Lexikon der gesamten Technik

UEBERHITZER

Ueberhitzersind meistens röhrenförmige, seltener plattenförmige Vorrichtungen, in die gesättigter Wasserdampf vom Dampfraum des Kessels oder – beiZwischenüberhitzung– vom Hochdruckzylinder einer Verbundmaschine aus eingeleitet wird, um durch Wärmeaufnahme bei annähernd konstant bleibendem Drucke überhitzt zu werden. Die Wärmezufuhr erfolgt durch die Heizgase desselben Kessels oder einer selbständigen Feuerung.

I. Bauarten der Ueberhitzer.

AlsBaustofffür die Ueberhitzerröhren kommt entwederzähes, feuerbeständiges GußeisenoderSchmiedeeisenin Betracht. Die Röhren desgußeisernen Ueberhitzersvon E.Schwörer(Fig. 1 und 2) erhalten außen zur Vergrößerung der wärmeaufnehmenden Heizfläche radiale Rippen, innen zur Vergrößerung der wärmeabgebenden Heizfläche axiale Längsrippen. Die Außen- und Innenrippen erhöhen außerdem die Festigkeit der Rohrwand in wünschenswerter Weise. Die Röhren werden durch gußeiserne Krümmer miteinander verbunden und bilden einen einzigen Rohrstrang (Hintereinanderschaltung). Die Flanschverbindungen sind den Heizgasen ausgesetzt und werden mit einem eingelegten Stahlring unter Verwendung eines feuerfesten Kittes gedichtet. Die Fig. 3–5 geben den Einbau einesSchwörer-Ueberhitzers von 50 qm Rippenheizfläche in einen Zweiflammrohrkessel derSächsischen Maschinenfabrikvorm.Rich. Hartmannvon 100 qm Heizfläche, 2,9 qm Rostfläche und 12 Atmosphären Ueberdruck wieder [4], [5]. Die Drehachse der Schamotteklappe ist hohl und steht behufs Kühlung mit dem Schornstein in Verbindung. Der Ueberhitzer gestattet, den Dampf um etwa 100° zu überhitzen. – Bei dem gußeisernen Ueberhitzer derGebr. Böhmer, Magdeburg-Buckau (Fig. 6 bis 10) sind die Rohre außen gerippt, innen dagegen glatt; eine Wand teilt das Innere eines Rohres in zwei Hälften, die vom Dampfe nacheinander durchströmt werden. Die Verbindung der Rohre erfolgt infolgedessen nur aneinem Endedurch besonders ausgebildete Gußstücke, was den Vorteil aufweist, daß sich die Rohre bequem ausdehnen können, ohne die Flanschdichtungen in Mitleidenschaft zu ziehen. Alle Rohre sind hintereinander geschaltet. Die Flanschdichtung ist aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich; ein elastischer schmiedeeiserner Ring preßt sich beim Anziehen der Flanschschrauben gegen die eingelegten Drahtseile. Der noch verbleibende Zwischenraum wird von feuerfestem Kitt ausgefüllt.

Ueberhitzer mit schmiedeeisernen Rohrensind in den mannigfachsten Konstruktionen in Gebrauch. Am meisten werdeneinfache glatte, nahtloseRohre verwendet. Abweichend hiervon zeigt Fig. 11 den Querschnitt[679] eines Ueberhitzerrohres von B.Meyer, Oberschlesische Kesselwerke,Gleiwitz, bei dem in das glatteRohr Kreuzeisen eingewalztwird. Letzteres wird vor dem Einwalzen verdreht, d.h. mit Drall versehen, so daß der durchströmende Dampf in eine drehende Bewegung versetzt wird, durch welche die kälteren und daher spezifisch schwereren Dampfteile, vor allem aber etwa vorhandenes Wasser, infolge der Fliehkraft an die Rohrwand gedrängt werden. Nach Versuchen ist der Wärmedurchgang dieser Rohre um 40–50% höher als bei gewöhnlichen glatten Rohren [1].

