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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mehrgliedrigen Verdampf-bzw. Kochapparat, bei welchem nur der ersten Kammer zwecks Verdampfung äussere Warme zugeführt wird, während alle übrigen Kammern ihre Verdampfwärme von den in der ersten Kammer sich bildenden Schwaden erhalten. Um hiebei eine günstige und rasche Verdampfung zu erzielen, wird in bekannter Weise ein Absaugen der Schwaden bzw. eine Teilevakuierung in den Kammern angewendet.
Der Zweck vorliegender Erfindung besteht nun darin, durch eine zweckmässige Anordnung und Ausbildung der Heizbatterien die Ergiebigkeit und Wirtschaftlichkeit des Verdatnpfuns- prozesses zu steigern.
Eine diesen Zweck erfüllende Verdampfungsanlage ist in den Zeichnungen zur Veranschaulichung gekeommen, und zwar zeigt :
Fig. l eine Draufsicht auf einen viergliedrigen Apparat,
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt nach den Linien C-D-E-F-G-H-K-L,
Fig. 4 eine Seitenansicht,
Fig. 5 endlich eine Vorderansicht gemäss Fig. 4. von links gesehen.
Jedes Element des neuen Apparates stellt für sich einen gewöhnlichen, liegenden Ver-
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bekannter Weise mittels Automaten oder Pumpen entfernt werden.
Der Boden und der Flüssigkeitsspiegel (z. B. in Zuckerfabriken der Spiegel des Zuckersaftes) müssen in jedem folgenden Elemente um so viel höher liegen. dass der Saftschaum und die Spritzteilchen von einem Elemente in die Röhrchen des folgenden nicht gelangen können.
Die Stutzen bzw. Ventile dol, d. usw. dienen zur Zuleitung des Saftes zu den entsprechenden Elementen, die Stutzen e1, e2, e3 usw. dagegen zur Ableitung des Saftes. Durch diese Stutzen und durch die dieselben verbindenden Röhren ei, d2, e, d3 usw. wird der Saft von einem Elemente in das andere angesaugt. Der eingedickte Saft wird durch den Stutzen e. der obersten Kammer mittels einer Pumpe entfernt. Um die Zuleitung des Saftes und dessen Cbergang von einer Kammer in die andere zu regulieren, sind besondere Ventile vorgesehen. Der Stutzen 0 dient zur Ableitung
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eingewalzt oder auch mit Hilfe von Gummiringen in die Wände eingesetzt werden.
Um sich über die Wirkungsweise einer derart eingerichteten Verdampfanlage Klarheit zu verschaffen, soll angenommen werden, dass der Dampf des 1. Elementes für keine anderen Zwecke, als nur zur Verdampfarbeit in den anderen Elementen verwendet werden soll. Weiter soll angenommen werden, dass der Verdampfung chemisch reines Wasser unterliegt. welches auf den Röhrchen keinen Satz bildet, dass zur Heizung Dampf aus den Maschinen von zirka 3 Atm. benutzt wird, und dass die Dämpfe aus dem Elemente 4 in den Kondensator und in eine Luftpumpe gelangen, welche im 4. Elemente eine konstante, verdünnte Atmosphäre von 60 cm Wassersäule aufrecht erhalten. Unter diesen Verhältnissen ist der absolute Druck des Abdampfes gleich 1' ;) Ahn. und der absolute Druck im Luftraum des 4.
Elementes wird 0'2 Atm. sein.
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im 1. Element 1'175 Atm.
,. 2. 0-850..
.. 3. .. 0.525 ..
.. 4............ 0-200,. d. h. der Druckunterschied in zwei benachbarten Elementen ist 0.325 Atm. = 3.3 m einer Wassersäule. Angenommen, dass das spezifische Gewicht der Flüssigkeit im 3. Elemente 1-3 ist, dann muss die Säule dieser Flüssigkeit, welche eine Wassersäule von 1'3 m ausbalancieren soll.
3.3 : 1'3 == 2'54 m sein. Daraus folgt, dass bei einem Niveauunterschied der Flüssigkeit im 3. und 4. Behälter von 2 m das Ansaugen der Flüssigkeit aus einem Elemente in das andere ungehindert vor sich gehen kann. Ist der Druckunterschied zwischen jedem vorangehenden und folgenden Elemente gleich, so ist auch der Temperaturunterschied gleich und beträgt rund 140 C.
Ist nun der Temperaturunterschied zwischen den Elementen gleich und die Heizfläche dieselbe sowie aus demselben Material angefertigt, und besitzen die Heizröhre denselben Durchmesser, dann wird gewöhnlich angenommen, dass die Leistungsfähigkeit der Heizelemente dieselbe ist. immer unter der Voraussetzung, dass in allen Kammern chemisch reines Wasser verdampft wird. Auf diesem Prinzip beruhen die Konstruktionen aller jetzt üblichen Verdampfungsapparate. Die Praxis zeigt jedoch, dass die ersten Elemente viel leistungsfähiger sind als die letzten.
