Wasserrohrkessel

Dampfkesselbauarten mit Wasserführung in Rohren
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Der Ruf nach höheren Drücken, Temperaturen und Dampfmengen führte zu folgender Überlegung: ein Rohr mit kleinem Durchmesser hält viel höheren Drücken als ein Rohr kleinen Durchmessers stand. Ersetzen wir also den großen Wasserkessel durch ein langes, dünnes Rohr, in dem Wasser zirkuliert. Der Wasserrohrkessel war geboren. Von nun an waren Drücke jenseits der 30 bar kein Problem mehr. auch die Dampfmassen stiegen beachtlich an (bis heute über 2000 t/h). Ein weiterer Vorteil war seine schnelle Dampferzeugung, und darn lag auch gleichzeitig ein Nachteil: im Gegensatz zum Großwasserraumkessel hat ein Wasserrohrkessel nur einen verschwindend kleinen Wasserinhalt, weswegen er viel öfter "nachgefüllt" (nachgespeist) werden muss, damit er Kessel nicht leedampft und somit zerstört wird. Wäre kein Wasser mehr im Kessel, nimmt kein Medium mehr die Wärme der Feuerung auf, die Rohre beginnen zu glühen und brennen durch - der Kessel ist zerstört. Deshalb muss immer genügend Wasser im Kessel vorhanden sein. Die Urform des Wasserrohrkessels ist der Naturumlaufkessel. Die ersten Kessel bestanden damals noch aus zwei Wassertrommeln, die über viele Wasserrohre verbunden waren. Die ersten Wasserrohrkessel waren sog. Naturumlaufkessel, die es heute noch in abgeänderter Form gibt. Sehen wir uns das Trommelbeispiel an: Wasser hat die Eigenschaft seine Dichte (Masse pro Volumeneinheit) mit der Temperatuer zu ändern. Je wärmer man das Wasser macht, desto geringer wird seine Dichte. Im Klartext heißt das: kälteres Wasser ist schwerer als Wärmeres Wasser. Haben wir nun einen Wasserkreislauf in dem unterschiedliche Temperaturen herrschen, wird das kältere Wasser immer nach unten fallen und das wärmere Wasser nach oben steigen. Diese Eigenschaft macht sich der Naturumlaufkessel zunutze: Die eine Trommel sitzt unter der Feuerung im Kessel und ist somit unbeheizt. In ihr befindet sich das kalte Wasser. Heizt man nun dieses kalte Wasser auf, sinkt seine Dichte und das Wasser beginnt durch die Rohre (sog. Steigrohre) nach oben zu steigen. Diese Steigrohre liegen in der Feuerung bzw. im Abgasstrom und sind somit beheizt. Ist das Wasser in der oberen (ebenfalls unbeheizten) Trommel (Obertrommel) angelangt, kühlt es sich langsam wieder etwas ab, somit steigt die Dichte wieder. Nun fällt das Wasser über sog. Fallrohre zurück in die untere Trommel (Untertrommel). Diese Fallrohre sind ebenfalls unbeheizt, da ja sonst das Wasser nicht fallen könnte, sondern gleich wieder nach oben stiege. Mit diesem System haben wir einen natürlichen Umlauf geschaffen, für den keine Umwälzpumpe notwendig ist. Fortsetzung folgt... zurück zu Dampferzeuger