DE5069C

DE5069C - Apparatus and method for determining the steam generation capacity of steam boilers

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Publication number: DE5069C
Application number: DENDAT5069D
Authority: DE
Original assignee: M. PRAUSNITZ, Maurermeister in Posen, Schuhmacherstrafse Nr. 11

Description

1878.1878.

Klasse 42.Class 42.

M. PRAUSNITZ in POSEN. Apparat und Verfahren zur Bestimmung der Dampferzeugungsfähigkeit von Dampfkesseln.M. PRAUSNITZ in POSEN. Apparatus and method for determining the steam generation capacity of steam boilers.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. Juli 1878 ab.Patented in the German Empire on July 12, 1878.

Das Mafs für die Leistungsfähigkeit einer Dampfkessel - Heizanlage bezw. eines Dampfkessels ist dessen Verdampfungsvermögen, d. h. diejenige Menge Wasser von 100⁰C, welche ι qm Kesselheizfläche in 1 Stunde zu verdampfen im Stande ist. Auch zur Bestimmung des nutzbaren Heizeffectes verschiedener Brennmaterialien mufs auf dieses Mafs zurückgegangen werden.The measure for the efficiency of a steam boiler - heating system resp. of a steam boiler is its evaporation capacity, ie that amount of water at 100 ^° C. which ι square meters of boiler heating surface is able to evaporate in 1 hour. This measure must also be used to determine the usable heating effect of various fuels.

Im folgenden soll ein Verfahren und ein Apparat gezeigt werden, mit deren Hülfe man zu dieser Kenntnifs gelangen kann.In the following a method and an apparatus will be shown with the aid of which one can come to this knowledge.

Wenn Wasserdampf, welcher im Innern eines Gefäfses zwar gesättigt, aber nicht nafs ist, in die freie Luft ausfliefst, und wenn man bezeichnet: mit /1 den gesammten Dampfdruck im Innern des Gefäfses (nicht den Ueberdruck) in Atmosphären, mit F den Querschnitt der Ausflufsöffnung in Quadratmetern, mit G die Ausfiufsmenge pro 1 Secunde in Kilogramm, so bestehen nach Zeuner zwischen^, F und G gewisse Relationen, welche derselbe in einer Tabelle zusammengestellt hat. (Grashof, Resultate der mechanischen Wärmetheorie, 1870, S. 52.) Aus dieser Tabelle folgt ganz allgemein: When water vapor, which is saturated but not nafs inside a vessel, flows out into the open air, and if one designates: with / 1 the total vapor pressure inside the vessel (not the excess pressure) in atmospheres, with F the cross-section of the Outflow opening in square meters, with G the outflow quantity per 1 second in kilograms, then according to Zeuner there are certain relations between ^, F and G , which he has put together in a table. (Grashof, Results of the Mechanical Theory of Heat, 1870, p. 52.) From this table it follows quite generally:

Für die Spannung J)₁ ist die Dampfausfiufsmenge G = c F, worin c ein Coefficient, der nur von /, abhängig ist. Hieraus folgt:For the voltage J) ₁ the amount of steam outflow is G = c F, where c is a coefficient which depends only on /. It follows from this:

Bei gleichen Dampfspannungen innerhalb eines Gefäfses verhalten sich die Gewichtsmengen des ausfliefsenden Dampfes direct wie die Querschnitte der Ausflufsöffnungen.With the same vapor tensions within a vessel, the amounts of weight of the flowing out vapor behave directly as the cross-sections of the outflow openings.

Aus jener Tabelle folgt ferner: Wenn die in einem Gefäfse vorhandene Dampfspannung und der Querschnitt der Dampfausströmungsöffnung gegeben sind, so ist auch die Dampfausflufsmenge bekannt.From that table it also follows: If the vapor tension present in a vessel and the cross-section of the steam outflow opening is given, so is the steam outflow quantity known.

