Verfahren zum Verdampfen von Flüssigkeiten, insbesondere Seewasser oder andern sieh bei der Verdampfung ausseheidende Stoffe enthaltenden Flüssigkeiten. Beim Verdampfen von Flüssigkeiten, die bei der Verdampfung sich aussehaidende Stoffe aufweisen, zum Beispiel von See wasser, beteht in der Regel der Übelstand, dass solche Stoffe der Flüssigkeit sich auf den Heizflächen festsetzen und den Wärme übergang von diesen in die Flüssigkeit er schweren.
Vorliegende Erfindung bezweckt, diesen Melstand zu beseitigen.
Bekanntlich. liegt der eigentliche Grund dieses Übelstandes darin, dass auf den Heiz flächen sich Dampfblasen an verschiedenen Stellen bilden, welche Stellen während kur zer Zeit ganz trocken werden. An den trocke nen Stellen setzen sich die wegen der Ver dampfung aua der Flüssigkeit ausgeschie denen geringen Stoffmengen fest, insbeson. dere wenn diese Stoffe in der Flüssigkeit nicht eigentlich gelöst sind, sondern sich dort nur in amorphem oder feinkörnigem Zustande befinden, wie zum Beispiel Kalk oder Gips in Seewasser, das durch Erwärmung von einem grösseren Teil seiner Kohlensäure be freit worden. ist.
Sogar in der Flüssigkeit leicht lösliche Stoffe, wie Salz, können sich festsetzen, weil die nachfolgende Benetzung augenblicklich von neuer Dampfblasenbil dung und Absetzung von weiteren Kristallen begleitet wird, wodurch die Flüssigkeit keine Zeit .erhält, ihre wiederauflösende Wirkung. auszuüben.
Bei bisher bekannten Verdampfungs- anlagen sind die Schwierigkeiten zufolge dieser Schichtbildung auf den Heizflächen beträchtlich. Die technischen Fortschritte wurden deshalb auch bisher in Richtung von mechanischen Hilfsmitteln zum Wegschaben der Schichten oder von praktischen Kon- struktionen zur bequemen Auswechslung der Heizelemente zwecks Reinigung .gemacht.
Lm die erwähnten Übelstände zu besei tigen, wurde schon vorgeschlagen, in der Weise zu verfahren, dass der Flüssigkeit ihre Verdampf uigswärme unter derartigen Ver hältnissen und in solcher Weise zugeführt wird, dass kein Kochen und somit keine Dampfblasenbildung in der Flüssigkeit statt finden kann, damit die Heizflächen immer feucht bleiben und die sonst eintretende Festbrennung von Stoffen dadurch vermie den wird.
Um die genannten Bedingungen zu er füllen, wurde der bekannten Erscheinung Rechnung getragen, dass Dampfblasen nur dann sich bilden und emporsteigen können, wenn der Druck an irgend einer Stelle des Flüssigkeitsraumes im Heizapparat niedriger ist als der Verdampfungsdruck der Flüssig keit, welcher der Temperatur an der betref fenden Stelle entspricht.
Der Druck der Flüssigkeit im Heizapparat wurde deshalb über diesen Verdampfungsdruck hinaus er höht, ohne jedoch den der Temperatur der flüssigkeitsberührten Heizfläche selbst ent sprechenden Verdampfungsdi-L.ick zu errei chen oder zu überschreiten. So wurde er reicht, dass im Heizapparat kein Kochen stattfand, sondern nur eine Wärmeübertra gung an die Flüssigkeit ,der Verdampfungs- anlage. Wenn dann die Flüssigkeit in stetige Zirkulation zwischen dem unter erhöhtem Druck stehenden Heizapparat und einem auf niedrigerem Druck gehaltenen und nicht mit Heizelementen versehenen Behälter,
dem eigentlichen Verdampfer der Verdampfungs- anlage gehalten wird, so entsteht nur im Verdampfer Dampf. Derartige Anlagen sind unter dem Namen "Entspannungsverdamp- fer" bekannt.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass durch diese Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes im Heizapparat selbst Kristallbildung wirklich vermieden wurde. Es bildeten sich dennoch allmählich starke Beläge von Stoffen auf der Heizfläche, was vermuten liess, dass der Grund zur Bildung dieser Beläge andern, un bekannten Umständen zuzuschreiben sei.