Dieser Vorteil wird allerdings durch das etwas größere Gewicht und die höheren Herstellungskosten entsprechend eingeschränkt. – Es sind auch ineinander geschaltete Rohre, sogenannteDoppelrohre, angewendet worden, bei denen der ringförmige Hohlraum vom Dampfe durchströmt wird. Die Außenfläche wird von den Heizgasen bespült, während das innere Rohr entweder, wie beim Ueberhitzer vonAdorjan, mit der Luft in Verbindung steht, oder, wie beim Ueberhitzer derCruse Controllable Superheater Company,von Wasser durchströmt wird, oder endlich, wie beim Ueberhitzer vonFehrmann, mit den Heizgasen in Berührung kommt. Bei dem Ueberhitzer vonFehrmann,[680] Moskau (Fig. 12–14), sind in den ringförmigen Hohlraum noch gewellte Kupferbleche eingelegt, welche die Wärmeabgabe von der Wandung an den Dampf erleichtern sollen [3] und [5]. Besondere Vorzüge sind den Ueberhitzern mit Doppelröhren im allgemeinen nicht zuzusprechen, da sich mit dem gleichen Gewichte einfacher glatter Rohre meistens dieselbe, wenn nicht eine höhere Leistung erzielen läßt.

DieForm und Anordnung der Ueberhitzerrohreist eine sehr verschiedene. Die Fig. 15 und 16 zeigen einen Ueberhitzer mitgeraden RohrenamGehre-Kessel (vgl. a. Bd. 2, S. 569, Fig. 18). Die oberste Reihe des Rohrbündels ist nicht wasser-, sondern dampfgefüllt. Jedes Rohr steht vorn durch einen elastischen Krümmer mit einem Dampfverteilungsrohr in Verbindung, das den Dampf unmittelbar vom Oberkessel empfängt. Am hinteren Kesselende sind die Rohre mit einem Dampfsammelrohr verbunden, welches den überhitzten Dampf in die Dampfleitung führt. Nachteilig ist der große Durchmesser der Ueberhitzerrohre, da die Wärme innerhalb des überhitzten Dampfes schlecht weitergeleitet wird. Aus demselben Grunde erscheint auch die Anwendung gerader Rohre wenig zweckmäßig, weil bei diesen der Dampf keinen Richtungswechsel erfährt und daher nicht so gut durcheinander gewirbelt wird wie bei[681]U- oderS-förmig gebogenen Rohren oder Rohrspiralen. – Die Fig. 17–19 zeigen den Ueberhitzer derDüsseldorf-Ratinger Röhrenkesselfabrikvorm.Dürr & Co.Die U-förmig gebogenen Rohre haben 44,5 mm äußeren Durchmesser und sind in der Rohrwand der schmiedeeisernen geschweißten Dampfkammer (Fig. 18) eingewalzt. Von den 48 Rohren sind die Hälfte parallel geschaltet. Die Verbindung der beiden hintereinander geschalteten Hälften geschieht mit Hilfe der Dampfkammer, die durch eingelegte Zwischenbleche in die erforderlichen Kammerabteilungen zerlegt ist (in Fig. 18 punktiert). Die Versteifung der Kammerwände erfolgt mit Hilfe von 28 bezw. 32 mm starken Stehbolzen. Der Einbau des Ueberhitzers geschieht nach Fig. 19 zwischen dem Wasserrohrbündel und dem Oberkessel.

