Dampferzeugung Dampfkessel, Feuerungen: Einschließlich Atomreaktoren

ISBN-13: 9783709181515 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 485 str.

Maximilian Ledinegg

Opis

der Verbrennungsvorgange bei Kohlenstaub- und Rostfeuerungen bekannt. Fiir den Konstrukteur sind die Einzelteile der Dampfkessel behandelt, wobei auBf'r Uberhitzer, 'Vasser- und Luftvorwarmer auch Geriist und Mauerung ausfUhrlich einbezogen sind. Die letzten Kapitel sind den 'Verkstoffen und der Festigkeitsberechnung gewidmet. Der Dampfkesselbau umfaBt viele Zweige der Technik. AuBer dem eigentlichen Maschinenbau sowie Warmelehre, Stromungslehre, Festigkeitslehre sind Chemie bei Brennstoffen und 'Vasser, Hochbau bei Geriist und Einmauerung, Elektrotechnik bei MeBinstrumenten und Regulierung vertreten. Urn iiber den Dampferzeuger selbst in der eingangs gcschilderten Form das Aus reichende zu bringen, war eine Beschrankung des Stoffes erforderlich. Manche Grenz gebiete konnten nur gestreift werden. DaB eine vorwiegend empirische Behandlung des Dampfkesselwesens heute in der Praxis nicht ausreicht, wissen wohl bereits aIle verantwortlichen Fachleute. Dem tragt auch das vorliegende Buch durch entsprechende Beriicksichtigung der Theorie Rechnung. Die Zeit des Entstehens des Buches war leider fiir die Abfassung eines technischen 'Yerkes schwer. Der notwendige Kontakt mit vielen Fachstellen des Auslandes konnte infolge der Nachkriegsverhaltnisse nur schwer und schleppend aufgenommen werden. Der Meinungsaustausch war gehemmt, der Zeitschriftenaustausch lag darnieder und ist auch heute noch nicht ganz befriedigend. Dem personlichen Kontakt stellten sich Schwierigkeiten entgegen. Der Verfasser ist daher allen Stellen, welche durch Uberlassung und Mitteilung neuen Unterlagenmaterials dieses, Verk fOrderten, besonders zu Dank verpflichtet. Dies sind vor allem zahlreiche deutsche, englische, amerikanische und tschechische Firmen. Die inlandische DampfkesseIindustrie hat sich in besonders dankens yerter Weise in den Dienst der Sache gestellt."

Spis treści

I. Dampfkessel.- A. Großwasserraumkessel.- 1. Flammrohrkessel.- 2. Flammrohrheizrohrkessel.- a) Hollandkessel.- b) Flammrohrkessel mit rückkehrenden Heizrohren.- 3. Feuerbüchs-Heizrohrkessel.- a) Lokomotivkessel.- b) Lokomobilkessel mit Feuerbüchse.- c) Sonstige Feuerbüchskessel.- B. Wasserrohrkessel.- 1. Schrägrohrkessel.- a) Teilkammerkessel mit längsliegender Trommel.- b) Teilkammerkessel mit querliegender Trommel.- Drei-Zugkessel.- Zwei-Zugkessel.- Einzugkessel.- 2. Steilrohrkessel.- a) Drei-Trommelkessel.- b) Zwei-Trommelkessel.- c) Ein-Trommelkessel.- d) Eckrohrkessel.- 3. Strahlungskessel.- a) Kühlschirmausführungen.- b) Strahlungskessel mit trockenem Schlackenabzug.- c) Schmelzkammerkessel.- Einkammersystem.- Zweikammersystem.- 4. Abhitzekessel.- C. Sonderkessel.- 1. Zwangumlaufkessel.- 2. Zwangdurchlaufkessel.- a) Bensonkessel.- b) Sulzerkessel.- c) Ramsinkessel.- 3. Schmidt-Hartmann-Kessel.- 4. Löfflerkessel.