Auf Grund von Versuchen und Erwägungen hat es sich nun gezeigt, dass die Ursache der Verminderung der Leistungsfähigkeit der folgenden Elemente darin liegt, dass das Dampfvolumen mit der Ver-
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bei einem Drucke von 1'5 Atm. ein Volumen von 1.1268 cm3. beim Druck im 1. Elemente von 1-175 Atm. == 1-4197 cm .. . .. 2. ., 0.350 ,, = 1.9295
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dass hei einer angenommenen Geschwindigkeit im 1. Elemente von 20 m pro Sekunde die Geschwindigkeit im 2. Elemente = 25 m. im 3. = 35 m und im 4. Elemente = 60 m betragen müsste. Es müsste mit anderen Worten die Geschwindigkeit trotz Abnahme des Druckes steigen, was aber gesetzwidrig ist.
Tatsächlich kamen bei den bisherigen Apparaten auch keine Ge-
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111 Wasser von konstanter Temperatur eingetaucht ist, und lässt man in das Rohr an dessen einem Ende Dampf von beliebigem Druck ein, so wird mit der Entfernung von der Einlassöffnung die Temperatur des Dampfes allmählich sinken, bis sie mit der Temperatur des Wassers gleich wird.
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Auf diese Weise überträgt der erste laufende Meter 2025 Wärmeeinheiten, der 10. Meter = = 2025- (81 x 10) = 1215, der 20. Meter = 2025- (81 x 20) = 405 und der 25. = = 2025- (81. 25) = 0. Daraus ergibt sich die mittlere Wärmeabgabe eines Rohres von 25 m
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Auf Grund der angeführten Daten über die Dampfgeschwindigkeit in den Heizrohren kommt man zu folgendem Schluss. Damit in einer Verdampfungsanlage mit mehrfacher Verdampfung, bei welcher Elemente mit gleicher Heizfläche Anwendung finden, alle Elemente gleich intensiv verdampfen, ist es nötig, dass die Dampfgeschwindigkeit in den Rohren aller Elemente gleich ist, und dass zu diesem Zweck die Querschnittsummen aller Heizröhren einzelner Elemente in einem solchen Verhältnis zueinander stehen, wie die Volumina ihrer Dämpfe, mit anderen Worten, es müssen diese Querschnitte umgekehrt proportional den Dampfdrucken in den einzelnen Elementen sein.
Sind die Heizflächen in allen Elementen gleich und bestehen dieselben aus Röhrchen vom gleichen Durchmesser, so ist es klar, dass zur Einhaltung dieser Regel die Anzahl der Röhren in jedem folgenden Elemente grösser, dagegen ihre Länge kleiner sein muss. Da aber die Leistungsfähigkeit der Röhren mit ihrer Kürze relativ zunimmt. so ergibt sich. dass bei einer Verdampfanlage, welche auf dem angeführten Prinzip beruht, alle Elemente gleich leistungsfähig werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der ganzen Anlage im Vergleich mit den üblichen grösser sein muss. Die nach dem neuen Prinzip konstruierte Anlage besitzt folgende Heizflächendimensionen :
1. Element = rohrlänge 3.00 m, Anzahl 112 Stück 2.., == 2-50 m,,. 140.,
3... = .. 1.75 m, .. 196 ..
4. .. = .. 1.25 m, .. 301 ..
Wie bereits erwähnt, bezieht sieh diese Dimensionierung auf eine Verdampfanlage, bei welcher der Dampf in der ersten Kammer nur in der Anlage Verwendung findet und bei welcher chemisch reines Wasser benutzt wird. Soll statt Wasser Zuckersaft oder eine andere Flüssigkeit gekocht werden, so muss naturgemäss die Fläche jedes folgenden Elementes etwas grösser als die des vorangehenden sein. Diese Vergrösserung muss den jeweils vorliegenden, praktisch bestimmbaren
Koeffizienten der Verminderung der Wärmeleitungskraft infolge der Verdickung des Saftes und dem Satz in den Röhrchen entsprechen.
Soll einem der Elemente, z. B. dem 3 Elemente, Dampf zur Wärmung anderer Apparate
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um eine entsprechende Anzahl von Röhren vergrössert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verdampfapparat mit mehrfacher Ausnutzung des Dampfes. bestehend aus einzelnen. kastenförmigen, liegenden Kammern, dadurch gekennzeichnet, dass die die Heizfläche bildenden geraden Röhrchen in der breiten Richtung der Kammern verlaufen, wobei der Dampf in jedem Element nur einen Weg zurücklegt, welcher der Länge der Rohre entspricht.