Aehnlich gebaut ist der Ueberhitzer derGuilleaume-Werke,Neustadt a. d. H. (Fig. 20), doch sind hier je vier Rohre zu einem Bündel vereinigt und durch ein gemeinsames Loch in der Dampfkammerwand zugänglich gemacht. Die Zahl der Kammerverschlüsse (konische Innenverschlüsse, wie bei den Wasserkammern) ist hierdurch auf den vierten Teil vermindert; 16 Rohre sind parallel und vier Rohrlagen hintereinander geschaltet. Der Einbau des Ueberhitzers am Kessel derGuilleaume-Werkeerfolgt zwischen Wasserrohrbündel und Oberkessel, doch pflegt die Dampfhammer in der hinteren Stirnwand der Kesseleinmauerung zu liegen [4], [5]. – Bei dem Ueberhitzer vonBabcock & Wilcox(Fig. 21) sind getrennte Dampfkammern für den Eintritt und Austritt des Dampfes vorhanden. Die Fig. 22 und 23 zeigen einen Schnitt durch die geschweißte Dampfhammer und den Verschluß der Rohrlöcher, der auch hier für vier Rohre gemeinsam erfolgt. Die Verschlußdeckel sind oval und werden mit einem Kupferring abgedichtet. Von den Ueberhitzern mitS-förmigen Rohrschlangen hat besonders derjenige von A.Hering, Nürnberg, weite Verbreitung gefunden. Die Fig. 24 und 25 zeigen die übliche Anordnung der Rohrschlangen. Die Dampfkammern sind zylindrisch und werden meistens aus Gußeisen[682] hergestellt. Die Rohre werden mit Flanschen, die aberaußerhalbder Heizkanäle liegen, an den Dampfkammern befestigt; die Firma A.Heringführt jedoch auch schmiedeeiserne geschweißte Kammern mit eingewalzten Ueberhitzerrohren aus. Die Fig. 26 bis 28 geben den Einbau einesHeringschen Ueberhitzers von 35 qm Heizfläche in einen Dreiflammrohrkessel der Firma H.Pauckschvon 110 qm Heizfläche, 3,33 qm Rostfläche und 11 Atmosphären Ueberdruck wieder. Zur Regulierung bezw. Absperrung sind die beiden Klappenaundbvorhanden [5]. – S-förmige Rohrschlangen weist auch der Ueberhitzer am Kessel vonGöhrig & Leuchs(S. 522) auf. Der gesättigte Dampf strömt (vgl. die Pfeile) den beiden äußeren Dampfkammern zu und wird überhitzt aus der mittleren Kammer abgeleitet. Die erste Hälfte der Rohrschlangen liegt im Parallelstrom, die zweite im Gegenstrom zu den Heizgasen. – Einen weiteren Ueberhitzer mit S-förmigen Röhren an einem Kessel vonPetry Dereuxzeigt Fig. 1 beiWasserabscheider(s.d.). Bemerkenswert ist die gute Ausnutzung des Raumes zwischen dem Rohrbündel und dem Oberkessel durch die verschiedene Länge der einzelnen Rohrlagen. – Fig. 29 gibt den Ueberhitzer von W.Schmidtmit spiralförmigen Rohrschlangen wieder. Die Strömung des Dampfes entspricht den Buchstabena b c d e f g.Die unteren vier Spiralen liegen im Parallelstrom, die oberen sechs im Gegenstrom. Da der kälteste Dampf in der obersten Spirale strömt, so ist eine weitgehende Abkühlung der Gase ermöglicht, was bei dem Einbau des Ueberhitzers[683]am Ende des Heizgaskanalesvon besonderer Wichtigkeit ist. Außerdem bietet diese Vereinigung von Parallel- und Gegenstrom den Vorteil, daß die unterste Rohrschlange, die mit den heißesten Gasen in Berührung kommt, nicht zugleich den heißesten Dampf enthält, wie es beim reinen Gegenstrom der Fall wäre. Aehnliche Wirkung hat die Vereinigung von Parallel- und Gegenstrom beim Ueberhitzer vonGöhrig & Leuchs,doch ist hier die Forderung, daß der kälteste Dampf mit den kältesten Gasen zusammentrifft, nicht von der gleichen Bedeutung, da die Gase hinter dem Ueberhitzer noch die Hälfte der Kesselheizfläche zu bestreichen haben. Eine weitere Ausführung einesSchmidtschen Ueberhitzers an einem Flammrohrkessel ist unterVorwärmer(Fig. 14) zu finden. – Für Lokomobilen wendet R.Wolf, Magdeburg-Buckau, die in Fig. 30 dargestellte Bauart des Ueberhitzers an. Die Ueberhitzerkammer reicht nach dem D.R.P. Nr. 98980 zur Hälfte in den Dampfkessel hinein. Durch die Kürzung der Heizrohre des Kessels erhält der Ueberhitzer Gase von der notwendig hohen Temperatur. Die erste Spirale ist nach dem D.R.P. Nr. 96592 exzentrisch gewunden, um die Gase gleichmäßig auf den ganzen Ueberhitzer zu- verteilen. Die Schaltung der Rohrspiralen soll nach dem D.R.P. Nr. 85440 derart erfolgen, daß der Dampf von der ersten Spiralebnach der letzten, von dieser zur zweiten, von dieser zur vorletzten, dann zur dritten u.s.w. strömt. Es soll hierdurch für die erste Hälfte der Spiralen Parallelstrom, für die zweite Gegenstrom erreicht werden, doch ist diese Schaltung umständlicher als die bei Fig. 29 angewandte.