Die Erfindung wurde auf Grund einer näheren Untersuchung dessen gemacht, was an den flüssigkeitsberührten Heizflächen selbst während des Wärmeüberganges von den Heizflächen in die Flüssigkeit statt findet. Offenbar kann ein derartiger Über gang nur stattfinden, wenn .die Heizfläche selbst eine hinreichend höhere Temperatur als die Flüssigkeitsteilchen hat, welche sie berühren.
Ein ausserordentlich kleines Teil chen dieser berührenden Flüssigkeit wird, wenn der Flüssigkeitsdruck kleiner ist als der der Heizflächentemperatur entsprechende Verdampfungsdruck, dann verdampfen und eine mikroskopisch feine Dampfperle bilden, die am betreffenden Punkt an der Heizfläche festheftet und eine verhältnismässig grosse Oberfläche gegenüber der umgebenden Flüs sigkeit einnimmt, welche eine niedrigere Temperatur hat (der Temperaturunterschied kann zum Beispiel 10 bis ,20 C sein). Des wegen wird die umgebende Flüssigkeit der Dampfperle die Kondensationswärme ent nehmen, die Perle kondensiert im nächsten Augenblick und verschwindet, ohne irgend wann von .der Heizfläche gelöst worden zu sein.
Was von der einzelnen Dampfperle und dem Heizflächenpunkt gesagt ist, an dem sie innerhalb eines sehr kleinen Bruchteils einer Sekunde gebildet wurde und wieder ver schwand, b-ilt für eine fast unendlich grosse Anzahl Punkte der Heizfläche, welch letztere deshalb jederzeit von einer sehr grossen Anzahl unaufhörlich sich bildender und wieder ver schwindender Dampfperlen bedeckt sein wird. Jede Dampfperle kann mit einem äusserst kleinen pulsierenden Element auf der Heizfläche verglichen werden. Diese ist so mit überall von einer ausserordentlich grossen Anzahl mikroskopisch kleiner, pulsierender Elemente oder Dampfperlen bedeckt, welche die Wärmeübertragung von der Heizfläche in die dieselbe berührende Flüssigkeit ver mitteln.
Nun wird indessen die Bildung jeder Dampfperle notwendigerweise verursachen, dass mikroskopisch kleine Teilchen von festem Stoff, der im verdampfenden Flüssig keitsteilchen gelöst oder suspendiert war, sich niederschlagen, und da diese Teilchen nicht ebenso rasch in der Flüssigkeit wieder gelöst oder suspendiert werden können, als die Perle sich wieder kondensiert, sind die ausgefällten festen Teilchen bestrebt, sich an dem Punkt der Heizfläche festzusetzen; wo die soeben verschwundene Perle gebildet wurde; so wird die Heizfläche allmählich von einem Belag bedeckt, trotzdem kein wirkliches Kochen der Flüssigkeit stattfindet, das heisst ohne: dass sieh in letzterer Dampfblasen bil den, die sich loslösen und von der Heizfläche emporsteigen.
Statt dessen wird das Wasser nahe der ileizflä,che in eine turbulente Be- we-ung versetzt, welche .die Übertragung von Wärme an die Flüssigkeit unterstützt.
Anhand der vorstehend auseinander- ;-esetzten Erkenntnis konnte der Weg zur 1Tnterdrückiing jeder Bildung eines Belages auf der Heizfläche gefunden werden. Gegen stand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verdampfung von Flüssigkeiten, insbeson- (lere Seewasser oder andern, sich bei der Ver- clampfung ausscheidende Stoffe enthaltenden Flüssigkeiten, zwecks Ausnützung des De stillate,
oder Konzentrierung der Flüssigkeit in einem vorbereitenden Prozess zwecks spä terer Ausscheidung und Ausnützung von in der Flüssigkeit enthaltenen Stoffen, unter Anwendung einer Verdampfungsanlage mit einem Heizapparat und einem Verdampfer, bei welchem die Flüssigkeit im Heizapparat selbst unter einem den Verdampfungsdruck bei der Temperatur der Flüssigkeit im ge nannten Apparat übersteigenden Druck ge halten wird.
