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Heizeinrichtung für Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf eine
Heizvorrichtung für Flüssigkeiten und ist besonders geeignet und bestimmt für die
Beheizung von Destillationsanlagen.
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Es sind Heizeinrichtungen bekannt, deren Arbeitsweise darin besteht;
daß zwei öder drei elektrisch leitende Platten in eine Flüssigkeit eintauchen und
mit Einphasenwechselstrom oder Drehstrom beschickt werden. Die Flüssigkeit dient
dann direkt als elektrischer Widerstand und erwärmt sich infolge des Stromdurchganges
bis zum Sieden. Es ist hiermit möglich, besonders große Leistung auf kleinen Raum
zu übertragen, d. h., der Siede- oder Erwärmungsteil der Apparatur fällt sehr klein
aus. Dieses Beheizixngsverfahren wird vorwiegend für Wasserdestillationsanlagen
in Anwendung gebracht. Es setzt voraus, daß das zu siedende Wasser elektrisch leitend
ist. Sollte das nicht der Fall sein, so muß das Wasser durch Zugabe von Salz oder
Säure elektrisch leitend gemacht werden. Hierin besteht der Nachteil dieser Einrichtung.
Will man nämlich bidestilliertes Wasser erzeugen, d. h. bereits destilliertes Wasser
zwecks größerer Reinheit zum-.zweiten Mal destillieren, so ist das schon einmal
destillierte Wasser praktisch elektrisch nichtleitend, und das Beheizungsverfahren
versagt in diesem Falle. Ein weiterer Machteil dieser Beheizungsart besteht da;-in,
daß die in die Flüssigkeit eintauchenden Elektroden durch Korrosion die Flüssigkeit
verunreinigen =können. Dieser Nachteil tritt besonders dann störend in Erscheinung,
wenn es sich nicht um eine Destillat:onsapparatur, sondern nur um die Beheizung
irgendeiner Flüssigkeit handelt.
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Es ist auch bereits- eine Heizeinrichtung für Flüssigkeiten bekanntge-%v,(Yrden,
bei welcher ein von einem Flüssigkeitsstrom du-rehflossenes, mittels joulescher
Wärme beheiztes Rohrsystem verwendet wird. Bei dieser bekannten Einrichtung steht
aber die zu beheizende Flüssigkeit irjunmittelbarer Berührung mit den Heizelektroden,
sö' daß diese bekannte Heizeinrichtung nur beschränkt verwendbar ist und beispielsweise
dann nicht veryvendbar ist, wenn es sich um die Aufheizung von Säuren handelt.
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- Auch wurde eine,I-teizeinrichtung vorgeschlagen, bei der ein Heizrohr
vorgesehen war, in dem sich Heizelektroden und eine zur Wärmeerzeugung diedende
Widerstandsflüssigkeit befanden, und bei welcher die zu beheizende Flüssigkeit von
der- Widerstandsflüssigkeit völlig getrennt war. Die Widerstandsflüssigkeit befand
sich bei dieser bekannten Einrichtung in einem Behälter und diente zur Erzeugung
von Dampf, der seinerseits dazu bestimmt war, die zu beheizende Flüssigkeit zu erwärmen.
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Diese bekannte Einrichtung besitzt den Nachteil, daß die erreichten
Temperaturen nur gering waren, da das zu verdampfende Wasser unter Atmosphärendruck
stand.
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Durch die Erfindung werden die geschilderten Mängel der bekannten
Heizeinrichtungen auf besonders vorteilhafte Weise vermieden.
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Die Heizeinrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einem in die zu
beheizende Flüssigkeit einzuführenden Heizrohr, in dem sich Heizelektroden und eine
zur Wärmeerzeugung dienende Widerstandsflüssigkeit befinden, die zwecks indirekter
Beheizung von der zu beheizenden Flüssigkeit völlig getrennt sind, und ist dadurch
gekennzeichnet, daß das gegen die zu beheizende Flüssigkeit druckfest abgedichtete
Heizrohr am unteren Ende an eine unter Druck stehende, die Widerstandsflüssigkeit
zuführende Flüssigkeitszuleitung angeschlossen ist und an seinem oberen Ende in
- eine es umgebende Rohrschlange mündet, in welcher die im Heizrohr verdampfte Widerstandsflüssigkeit
kondensiert, wobei außerdem. am unteren-freien Ende der Rohrschlange ein Regelventil
vorgesehen ist.
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Durch die Erfindung wird allen übrigen bekannten Heizeinrichtungen
-gegenüber der große Vorteil erzielt, @ däß die Widerstandsflüssigkeit auf hohe
Temperaturen erhitzt werden kann, da diese unter Druck steht. Schon bei einem Druck
von 5 atü kann beispielsweise Wasser bis zu 155° C überhitzt werden.
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Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung sind die i:#-dem-Heizrohr
vorgesehenen Elektroden in an sich bekä#idter Weise als Stäbe oder Rohre ausgebildet
und konzentrisch ineinander innerhalb des Heiz- -rohres angeordnet. Vorteilhaft
ist es, daß als die Widerstandflüssigkeit zuführende Flüssigkeitszuleitung eine
übliche Druckwasserleitung verwendet wird. Der Flüssigkeitsstrom wird zweckmäßig
mittels einer Umlaufpumpe oder durch Thermosiphonwirkung im Kreislauf gehalten.
