Verfahren zum Absaugen von gasförmigen Medien aus unter versehiedenen Drucken stehenden Räumen sowie Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens.
Das Absaugen eines gasförmigen Me diums, wie Luft, Ga. s oder Dampf, aus mindestens zwei unter verschiedenen Drücken stehenden Räumen I, II kann entweder mit voneinander unabhängigen Verdichtern oder nach Fig. 1 der Zeichnung mit nur einem Verdichter 1 erfolgen, der mit zwei oder mehr Sauganschlüssen 2, 3 usw. versehen ist, die in entsprechende Druckstufen des Verdichters 1 einmünden. Dieser stout die einzelnen Teilmengen in die Druckleitung 4 aus. 5 ist die Antriebsmaschine des Verdichters.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die einzelnen Teilmengen ungedrosselt auf den Enddruck gebracht werden, während bei der Anordnung nach Fig. 2 die totale Fördermenge vom tiefsten Druck des Raumes II abgesaugt wird und wobei die Ränme höheren Druckes, z. B. Raum I, ihre Teilmengen über Drosselorgan 6 gedrosselt in die gemeinsame Saugleitung 3 des Verdichters 1 abgeben. Die Anordnung nach Fig. I erfordert natürlich weniger Verdichtungsa. rbeit, kann aber z. B. bei Kol- benmaschinen nur mit zweistufigen Verdichtern verwirklichb werden und bei mehr rädrigen Zentrifugal-oder Axialverdichtern nur mit Sonderkonstruktionen mit zwei oder mehr Saugstutzen.
Vorliegende Erfindung vermeidet solehe Sonderkonstruktionen, indem ein unter tiefe- rem Druck stehendes Medium in einem Strahlapparat verdichtet wird, der durch die frei werdende Stra. hlenergie des unter dem nächst hoheren Druck stehenden Mediums bei seiner Expansion im Strahlapparat angetrieben wird und die Summe der Teilmengen der Medien bei einem zwischen dem tiefsten und höchsten Druck liegenden Druck der nächsten Verdichterstufe zudriickt.
Eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass die Räume, aus denen ein gasförmiges Medium abgesaugt werden soll, mit einem in die Saugleitung eines mecha. nischen Verdichters iibergehenden Strahlapparat derart verbunden sind, dass ein Medium eines Raumes höheren Druckes auf den nachsttieferen Druck expandiert und dabei Medium aus Räumen tieferen Druckes ansaugt, worauf sich im Diffusor des Strahlapparates die Summe der kinetischen Energie wieder. in Druck umsetzt-, so dass der Druck in der Saugleitung des Kompressors höher ist als derjenige im Ra-um tiefsten Druckes.
AnHand der Fig. 3 sei die Erfindung am Beispiel eines sogenannten Thermokompressors von Eindampfanlagen zur Rückge- winnung der Brüdenwärme veranschaulicht.
Von den zwei Teilkochern I und II siedet Kocher 1 bei höherer Temperatur als Kocher II. Der Dampf höheren Druckes strömt durch Leitung 2 zum Strahlapparat 7, expandiert in dessen Düse auf den Druck des tiefer siedenden Kochers Il und saugt mit seiner Strahlenergie den Dampf aus Leitung 3 an. Im Diffusor des Strahlapparates setzt sich nun die Strahlenergie der totalen Menge aus den Kochern 1 und II, wenn auch nur zum Teil, wieder in Druck um, so dass der Druck in der gemeinsamen Leitung 6, die die Saugleitung des Verdichters I ist, hoher ist als der Druck im Kocher II. Die Drucklei- tung 4 des Verdichters gabelt sich in die Leitungen 8 und 9, die zu den Heizräumen der einzelnen Kocher f hren.
Der Verdichter 1 muss also nicht, wie bei Fig. 2, für den tiefsten Druck des Kochers II gebaut sein, und ma. n spart a. n Verdichtungsarbeit, ohne gezwungen zu sein, einen mehrstufigen Verdichter mit zwei oder mehreren Saugstutzen anzuwenden.
Der technische Vorteil tritt besonders dann hervor, wenn es sich um die Eindickung von Lösungen handelt, die mit verhÏltnismϯig gro¯er Siedepunktserh¯hung verdampfen. Ist z. B. eine Lösung von 10 auf 40% Konzentration einzudicken, so ist die auszudampfende Wassermenge zwischen 10 und 20% Konzentration 55% und zwischen 20 und 40% Konzentration 27, 5% des a. nfänglichen Wassers.
tuber dey Verlauf dieses ausgedampften Wassers @w gibt das Diagramm Fig. 4 Aus- kunft, wo dieser Verlauf über der Konzen- tration X der Lösung aufgetragenist,wäh- rend in Fig. 5 der beispielsweise Verlauf der Siedepunktserhöhung dts gezeigt ist, die am Eintritt der Dünnlauge mit 10 % Anfangskonzentration 2, 5 C sei, beim Austritt der Dünnlauge bei 20 % Konzentration 7 C und am Austritt der Dicklauge bei 40 % Konzentration 20 C.