- 5. Dampferzeuger mit Überdruckfeuerungen.- 6. Sonstige Anlagen.- II. Feuerungen.- A. Rostfeuerungen.- 1. Planrost.- a) Handbeschickte Roste für stationäre Kessel und Lokomotiven.- b) Wurfbeschicker.- c) Mechanische Planroste.- 2. Schrägrost.- 3. Treppenrost.- 4. Wanderrost.- 5. Vorschubrost.- 6. Doppelvorschubrost.- 7. Schürrost.- 8. Rückschubrost.- 9. Unterschubrost.- B. Kohlenstaubfeuerungen.- 1. Kohlenstaubmühlen.- a) Schwerkraftmühlen.- b) Schlägermühlen.- Schläger-Sichtermühlen.- HS-Mühlen.- KSG-Mühlen.- c) Federkraftmühlen.- d) Fliehkraftmühlen.- e) Prallmühlen.- f) Zusammenfassung.- 2. Gesamtanordnung der Mahlanlage.- 3. Kohlenstaubbrenner.- C. Öl- und Gasfeuerungen.- 1. Ölfeuerungen.- 2. Gasfeuerungen.- III. Brennstoffe.- A. Feste Brennstoffe.- 1. Lagerstätten und Aufbereitung von Kohle.- 2. Beurteilung von Stein- und Braunkohlen.- a) Preis.- b) Heizwert.- c) Körnung.- d) Gasgehalt.- e) Koksbeschaffenheit.- f) Analyse der Kohle.- 3. Erweichungs- und Schmelzpunkt der Schlacke.- 4. Zähigkeit von flüssigen Schlacken.- 5. Zündpunkt.- 6. Aus Steinkohle erzeugte Brennstoffe.- 7. Aus Braunkohle erzeugte Brennstoffe.- 8. Torf.- B. Flüssige Brennstoffe.- C. Gasförmige Brennstoffe.- D. Ermittlung des Heizwertes.- 1. Versuchsmäßige Bestimmung.- 2. Berechnung des Heizwertes fester und flüssiger Brennstoffe.- 3. Berechnung des Heizwertes gasförmiger Brennstoffe.- E. Ermittlung des Luftbedarfes.- 1. Feste und flüssige Brennstoffe.- 2. Gasförmige Brennstoffe.- F. Ermittlung des Rauchgasvolumens.- 1. Feste und flüssige Brennstoffe.- 2. Gasförmige Brennstoffe.- G. Luft- und Rauchgasmenge bei unvollkommener Verbrennung.- H. Näherungsweise Bestimmung von Luft- und Gasmengen.- J. Der Kohlensäure- und Sauerstoffgehalt der Rauchgase.- K. Berechnung der Luftüberschußzahl aus der Rauchgasanalyse.- L. Durchführung der Rauchgasanalyse.- M. Verbrennungsdreiecke.- N. Der Wärmeinhalt der Rauchgase.- 1. Spezifische Wärme.- 2. Das i?-Diagramm von Rosin.- 3. Das J?-Diagramm.- 4. Dissoziation der Rauchgase.- IV. Der Wasserdampf.- A. Zustandsgrößen.- B. Wärmeinhalt.- C. Einfluß der Speisearbeit auf die Vorwärmung.- D. Normaldampf.- V. Wirkungsgrade und Wärmeverluste bei Dampfkesseln.- A. Abgasverlust.- B. Verlust durch Unverbranntes.- 1. Vorausberechnung des Verlustes durch Unverbranntes.- a) Rostfeuerungen.- b) Kohlenstaubfeuerungen.- 2. Versuchsmäßige Ermittlung des Verlustes durch Unverbranntes.- C. Strahlungsverlust.- D. Verlust durch den Wärmeinhalt der Schlacke.- E. Verlust durch ungenügende Beharrung.- F. Kesselwirkungsgrad.- VI. Lehre vom Wärmeübergang.- A. Der Wärmeübergang durch Leitung und Konvektion.- 1. Allgemeine Grundgleichungen.- 2. Anwendung der Ähnlichkeitstheorie.- 3. Anwendung der Impulstheorie.- 4. Berechnungsformeln für die Wärmeübergangszahl.- a) Erzwungene Strömung.- Strömung im Rohr.- Strömung um Rohre und Rohrbündel.- Strömung entlang von Platten.- b) Freie Strömung.- Vertikale Platte.- Horizontale Platte.- Horizontales Rohr.