Wenn man nun in einem. Kessel Dampf entwickelt und denselben durch eine Oeffnimg von angemessener Gröfse fortwährend ausströmen läfst, wenn man ferner den Kessel so intensiv heizt, dafs der Stand des Manometers ein Maximum erreicht, so zeigt dieser unveränderliche Maximalstand des Manometers an:Now if you are in a. Boiler developed steam and the same through an opening of an appropriate size, if the cauldron is furthermore allowed to flow out continuously heats intensely, so that the level of the manometer reaches a maximum, this shows that it is unchangeable Maximum level of the pressure gauge at:

i. dafs der Kessel in den Zustand seiner gröfstmöglichen Dampfentwicklung versetzt ist (denn hätte der Kessel noch mehr Dampf entwickeln können, so wäre auch das Manometer noch höher gestiegen) undi. that the boiler is in the state of its greatest possible development of steam (because if the boiler could have developed more steam, so would the pressure gauge rose even higher) and

2. dafs dieser Zustand den Gleichgewichtszustand darstellt zwischen Dampferzeugung und Dampfentströmung (denn wäre die erzeugte Dampfmenge gröfser, als die entströmende, so müfste das Manometer noch steigen, wäre sie kleiner so müfste das Manometer fallen).2. That this state represents the state of equilibrium between steam generation and Steam outflow (because if the amount of steam generated were greater than the outflowing, so if the pressure gauge had to rise, if it were smaller, the pressure gauge would have to fall).

Versetzt man also einen geöffneten Kessel in den Zustand seiner Maximalleistung, so ist immer die erzeugte Dampfmenge gleich der ausströmenden Dampfmenge.If you put an open boiler in the state of its maximum output, so is the amount of steam generated is always the same as the amount of steam flowing out.

Giebt man also einem Dampfkessel eine Dampfausströmungsöffnung F, heizt den Kessel so intensiv, dafs sein Manometerstand ein Maximum wird, und ist dieses Maximum z. B. gleich ι Atmosphäre Ueberdruck, welcher Druck /, der Zeuner'schen Tabelle gleich 2 Atmosphären und also einem Ausfiufscoefficienten = 304,1 entspricht, so ist die Maximaldampfmenge, welche der Kessel in 1 Secunde erzeugen kann:
Erzeugte Dampfmenge = ausströmender DampfmengeIf a steam boiler is given a steam outlet opening F, the boiler heats so intensely that its manometer reading is a maximum, and this maximum is z. B. Equal to ι atmosphere overpressure, which pressure corresponds to Zeuner's table equal to 2 atmospheres and thus to an outlet coefficient = 304.1, then the maximum amount of steam that the boiler can generate in 1 second is:
Amount of steam generated = amount of steam flowing out

= G = 304,1 F = G = 304.1 F

und die in 1 Stunde erzeugteand the one generated in 1 hour

Dampfmenge ist . . . . = 60.60.304,1 F. Amount of steam is. . . . = 60,60,304.1 F.

Der im nachfolgenden beschriebene Apparat ist nun zunächst construirt für solche Kessel, bei denen der im Dampfdom befindliche Dampf gesättigt, aber nicht nafs ist. Dieser Apparat soll anzeigen, wie viel Kilogramm Dampf ein solcher Dampfkessel per Stunde zu erzeugen vermag.The apparatus described in the following is now initially designed for such boilers in which the steam in the steam dome is saturated but not nafs. This apparatus should show how many kilograms of steam such a steam boiler can produce per hour able.

In der beiliegenden Zeichnung stellt A einen Rohrstutzen dar, welcher sich auf dem Dom eines Dampfkessels befindet. Der Rohrstutzen ist. gewöhnlich mit einem Deckel verschlossen, an dessen Stelle aber für die Untersuchung des Kessels auf seine Verdampfungsfähigkeit, der Apparat, auf den Flantsch des Stutzens, vermittelst der Schrauben bb aufgeschraubt wird.In the accompanying drawing, A represents a pipe socket which is located on the dome of a steam boiler. The pipe socket is. usually closed with a lid, but in its place, to examine the boiler for its ability to evaporate, the apparatus is screwed onto the flange of the connecting piece by means of the screws bb .