Bei der oben angenommenen Aufteilung in zwei Kochstufen für 10 bis 20% und 20 bis 40% müsste man also 55% des anfÏnglichen Wassers mit 7¯ und 27, 5 % mit 20¯ maximaler Siedepunktserhohung ausdamp- fen. Rechnet man zusätzlich zur Siedepunkts- erhöhung noch 15 für die Wärmeübertragung an der Heizfläche, so müssen bei IJnterteilung des Kochprozesses auf zwei Kocherstufen 55 % des Wasserdampfes von einem, entsprechend 15+7=22 Siedepunkts- verzug, tieferen Sättigungsdruck auf den Enddruck des Kompressors verdichtet werden.
Anderseits müssen 27, 5 % von einem, eintsprechend 15+20=35¯ Siedepunkts verzug, tieferen Sättigungsdruck auf denselben EnddrucL des Kompressors verdichtet werden. Man könnte also bei zweistufiger Verdichtung gemäss Fig. 1 (55+27, 5). 35- (55. 22+27, 5. 35) 100@ 25% (55+27, 5). 35 an Verdichtungsarbeit einsparen gegenüber Schaltung Fig. 2, wobei dw. St ungefähr proportional der Verdichtungsarbeit eingesetzt werden darf.
Bekanntlich kann eine Ver dichtungsarbeit pro kg Dampf im Entropiediagramm für das Nassdampfgebiet theore- tiseh als Flächendifferenz zwischen zu-und abgeführter Wärmemenge dargestellt werden, wobei die Fläche der Verdichtungs- arbeit ungefähr proportional At gesetzt werden kann. Für eine arbeitende Dampfmenge As ist dann die entsprechende Verdichterarbeit zlw. iIt. Dieser Gewinn ist nun allerdings nur mit einem mechanischen Verdichter erreichbar.
Bei Verwendung des Strahlapparats gemäss der Erfindung ist trotz seines schlechten Wirkungsgrades jedoch immer noch ein Gewinn von etwa 11% zu erwarten, mit dem konstruktiven Vorteil eines einstufigen mechanischen Verdichters mit nur einem Saugstutzen.
Das Verfahren kann nat rlich f r beliebig viele Absaugstellen angewendet werden, wobei der Strahlapparat in entsprechend viele Teildüsen aufzuteilen ist. Eine solche Anordnung für einen Thermokompressor mit beispielsweise vier Teilkochern zeigt Fig. 6.
Der aus Kocher III ausstromende Dampf expandiert in der Stufe 12 des StrahIappa- rates auf den niedrigsten Druck des Kochers IV und saugt aus diesem Dampf an. Die Summe dieser Teilmengen wird im Diffusor der Stufe 12 des Strahlapparates wieder auf einen zwischen III und IV liegenden Druck verdichtet. Aus Rocher II unter dem nächst hoheren Druck strömt ebenfalls eine Teilmenge aus, expandiert in der Stufe 13 des Strahlapparates und saugt die Summe der Teilmengen aus III und IV an. Die Summe der drei Teilmengen wird wieder auf einen Druck zwischen II und III verdichtet. In der Stufe 14 wiederholt sich der Vorgang noch einmal. Die totale Menge wird in Leitung 6 dem Kompressor 1 zugedrückt, der vom Motor 5 angetrieben wird.
Process for the suction of gaseous media from rooms under different pressures as well as equipment for carrying out the process.
The suction of a gaseous medium, such as air, gas. S or steam, from at least two under different pressures rooms I, II can be done either with independent compressors or according to Fig. 1 of the drawing with only one compressor 1 with two or more suction connections 2, 3, etc. are provided which open into corresponding pressure stages of the compressor 1. This stout the individual subsets into the pressure line 4. 5 is the prime mover of the compressor.
This arrangement has the advantage that the individual subsets are brought unthrottled to the final pressure, while in the arrangement according to FIG. 2, the total delivery rate is sucked off from the lowest pressure in space II and the higher pressure, z. B. Room I, their subsets via throttle element 6 throttled into the common suction line 3 of the compressor 1. The arrangement of Fig. I, of course, requires less compression. work, but can e.g. B. can only be realized with two-stage compressors in piston machines and only with special designs with two or more suction nozzles in more-wheeled centrifugal or axial compressors.
