ligger klart over omgivelsestrykket. Kondensatorer av den type som er definert i krav l's innledning, tilhører velkjent teknikk.

I termiske prosesser (eksempelvis i kraftverk og fjernvarme-anlegg) er det dessuten kjent å benytte en avspenningsbeholder for avspenning av trykksatt hetvann, kondensatavløp fra overhetet vanndamp eller startledninger i dampsystemer til tilnærmet atmosfæretrykk. Den avdampmengde som danner seg i denne forbindelse, blir vanligvis ført ut til atmosfæren gjennom en vertikalt oppover ført avdampledning.

En ulempe i denne forbindelse er at betydelige energimengder - vanligvis ligger avdamptemperaturen på ca. 105°C - frigis uten å benyttes til noe. Dessuten vil også en del av det i prosessen anvendte bruksvann, hvis oppberedning er forbundet med kostnader, gå tapt. De kraftige dampskyene som oppstår, vil også ha miljømessige konsekvenser, eksempelvis medføre en fare for isnedslag om vinteren.

Det er derfor en hensikt med oppfinnelsen mest mulig å kunne unngå dampskyer. Det vil i og for seg være naturlig her å tenke på bruk av konvensjonelle kondesatorer, men kjente kondensatorer egner seg knapt under de betingelser det her er tale om, hvor det dreier seg om kondensering av vanndamp som er avspent tett opptil atmosfæretrykk. Man må her også tenke på at man må være sikret en så godt som trykkløs utslipping av avdamp fra avspenningsbeholderen også i de tilfeller hvor det ikke forefinnes kjølemiddel for kondensatoren eller slikt kjølemiddel ikke forefinnes i tilstrekkelige mengder. I de kjente kondensatorer vil det i slike tilfeller oppstå en utillatelig trykkøking i avspenningsbeholderen, fordi avdampen ikke kondenserer eller ikke kondenserer raskt nok og heller ikke kan avledes på annen måte.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor å videreutvikle en kondensator av den innledningsvis nevnte type slik at den egner seg for bruk i vertikale avdampledninger, som i praksis fører til omgivelsestrykket avspent avdamp, og som gir sikker avledning av avdampen fra avspenningsbeholderen også dersom det skulle oppstå forstyrrelser i forbindelse med kjøle-middeltilførselen. Apparatet skal ha en enkel og mest mulig kompakt utførelse, slik at det uten særlig vanskeligheter også kan etterinnbygges i forhåndenværende anlegg.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en kondensator som angitt i krav 1, med de der i karakteristikken angitte kjennetegn. Fordelaktige videreutviklinger av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav 2-5.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningsfiguren.

Den på tegningen viste kondensator har et som en plate-konstruksjon utført hus, fortrinnsvis med sirkeltverrsnitt. Tverrsnittsformen kan imidlertid også være en annen, eksempelvis kvadratisk. I den foretrukne utførelsesform har huset en sylinderrørformet mantel 1 med en topp 2 og en bunn 3. Dampinnløpet 4 er utført som en rørstuss som går ut gjennom bunnen 3. Inne i beholderen fortsetter dampinnløpet 4 som et siktrør 5. Rørstussen og siktrøret er anordnet omtrentlig koaksialt med mantelens 1 vertikale lengdeakse. Siktrøret 5 ender i en avstand under toppen 2 og er oventil lukket med et lokk 20. Inne i kondensatoren er det i en avstand fra husmantelen 1 anordnet en innermantel 6, også denne fortrinnsvis koaksialt i forhold til husmantelen 1. Mellom husmantelen 1 og innermantelen 6 dannes det således en ringspalte 8, og mellom innermantelen 6 og siktrøret 5 dannes det et likeledes ringformet rom. I dette ringformede rom går det varmevekslerrør 11 for et kjølemedium. Dette ringformede rom utgjør således det egentlige kondenseringskammer. Innermantelen 6 er oventil avtettet med et innerlokk 7, men er åpent nedentil. I motsetning hertil har ringspalten 8 øverst en forbindelse til et dampsamlerom 9, som dannes mellom toppen 2 og lokket 7. Dette dampsamlerom 9 har et som en rørstuss utformet damp-nødutløp 10, hvis funksjon skal forklares nærmere nedenfor.

