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Vorrichtung zum Eindampfen von Salz-, Zucker-und anderen Lösungen.
Beim Eindampfen von Salz-. Zucker-und anderen Lösungen sowie beim Erzeugen von Dampf in Dampfkessel setzen sich an den Heizflächen die in der Lösung enthaltenen Körper ab. Indem diese Ablagerungen den Wärmeleitungskoeffizienten bedeutend herabsetzen, ver- ringern sie nicht nur den Wirkungsgrad des Verdampfers bzw. des Dampfkessels, sondern geben oft, zumal bei Flammenheizung, Anlass zum Durchbrennen der Wandungen des Vorwärmers.
Zwecks Beseitigung dieses Übelstandes hat man bereits vorgeschlagen, über dem Vorwärmer eine Flüssigkeitssäule zu erhalten, die durch Steigerung des Vorwärmerdruckes die Dampfbildung dortselbst, somit auch die Ausscheidung von Kristallen an der Heizfläche verhindern soll. Diese Massnahme reicht jedoch an sich zur Erreichung dieses Zweckes nicht aus, da durch die Drucksteigerung im Vorwärmer allein gleichzeitig die Durchflussgeschwindigkeit
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ablagerung an der Heizfläche veranlasst wird. Zwecks Steigerung der Durchflussgesehwindigkeit der Lösung im Vorwärmer wurde daher die Anwendung von Pumpen vorgeschlagen.
Durch diese wird zwar der vorgesteckte Zweck erreicht, sie bedingen aber einen Energieverbrauch, welcher Umstand selbstverständlich die Verdampfungskosten erhöhe. Diese Übelstände lassen sich nun erfindungsgemäss beseitigen, wenn der Vorwärmerdruck um einen genau bestimmten Wert gesteigert und überdies der Querschnitt der Leitung oder des Ringraumes, durch welche die vom Vorwärmer nach dem Verdampfer strömende Lösung fliesst, entsprechend gewählt wird. Dieser Druck ist nämlich gemäss der vorliegenden Erfindung so gross zu wählen, dass sich das Niveau, anf welchem die Ausscheidung der Dampt'hlasen beginnt, oberhalb der Heizfläche befindet ;
ausserdem soll der Querschnitt der Leitung oder des Ringraumes, durch welche die vom Vorwärmer in den Verdampfer strömende Lösung fliesst, solche Abmessungen aufweisen.
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gedrückt, muss diese Lösung eine entsprechende Geschwindigkeit aufweisen, ohne dass zu diesem Zwecke bekannte Hilfsvorrichtungen, z. B. Pumpen, herangezogen werden müssen. Diese Geschwindigkeit ist bekanntlich von dem spezifischen Gewichte der sich ans der eingedampften Lösung ausscheidenden Kristalle sowie von der sich pro Zeiteinheit, entwickelnden. Dampf- menge abhängig und letztere wieder von der im Vorwärmer durch die Lösung in Anspruch genommenen Wärmemenge.
Die der Lösung in der Zeiteinheit zugeführte Wärmemenge lässt sich genau bestimmen, wodurch auch die sich pro Zeiteinheit entwickelnde Dampfmenge genau ermittelbar ist.
Wenn die Menge des Dampfes, der sich pro Zeiteinheit in der die Lösung vom Vor-
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Fig. l und 2 zeigt den Roberts-Verdampfer im Vertikal-, bzw. Horizontalschnitt und Fig. 3 einen mit Zirkulationsrohr versehenen Verdampfer ; Fig. 4 und 5 stellen den Vertikal-,
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zeigen Verdampfer mit aufgehängten Dampfkammern, Fig. 8 und 9 einen solchen mit horizontalen Heizröhren und Fig. 10 und 11 bringen Verdampfer zur Darstellung, die aus zwei separaten, übereinander aufgestellten Apparaten bestehen. Schliesslich zeigt Fig. 12 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäss eingerichteten Wasserröhrenkessel.
