In den Brennkammerwänden eines Durchlaufdampferzeugers werden üblicherweise miteinander über Stege gasdicht verschweißte Dampferzeugerrohre zur Bildung eines Gaszuges eingesetzt, die für den Durchfluß eines Strömungsmediums parallel geschaltet sind. Anstelle der Rohre mit Flacheisenstegen zwischen den Rohren können auch Rohre verwendet werden, die bereits mit Flossen ausgerüstet sind. Die Dampferzeugerrohre können dabei vertikal angeordnet sein. Für ein sicheres Betriebsverhalten des Durchlaufdampferzeugers sind die Dampferzeugerrohre in der Regel derart ausgelegt, daß auch bei niedrigen Massen- stromdichten des die Dampferzeugerrohre durchströmenden Me- diums eine ausreichende Kühlung der Dampferzeugerrohre ge- währleistet ist.

Ein Auslegungskriterium ist das Wärmeübergangsverhalten eines Dampferzeugerrohres. Ein hoher Wärmeübergang ermöglicht eine besonders effektive Beheizung des das Dampferzeugerrohr durchströmenden Mediums bei gleichzeitig zuverlässiger Küh- lung des Dampferzeugerrohres an sich. Für eine Verbesserung des Wärmeübergangsverhaltens kommen üblicherweise Dampferzeu- gerrohre zum Einsatz, die auf ihrer Innenseite eine Oberflä- chenstruktur zum Erzeugen eines hohen Wärmeübergangs von ih- rer Innenwand auf das Strömungsmedium aufweisen.

Aus der Europäischen Patentschrift 0 503 116 A1 ist ein Durchlaufdampferzeuger mit vertikal angeordneten Dampferzeu- gerrohren bekannt. Die Dampferzeugerrohre dieses Dampferzeu- gers weisen eine Innenrippung als Oberflächenstruktur auf.

Beim Betrieb eines derartigen Durchlaufdampferzeugers im Druckbereich zwischen etwa 200 bar und dem kritischen Druck von etwa 221 bar können jedoch auch mit innenberippten Dampf- erzeugerrohren Kühlungsprobleme auftreten. Dies ist eine Folge von Benetzungsproblemen an der Rohrinnenwand in diesem Druckbereich. Dabei behindert ein Dampffilm, der sich zwi- schen der Rohrwand und der flüssigen Phase des Strömungsmedi- ums bildet, den Wärmeübergang von der Rohrinnenwand auf das Strömungsmedium. Dieser Effekt ist als"Filmsieden"bekannt.

Aufgrund der infolge des Filmsiedens lokal verringerten Küh- lung des Dampferzeugerrohres steigt dort dessen Temperatur an, was zu einer Beschädigung oder zur Zerstörung des Dampf- erzeugerrohres führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Dampfer- zeugerrohr mit auf seiner Innenseite ein Gewinde bildenden Rippen anzugeben, das auch bei einem auftretenden Filmsieden ein besonders günstiges Wärmeübergangsverhalten zeigt. Zudem soll ein Durchlaufdampferzeuger mit einem aus miteinander uber Flossen gasdicht verschweißten, vertikal angeordneten Dampferzeugerrohren gebildeten Gaszug angegeben werden, der auch in einem Druckbereich von etwa 200 bar bis 221 bar be- sonders sicher und zuverlässig betreibbar ist.

Bezüglich des Dampferzeugerrohres wird diese Aufgabe erfin- dungsgemäß gelöst, indem sein bei einer Reynoldszahl von 400. 000 ohne Beheizung und mit Wasser als Strömungsmedium er- mittelter Reibungsdruckverlust mindestens um den Faktor f 2 0, 9 ° (1 + 2, 15 o h) d-0l52 größer ist als der unter gleichen Bedingungen ermittelte Reibungsdruckverlust eines

Glattrohres mit gleicher Rohrlänge und mit einem dem äquiva- lenten Rohrinnendurchmesser d gleichen Rohrinnendurchmesser.