Die bisher angeführten Ueberhitzer warenKesselzugüberhitzer, d.h. der Ueberhitzer lag in den Heizgaszügen des Kessels und wurde mit denselben Heizgasen wie dieser geheizt. Es gibt Fälle, in denen aber der Ueberhitzer getrennt vom Kessel aufgestellt undmit eigner Feuerungversehen werden muß. Die Fig. 31 und 32 zeigen einen solchen Ueberhitzer von W.Schmidt. Die Dampfströmung entspricht den BuchstabenC D, D E.Die Vorteile dieser Schaltung: Kühlung der der Feuerung zunächst liegenden Rohre und weitreichende Abkühlung der Gase durch die mit dem kältesten Dampf gefüllten Rohre sind bei einem Ueberhitzer mit eigner Feuerung noch höher zu veranschlagen, als bei dem am Kesselende liegenden Ueberhitzer (Fig. 29).

Ueberhitzer für Lokomotiv- und Schiffskessel sindin verschiedenen Bauarten zur Ausführung gekommen. Bei demRauchkammerüberhitzer für Lokomotivenvon W.Schmidt(Fig. 33 und 34) wird an Stelle der unteren Heizröhren ein Flammrohr angeordnet, das einen entsprechenden Teil der Heizgase zu dem aus spiralförmigen Röhren gebildeten, im unteren Teil der Rauchkammer eingebauten Ueberhitzer führt. – Fig. 35 zeigt denRauchrohrüberhitzerfür Lokomotivenvon W.Schmidt; hier sind die oberen Heizröhren mit derartig großem Durchmesser ausgeführt, daß sie je vier Ueberhitzerrohre aufnehmen können. Aus einer stählernen, in der Rauchkammer liegenden Dampfhammer gelangt der Dampf durch[684] zwei der vier Ueberhitzerrohre in das Heizrohr hinein und durch die übrigen zwei wieder heraus zu einer andern Abteilung der Dampfhammer. Die erste Abteilung der Dampfhammer steht mit dem Dampfdom, die andre mit der Maschine in Verbindung. – Die Fig. 36 und 37 zeigen noch einenSchiffskesselüberhitzervon W.Schmidt, bei dem die Ueberhitzerrohre in einem Flammrohr liegen, das an Stelle einer entsprechenden Zahl von Heizröhren eingebaut ist. Die Regulierung erfolgt durch Verdrehen eines zylindrischen Rauchgasschiebers.

Ueberhitzer mitplattenförmigen Elementenhaben bisher wenig Verbreitung gefunden. Eine neuere Konstruktion ist die vonPregardien, Fig. 38–40, bei der das Ueberhitzerelement aus einem flachen, durch eine Wand in zwei Kammern geteilten Karten besteht, der von kurzen Heizröhren durchdrungen wird. Das ganze Element ist autogen in einem Stück geschweißt. Hervorzuheben ist die geringe Zahl von Dichtungsstellen.

II. Grundsätze für die Konstruktion der Ueberhitzer.

1.Rohrdurchmesser. Da der überhitzte Dampf die Wärme schlecht weiterleitet, so muß die zu überhitzende Dampfmasse in möglichstdünneFäden zerlegt werden. Der Rohrdurchmesser sei daherklein, für schmiedeeiserne Rohre etwa zwischen 30 und 50 mm; gußeiserne Rohre müssen aus Herstellungsrücksichten größeren Durchmesser erhalten.

2.Wandstärke. Diese bestimmt sich: a) mit Rücksicht auf genügendeFestigkeit gegen inneren Druck;b) mit Rücksicht auf ausreichendeSicherheit gegen Durchbrennen;c) mit Rücksicht auf genügendeWärmeaufspeicherung. Gewöhnlich ist b) oder c) maßgebend, da a) für dünne Rohre sehr kleine Werte liefert. Die Wärmeaufspeicherung der Rohrwand soll im allgemeinen so groß sein, daß die mit dem normalen Betriebe verbundenen Unregelmäßigkeiten (Oeffnen der Feuertür, Beschickung des Rostes u.s.w.) keinen erheblichen Einfluß auf die Dampftemperatur auszuüben vermögen. Schmiedeeiserne Rohre erhalten 2¹/₂–6 mm, gußeiserne etwa 20 mm Wandstärke.