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Rohrstutzen 5 für den aus der Lösung vertriebenen Dampf und mit einem Rohrstutzen. 3 zum
Schlammablassen versehen ist.
Im Innern des Behälters sind Wände 6 und 7 mit eingewalztes
Heizrohren 8 angeordnet. Die Röhren 8 bilden mit den Wandungen 6 und 7 einen Heizkörper, in dessen zwischen den Röhren 8 liegenden Raum der Heizdampf durch die Leitung 10 gelangt, während das Kondenswasser durch die Leitung 11 entweicht. Über dem Heizkörper ist ein offenes Gefäss mit einem ovalen, kegelförmigen oder platten Boden 14 angeordnet. Das
Gefäss 13 steht mittels einer äusseren Leitung 9 mit der unter dem Boden 6 befindliche
Kammer in Verbindung.
Zwischen den Wandungen des Behälters 1 und denjenigen des Gefässes 1.'1 befindet sich eine ringförmige Kammer, in welche die dem Heizkörper entfliessende Lösung entlang des Bodens 14 geleitet wird. Oberhalb der Oberkante des Gefässes 13 ist eine dachförmige Fläche 15 angeordnet, welche die kochende Lösung ins Gefäss 13 leitet. Der Querschnitt der ringförmigen Kammer ist kleiner oder gleich der Summe der Heizröhrenquerschnitte. jedoch gross genug zu wählen, um keine Drosselung der durchströmenden Flüssigkeit zu ver- ursachen. Die einzudampfende Lösung fliesst dem Gefäss 13 durch die Leitung-12 zu.
Der geschilderte Verdampfer wirkt folgendermassen :
Damit das Sieden der Lösung im Heizkörper gemäss dem eingangs Gesagten verhindert - wird, muss über demselben eine Flüssigkeitssäule von solcher Höhe erhalten werden, damit ihr Druck vermehrt um den Druck des darüber hefindlichen Dampfes oder um den Luftdruck höher sei als die Sattdampfspannung bei einer Temperatur, die die Lösung bei ihrem Au, ; laufe aus dem Heizkörper erlangt.
Die in den Heizröhren 8 vorgewärmte Lösung wird in den ringförmigen, zwischen dem Behälter 1 und dem Gefäss 13 befindlichen Raum geleitet, wo sie nach Enreichung des Niveaus, auf welchem der Druck der darüber befindlichen Säule der Lösung niedriger ist als die der gegebenen Temperatur entsprechende Dampfspannung, zu sieden anfängt, wobei der entweichende Dampf die Lösung mitnimmt und sie ins Gefäss 13 hinausschleudert. Indem das Gemisch von Dampf und Lösung an die dachförmige Fläche 19 anprallt, verteilt es sich.
wobei der Dampf durch den Rohrstutzen a entweicht, während die infolge Ausdunstens ge- kühlte Lösung ins Gefäss 13 hinunterfliesst, von wo sie durch die Leitung 9 in den Heizkörper 8 zurückfliesst. Auf diese Weise wird die Lösung im Kreislauf erhalten, wobei ihre Durchflussgeschwindigkeit durch Vergrösserung der Flüssigkeitssäule über dem Heizkörper bei passender Wahl ihres Querschnittes keine Verringerung, wie es bei den bisher bekannten Verdampfern der Fall war, erfahren, sondern noch steigen wird. da der sich im Räume zwischen dem Behälter 1 und Gefäss 13 bildende Dampf ähnlich wie die Luft in einer mit Pressluft betriebenen Pumpe wirkt.
Die Lösung wird somit aus dem Raume zwischen dem Behälter und Gefäss 13 in dieses letztere hinübergepumpt werden.
Da die Lösung lediglich im ringförmigen Raum ausdunstet, bildet sich auch die All- lagerung nur in diesem Raume, wobei, je länger der von den Kristallen zurückgelegte Weg ist. desto umfangreicher ihr Wachstum Ist.