- Vertikales Rohr.- Luftspalt.- Wärmeübergang an nichtsiedendes Wasser.- Wärmeübergang an siedendes Wasser.- Kondensierender Dampf.- Kondensation von Sattdampf.- Kondensation von Heißdampf.- B. Der Wärmedurchgang.- 1. Die Wärmedurchgangszahl K.- 2. Der Temperaturverlauf.- 3. Wärmedurchgang bei Rippenrohren und Lufterhitzern.- C. Strahlung.- 1. Strahlung von Flächen.- a) Strahlung von Einzelflächen.- b) Strahlung zwischen zwei Flächen.- c) Berücksichtigung des Schwärzegrades.- d) Schwärzegrad von Brennkammerwänden.- 2. Strahlung von Räumen.- a) Absorptionszahl und Schwärzegrad.- b) Gleichwertiger Radius.- c) Strahlungsarten.- Gasstrahlung.- Flammenstrahlung.- Staubstrahlung.- D. Wärmeübergang durch Strahlung in strömenden Medien.- E. Temperaturberechnung in Brennkammern.- 1. Kohlenstaub-, Gas- und Ölfeuerungen.- 2. Rostfeuerungen.- 3. Schmelzkammerfeuerungen (Zweikammersystem).- a) Vereinfachte Theorie.- b) Berücksichtigung der Strahlung durch das Rohrgitter.- c) Feste Schlackenschicht.- 4. Schmelztrichter- und Schmelzkammerkessel (Einkammersystem).- 5. Schottüberhitzer.- a) Genaue Theorie.- b) Näherungsweise Theorie.- VII. Zugbedarf.- A. Zugverlust und Auftrieb.- 1. Zugverlust in Rohrbündeln für Strömung senkrecht zur Achse.- 2. Zugverlust in Rohrbündeln bei Strömung parallel zur Achse.- 3. Zugverlust in Rohren und Kanälen.- 4. Zugverlust bei Rippenrohren.- 5. Zugverlust in Kesselzügen.- 6. Auftriebswirkung.- 7. Schornstein.- B. Wärmeübergang und Zugverlust.- VIII. Wärmetechnische Berechnung von Dampfkesseln.- A. Kennziffern.- B. Normalisierung.- C. Rechnerische Ausmittlung eines Dampfkessels.- D. Graphische Ausmittlung eines Dampfkessels.- E. Berechnung von Zwangdurchlaufkesseln.- F. Berechnung von Zwangumlaufkesseln.- G. Berechnung von Löfflerkesseln.- H. Berechnung von Velox-Kesseln.- J. Ausgeführte Heizflächen.- IX. Wasserumlauf.- A. Naturumlaufkessel.- 1. Wichte von Dampfwassergemischen.- 2. Strömungsverluste.- 3. Gesamtdruckdifferenz im Rohr.- 4. Wasserumlauf im Kühlschirm.- a) Berechnung des Wasserumlaufes in einem Kühlschirm.- b) Unstabilität der Strömung.- Bedingung für Unstabilität.- Ungleiche Beheizung der Rohre eines Kühlschirmes.- Ungleiche Beheizung in Längsrichtung des Rohres.- Ungleicher Strömungswiderstand.- Ungleiche Druckdifferenzen.- Einfluß der Last auf die Unstabilität.- c) Stabile und unstabile Punkte.- d) Beispiel zur Berechnung der Umlaufmengen.- Ausgangswerte.- Druckdifferenz im Siederohr.- Druckdifferenz im Steigrohr.- Druckdifferenz im Fallrohr.- Ermittlung der Umlaufmengen und Strömungsgeschwindigkeiten.- e) Beispiel zur Überprüfung der Stabilität.- Ausgangswerte.- Berücksichtigung des Verdampfungsverzuges.- Druckdifferenz im Siederohr bei Fallströmung.- Stabilitätskriterium und Einfluß vereinfachender Annahmen.- f) Verhalten von Kühlschirmen unter verschiedenen Betriebsbedingungen.- Teillast.- Verkleinerung des Überhubes.- Einbau von Drosselblenden.- Einfluß der Maßnahmen zur Stabilisierung auf die Umwälzmenge.