In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispigl einer Heizeinrichtung gemäß der Erfindung
sehr-4iatisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Heizeinrichtung gemäß der Erfindung,
in ein Mantelrohr eingeführt, Fig.2 eine Heizeinrichtung gemäß der Erfindung in
eine Kochblase eingeführt.
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Die Heizeinrichtung besteht aus dein Heizrohr 1, welches von der Rohrschlange
2 umgeben ist und mit dieser in Verbindung steht. Innerhalb des Heizrohres 1 ist
die stabförmige Elektrode 3 und die konzentrisch um diese angeordnete rohrförmige
Elektrode 4 untergebracht. Das Heizrohr 1 ist an seinem unteren Ende mit einem Einsatzstutzen
5 versehen, während das freie Ende der Rohrschlange 2 mit einem Regelventil 6 ausgestattet
ist. Die Elektroden 3 und 4 sind mit Zuleitungsdrähten 7 und 8, die gasdicht in
die Wandung des Rohres 1 eingeschmolzen sind, verbunden. Das Heizrohr 1 ist in die
Glashaube 9 eingeführt und mit dieser verschmolzen. Die Glashaube 9 ist gemäß Fig.
1 mit einem Mantelrohr 10 und gemäß Fig. 2 .mit einer Kochblase 11 verbunden. Die
Verbindung erfolgt in bekannter Weise durch Flansche 12.
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Die Wirkungsweise der Heizeinrichtung gemäß der Erfindung ist folgende.
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Das unter Druck stehende Wasser aus der Wasserleitung tritt in den
Wasserzulaufstutzen 5 ein und durchströmt langsam das Heizrohr 1. Die Elektroden
3 und 4 stehen unter elektrischer Spannung und heizen das durchströmende Wasser
bis zum Sieden auf. Der entstehende Dampf durchströmt das Heizschlangenpaket 2 und
gibt durch Kondensation seine Wärme ab. Am Austritt des Heizschlangenpaketes befindet
sich das Regelventil 6, welches die Durchströmung so weit drosselt, daß sich jeder
gewünschte Druck in der Heizvorrichtung einstellen läßt. Um den Wasserleitungsdruck,
welcher sich zwischen 3 bis 6 Atmosphären bewegen kann, auszunutzen, wird das Heizrohr
1 im Durchmesser möglichst klein ausgeführt. Legt man die zulässige Festigkeit des
Glases mit 2 kg/lnm2 zugrunde, so kann man bei einer Rohrweite von 32 mm und bei
einer Wandstärke von 3 mm Druck bis zu etwa 20 atü zulassen. Unter Berücksichtigung
der Erwärmung und der eventuell auftretenden Erwärmungsspannungen im Glas soll der
Maximaldruck auf 10 atü begrenzt bleiben. Das würde einer. Dampftemperatur von 183°
C entsprechen. Die gesamte Einrichtung stellt dann einen elektrodenbeheizten Dampfheizer
dar, welcher auch dort in Anwen-14n, n wo keine Erzeugungsanlage für In 4 pf im
Hausr- ist. Ein Vorteil 40c d _.5er ges Einrichtu bannten P '14en besteht darin,
daß das gufzu# heizende Medium nicht mit den Elektroden in Berührung kommt. Es läßt
sich auch jede Flüssigkeitßart erhitzen und verdampfen, unabhängig davon, ob sie
elektrisch leitend oder nicht leitend ist.
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Diese Einrichtung läßt sich besonders gut als zweite Verdampfungsstufe
einer B,idestillationsapparatur anwenden. Die erstg Verdampfungsstnfe kann dann
direkte Elektrodenbeheizung.erhalten,.während die zweite Verdampfungsstufe durch
die beschriebene neue Heizeinrichtung beheizt wird. Es läßt sich ferner jede Temperatur
bis zu 183° C im Siederaum erzeugen, sofern der Druck in der speisenden Wasserleitung
ausreicht. Um ein vorzeitiges Verkalken des Elektrodenraumes zu verhindern, muß
dafür gesorgt werden, daß nur enthärtetes Wasser in Anwendung kommt. Eine Enthärtungseinrichtung
kann darin bestehen, daß zwischen die Wasserleitung und das Heizgerät ein kleiner
druckfester Kessel geschaltet wird, in welchem das Enthärtungsmittel zugemischt
wird. Eine Weiterentwicklung des beschriebenen Gerätes besteht ferner darin, daß
das aus dem Schlangenpaket austretende Kondenswasser wieder in den Elektrodenraum
zurückgeführt wird, so daß Kreislauf entsteht. Der Elektrodenraum muß dann mit einem
Sicherheitsventil versehen werden. Der Umlauf des Heizwassers kann dann zwangläufig
durch eine Pumpe oder auch durch Wärmeumlaufwirkung (Thermosiphonwirkung) erfolgen.