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Fallstrom -Verdampfer mit unterteiltem Heizraum Es sind bereits Fallstromverdampfer
gemäß Fig. 1 der Zeichnung bekannt, bei denen die einzudampfende Flüssigkeit durch
eine Rohrleitung 1 einer Entspannungskammer 2 überhitzt zugeführt wird und sich
dort infolge einer Druckabsenkung, welche mittels der Drosselvorrichtung 3 reguliert
wird, in ein Gemisch von siedender Flüssigkeit und Brüden verwandelt.
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Dieses Gemisch verteilt sich auf die einzelnen Heizrohre 4 des Heizkörpers
5. Unter dem Einfluß der Heiizwirkung des bei 6 zugeführten Heizdampfes tritt eine
weitere Verdampfung ein, wobei Flüssigkeit und Brüden in den Heizrohren abwärts
strömen, bis sie in den Abscheider 7 des Verdampfers austreten. In diesem trennen
sich eingedampfte Flüssigkeit und Brüden, die Flüssigkeit wird bei 8 abgezogen,
der Brüden strömt durch den Stutzen 9 ab. Zur dauernden Aufrechterhaltung der Heizwirkung
befinden sich in dem Heizraum ein Stutzen 10 zur Entfernung des Heizdampfkondensates
sowie Stutzen 11 zur Entlüftung.
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Je nach der Menge des bei der Entspannung frei werdenden Brüden ergibt
sich eine gewisse Eintrittsgeschwindigkeit für die Flüssigkeit in die Heizrohre.
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Die Turbulenz der Strömung in Verbindung mit einer vielleicht nur
geringen, aber stets vorhandenen Drall bewirkt, daß die Flüssigkeitstropfen an die
Rohrwand gelangen, wo sie größtenteils hängen bleiben und einen Film bilden, welcher
sich unter Einwirkung der Schwerkraft und der nach unten gerichteten Brüden strömung
ebenfalls nach unteren bewegt. Aus diesem Film ve!rdampft infolge der Beheizung
der Rohre ständig weitere Flüssigkeit, die Brüdenmenge nimmt also zu, so daß die
Geschwindigkeit in den Rohren nach unten zu immer größer wird.
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Dort, wo der Film die Rohrwaiid vollständig bedeckt und eine nicht
zu geringe Geschwindigkeit des Flüssigkeit-Dampf-Gemisches herrscht, ist die Gefahr
einer Verkrustung der Rohrintlenwand nur gering.
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Am Anfang der Rohre und für eine gewisse Anlaufstrecke treffen aber
diese Voraussetzungen nicht zu.
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Dort ist noch ein erheblicher Teil der Flüssigkeit tropfenförmig im
Entspannungsbrülden verteilt, die Robewände sind nur teilweise und ungleichmäßig
von Flüssigkeit bedeckt und die Geschwindigkeiten des Flüssigkeit-Dampf-Gemisches
sind klein. Bei gewissen Produkten, wie z. B. Blut, gibt es an diesen Stellen Krusten
und Ansätze, welche ein ordnungsmäßiges Arbeiten des Verdampfers nach ganz kurzer
Zeit oder sogar von vornherein nirniöglich machen.
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Nach der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch verinaieden, daß
die Rohre auf eine gewisse, von Fall zu Fall passend gewählte Länge auf einer niedrigeren
Temperatur gehalten werden. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, den Heizraum in wenigstens
zwei Zonen
verschiedener Temperatur zu unterteilen. Eine sich aus diesem Grundgedanken
ergebende konstruktive Lösung zeigt in beispielsweiser Ausfülrung Fig. 2.
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Hier besteht der Heizkörper aus zwei verschieden langen, im Querschnitt
jedoch sich genau gleichenden Teilstücken, welche an den Flanschen ihrer Rohr--platten
12 und 13 so miteinander verschraubt sind, daß sämtliche Rohre des Oberteils 14
mit denjenigen des Unterteils 15 genau fluchten. Die um die Rohre der beiden Teile
liegenden Ileizräume können nun, da sie vollständig voneinander getrennt sind, durch
die Stutzen 16 und 17 mit Dampf oder sonst einem Heizmedium so beheizt werden, daß
die Heizte¢npe ratur im Oberteil 14 im jeweils erforderlichen Maße tiefer liegt,
als die Heiztemperatur im Unterteil 15.
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Hierdurch können Ansätze und Verkrustungen der obersten Rohrplatte
18 und der Rohre 19 des Oberteils 14 mit Sicherheit vermieden werden. Nötigenfalls
nämlich kann in dem Oberteil auf Heizung überhaupt verzichtet werden, oder aber
es kann die Temperatur schließlich sogar unter die Siedetemperatur der einzudampfenden
Flüssigkeit gesenkt werden, so daß eine Kühlfiwirkung ausgeübt wird, welche bewirkt,
daß ein Trockenwerden auch noch so kleiner Flächen auf der Siederaumseite ausgeschlossen
ist. In diesem Falle dienen die kurzen Rohre des Oberteils 14 nur als Anlaufstrecke
zur Ausbildung des Films, zur Verdampfung tragen sie nicht mit bei. Wenn die Rohre
19 immer annähernd auf Siedetemperatur gehalten werden sollen, wird man in weiterer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zweckmäßig dem Stutzen 16 Brüden, welcher
unter dem Druck des Siederauines steht, z. B. aus dem Abscheider des Verdampfes
zuführen.