- g) Anfahren von Kühlschirmen.- Unstabilität beim Anfahren.- Verkehrter Wasserumlauf.- h) Kühlschirme mit Kurzschlußrohren.- i) Schäden bei Kühlschirmen.- 5. Wasserumlauf im Zweitrommel-Kessel.- a) Die größtmögliche Fallrohrzahl.- b) Berücksichtigung des Verdampfungsverzuges.- c) Stagnation von Strömungen.- B. Zwanglaufkessel.- 1. Allgemeine Beziehungen zur Berechnung des Druckabfalles.- 2. Druckverlust bei Zwangumlaufkesseln.- 3. Stabilität der Strömung bei Zwanglaufkesseln.- a) Stabilitätsbedingung.- b) Beeinflussung der Stabilität durch den Druckabfall im Rohr.- c) Stabilisierungsmaßnahmen bei Zwanglaufkesseln und Vorverdampfern.- d) Zusätzliche Untersuchungen zur Stabilität bei Zwanglaufkesseln.- Stabilität bei ungleicher Beheizung im Zwanglaufkessel.- X Speicherfähigkeit von Dampfkesseln.- A. Einfluß der Laständerung.- B. Berechnung der Speicherfähigkeit.- C. Zulässige Drucksenkungsgeschwindigkeit.- 1. Naturumlaufkessel.- 2. Zwangumlaufkessel.- XI. Der notwendige Dampfraum.- A. Zulässige Dampfraumbelastung.- B. Salzgehalt im Dampf.- C. Abschlämmen und Absalzen.- XII. Chemische Aufbereitung des Speisewassers.- A. Die Härtebildner im Wasser.- B. Enthärtungsverfahren.- 1. Übersicht.- 2. Fällverfahren.- 3. Ionenaustauschverfahren.- a) Na-Kationenaustauscher (Neutralaustausch).- b) H-Kationenaustauscher.- c) OH-Anionenaustauscher.- C. Anforderungen an Speise- und Kesselwasser.- 1. Dichte.- 2. Alkalität.- D. Kesselstein.- XIII. Theorie der Feuerungen.- A. Kohlenstaubfeuerungen.- 1. Brennkammerbelastung und Aufenthaltszeit.- 2. Wärmeentwicklung längs der Flammenlänge.- 3. Verbrennungszeit von Kohlenstaub.- 4. Zündzeit von Kohlenstaub.- 5. Begrenzungen der Brennkammerbelastung.- 6. Trocknung der Kohle.- B. Rostfeuerungen.- 1. Feuerraum- und Rostbelastung.- 2. Wanderrost.- a) Aufenthaltszeit am Rost.- b) Einfluß des Pendelstauers.- c) Zustandsänderungen längs des Rostes.- d) Mischung im Feuerraum und Sekundärluft.- e) Schichthöhe.- f) Erforderliche Luftpressung.- g) Zündung.- XIV. Einzelteile im Dampfkesselbau.- A. Trommeln, Rohre, Kammern.- 1. Zahlenangaben für Trommeln, Rohre, Kammern.- 2. Walzverbindung.- 3. Trommeleinbauten.- B. Überhitzer.- 1. Allgemeine Angaben.- 2. Konvektions- und Schottenüberhitzer.- 3. Strahlungsüberhitzer.- 4. Temperaturregelung.- 5. Anfahren von Überhitzern.- 6. Dampfverteilung.- 7. Schäden an Überhitzern.- 8. Zwischenüberhitzer.- C. Speisewasservorwärmer.- 1. Allgemeine Angaben.- 2. Rippenrohrvorwärmer.- 3. Günstigste Ausbildung von Rippenrohren.- 4. Schäden an Rippenrohrvorwärmern.- 5. Vorverdampfer.- D. Lufterhitzer.- 1. Allgemeine Angaben.- 2. Rekuperativlufterhitzer.- 3. Schäden an Luvos.- 4. Regenerativlufterhitzer.- E. Kesselgerüst.- 1. Allgemeine Angaben.- 2. Berechnung des Gerüstes.- F. Einmauerung.- 1. Eigenschaften des Baumaterials.- 2. Ausführung der Einmauerung.- G. Montage, Druckprobe.- H Kesselausrüstung und Hilfseinrichtungen.- 1. Grobe Armatur.- 2. Rußbläser.- 3. Feine Armatur.