Dabei ist der in Metern angegebene äquivalente Rohrinnen- durchmesser d des Dampferzeugerrohres definiert als derjenige Rohrinnendurchmesser, den ein Glattrohr mit gleichem Strö- mungsquerschnitt aufweist. Die relative Rippenhöhe h des Dampferzeugerrohres ist definiert als das Verhaltnis aus Rip- penhöhe H und äquivalentem Rohrinnendurchmesser d.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das Wärmeüber- gangsverhalten eines innenberippten Dampferzeugerrohres im Zustand des Filmsiedens mit dem unter den genannten Bedingun- gen ermittelten Reibungsdruckverlust des Dampferzeugerrohres korreliert ist. Wie sich nämlich nach umfangreichen Versuchen überraschenderweise gezeigt hat, ist ein das Wärmeübergangs- verhalten des Dampferzeugerrohres quantitativ beschreibender Wärmeubergangskoeffizient beim Filmsieden nahezu proportional zum Reibungsdruckverlust des Dampferzeugerrohres. Daher weist ein Dampferzeugerrohr mit geeignet erhöhtem Reibungsdruckver- lust ein entsprechend verbessertes Wärmeübergangsverhalten beim Filmsieden auf.

Wie sich herausstellte, ist dabei mittels einer geeigneten Erhöhung des Reibungsdruckverlustes des Dampferzeugerrohres dessen Wärmeübergangsverhalten beim Filmsieden verbesserbar.

Eine für eine sichere und zuverlässige Betriebsweise des Dampferzeugerrohres besonders geeignete Verbesserung seines Wärmeübergangsverhaltens beim Filmsieden ergibt sich bei der Erhöhung von dessen Reibungsdruckverlust gegenüber einem ver- gleichbaren Glattrohr um mindestens den genannten Faktor.

Wie sich bei den genannten Untersuchungen herausgestellt hat, ist eine besonders hohe Steigerung des Wärmeübergangsverhal- tens des Dampferzeugerrohres beim Filmsieden dadurch erreich- bar, daß sein äquivalenter Rohrinnendurchmesser d vorzugs-

weise mindestens 0, 014 m und höchstens 0, 038 m, insbesondere höchstens 0, 027m, beträgt.

Bezüglich des Durchlaufdampferzeugers der obengenannten Art wird die genannte Aufgabe gelöst, indem Dampferzeugerrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 3 vorgesehen sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- dere darin, daß ein nach dem genannten Auslegungskonzept ge- staltetes Dampferzeugerrohr auch im Falle des Filmsiedens ein besonders gutes Wärmeübergangsverhalten zeigt. Somit ist auch beim Filmsieden eine besonders effektive Kühlung des Dampfer- zeugerrohres durch das durchströmende Medium gewährleistet.

Ein Durchlaufdampferzeuger mit derartig ausgebildeten Dampf- erzeugerrohren ist somit besonders sicher und zuverlässig- auch in einem Druckbereich von etwa 200 bar bis etwa 221 bar -betreibbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen : Figur 1 einen Durchlaufdampferzeuger in vereinfachter Dar- stellung mit vertikal berohrter Brennkammerwand, Figur 2 im Längsschnitt einen Ausschnitt eines für die Berohrung der Brennkammerwand des Durchlaufdampfer- zeugers eingesetzten Dampferzeugerrohres, Figur 3 das Dampferzeugerrohr gemäß Figur 2 im Querschnitt und Figur 4 ein Diagramm mit Darstellung von Kurven A, B, C und D.

In Figur 1 ist schematisch ein Durchlaufdampferzeuger 2 mit rechteckigem Querschnitt dargestellt, dessen vertikaler Gas- zug durch eine Umfassungs-oder Brennkammerwand 4 gebildet

ist, die am unteren Ende in einen trichterförmigen Boden 6 übergeht.

In einem Befeuerungsbereich V des Gaszugs sind eine Anzahl von Brennern fur einen Brennstoff in jeweils einer Offnung 8, von denen nur zwei sichtbar sind, in der aus Dampferzeuger- rohren 10 zusammengesetzten Brennkammerwand 4 angebracht. Die vertikal angeordneten Dampferzeugerrohre 10 sind im Befeue- rungsbereich V zu einer Verdampferheizfläche 12 gasdicht mit- einander verschweißt.

Oberhalb des Befeuerungsbereiches V des Gaszugs befinden sich Konvektionsheizflächen 14, 16 und 18. Darüber befindet sich ein Rauchgasaustrittskanal 20, über den das durch Verbrennung eines fossilen Brennstoffs erzeugte Rauchgas RG den vertika- len Gaszug verläßt. Das Rauchgas RG dient als Heizmedium für das in den Dampferzeugerrohren 10 strömende Strömungsmedium.

Als Strömungsmedium ist im Ausführungsbeispiel Wasser oder ein Wasser-Dampf-Gemisch vorgesehen.

