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Verfahren und Einrichtung zur Entgasung von Flüssigkeiten.
Es ist bekannt, dass die Lösung der Gase in Flüssigkeiten-die Gasaufnahmefähigkeit der Flüssig- keiten-ausser der von der Art der Flüssigkeit und des Gases abhängenden Materialkonstanten, dem Absorptionskoeffizienten, vom Teildruek des Gases abhängt und laut der normal gültigen Henryschen Regel mit demselben verhältnisgleich ist. Wächst der Teildruek, so steigt auch die Menge des gelösten Gases und nähert sich asymtotisch als Funktion der Zeit dem dem neuen Teildruck entsprechenden Sättigungswerte.
Nicht so einfach ist der Vorgang, wenn der Teildruck sinkt. Hiebei sinkt zwar die Menge des gelösten Gases, aber der Wert. an welchem sich diese asymtotisch nähert, ist grösser als der, welcher auf Grund der Henryschen Regel dem neuen Teildruek entsprechen würde. Die gelöste Gasmenge sinkt hiebei nicht bis an die neue Sättigungsgrenze, sondern die Flüssigkeit wird bis zu gewissem Grade übersättigt sein.
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treiben der Gase aus der Flüssigkeit.
Laut der Henryschen Regel müsste bei Erreichung des Siedepunktes der langsam erwärmten Flüssigkeit der Gehalt an gelösten Gasen der Flüssigkeit Null sein. da der Siedepunkt eben dadurch gekenn- zeichnet ist, dass der Dampfdruck der betreffenden Flüssigkeit gleich dem Gesamtdruck ist. somit der Teildampfdruek des Gases gleich Null ist. Im Gegensatz hiezu haben sorgfältige Versuche erwiesen, dass zufolge der Übersättigungseigenschaft bedeutende Gasreste in der Flüssigkeit auch dann verbleiben werden, wenn die Flüssigkeit während einer beliebig langen Zeit ohne Dampfbildung am Siedepunkt gehalten wird. Beim destillierten Wasser und atmosphärischen Sauerstoff beträgt beispielsweise dieser
Gasrest auf Grund der Versuche etwa 0. 7 em3jLiter.
Die Beseitigung der Übersättigung-das Austreiben der beim Siedepunkt zurückgebliebenen Gasreste-gelingt nur mit Hilfe weiterer entsprechender physikalischer Einwirkungen, durch Rühren, Schütteln, Zerstäuben oder Einführen weiterer Wärmemengen, d. h. entsprechendes Auskochen der Flüssigkeit oder durch entsprechende Druckentspannung.
Auf diesem Grundsatz sind die bekannten Entgasereinrichtungen aufgebaut, welche z. B. das Kesselspeisewasser bei atmosphärischem oder bei einem andern Druck mittels Sieden vom gelösten Sauerstoff zu befreien bestrebt sind. Da es aber bisher nicht bekannt war, welche Wärmemengen zur Erzielung der restlosen Entgasung notwendig sind, wurden diese Einrichtungen-im Interesse des Erfolges- überbemessen ; es wurden grosse, somit teuere Eochapparate hergestellt, in welche zur Erhöhung der Siedewirkung Misch-, Berieselung-, Zerstäubervorrichtungen und Vakuumkammern eingebaut wurden.
Diese den Betrieb belastenden und die Einrichtung verteuernden Einrichtungen weglassen oder doch wesentlich vereinfachen zu können, ist der Zweck der Erfindung.
Durch mit Vorrichtungen verschiedener Abmessung ausgeführte Versuche ergab sich, dass die Gasrestmenge des siedenden Wassers unabhängig von der Zeitdauer des Siedens ist und nur von der nach Erreichen des Siedepunktes je Liter eingeführten Wärmemenge abhängig ist.
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gasfrei gemacht werden kann, wenn in das Wasser nach Erreichen des Siedepunktes noch 8#2 kcal/Liter Wärme eingeführt wird, somit beim Sieden unter atmosphärischem Druck etwa 1-5% des Gewichtes der Flüssigkeit verdampft wird. Bei Entgasung unter Vakuum ändern sich die obigen Werte entsprechend den mit steigendem Vakuum ansteigenden Werten der Verdampfungswärme.