The present invention avoids such special constructions in that a medium under lower pressure is compressed in a jet apparatus, which is released by the freed stream. The thermal energy of the medium under the next higher pressure is driven during its expansion in the jet apparatus and the sum of the partial quantities of the media is pushed back to the next compressor stage at a pressure between the lowest and highest pressure.
A device for carrying out the method is characterized in that the spaces from which a gaseous medium is to be sucked out are connected to the suction line of a mecha. niche compressor are connected in such a way that a medium of a room with higher pressure expands to the next lower pressure and thereby sucks in medium from rooms with lower pressure, whereupon the sum of the kinetic energy is again in the diffuser of the jet apparatus. converted into pressure, so that the pressure in the suction line of the compressor is higher than that in the Ra-um lowest pressure.
The invention is illustrated with reference to FIG. 3 using the example of a so-called thermocompressor of evaporation systems for recovering the vapor heat.
Of the two partial cookers I and II, cooker 1 boils at a higher temperature than cooker II. The higher pressure steam flows through line 2 to jet device 7, expands in its nozzle to the pressure of the lower boiling cooker II and sucks the steam out of the line with its jet energy 3 on. In the diffuser of the jet device, the jet energy of the total amount from the digesters 1 and II is now converted back into pressure, even if only partially, so that the pressure in the common line 6, which is the suction line of the compressor I, is higher than the pressure in the digester II. The pressure line 4 of the compressor forks into the lines 8 and 9, which lead to the boiler rooms of the individual digesters.
The compressor 1 does not have to be built for the lowest pressure of the digester II, as in FIG. 2, and ma. N saves a. n Compression work without being forced to use a multi-stage compressor with two or more suction ports.
The technical advantage is particularly evident when it comes to the thickening of solutions that evaporate with a relatively larger increase in boiling point. Is z. B. to thicken a solution from 10 to 40% concentration, the amount of water to be evaporated is between 10 and 20% concentration 55% and between 20 and 40% concentration 27.5% of the a. initial water.
The diagram in FIG. 4 gives information about the course of this evaporated water @w, where this course is plotted against the concentration X of the solution, while FIG. 5 shows the course of the increase in boiling point dts, for example, at the inlet the thin liquor with an initial concentration of 10% is 2.5 C, at the exit of the thin liquor at 20% concentration 7 C and at the exit of the thick liquor at 40% concentration 20 C.
With the division into two cooking levels for 10 to 20% and 20 to 40% assumed above, 55% of the initial water would have to be evaporated with 7¯ and 27.5% with 20¯ maximum boiling point increase. If, in addition to the boiling point increase, one calculates 15 for the heat transfer on the heating surface, then when the cooking process is divided into two cooker stages, 55% of the water vapor must be compressed from a lower saturation pressure, corresponding to 15 + 7 = 22 boiling point delay, to the final pressure of the compressor will.
On the other hand, 27.5% of a lower saturation pressure, corresponding to 15 + 20 = 35¯ boiling point delay, must be compressed to the same final pressure of the compressor. One could therefore with two-stage compression according to FIG. 1 (55 + 27, 5). 35- (55. 22 + 27, 5. 35) 100 @ 25% (55 + 27, 5). 35 save on compression work compared to the circuit of FIG. 2, where dw. St may be used approximately proportionally to the compaction work.
As is known, compression work per kg of steam can theoretically be represented in the entropy diagram for the wet steam area as the area difference between the amount of heat supplied and removed, with the area of the compression work being set approximately proportional to Δt. For a working amount of steam As is then the corresponding compressor work zlw. iIt. However, this gain can only be achieved with a mechanical compressor.
When using the jet apparatus according to the invention, despite its poor efficiency, a gain of about 11% can still be expected, with the structural advantage of a single-stage mechanical compressor with only one suction nozzle.
The method can of course be used for any number of suction points, with the jet device being divided into a corresponding number of partial nozzles. Such an arrangement for a thermal compressor with, for example, four partial boilers is shown in FIG. 6.
The steam flowing out of cooker III expands in stage 12 of the jet apparatus to the lowest pressure of cooker IV and sucks in steam from this. The sum of these subsets is compressed again in the diffuser of stage 12 of the jet apparatus to a pressure between III and IV. A partial amount also flows out of Rocher II under the next higher pressure, expands in stage 13 of the jet apparatus and sucks in the sum of the partial amounts from III and IV. The sum of the three partial quantities is again compressed to a pressure between II and III. The process is repeated again in step 14. The total amount is pressed in line 6 to the compressor 1, which is driven by the motor 5.