Der Apparat besteht in der Hauptsache aus dem Rohre C₁ auf dessen Flantsch durch die Schrauben e-, der Rohrdeckel D aufgeschraubt ist. Mit Hülfe der Schraubenmutter h und des Bolzens g, welcher durch das Loch/ des,Rohrdeckels D, Fig. 3, gesteckt ist, wird dieThe apparatus consists mainly of the pipe C ₁ on the flange of which by the screws e-, the pipe cover D is screwed. With the aid of the nut h and the bolt g, which is inserted through the hole / of the pipe cover D, Fig. 3, the

Scheibe / unter. dem Rohrdeckel befestigt. Der Rohrdeckel D und die Scheibe / sind in ihren Berührungsflächen dampfdicht auf einander geschliffen. Die um ihre Verticalaxe drehbare Scheibe / kann durch die mit einem Hebel k versehene Gabel m, die durch den Bolzen χ unbeweglich an das Vierkant t und an den Bolzen g befestigt ist, von links nach rechts und von rechts nach links gedreht werden. Zur Verminderung des Kraftaufwandes für diese Bewegung, und damit während derselben die Muttern h sich nicht aufdrehen, sind zwischen das Vierkant und die Mutter h und zwischen das Vierkant und den Rand w des Rohrdeckels D, die Unterlagsscheiben u und ν eingelegt, deren das Vierkant berührende Flächen stark geölt werden.Disc / under. attached to the pipe cover. The contact surfaces of the pipe cover D and the disc / are ground onto one another in a steam-tight manner. The disc rotatable about its vertical axis / can be rotated from left to right and from right to left by means of the fork m provided with a lever k , which is fixed immovably by the bolt χ to the square t and to the bolt g. To reduce the force required for this movement, and thus the nuts h do not unscrew during the same, the washers u and ν are inserted between the square and the nut h and between the square and the edge w of the pipe cover D, the washers u and ν of which the square is in contact Surfaces are heavily oiled.

Der ringförmige Querschnitt der im Rohrdeckel D angebrachten Oeffnung ο ist congruent dem ringförmigen Querschnitt der Oeffnung n, welche in der Scheibe / angebracht ist. Beide Oeffnüngen correspondiren derartig mit einander, dafs bei Drehung der Scheibe / ihre Oeffnung η unter der im Rohrdeckel D befindlichen Oeffnung ο genau hinweggeführt wird. Da der Rohrdeckel D und die Scheibe / dampfdicht auf einander geschliffen sind, so ist, wenn die Oeffnüngen η und ο genau neben einander stehen, wie in Fig. 2, der Apparat vollständig geschlossen.The ring-shaped cross section of the opening ο made in the pipe cover D is congruent to the ring-shaped cross section of the opening n which is made in the disk /. Both Oeffnüngen correspondiren such with each other, that upon rotation of the disc / their opening η of the tube located in the cover opening ο D is accurately carried away. Since the pipe cover D and the disk / are ground on one another in a steam-tight manner, when the openings η and ο are exactly next to one another, as in FIG. 2, the apparatus is completely closed.

Wenn die Oeffnüngen η und 0 genau über einander stehen, so ist der Apparat vollständig geöffnet.When the openings η and 0 are exactly one above the other, the apparatus is completely open.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, wird mit Hülfe des von dem Hebel k bewegten Schiebers r, der durch seinen Zapfen y in dem Schlitze / q geführt wird, die jeder Stellung der Scheibe / zugehörige Querschnittsgröfse der Oeffnung ο auf der Stelle / q angezeigt.As can be seen from FIGS. 1 and 2, with the aid of the slide r moved by the lever k , which is guided through its pin y in the slot / q , each position of the disc / associated cross-sectional size of the opening ο on the spot / q is displayed.