Ebenso ändern sich diese
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Werte gemäss der Übersättigungsfähigkeit der jeweils zu entgasenden Flüssigkeit, so dass die die Erfindung bildende Regel lautet, dass in die Flüssigkeit nach Erreichen des Siedepunktes noch so viel Wärme eingeführt wird, dass mindestens 1%, aus wirtschaftlichen Rücksichten aber höchstens 5% der Flüssigkeitsmenge in Dampf übergeführt werden.
Diese Erfindung beseitigt die im Bau der Entgaser bisher bestandene Unsicherheit und ermöglicht zur Durchführung des Verfahrens eine Einrichtung, welche bei vereinfachtem Aufbau und bei unverhältnismässig geringeren Abmessungen die Aufgabe der industriellen Entgasung der Flüssigkeiten mit vollkommener Sicherheit löst.
Eine beispielsweise Ausführung eines solchen Apparates ist in Fig. 1 sehematisch dargestellt.
Durch Kocherrohr oder Behälter 1 fliesst das mittels Rohr 2 zugeführte zu entgasende Wasser. dessen Menge mittels Ventil 3 geregelt wird. Der zum Sieden notwendige Niederdruckdampf gleichbleibender Spannung, z. B. Abdampf einer Kleinturbine oder Anzapfdampf der Hauptturbine oder mit Druckminderventil 4 gedrosselte Frisehdampf, tritt durch Rohr 5 in den Kocher 1 und hält das durch den Kocher strömende Wasser in ständigem Sieden.
Die vom durchströmenden Wasser aufsteigenden Dämpfe nehmen sämtliche gelösten Gase mit. falls die in den Kocher eingeführte Wärmemenge der die Erfindung bildenden Regel entspricht. Um dies zu sichern, ist bei sieh ändernder Wassermenge eine veränderliche Dampfmenge notwendig. Eine hiezu benötigte verwinkelte und teuere Dampfmengen-Reglereinrichtung kann bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung fortfallen, bei welcher die aus dem Kocher 1 aufsteigenden Dämpfe und ausgetriebenen Gase durch das Rohr 6 in den in das Wasserleitungsrohr 2 eingeschalteten Röhrenkühler 7 gelangen.
Durch die Röhren des Röhrenkühlers 7 fliesst das ankommende Wasser, während das aus dem Kocher 1 aufsteigende Dampf-und Gasgemisch in entgegengesetzter Richtung des zufliessenden Wassers rings um die Röhren strömt. Der Dampf kondensiert an den äusseren Flächen der Röhren und tropft durch das Rohr 8 in den Kocher 1 zurück, während die permanenten Gase am kalten Ende des Kühlers sich sammeln und durch den Entlüfter 11 entweichen.
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sierens etwa aufgenommenen Gasen nochmals vollkommen befreit werde, wird das Abflussrohr 8 zweekmässigerweise bis in den unteren Teil des Kochers 1 heruntergeführt.
Vom Kocher 1 kann das entgaste Wasser mittels des Überlaufrohres 9 in den Speisewasserbehälter 10 geleitet werden, in welchem es, durch eine der bekannten Gasschutzeinrichtungen gegen die nachträgliche Gasaufnahme geschützt, aufgespeichert wird.
Das Überlaufrohr 9 ist als Syphon ausgebildet, und die Syphonhöhe wird dem verfügbaren oder dem mittels des Druckminderventils 4 eingestellten gleichbleibenden kleinen Dampfdruck entsprechend gewählt.
Die einzige Bedingung zum richtigen Arbeiten, derart, dass ohne Inanspruchnahme überflüssig grosser Dampfmengen, jeweils bei Wasser wenigstens 1. 5% der den Entgaser durchströmenden ver- änderlichen Flüssigkeitsmenge in Dampfform übergeführt wird, ist die richtige Bemessung des Röhrenkühlers 7.