Das Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass man im Heizapparat die Flüssigkeit an jedem Punkt .der Heizfläche unter einem Druck hält, der mindestens gleich ihrem Verdampfungsdruck bei der Temperatur der flüssigkeitsberührten Heiz fläche *st, wodurch .der Wärmeübergang von dieser Heizfläche in die Flüssigkeit nicht nur ohne irgendwelche, infolge Kochen. eintreten der Bilc'_ung von freien Dampfblasen in der Flüssigkeit stattfindet, sondern auch ohne Bildung von pulsierenden Dampfperlen an irgendeinem Punkt der Heizfläche.
Nachstehend wird ein Beispiel .des erfin dungsgemässen Verfahrens erläutert. Es soll Seewasser verdampft werden, das bei 100 C unter Atmosphärendruck, bei 104'C unter 1,2 atm. und bei<B>120'C</B> unter 2,0 atm. kocht. Es wird dabei eine Verdamp- fungsanlage mit einem Heizapparat und einem Verdampfer verwendet.
Es wird für die Heizfläche des Heizappa- rates eine Temperatur von 104 C gewählt, und der Druck der Flüssigkeit im Heiz- apparat beträgt mindestens. 1,2 atm. Hat die Heizfläche eine Temperatur von 120' C, so muss der Druck entsprechend mindestens 2,0 atm. betragen, wodurch sich Dampfperlen an keinem Punkt der flüssigkeitsberührten Heizfläche bilden können. In solchem Falle geschieht die Wärmeübertragung an der wasserberührten Heizfläche direkt.
Die Heiz fläche ist überall gleichmässig wirksam, wäh rend bei Dampfperlenbildung jeweils nur ein Bruchteil der Heizfläche in voller Wirksam keit ist. Die verschiedenen gelösten Stoffe erhalten folglich keine Gelegenheit, sieh aus zuscheiden und festzubrennen. Die Heiz fläche des Heizapparates bleibt rein und ohne irgendwelchen Belag, der den Wärmeüber gang behindern würde.
Versetzt man die Flüssigkeit in eine rasche Bewegung längs der Heizfläche und sorgt man gleichzeitig für einen kleinen Tem peraturunterschied zwischen Flüssigkeit und Heizfläche, so wird. die Wirkung des hohen Druckes unterstützt. Wenn die Flüssigkeit dann in den Raum des Verdampfers geleitet. wird, in welchem niedrigerer Druck herrscht, so entledigt sie sich durch Verdampfung eines Teils der von ihr empfangenen Wärme, um darnach wieder der Heizfläche des Heiz- apparates zugeführt zu werden usw.
Der erhöhte Druck der zirkulierenden Flüssigkeit im Heizapparat kann zum Bei spiel dadurch hervorgerufen werden, dass man an einer zweckmässigen Stelle des Kreis laufes der Verdampfungsanlage eine Schi kane anordnet, die der den Heizapparat ver lassenden Flüssigkeit einen erhöhten Wider stand bietet. Eine derartige Schikane kann ein federbelastetes Ventil sein, durch wel ches die Flüssigkeit mittelst einer Pumpe ge- trieben wird, welche die Flüssigkeit in stän digem Kreislauf hält. Der Verdampfer kann unmittelbar hinter dem Ventil in den Kreis lauf eingeschaltet sein, somit an einer Stelle, wo der Druck unter den Druck der aus dem Heizapparat hinausströmenden Flüssigkeit gesunken ist.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass man durch Aufrechterhaltung der angeführten Druckbedingungen nicht nur jede Kristall bildung, sondern auch jede andere Belag bildung auf den Heizflächen vermeiden kann.
Statt. Seewasser können auch andere Flüssigkeiten, die bei der Verdampfung sich ausscheidende Stoffe aufweisen, so verdampft werden, sei der Zweck die Gewinnung des Destillates als Nutzprodukt. oder die Kon zentrierung einer Flüssigkeit, wie zum Bei spiel einer Salzlösung, Zuckerlösung etc., in einer Reihe von Stufen ohne Kristallbildung.