I den foretrukne utførelsesform har kondensatoren en stående oppbygging, med i hovedsaken vertikale varmevekslerrør 11 for kjølemediet. Varmevekslerrørene er fortrinnsvis lagt i sløyfer. Kjølemiddelinnløpet 12 og kjølemiddelutløpet 13 er ført gjennom husmantelen 1. For såvel innløp som utløp er det anordnet ringfordelere 14,15, som er tilsluttet de i sløyfeform lagte varmevekslerrør 11. En eller begge tilslut-ninger for kjølemediet kan selvfølgelig også føres gjennom bunnen 3 eller toppen 2. Varmevekslerrørene 11 kan istedenfor å gå i sløyfer også gå transverselt eller i spiralform gjennom kondenseringsrommet, uten tilbakeføring til kjøle-middelinnløpssiden. Vesentlig er bare at det fremkommer et oventil og nedentil avtettet kondenseringsrom. Dette oppnår man her derved at mantelen 6 i driftstilstanden strekker seg ned under det med strekpunktert linje antydede fyllingsnivå i kondensatsamlerommet 21. Innermantel 6 dykker altså ned i kondensatet. Omvendt må rørstussen 4, dvs. dampinnløpet, rage opp over fyllenivået, slik at det oppsamlede kondensat ikke kan unnslippe igjennom dampinnløpet. Fyllenivået bestemmes ved at kondensatutløpsledningen utformes som en sifong, dvs. at sifongens overløpshøyde er bestemmende for fyllingsnivået. Sifongen kan eksempelvis være i form av en omvendt U-rørbøy eller den kan være utformet som vist på tegningsfiguren hvor en rørbøy 16 fører kondensatet ut gjennom bunnen 3 og inn i et vertikalt mantelrør 17 som er lukket oventil og nedentil. Et overløps-standrør 18 går ut gjennom bunnen i mantelrøret 17, og fører kondensatet ut.

Overløpsrørets 18 lengde eller høyde bestemmer altså utløpsnivået og dermed også fyllingsnivået i kondensatoren. For at det i mantelrøret 17 hverken skal oppstå undertrykk eller overtrykk over kondensatnivået, er mantelrøret 17 hensiktsmessig forbundet med ringspalten 8 ved hjelp av en rørledning 19. Ringspalten 8 vil alltid ha omgivelsestrykket. Hensiktsmessig skal varmevekslerrørene 11 rage ned i kondensatsamlerommet, slik at man derved kan oppnå en under-kjøl ing av kondensatet.

Kondensatoren ifølge oppfinnelsen virker på følgende måte: Gjennom dampinnløpet 4 blir vanndamp som er avspent ned mot omgivelsestrykket ført inn i kondensatoren med en temperatur på eksempelvis 105°C. Dampen går radielt gjennom siktrøret 5 og inn i kondenseringsrommet og mot varmevekslerrørene 11, omtrent i rett vinkel på disse. Varmevekslerrørene 11 gjennomstrømmes av et kjølemiddel, eksempelvis 60°C varmt vann fra returledningen i et husoppvarmingsanlegg eller et fjernvarmesystem. Dampen avgir varme til kjølemediet og kondenserer på varmevekslerrørenes overflater og renner så ned i kondensatsamlerommet 21. Det etableres der et fyllingsnivå svarende til overløpsrørets 18 høyde i mantelrøret 17 i kondensatutløpsledningen, og dette fyllingsnivå i kondensatsamlerommet 21 holdes hele tiden som følge av den konstruk-tive oppbygging av utløpet. Fordi varmevekslerrørene 11 dykker ned i kondensatet, blir kondensatet avkjølt merkbart under kokepunktet. Den dampvarme som opptas av kjølemiddelet kan benyttes på egnet måte (eksempelvis for oppvarming av bygninger) og vil ikke gå tapt. Prosessvannet, som ved en vanlig enkel dampavledning som kjent i fra tidligere ellers ville gå tapt, gjenvinnes i form av kondensatet med tilhør-ende termisk energi og kan ved hjelp av pumper føres tilbake til den termiske prosess hvor avdampen oppstår. Derved oppnås energi- og vannoppberedningsbesparelser (kostnadsbespar-elser ).