Wie in Figur 2 im Längsschnitt und in Figur 3 im Querschnitt dargestellt, weist jedes Dampferzeugerrohr 10 auf seiner In- nenseite als Oberflächenstruktur zum Erzeugen eines hohen Wärmeübergangs von der Innenwand auf das Strömungsmedium eine Anzahl von ein mehrgängiges Gewinde bildenden Rippen 30 auf.

Die das Gewinde bildenden Rippen 30 sind dabei durch ihre Rippenhöhe H und durch den Rippensteigungswinkel a charakte- risiert.

Die Dampferzeugerrohre 10 sind, insbesondere im Hinblick auf die Ausgestaltung ihrer Innenberippung, derart ausgelegt, daß ihr Reibungsdruckverlust bei einer Reynoldszahl von 400. 000 ohne Beheizung und mit Wasser als Strömungsmedium mindestens um den Faktor f 2 0, 9 (1 + 2, 15'h)'d.'°' größer ist als

der eines vergleichbaren Glattrohres unter gleichen Bedingun- gen. Unter d ist dabei der in Metern gemessene äquivalente Rohrinnendurchmesser des Dampferzeugerrohres 10 zu verstehen.

Dieser ist definiert als derjenige Rohrinnendurchmesser, den ein Glattrohr mit gleichem Strömungsquerschnitt aufweisen würde. Die relative Rippenhöhe h hingegen ist definiert als das Verhaltnis aus der tatsächlichen Rippenhöhe H und dem äquivalenten Rohrinnendurchmesser d. Als vergleichbares Glattrohr wird zudem ein Glattrohr mit gleicher Rohrlänge wie das Dampferzeugerrohr 10 und mit einem dem äquivalenten Rohr- innendurchmesser d gleichen Rohrinnendurchmesser angesehen.

Das Auslegungskriterium für die Dampferzeugerrohre 10 soll mittels der in Figur 4 in einem Koordinatensystem dargestell- ten Kurven A, B, C, D näher erläutert werden. Dabei ist der Erhöhungsfaktor f des Dampferzeugerrohres 10, der definiert ist durch das Verhältnis des experimentell ermittelten Rei- bungsdruckverlustes des Dampferzeugerrohres 10 zu dem experi- mentell ermittelten Reibungsdruckverlust eines vergleichbaren Glattrohres, dargestellt als Funktion des äquivalenten Rohr- innendurchmessers d. Abhängig von der relativen Rippenhöhe h ergibt sich dabei als Auslegungskriterium, daß ein Dampfer- zeugerrohr mit einer relativen Rippenhöhe h von 0, 03 auf oder oberhalb der Kurve A liegen sollte. Entsprechend sollte ein Dampferzeugerrohr mit einer relativen Rippenhöhe h von 0, 04, 0, 05 oder 0, 06 auf oder oberhalb der Kurve B, C bzw. D lie- gen.

Jedes Dampferzeugerrohr 10 weist im Ausführungsbeispiel einen äquivalenten Rohrinnendurchmesser d von 25 mm und eine rela- tive Rippenhöhe von 4% auf. Dementsprechend ist jedes Dampf- erzeugerrohr 10 hinsichtlich seines experimentell ermittelten Reibungsdruckverlustes durch einen Erhöhungsfaktor f von min- destens 1, 71 charakterisiert. Im Vergleich dazu weist ein handlesübliches Dampferzeugerrohr einen Erhöhungsfaktor von

lediglich 1, 49 auf. Bei gleichem Massendurchsatz sind somit der Reibungsdruckverlust und daher auch der Wärmeübergangs- koeffizient beim Filmsieden des Dampferzeugerrohres 10 um etwa 15 % höher als beim bekannten Rohr. Um im Vergleich zum Dampferzeugerrohr 10 eine gleichermaßen sichere und zuverlas- sige Kühlung zu gewährleisten, müßte beim bekannten Rohr da- her der Massendurchsatz um etwa 15 % erhöht werden. Da jedoch der Reibungsdruckverlust annähernd quadratisch vom Massen- durchsatz im Dampferzeugerrohr abhängt, erhöht sich bei die- ser Maßnahme der Reibungsdruckverlust des bekannten Rohres um etwa 32%. Somit ergibt sich für das Dampferzeugerrohr 10 im Vergleich zum bekannten Rohr bei gleichem Wärmeübergangsver- halten und bei gleicher maximaler Rohrwandtemperatur ein um etwa 15 % geringerer Reibungsdruckverlust.