DE1129930B - Mehrstufenentspannungsverdampfer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrstufenentspannungsverdampfer mit einer Gruppe von zwei oder mehr Entspannungskammern, von denen eine jede mit einem zugehörigen Heizabschnitt verbunden ist, der mit einer oder mehreren Rohrleitungen für den Durchstrom und die Erwärmung der in diesen befindlichen Flüssigkeit, welche in den Entspannungskammern verdampft werden soll, ausgestattet ist.

Verdampfer dieser Art sind mit einer Anzahl von Entspannungskammern ausgestattet, die jeweils wiederum mit einer Heizvorrichtung oder einem Heizabschnitt versehen sind. Jede Entspannungskammer und der dazugehörige Heizabschnitt können getrennt voneinander angeordnet sein und durch eine verbindende Rohrleitung miteinander verbunden sein. Andererseits können die Entspannungskammern in einem gemeinsamen Behälter untergebracht sein und die Heizabschnitte in einem anderen gemeinsamen Behälter, der von dem ersten getrennt, aber mit dem Behälter der Entspannungskammern verbunden ist. In jüngster Zeit besteht die Tendenz, die Heizabschnitte und die Entspannungskammern in einem einzigen Behälter unterzubringen, der in Abteilungen durch Trennwände unterteilt ist.

Jeder Heizabschnitt eines derartigen Verdampfers ist mit einer oder mehreren Rohrleitungen zur Hindurchleitung einer zu verdampfenden Flüssigkeit ausgestattet. Die Flüssigkeit wird während des Durchganges durch die Rohrleitung oder die Rohrleitungen durch den Dampf, der in jeder der aufeinanderfolgenden Entspannungskammern erzeugt wird, und die auf den Rohrleitungen kondensiert, erwärmt. Die Größe der Heizoberfläche, die erforderlich ist, ist ein bedeutender Faktor für die Bestimmung der Gesamtlänge der Rohrleitung, so daß die Abmessungen des Teils des Behälters, der die Heizabschnitte enthält, im wesentlichen eine Funktion der Länge der Rohrleitung, welche in diesem untergebracht werden soll, ist. Die optimale Größe für den Teil des Behälters, der die Entspannungskammern enthält, ist jedoch von der Gesamtlänge der Rohrleitung unabhängig und damit auch von dem Heizabschnittsteil des Behälters. Es ist daher Zweck der vorliegenden Erfindung, einen Verdampfer zu schaffen, der einem Konstrukteur die Möglichkeit gibt, derartige Überlegungen in weit größerem Maß zu berücksichtigen, als das bisher bei Verdampferkonstruktionen möglich war.

Erfindungsgemäß wird nun ein Entspannungsverdampfer vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Entspannungskammern in Serie zueinander geschaltet sind, während zwei der Heizabschnitte parallel zueinander geschaltet sind.

Mehrstufenentspannungsverdampfer

Anmelder:

Richardsons, Westgarth & Co. Limited,
Wallsend, Northumberland (Großbritannien)

Vertreter: Dr. K. R. Eikenberg, Patentanwalt,
Hannover, Am Klagesmarkt 10/11

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 6. November 1959 (Nr. 37 779)

Thomas Martin Chalmers, Adolf Frankel

und Hugh Robert Morton Craig,

Wallsend, Northumberland (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

Die Anzahl der Heizabschnitte einer jeden Gruppe, die parallel zueinander geschaltet sind, können kleiner oder gleich der Anzahl der Entspannungskammern der Gruppe sein. Vorzugsweise sind die Entspannungskammern aller Gruppen in Serie geschaltet. Im Verfolg des Erfindungsgedankens sind Einrichtungen vorgesehen, um eine Kühlflüssigkeit in parallelen Strömen durch die Heizabschnitte des Wärmeableitungsabschnitts hindurchzuleiten. Dabei wird ein Regelventil zur Regelung der Gesamtmenge der Kühlflüssigkeit für alle parallelen Ströme verwendet.

Einige Ausführungsbeispiele von Verdampfern gemäß der Erfindung werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Entspannungsverdampfers bekannter Konstruktion;

Fig. 2 und 3 sind schematische Darstellungen zweier Verdampfer gemäß der Erfindung, und

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer abgeänderten Ausgestaltung des Verdampfers gemäß Fig. 2 und 3.

In Fig. 1 besteht der Verdampfer aus einer Anzahl von Entspannungskammern 10, von denen eine jede mit einem Heizabschnitt 12 verbunden ist. Alle Entspannungskammern sind durch die Öffnungen 14 in Serie geschaltet gleichfalls wie die Rohrsätze 16 in den Heizabschnitten. Die Pfeile D zeigen die Strömungsrichtung eines einfachen Flüssigkeitsstromes

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durch den Verdampfer an. Die Flüssigkeit wird, ehe 12 c, 12 d, kann die Flüssigkeit in vier Ströme aufsie von dem letzten Heizabschnitt 18 der ersten Ent- geteilt werden. Nach dem gleichen Prinzip können die Spannungskammer 20 zugeführt wird, durch eine zwölf Entspannungskammern 10 in Fig. 3 in zwei Heizstufe 22 hindurchgeschickt, in der ihre Tempe- Gruppen mit jeweils sechs Entspannungskammern ratur so weit erhöht wird, daß eine Temperaturdiffe- 5 pro Gruppe aufgeteilt werden, so daß sechs parallele renz zwischen der Flüssigkeit in dem letzten Heiz- Ströme entstehen, d. h. daß sechsmal mehr Heizvorabschnitt 18 und der ersten Entspannungskammer 20 richtungen vorhanden als Sätze von Entspannungsentsteht, die zur Verdampfung in dieser Entspan- kammern vorhanden sind.