Wenn die Wärmeabgabefläche des Kühlers so bemessen wird, dass beim Durchströmen der Kühlwassermenge von Q kglst und einer Temperatur von t C'dieser geeignet ist, 0-015 Q k/t Dampf von Überdruck zu kondensieren, dann wird die in den Kocher 1 einströmende Dampfmenge sich ohne jedwede andere Regelung selbsttätig derart einstellen, dass die oben gestellte Forderung, die Verdampfung von 1. 5% des jeweiligen Wasserquantums, stets erfüllt ist.
Die Vorrichtung wird in diesem Falle nämlich wie folgt arbeiten : Wenn die vorgeschriebene
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Sinkt die Wassermenge, so sinkt auch die im Röhrenkiihler y kondensierbare Wärmemenge, und da in den abgeschlossenen Dampfraum des Kühlers jeweils nur so viel Dampf eintreten kann, als in demselben kondensiert wird, wird auch die im Kocher verdampfbare Wassermenge mit dem Sinken der durch den Kocher durchströmenden gesamten Wassermenge in gleichem Sinne sinken. Dieses Sinken folgt, wenn auch nicht ganz genau, jedoch annähernd dem Proportionalgesetze und sichert jedenfalls, dass die obige Verdampfungsregel von mindestens 1'5% bei jeder Änderung der Wassermenge selbsttätig eingehalten wird ohne irgendeinen Regelmechanismus.
Jene Dampfmenge, welche in den Kocher aus der Leitung 5 eintreten kann, ist natürlich praktisch verhältnisgleich mit der durchströmenden Wassermenge, da ausser den vernachlässigbaren kleinen Um- a ; ebungsverlusten jeweils nur so viel Wärme in die Vorrichtung eintreten kann, welche das durchströmende bzw. das ausströmende Wasser eben bis 100 C bzw. bis zum Siedepunkt erwärmen kann.
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kopf erlittenen kleineren Druckgefälles steigt der Druck p, somit sinkt im Rohr 9 der Wasserspiegel.
Dies ist bei Bemessung der Höhe des Rohrsyphons 9 zu berücksichtigen.
Die Entgasung durch Kochen ist natürlich nur dann vollkommen, wenn die Verdampfung der 1#5% bei einer jeden Teilmenge des jeweils durchströmenden Wassers gesichert ist, also wenn das Kochgefäss oder Rohr 1 von solch kleinem Durchmesser ist, dass das intensive Sieden überall im ganzen Querschnitt stattfindet und dass durch den Kocher solche Wasserfäden, welche an der obengenannten Verdampfung nicht teilgenommen haben, nicht durchströmen können.
Es wird somit, im Interesse der wirksamen Entgasung und abweichend von der bisherigen Praxis, nicht die Verwendung grosser Kochbeh1ilter für langandauerndes Kochen zweckmässig sein, sondern der Kocher ist im Sinne der Erfindung für den zulässig kleinsten Querschnitt zu bemessen. Eine Grenze
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Dampfmenge austreten lässt.
Das aus Kocher und Kondensator bestehende System ist ein geschlossenes System, bei welchem der Dampfdruck von atmosphärischem Druck unabhängig ist und grösser oder kleiner sein kann als der
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anderseits mittels des Syphonrohres 9 praktisch dampfdicht abgeschlossen ist.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Entgasungs-
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kühler y a, dessen Bauart beliebig ist. Das aus dieser Brause 12 ausgespritzte Wasser kondensiert den aus dem Kocher 1 kommenden Wasserdampf, und das mit dem Kondensat gemischte Wasser gelangt durch das Rohr 2 a in den Kocher 1, während die permanenten Gase durch den Abzug 11 aus dem Miseh- kühler 7 a entweichen. Im übrigen stimmt die Ausführungsform nach Fig. 2 mit derjenigen nach Fig. 1 überein, arbeitet naturgemäss ebenfalls in der vorhin beschriebenen Weise.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Entfernen gelöster Gase aus Flüssigkeiten, beispielsweise aus Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass in die Flüssigkeit nach erfolgter Erwärmung bis zum Siedepunkt noch so viel Wärme eingeführt wird, dass wenigstens 1%, höchstens aber 5% der Flüssigkeitsmenge in Dampfform übergeführt werden.