In der Fig. 3 ist ein Verdamper nach Robert veranschaulicht, welcher sich von dem beschriebenen nur dadurch unterscheidet, dass das Zirkulationsrohr 9 nicht ausserhalb, sondern innerhalb des Behälters verläuft. Seine Wirkungsweise kommt derjenigen des in Fig. l und 2 dargestellten Verdampfers gleich.
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dass sein Vorwärmer einem festen oder flüssigen Brennstoffe angepasst ist. Zwischen den Röhren 8 sind Scheidewände 28 angeordnet, die die Verbrennungsgase zum Zurücklegen eines längeren Weges zwischen den Röhren zwingen.
Fig. 6 zeigt einen Vertikalschnitt durch den allgemein bekannten Verdampfer mit lot-
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Kanal für das Verdampfen heisser Lösung bilden hier einerseits die verlängerten Wände. . 9 eines zylinderförmigen Heizkörpers 30, anderseits wieder das verlängerte Zirkulationsrohr ss.
Der Querschnitt des besagten Kanals entspricht den bei der Beschreibung des in Fig. l und 2 dargestellten Verdampfers genannten Anfordenmgen. In Fig. 7 ist ein Verdampfer veran-
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rohr 9 besitzt. Die Wandungen. 3 des Heizkörpers gehen m einen Kegeistumpf über. in dessen Öffnung ein offener Zylinder 30 befestigt ist. Dieser letztere spielt hier die Rolle einer
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ist eine abweichende Ausführungsform des in Fig. 7 dargestellten Verdampfers, bei welchem der Heizkörper identisch mit den bei allen vorhergehenden Verdampfern angewendeten ist.
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liegenden d. i. eines kofferfiirmigen Verdampfers.
Dieser Verdampfer stellt ähnlich, wie der vorhergehende eine Ausführungsform dar, bei welcher der Heizkörper und die Verdampfungsleitung in einem gemeinsamen Gefäss untergebracht sind. dessen Längsseiten mit 1. die vordere Querseite mit 6 und die rückwärtige mit 7, der Boden mit 2 und der halbzylinderförmige Deckel mit 18 bezeielllet sind.
Die unteren Teile der Querseiten 6'und/sind zugleich < ds Siebe ausgebildet, in denen die Heizröhren 8 horizontal oder leicht geneigt eingewalzt sind. Der Heizdampf gelangt in di-
Dampfliste 20 durch das Rohr 1U und das Kondenswasser verlässt die Kiste 21 durch das Rohr 11. Die frische Flüssigkeit wird dem Verdampfer durch das rohr 12 zugeführt. während die Ausdunstung aus ihm durch den Rohrstutzen is entweicht.
In diesem allgemein bekannten Verdampfer ist nun erfindungsgemäss auf seiner ganzen
Länge eine dicht an den Querseiten 6'und 7 befestigte einheitliche Scheidewand eingebaut, die aus einem geneigten Teile 9 mit dem nach unten ein wenig umgebogenen unteren Rande und einem vertikalen, parallel zur Seite bzw. zum Deckel des Verdampfers verlaufenden
Teile 13 besteht. Der Stutzen 5 reicht bis etwas unterhalb des oberen Endes der Scheide- wand 13. Der Abstand der Scheidewand 13 von der Verdampferseite 1 ist derart gewählt. dass zwischen denselben ein Durchgang, d. i. ein Kanal für die heisse Flüssigkeit freihleibt. dessen Auslauf von der Scheidewandkanle 15 und dem Verdampferdeckel 18 begrenzt sind.