Dersom ikke tilstrekkelig kjølemiddel skulle stå til rådighet for kondensering av avdampen, så vil den nye kondensator allikevel på enkel måte gi en sikker avleding av avdampen, slik at det ikke oppstår forstyrrende tilbakevirkninger i den termiske prosess. Ved kjølemiddelmangel vil ikke lenger tilstrekkelig damp kondenseres, og derfor vil damptrykket i kondenseringskammeret øke litt. Det betyr at kondensatnivået trykkes noe ned, helt til nivået når innermantelens nedre kant. Den fortrengte kondensatmengde vil strømme ut gjennom overløpsrøret 18. Så snart kondensatnivået har nådd innermantelens 6 nedre kant, kan overskytende damp unnvike til ringrommet 8 og videre til dampsamlerommet 9 og kan så gå ut til atmosfæren gjennom damp-nødutløpet 10. Ved tilsvarende påvirkning av høydeforskjellen mellom undersiden av innermantelen 6 og overkanten på overløpsrøret 18 kan trykk-økningen i kondenseringsrommet innstilles til vilkårlig små verdier i forhold til forholdene under normal drift, slik at trykkøkingen ikke vil ha noen tilbakevirkninger på den termiske prosess. Dessuten vil den nye konstruksjon under anvendelse av enkle midler og ved forstyrrelsesfri drift gi sikkerhet for fullstendig gjenvinning av dampskyer.

Claims (5)

1. Kondensator med et hus bestående av en husmantel, en husbunn og en hustopp, et dampinnløp, et kondensatsamlerom, en kondensatavledning og med et innløp og et utløp for et kjølemedium, som er ført gjennom rørledninger inne i kondensatorhuset, karakterisert ved at dampinnløpet (4) går gjenom husbunnen (3), omtrentlig koaksialt med husets vertikale lengdeakse, og inne i huset fortsetter som et siktrør (5) som oventil er lukket med et lokk (20), at det inne i kondensatoren, i en avstand fra husmantelen (1), er anordnet en innermantel (6) som oventil er tett lukket ved hjelp av et innerlokk (7) og hvis nedad åpne endeflate er avsluttet i en avstand over husbunnen (3), at rørledningene (11) for kjølemediet går i det mellom siktrøret (5) og innermantelen (6) dannede hulrom, at den mellom husmantelen (1) og innermantelen (6) dannede ringspalte (8) er åpen mot et dampsamlerom (9) mellom hustoppen (2) og innerlokket (7), at dampsamlerommet (9) har et damp-nødutløp (10), og ved at kondensatavledningen er utformet som en sifong, idet kondensatets fyllingsnivå bestemmes slik under fastlegging av overløpshøyden i sifongen, at innermantelens (6) nedre endeside vil ligge under dette fyllingsnivå.

2. Kondensator ifølge krav 1, karakterisert ved at rørledningene (11) for kjølemediet går i sløyfer med i hovedsaken parallelt forløp relativt kondensatorens vertikale akse.

3. Kondensator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at rørledningene (11) for kjølemediet rager ned i det under fyllingsnivået over kondensatorbunnen (3) liggende kondensatsamlerom (21).

4. Kondensator ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det over fyllingsnivået liggende frie rom i kondensatavledningen kan luftes gjennom en rørledning (19) som gir forbindelse til ringspalten (8).

5. Kondensator ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at kondensatavledningen innbefatter en fra husbunnen (3) utgående rørledning (16) som munner i et vertikalt oppstilt mantelrør (17) som er lukket i begge ender og hvori det er anordnet et koaksialt gjennom den nedre mantelrørbunn utad ført overløps-standrør (18).