3.Rohrform. DiegeradeForm ist im allgemeinen nicht zu empfehlen, da zur Erzielung einer guten Durchwirbelung ein mehrmaliger Richtungswechsel des Dampfes erwünscht ist.U-förmig gebogeneRöhren sind bequem herzustellen, lassen sich leicht entwässern, bedürfen keiner besonderen Zwischenstützung im Feuerraum, erfordern aber mehr Dichtungsstellen alsS-förmig gebogeneRöhren. Diese müssen bei großer Länge zusammengeschweißt oder verschraubt werden; die Entwässerung ist schwieriger ausführbar, bei senkrecht hängenden Rohrschlangen überhaupt unmöglich; die einzelnen Windungen müssen besonders unterstützt werden, doch ist die Zahl der Dichtungen gering, auch ermöglicht diese Rohrform eine sehr gute Anpassung an den zur Unterbringung gegebenen Raum.Spiralförmig gebogeneRöhren verursachen mehr Arbeit bei der Herstellung; die Entwässerung ist nur bei senkrechter Achse der Spirale möglich; es kann eine verhältnismäßig große Heizfläche auf verhältnismäßig kleinem Raum untergebracht werden.

4.Parallel- und Hintereinanderschaltung der Rohre. Maßgebend ist die Dampfgeschwindigkeit; ist diese zu klein, so ist der Wärmedurchgang ungenügend; ist sie zu groß, so wird der Druckabfall im Ueberhitzer zu bedeutend. Man schaltet soviel Rohre parallel, daß die Dampfgeschwindigkeit möglichst nicht unter 6 m/sec bezw. nicht über 20 m/sec ausfällt. Die übrigen Rohre werden nötigenfalls hintereinander geschaltet.

[685] 5.Einbaustelle. Je höher der Dampf überhitzt werden soll, um so heißer müssen die Gase sein, die ihn bestreichen. Einbau im Fuchs ermöglicht nur eine geringe Ueberhitzung, falls der Kessel normal belastet ist. Bei den beiden Ausführungen, Fig. 29 und 30, wo der Ueberhitzer für hohe Ueberhitzung am Ende der Kesselheizfläche liegt, ist die Ueberhitzerheizfläche verhältnismäßig groß gegenüber der Kesselheizfläche, so daß letztere relativ hoch belastet ist und die Gase noch mit hoher Temperatur in den Ueberhitzer treten. Die zweckmäßigste Einbaustelle hängt vorwiegend vom Kesselsystem ab. Beim Flammrohrkessel liegt der Ueberhitzer am Ende der Flammrohre beim Uebergang der Gase aus dem ersten in den zweiten Zug (Fig. 3–5 und 26–28); das gleiche gilt vom vereinigten Flammrohr- und Heizrohrkessel. Beim einfachen Heizrohrkessel (Lokomobil-, Lokomotiv-, Schiffskessel) erfolgt der Einbau hinter bezw. im Röhrenbündel (Fig. 30 und 33–37). Beim Wasserrohrkessel wird der Ueberhitzer regelmäßig zwischen Röhrenbündel und Oberkessel eingebaut (Fig. 15, 16, 19 und 21). Die vorgeschaltete Wasserrohrheizfläche wird hierbei um so kleiner gewählt, je höher der Dampf überhitzt werden soll. Je kleiner die vor dem Ueberhitzer liegende Kesselheizfläche ist, je heißer also die Gase zum Ueberhitzer gelangen, um so kleiner kann für dieselbe Leistung die Ueberhitzerheizfläche gewählt werden, um so größer ist aber die Gefahr einer Beschädigung der Rohre. Wenn irgend möglich, ist der Einbau ohne Vergrößerung des Kesselmauerwerkes zu bewirken. Die Unterbringung in besonderen an- oder aufgebauten gemauerten Kammern (Fig. 3–5 und 26–28) ist wegen der Vergrößerung der Wärmeausstrahlung nur dann gerechtfertigt, wenn in andrer Weise die Unterbringung der Ueberhitzerheizfläche nicht möglich ist.