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War gemäß Fig. 2 der Heizkörper des Fallstromverdampfers aus zwei
mit verschiedenem Druck und
verschiedener Temperatur zu betreibenden
Teilstücken gebildet, so können auch drei oder mehr Teilstücke benutzt wenden, wenn
z. B. in den Heizrohren nach unten zu eine weitere Steigerung der Wandtemperatur
erforderiich ist.
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Wird von vornherein auf eine Heizung bzw. Kühlung des Oberteils 14
verzichtet, so kann gemäß Fig. 2a der Heizmantel dieses Oberteils auch wegfallen.
Die Rohrplatte 18 wird dann von den Rohren 19 gehalten. Um Wärmeverluste der einzudampfenden
Flüssigkeit zu vermeiden, kann dabei der Raum zwischen und um die Rohre 19 isoliert
werden.
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Ebenso ist es möglich, gemäß Fig. 2b auf eine Teilung der Heizrohre
und die Verwendung zweier miteinander verschraubter Rohrplatten 12 und 13 (Fig.
2) zu verzichten, sondern die Heizrohre über die obere Rohrplatte 20 des eigentlichen
Heizkörpers hinausragen zu lassen und an ihren Enden in einer zweiten Rohrplatte
21 zu befestigen, auf welcher der in der Zeichnung nicht dargestellte Oberteil des
Verdampfkörpers aufzusetzen ist. Die Lösung gemäß Fig. 2a wird in Betracht kommen,
wenn eine lange Anlaufstrecke kälter gehalten werden muß, während die Lösung gemäß
Fig. 2b im Falle kurzer Anlaufstrecken vorzuziehen ist.
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Eine andere, sich aus dem Grundgedanken ergebende Lösung besteht
darin, daß man bei Beheizung des Heizkörpers mit Dampf die obere Rohrplatte und
die obersten Enden der Heizrohre dadurch kühler hält, daß man unter der oberen Rohrplatte
ein Luft- oder Gaspolster sich bilden läßt. Einen für dieses Verfahren geeigneten
Heizkörper zeigt in bei spiel s.weiser Ausführung Fig. 3. Dieser Heizkörper besteht
aus dem Helizkörpermantel 22 mit den Rohrplatten 23 und 24. In die Rohrplatten eingewalzt
oder eingeschweißt sind die Heizrohre 25. Kurz unterhalb der oberen Rohrplatte23
besitzt der Heizkörpermantei eine Dehnungswelle 26, welche in erster Linie zum Ausgleich
wechselnder Wärmedehnungen von Heizkörpermantel und Heizrohren dient. An der Dehnungsweile
befindet sich nun der Heizdarnpfzuführungsstutzen 27. Bei dieser Anordnung kann
der Heizdampf sich in dem von der Dehnungsweile um das Rohrbündei gebildeten Ringkanal
gut verteilen, um von allen Seiten gleichmäßig in das Rohrbündel einzudringen und
längs der Heizrohre und des Heizkörpermantels abwärts zu strömen. Oberhalb der Dehnungswelle
bzw. oberhalb des Dampfeintrittsstutzens 27 ist eine Platte 28 eingebaut, welche
Bohrungen in derselben Anordnung und Anzahl aufweist, wie die Rohrplatten 23 und
24, jedoch mit etwas größerem Durchmesser, so daß sich die Rohre beim Zusammenbau
des Heizkörpers bequem einführen lassen, und damit außerdem zwischen den Räumen
oberhalb und unterhalb der Platte 28 im Betrieb ein Druckausgleich herrscht.
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Infolge mangelhafter Entlüftung und fehlender Durchströmung mit Dampf
wird die Temperatur in dem obelren, zwischen der Rohrplatte 23 und der Trennplatte28
liegenden Raum niedriger sein als in dem unterhalb der Trennplatte 28 befindlichen
eigentlichten Heizraum des Verdampfkörpers. Es kann nun, wenn man sich auf den Einbau
der Trennplattel 28 beschränkt, bei Beheizung mit sehr luftarmem Dampf und häufigeren
Druckschwankungen vorkommen, daß das Dampf-Luft-Gemisch oberhalb der Trennplatte
an
Luft verarmt, so daß die Temperatur steigt und also die Gefahr von Verkrustungen
der oberen Rohrplatte und der Heizrohre entsteht.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, zur Auffüllung bzw. Aufrechterhaltung
eines Partialdruckes der Luft von genügender Höhe den Raum oberhalb der Trennplatte
28 mit einem Stutzen 29 zu versehen, durch welchen im erforderlichen SIaße Luft
oder Gas zugeführt werden kann. Es ist einleuchtend, daß hierbei sehr geringe Mengen
ausreichend sind so daß eine nachteilige Belastung der Entlüftung des Apparates
nicht eintritt.
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PATENTANSPRÜCIIE: 1. Verfahren zum Betrieb von Fallstromve!rdampfern,
bei welchen die einzudampfende Flüssigkeit Heizrohren aus einer vorgeschalteten
Entspannungskammer siedend und mit Brüden vermischt zuströmt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizkammer in mindestens zwei übereinanderliegenden Zonen mit unterschiedlichem
Druck bzw. unterschiedlicher Temperatur betrieben wird.