- 4. Meßinstrumente, Automatik.- 5. Kesselhilfsmaschinen.- XV. Werkstoff.- A. Einteilung des Werkstoffes.- B. Beanspruchungsarten.- C. Zeitstandfestigkeit.- D. Zunderbeständigkeit.- E. Spannungsrißkorrosion.- F. Legierungsbestandteile.- G. Art der Schäden bei Dampfkesselmaterial.- H. Werkstoffeigenschaften.- XVI. Festigkeitsberechnung von Dampfkesseln.- A. Nahtlose Flußstahlrohre.- 1. Beanspruchungen.- 2. Berechnung dickwandiger Rohre.- 3. Berechnung dünnwandiger Rohre.- 4. Berechnung dünnwandiger Kesselrohre nach den Werkstoff- und Bauvorschriften.- 5. Beanspruchung durch Eigengewicht.- 6. Wärmespannung.- 7. Plastische Verformungen.- 8. Berechnung von Heißdampf- und Speisewasserrohrleitungen.- B. Zylindrische Dampfkesselwandungen.- 1. Berechnung nach den Werkstoff- und Bauvorschriften.- 2. Gütezahl für Nietungen.- 3. Gütezahl für Schweißnähte.- 4. Gütezahl für Rohrlochreihen.- 5. Spannungsspitzen.- 6. Biegebeanspruchung von Trommeln.- 7. Nietverbindungen.- 8. Stutzenanschlüsse.- C. Gewölbte Kesselböden für inneren Überdruck.- D. Gewölbte Böden bei äußerem Überdruck.- E. Flammrohrböden.- F. Glatte Vierkantrohre.- G. Vierkantrohre für Teilkammerkessel.- H. Berechnung der Wanddicken von Dampfkesselflammrohren unter äußerem Überdruck.- J. Berechnung der Stärke ebener Wände.- a) Ebene Platten.- b) Rechteckige Platten.- c) Rohrplatten.- d) Rohrplatten mit Druckbeanspruchung.- e) Ebene Kesselböden.- K. Die Berechnung der Schrauben und Verschraubungen.- L. Anker und Stehbolzen.- M. Bügel oder Deckenträger für Feuerbüchsendecken.- XVII. Reaktoren.- 1. Bausteine der Materie.- 2. Massendefekt.- 3. Bindungsenergie der Kerne.- 4. Spaltung und Fusion.- 5. Energieentbindung bei Spaltung.- 6. Die Kettenreaktion.- 7. Spaltstoffe.- 8. Spaltstoffverbrauch.- 9. Der Multiplikationsfaktor.- 10. Laständerung der Reaktoren.- 11. Wirkungsquerschnitte.- 12. Neutronenfluß.- 13. Freie Weglänge.- 14. Diffusion.- 15. Diffusionslänge.- 16. Diffusionskonstante.- 17. Energieabnahme beim Bremsvorgang.- 18. Die Abbremsung als Stoßvorgang.- 19. Die Komponenten der 6-Faktoren-Formel.- a) Schnellspaltfaktor.- b) Resonanz-Entgangswahrscheinlichkeit.- Homogener Reaktor.- Heterogener Reaktor.- c) Thermischer Ausnützungsgrad f.- Homogener Reaktor.- Heterogener Reaktor.- d) Ausnützungsfaktor des Spaltstoffes ?.- e) Zusammenfassung.- 20. Die Bremsdichte.- 21. Das Fermialter.- 22. Analogie zwischen Fermialter und Diffusionslänge.- 23. Kritische Größe eines Reaktors auf Grund der Fermialtertheorie.- 24. Näherungsweise Ermittlung der kritischen Größe.- 25. Berücksichtigung des Reflektors.- 26. Zweigruppentheorie.- 27. Bestwertbestimmung.- 28. Wirkungsquerschnitte bei Reaktoren.- 29. Spaltstoffverbrauch und Brüten.- 30. Die Wärmeabfuhr.- 31. Der Leistungsaufwand zur Kühlung.- 32. Vergiftung.- 33. Konstruktion.- a) Gasgekühlte Reaktoren.- b) Druckwasserreaktoren.- c) Siedewasserreaktoren.- d) Reaktoren mit flüssigem Metall und sonstige Typen.- e) Ausblick auf die Zukunft.- Namenverzeichnis.