6.Gegenstrom und Parallelstrom von Gas und Dampf. Für die Wärmeausnutzung ist reiner Gegenstrom am besten, da hierbei die Gase zuletzt mit dem kältesten Dampf zusammentreffen, also weitgehende Abkühlung der Gase möglich ist. Da aber auch die heißesten Gase mit dem heißesten Dampf zusammentreffen, so ist bei hohen Gastemperaturen bezw. hoher Dampfüberhitzung die Gefahr des Verbrennens der Rohre für Gegenstrom am größten. Da beim Parallelstrom die Rohre gegen Verbrennen besser geschützt sind, so wendet man in solchen Fällen, wo dieser Schutz nicht entbehrt werden kann (hohe Ueberhitzung, Ueberhitzer mit eigner Feuerung), eine Vereinigung von Parallel- und Gegenstrom an, wie sie aus den Fig. 29 bis 32 (auch Fig. 2, S. 522) und den dazugehörigen Beschreibungen ersichtlich ist.

7.Schutzklappen und Schieber. Diese sind notwendig, wenn es sich um hohe Gas- bezw. Dampftemperaturen handelt und der Ueberhitzer zeitweise, z.B. beim Anheizen, nicht vom Dampfe durchströmt wird. Die Zahl der Klappen oder Schieber ist nach Möglichkeit zu beschränken; häufig genügtein Absperrorgan(vgl. Fig. 2, S. 522, und Bd. 2, S. 569, Fig. 19), da es nur nötig ist, das Vorbeistreichen der Gase zu verhüten, während eine einfache Bestrahlung vom Ueberhitzer meistens gut ertragen wird. Die Klappen werden aus Schamotte oder Gußeisen hergestellt; die Lebensdauer derselben ist bei hohen Temperaturen in der Regel eine geringe. Gußeiserne Ueberhitzer werden häufig ohne Schutzvorrichtungen ausgeführt und haben sich bei zweckmäßiger Beschaffenheit des Eisens gut bewährt.

8.Regelung der Dampftemperatur. Kurz andauernde Einwirkungen, die eine Aenderung der Dampftemperatur veranlassen, sollen durch ausreichend große Masse der Ueberhitzerwandung in ihrem Einfluß möglichst gehemmt werden. Für länger andauernde Einwirkungen hat sich die Regelung des am Ueberhitzer vorbeistreichenden Gasgewichtes durch Einstellen von Regulierungsklappen am zweckmäßigsten erwiesen. Das Einspritzen von Wasser in den Ueberhitzer ist wenig gebräuchlich. Damit sich in den schwer zu reinigenden Rohren kein Kesselstein ansetzt, müßte mit kesselsteinfreiem Wasser gearbeitet werden. Der Hauptnachteil ist die Gefahr von Wasserschlägen bei unvorsichtiger Bedienung. Eine Regelung der Dampftemperatur durch Aenderung der Ueberhitzerheizfläche ist zwar zur Ausführung gekommen (L.Koch, Sieghütte-Siegen), wird aber zu umständlich und zu teuer [1]. Die Mischung des überhitzten Dampfes mit gesättigtem ermöglicht zwar eine Regelung der Dampftemperatur, doch ist das erzielte Gemisch schwer von gleichmäßiger Beschaffenheit zu erhalten. Außerdem kommt die Regelung nur der Verbrauchsstelle zugute, während die Ueberhitzerheizfläche die volle Temperaturänderung aushalten muß.

III. Berechnung der Ueberhitzerheizfläche [5].

Es bezeichne:Ddie stündlich zu überhitzende Dampfmenge in Kilogramm;Bden stündlichen Brennstoffverbrauch in Kilogramm;Ldie zur Verbrennung von 1 kg Brennstoff erforderliche theoretische Luftmenge;mdas Verhältnis der wirklichen Luftmenge zur theoretischen;H_üdie Heizfläche des Ueberhitzers in Quadratmeter,kden Wärmedurchgangskoeffizienten, d.h. den stündlichen Wärmedurchgang in Wärmeeinheiten/Quadratmeter Heizfläche für 1° Temperaturunterschied zwischen den Feuergasen und dem Dampfe,T₁bezw.T₂die Temperaturen der Feuergase vor bezw. hinter dem Ueberhitzer,tbezw.t₁die Dampftemperaturen am Ueberhitzer beim Eintritt bezw. beim Austritt,wden Feuchtigkeitsgrad des Dampfes, d.h. das Gewicht Wasser in Kilogramm, das in 1 kg Dampf enthalten ist;c₁die spezifische Wärme für 1 kg Wasserdampf (Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1907, S. 81);c₂die spezifische Wärme für 1 kg Heizgas. Der zur Verdampfung des mitgeführten Wassers und zur Ueberhitzung des Dampfes erforderliche stündliche Wärmebetrag ist

Q = D [c₁(t₁– t)+ w(606,5 – 0,717t)].