Der zwischen der linken Längsseite 1 des Verdampfers, der Scheide, vand 9-18 sowie den
Seitenteilen 6 und 7 befindliche Raum bildet einen Behälter der gekühlten Flüssigkeit, der dem Gefäss 13, Fig. 1 und. 3. entspricht. Der geneigte Teil 9 der Scheidewand entspricht dem Kegel 14, Fig. 1 und 3, und der Durchlass zwischen der nach unten gerichteten Umbiegung der Scheidewand 9 und der linken Verdampferseite 1 übernimmt hier die Funktion des Zirkulationsrohres 9. Fig. 3. Der ständige Flüssigkeitsspiegel 16 verbleibt auch hier unterhall des Leitungsrandes 15.
In besonderen Fällen darf die Scheidewand bis zum Scheitel des Deckels 18, ja sogar bis zum Anfange desselben nicht reichen, dann muss aber über der Leitung eine dachförmige. die Flüssigkeit in den Behälter ableitende Fläche angeordnet werden.
Fig. 10 stellt einen Verdampfer dar. bestehend aus einem Heizkörper und einem Separator, die iu abgesonderten Gefässen untergebracht sind.
Den Heizkörper dieses Verdampfer, kann ein beliebig konstruierter Feuerkessel oder Dampfvorwärmer bilden.
Der Separator bestellt aus einem horizontalen oder geneigt liegenden Gefässe mit Seite 31 und konvexen oder konkaven Böden. Dieses Gefäss spielt hier zugleich die Rolle des Behälters für die gekühlte Flüssigkeit und entspricht dem Gefäss 13, Fig. 1.
Die im Heizkörper erhitzte Flüssigkeit wird in einen Kanal. 34 geleitet, dessen Querschnitt den obenerwähnten Anforderungen entspricht. Diese Leitung tritt in den Verdampfer von unten oder von der Seite her ein und reicht mit ihrer Oberkante 15 höher als der ständige Flüssigkeitsspiegel 16. Vom anderen Ende des Behälters 31 zweigt sich ein die ge- kühlte Flüssigkeit in den Heizkörper abführendes Rohr N ab. Dieses Rohr kaun seinen Anfang direkt am Boden des Verdampfers 31 nehmen oder in seinem Inneren bis zum ständigen FlÜssigkeitsspiegel 16 reichen. In diesem letzteren Falle wird am Boden des Behälters 31
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gebildet.
Fig. 11 stellt einen aus zwei Gefässen bestehenden Verdampfer dar. der von dem vorhergehenden bloss darin abweicht, dass sein Separator ein stehendes Gefäss ist, dessen Kon-
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Fig. 12 zeigt einen Verdampfer mit zwei Gefässen, der sich vom vorangebenden dadurch unterscheidet, dass sein Separator mit dem vorherbeschrlebenen und in Fig. 7 dargestellten identisch ist und den Vorwärmer ein Wasserröhrenkessel bildet, dessen Konstruktion laut Fig. 4 und 5 beschrieben wurde.
Man kann die erhitzte Flüssigkeit aus mehreren ahgesonderten Vorwärmern in einen
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mit Elektrizität beheizt werden kann. Zu diesem Zwecke muss bloss eine Bedingung frfullt werden, nnd zwar bei geforderter Höhe des ständigen Flüssigkeitsspiegels muss eine jede Wärmequelle imstande sein. die Flüssigkeit in ihrem Vorwärmer bis zu einer Temperatur zu erhitzen, bei welcher die Spannung des aus dem Vorwärmer auslaufenden Dampfes den Druck der in gemeinsamer Leitung befindlichen Flüssigkeitssäule nicht übersteigen wird.
Die in einem grossen Vorwärmer erhitzte Flüssigkeit kann mehreren Separatoren zu-
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der Praxis allen Anforderungen entsprochen, d. h. beim Eindampfen der Lösung ist die Heiz- fläche von Ablagerungen freigeblieben, wobei ihr Wirkungsgrad mit Rücksicht auf entsprechende Querschnittswahl für die Leitung der erhitzten Flüssigkeit im Vergleich zu den bisher bekannten Verdampfern bedeutend gestiegen ist.