Da nun aber, wie oben gezeigt worden ist, diese Querschnittsöffnung stets zu der in einer Stunde erzeugten Dampfmenge in Beziehung steht, so wird also auch diese Dampfmenge durch die Stellung des Zeigers r auf der Scala p q angezeigt.But since, as has been shown above, this cross-sectional opening is always related to the amount of steam generated in one hour, this amount of steam is also indicated by the position of the pointer r on the scale pq .

So ist beispielsweise der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Apparat so construirt worden, dafs er bei einer Dampfspannung im Innern des Kessels von 1 Atmosphäre Ueberdruck 1500 kg in einer Stunde erzeugten Dampf noch anzeigen kann und haben die Oeffnüngen η und 0 auf Grund der Zeuner'schen Relationen deshalb einen Querschnitt erhalten vonThus, for example, the apparatus shown in FIGS. 3 and 4 has been designed in such a way that it can still display 1500 kg of steam generated in one hour at a steam tension inside the boiler of 1 atmosphere overpressure and have the openings η and 0 due to the Zeuner's relations therefore get a cross-section of

F =F =

15001500

= 0,00137 cjm.= 0.00137 cjm.

60.60.304,160,60,304.1

Die von ο bis 1500 kg reichende Scala ist dann in 30 gleiche Theile getheilt worden und zeigt also jedes dieser Theilchen je 50 kg von der in einer Stunde erzeugten Dampfmenge an.The scale, ranging from ο to 1500 kg, has then been divided into 30 equal parts and thus each of these particles indicates 50 kg of the amount of steam produced in one hour.

Auf dem Rohrdeckel D ist die Schirmwand ί befestigt, Fig. 1 und 2, welche den Beobachter schützen soll vor Belästigungen durch den aus 0 ausströmenden Dampf. Die Löcher e_u Fig. ι und 2, sind Bolzenlöcher für den Bolzen e. Der Rohrstutzen E ist ein Dampfauslafs. On the pipe cover D , the screen wall ί is attached, Fig. 1 and 2, which is intended to protect the observer from nuisance caused by the steam flowing out of 0. The holes e _u Fig. Ι and 2 are bolt holes for the bolt e. The pipe socket E is a steam outlet.

Die Benutzung des Apparates geschieht nun in folgender Weise:The device is now used in the following way:

Nachdem der Apparat auf den Rohrstutzen A aufgeschraubt ist, wird auf den Rohrstutzen E ein mit einem Absperrventil versehenes Dampfabblaserohr aufgeschraubt, durch- welches der während des Versuches abblasende Dampf zum Kesselhause hinausgeführt wird.After the apparatus is screwed onto the pipe socket A, a check valve provided with a Dampfabblaserohr is screwed onto the pipe socket E, transit which is led out to the boiler house during the trial bleed-off steam.

Anstatt ein solches Abblaserohr anzubringen, kann der Stutzen E unter Anwendung eines Absperrventils auch mit dem Abblaserohr des Kessels, in welches das Sicherheitsventil seinen Dampf entläfst, in Verbindung gebracht werden. Sodann wird der Kessel angeheizt und der Apparat, sowie sämmtliche Dampfabflufsrohre, bezw. sämmtliche mit dem Kessel in Verbindung stehende Rohre geschlossen.Instead of attaching such a blow-off pipe, the connection E can also be brought into connection with the blow-off pipe of the boiler, into which the safety valve releases its steam, using a shut-off valve. Then the boiler is heated up and the apparatus, as well as all steam drain pipes, respectively. all pipes connected to the boiler are closed.