1.

Nimmt man den Wärmedurchgang proportional der mittleren, zwischen Heizgasen und Dampf bestehenden Temperaturdifferenz an, so folgt für den stündlichen Wärmedurchgang auch die

Q = k H_ü(T₁+ T₂/2– t₁+ t/2) bezw.H_ü=2Q/k (T₁+ T₂– t₁– t).

2.

Die WerteD, tundt₁sindals gegeben vorauszusetzen;wwird unter normalen Verhältnissen bei kurzer Leitung zwischen Kessel und Ueberhitzer = 0 gesetzt werden dürfen. Ist die Leitung[686] zwischen Kessel und Ueberhitzer verhältnismäßig lang, z.B. bei Ueberhitzern mit eigner Feuerung, so ist die Berücksichtigung des Feuchtigkeitsgehaltes unter entsprechender Schätzung; des in der Leitung kondensierten Dampfes notwendig, da es wirtschaftlich ratsamer sein wird, das Kondenswasser nicht abzuzapfen, sondern dem Ueberhitzer zur Verdampfung und Ueberhitzung zuzuführen. – Zuverlässige Angaben über den Wärmedurchgangskoeffizientenkkönnen zurzeit noch nicht gemacht werden, da der Einfluß der verschiedenen, die Höhe vonkbestimmenden Größen noch völlig unaufgeklärt ist. Nach den bisherigen Erfahrungen wird für Kesselzugüberhitzer im allgemeinenk= 10 bis 15 zu setzen sein; doch sind bei praktischen Versuchen an Ueberhitzern außerordentlich verschiedene Werte fürkermittelt worden; insbesondere haben sich bei Ueberhitzern mit eigner Feuerung erheblich größere Werte bis zuk =30 und darüber gezeigt, ohne daß es bisher gelungen ist, die Gründe für die verschiedene Höhe vonkklarzulegen. Nur soviel scheint festzustehen, daßkmit der Größe der an der Ueberhitzerheizfläche vorbeigeführten Gasmenge, also mit der Geschwindigkeit der Heizgase in den Kanälen bezw. der Anstrengung der Anlage erheblich zunimmt. Einen nicht unwesentlichen Einfluß dürfte auch die Führung der Gase ausüben, indemkum so höher ausfallen wird, je vollständiger alle Teile der Heizfläche bestrichen werden. Tote Räume, in denen sich nur eine unvollkommene Gasbewegung ausbilden kann, sind beim Einbau des Ueberhitzers streng zu vermeiden. Bei Ueberhitzern mit eigner Feuerung kannT₁= 800–900° undT₂=250–300° gesetzt werden. Eine derartig weitgehende Abkühlung ist natürlich nur bei geeigneter Führung von Dampf und Heizgasen zu erreichen. Bei Kesselzugüberhitzern hängtT₁von der Einbaustelle ab. Soll der Ueberhitzer nachträglich am Kessel angebracht werden, so läßt sichT₁durch Messung bestimmen. Bei Neuanlagen kann man für mittlere Kesselanstrengung folgende Angaben verwenden:

1. Hinter Flammrohren: a) bei einfachen Flammrohrkesseln üblicher LängeT₁= 500–600°; b) bei übereinander liegenden DoppelkesselnT₁= 600–800°.

2. Zwischen Wasserröhrenbündel und Oberkessel: a) wenn etwa²/₃der Kesselheizfläche vorgeschaltet wird,T₁=400–450°; b) wenn etwa¹/₂der Kesselheizfläche vorgeschaltet wird,T₁= 450–550°; c) wenn etwa²/₅der Kesselheizfläche vorgeschaltet wird,T₁= 550–650°.

3. In der Rauchkammer von Lokomobilkesseln mit gekürztem RöhrenbündelT₁=400–450°. Die TemperaturT₂hinter dem Ueberhitzer kann unter der Voraussetzung, daß sämtliche Rauchgase den Ueberhitzer bestreichen und hierbei nur Wärme an diesen abgeben, berechnet werden aus der Beziehung:

Q=B(1 +m L)c₂(T₁– T₂) bezw.T₂=T₁–Q/B(1 +m L)c₂.

3.

Das wirkliche Luftgewicht für 1 kg Steinkohle kann zum L= 15–20 kg, für 1 kg Braunkohle zum L =10–16 kg angenommen werden; ferner istc₂= 0,24. Sind größere Ausstrahlungsverluste zu erwarten (Kammerüberhitzer) oder bestreichen die Gase zugleich mit dem Ueberhitzer einen geringen Teil der Kesselheizfläche (Oberkessel bei Wasserröhrenkesseln), so kann dies durch Schätzung dadurch berücksichtigt werden, indem man den WertT₂,etwas kleiner annimmt, als er sich nach Gleichung 3 berechnet. Gelangt nur ein bestimmter Teil des ganzen RauchgasgewichtesB(1 +m L),z.B.¹/₂,¹/₃u.s.w. zum Ueberhitzer, so hat man in Gleichung 3 den WertB(1 +m L) mit dem entsprechenden Koeffizienten¹/₂,¹/₃u.s.w. zu multiplizieren.Berner[1] empfiehlt, um die TemperaturT₂unberücksichtigt lassen zu können, für die Berechnung vonH_üdie Formel:

H_ü= α·H· 0,48 ·(t₁– t)/T₁– t₁.

4.

Hierin istHdie Heizfläche des Kessels in Quadratmetern undαein vont₁abhängiger Wert; innerhalb der gebräuchlichen Temperaturent₁= 250–380° ist nach Ermittlungen des Verfassers auf Grund der bisherigen Erfahrungen zu setzen [5]:

α= 3,4 – 0,007t₁.

5.

Für Ueberhitzeranlagen, die in ähnlicher Weise mehrfach ausgeführt worden sind und für die bereits gewisse Erfahrungen vorliegen, kann es genügen, die Ueberhitzerheizfläche einfach auf Grund der Kesselheizfläche, der Rostfläche und der Einbaustelle zu schätzen. Ist z.B. bei Wasserröhrenkesseln die Hälfte der Heizfläche vorgeschaltet, so erreicht man erfahrungsgemäß mit einer Ueberhitzerheizfläche von 10–12% der Kesselheizfläche eine Dampftemperatur von 240–260°, von 20% der Kesselheizfläche eine solche von 300–320°.

Wählt man die Ueberhitzerheizfläche zehnmal so groß wie die Rostfläche, so erreicht man bei einer Kesselbelastung von 15 kg für 1 qm Heizfläche und Stunde Dampftemperaturen, wenn¹/₂der Kesselheizfläche vorgeschaltet wird, bis 300°, wenn¹/₃der Kesselheizfläche vorgeschaltet wird, bis 350°. Vorstehende Angaben gelten unter der Voraussetzung, daß die gesamte Heizgasmenge den Ueberhitzer bestreicht und daß hierbei keine erheblichen Wärmemengen an die Kesselheizfläche abgegeben werden.

Literatur: [1] Berner, O., Die Erzeugung des überhitzten Wasserdampfes, Berlin 1904. – [2] Dietrich, Max, Der moderne Dampfkessel der Kriegs- und Handelsschiffe, Rostock i. M. 1908. – [3] Herre, O., Anwendung des überhitzten Dampfes im Dampfmaschinenbetriebe, Mittweida 1899. – [4] Ders., Moderne Dampfkesselanlagen, Mittweida 1903. – [5] Ders., Die Dampfkessel, Stuttgart 1906. – [6] Mentz, W., Schiffskessel, München und Berlin 1907. – [7] Reinert, E., Die modernen Dampfkesselanlagen, Stuttgart 1900. – [8] Schenkel, Der überhitzte Dampf, Wien 1897. – [9] Stach, Entwicklung und Anwendung der Dampfüberhitzung, Gelsenkirchen 1901. – [10] Tetzner, F., Die Dampfkessel, 3. Aufl., Berlin 1907; vgl. a. die Literatur unter Dampfkessel, Heißdampfmaschinen u.s.w.; ferner sind wertvolle Mitteilungen in den technischen Zeitschriften (insbesondere: Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing.; Mitteil. aus der Praxis des Dampfkessel- und Dampfmaschinenbetriebes; Zeitschr. d. bayerischen Dampfkesselüberwachungsvereins; Zeitschr. d. Dampfkesseluntersuchungs- und Versicherungsgesellschaft, A.-G. Wien u.s.w.) enthalten.

O. Herre.

• UEBERGANGSSTÖßE
• UEBERLAUFWEHR