Wenn das Manometer des Kessels 2 Atmosphären zeigt, wird das auf E aufgeschraubte nach dem Dampfabblaserohr führende Absperrventil geöffnet, so dafs jetzt sämmtlicher im Kessel befindliche Dampf nur durch dieses Abblaserohr in die freie Luft entströmt. Nun wird der Kessel so intensiv als möglich geheizt. Wenn dann das Kesselmanometer aufhört zu steigen und sein Stand unveränderlich geworden ist, dann ist der Zustand der gröfstmöglichen Dampferzeugung des Kessels eingetreten. Dann wird das Absperrventil geschlossen und durch Drehung des Hebels k die Ausflufsöffnung ο des Apparates nach und nach so weit geöffnet, bis das Kesselmanometer genau 1 Atmosphäre zeigt.When the pressure gauge of the boiler shows 2 atmospheres, the shut-off valve screwed to E after the steam vent pipe is opened, so that now all the steam in the boiler flows out into the open air only through this vent pipe. Now the boiler is heated as intensively as possible. If the boiler manometer then stops rising and its level has become unchangeable, then the state of the greatest possible steam generation of the boiler has occurred. Then the shut-off valve is closed and, by turning the lever k, the outflow opening ο of the apparatus is gradually opened until the boiler pressure gauge shows exactly 1 atmosphere.

Um den Schieber r in dieser Stellung zu erhalten, wird nun der Hebel k, der um den Zapfen χ drehbar ist, aus dem Schlitz des Schiebers r in die Höhe gehoben und der Apparat vermittelst Bewegung des Hebels k geschlossen. Das Absperrventil wird sodann wieder geöffnet, der Versuch ist zu Ende und wenn der aus 0 entströmte Dampf im Kesselhause sich verzogen hat, kann man aus dem Stande des Schiebers r auf der Scala ρ q die vom Kessel in 1 Stunde erzeugte Dampfmenge ablesen.In order to keep the slide r in this position, the lever k, which can be rotated around the pin χ, is lifted up out of the slot of the slide r and the apparatus is closed by moving the lever k . The shut-off valve is then opened again, the experiment is over and when the steam escaping from 0 in the boiler house has disappeared, the amount of steam generated by the boiler in 1 hour can be read from the position of the slide r on the scale ρ q.

Derselbe Apparat reicht auch aus zur Bestimmung der Dampferzeugungsfähigkeit von Kesseln mit überhitztem Dampf, sowie auch derjenigen von Kesseln mit gesättigtem Dampf von io°/₀ Wassergehalt.The same apparatus is also sufficient to determine the ability of steam generation boilers with superheated steam as well as that of boilers with saturated steam of io ° / ₀ water content.

Denn aus den von Grashof tabellarisch zusammengestellten Relationen zwischen ppi, G und F, worin p_x, G und F die oben angegebene Bedeutung haben und / den äufseren Druck an der Mündung des Dampfgefäfses bedeutet (Grashof, Resultate der mechanischen Wärmetheorie, 1870, S. 54), geht hervor, dafs G ebenfalls ein vielfaches von F ist. Daher Because from the relations between ppi, G and F compiled in tabular form by Grashof, where p _x , G and F have the meaning given above and / means the external pressure at the mouth of the steam vessel (Grashof ,results der mechanical Wärmetheorie, 1870, p. 54), it follows that G is also a multiple of F. Therefore

gilt alles bisher Gesagte auch für diese beiden Fälle. Nur das Verhältnifs von G zu F ändert sich, d. h. die Scala fi q folgt einem anderen Gesetze. Es ist also nur nöthig, andere Scalen ρ q zu benutzen.everything that has been said so far also applies to these two cases. Only the ratio of G to F changes, i.e. H. the fi q scale follows a different law. So it is only necessary to use other scales ρ q.

Claims

Patent Claims:

i. The process, the steam generating ability of any with saturated dry, with saturated wet or with superheated steam filled steam kesseis, resp. one such a steam boiler heating system by finding and measuring that steam outflow opening to determine what is necessary to produce a constant vapor tension of a certain magnitude in the boiler.

2. The one shown in the description above and in the accompanying drawing Apparatus for executing the process described under ι.

For this purpose ι sheet of drawings.