nungskammer ausreicht. Die Pfeile C zeigen den Während die Anordnung der Entspannungs-

Strom durch die Öffnungen 24, den die Dämpfe io kammern und der Heizabschnitte im allgemeinen so nehmen, welche in jeder der Entspannungskammern getroffen werden wird, daß die Menge der Flüssigkeit 10 entstehen. Die Größe einer jeden Entspannungs- in jedem der Parallelströme zur Gesamtmenge im kammer 10 ist im wesentlichen gleich der Größe wesentlichen im reziproken Verhältnis zur Anzahl der eines jeden Heizabschnittes 12, und die Rohrober- Ströme steht, kann es in manchen Fällen vorteilhafter flächen in den Heizabschnitten sind im wesentlichen 15 sein, die Flüssigkeitsmenge in den verschiedenen gleich und bilden eine vorbestimmte Heizoberfläche. Strömen voneinander abweichen zu lassen. In diesem

Im Gegensatz zu der früheren Konstruktion eines Fall können die Rohroberflächen in den Heiz-Verdampfers, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, ist der in abschnitten ebenfalls variieren, entweder von Heiz-Fig. 2 gezeigte Verdampfer, obgleich er die gleiche abschnitt zu Heizabschnitt oder zwischen den Heiz-Anzahl von Entspannungskammern und Heiz- 20 abschnitten in einer Gruppe oder einem Satz und den

abschnitten enthält, so ausgestaltet, daß die Entspan- Heizabschnitten in einer anderen Gruppe oder einem nungskammer 10 und die Heizabschnitte 12 in sechs anderen Satz.

Gruppen zusammengefaßt sind, von denen eine jede Die Erfindung ist nicht auf den Hauptteil des Verzwei Entspannungskammern 10 a und 10 b enthält dampfers beschränkt. Zum Beispiel enthalten die und zwei Heizabschnitte 12 a und 12 b, so daß ein 25 meisten Verdampfer einen Wärmeableitungsabschnitt, Teil der Flüssigkeit durch den Rohrsatz 16 a in dem um die Temperatur des Teils der nicht verdampften Heizabschnitt 12a strömt, während der Rest der Flüssigkeit, die in die Heizabschnitte zurückgeleitet Flüssigkeit in einem Parallelstrom durch den Rohr- wird, zu verringern. In der einfachsten Ausgestalsatz 16b in dem Heizabschnitt 12& strömt. Die tungsform erfolgt die Wärmeableitung dadurch, daß beiden Ströme werden, nachdem sie durch die Heiz- 30 die nicht verdampfte Flüssigkeit durch einen Behälter abschnitte einer jeden Gruppe hindurchgeströmt sind, hindurchgeleitet wird, in dem sie die Wärme an kaltes wieder vereinigt, jedoch erneut geteilt, ehe sie in die Wasser abgibt, welches z. B. kontinuierlich durch den Heizabschnitte der folgenden Gruppe einströmen. Die Behälter hindurchgepumpt wird und das nach der beiden Ströme werden schließlich für ihren Durchfluß Aufnahme der Wärme weggeleitet wird. In der durch den Eingangsheizabschnitt 22 wieder vereinigt 35 gleichen Weise wie der Hauptteil des Verdampfers in und damit für den Durchfluß durch die Kammern Fig. 2 oder 3 kann der Wärmeableitungsabschnitt aus 10 a und 10 b, die in unmittelbarer Nähe zum Ein- einer Anzahl von Entspannungskammern mit zugegangsheizabschnitt 22 liegen. Die Entspannungs- ordneten Heizabschnitten bestehen. In diesem Fall kammern 10 der sechs Gruppen sind in Serie geschal- wird das Kühlwasser, welches durch den Wärmeabtet vermittels der Öffnungen 14 und der Rohr- 40 leitungsabschnitt hindurchfließt, ebenfalls in zwei paranschlüsse 26, so daß ein Satz entsteht. Die nicht allele Ströme aufgeteilt. Eine derartige Ausgestaltung verdampfte Flüssigkeit aus den ersten Entspannungs- ist in Fig. 4 gezeigt, wo der Wärmeableitungsabschnitt kammern wird den folgenden Entspannungskammern 28 aus vier Entspannungskammern 30, die in zwei zugeführt, bis sie schließlich jene Entspannungs- Gruppen zu je zwei Entspannungskammern aufgeteilt kammer der Gruppe erreichen, die am weitesten 45 sind, besteht. Das Kühlwasser wird in zwei parallelen rechts in der Figur liegen. Strömen 32 und 34 durch die Heizabschnitte 36 bzw.

Der in Fig. 3 gezeigte Verdampfer ist dem in Fig. 2 38 hindurchgeleitet

gezeigten ähnlich, mit der Ausnahme, daß zusätzlich Einer der Vorteile, der sich durch die Audehnung

zu den sechs in Serie geschalteten Entspannungs- des Mehrstromprinzips gemäß der Erfindung auf dem

kammern 10 a und 10 b die zugehörigen Heizabschnitte 50 Wärmeableitungsabschnitt 28 ergibt, wird im nachfol-

12a und 12b ebenfalls in Serie geschaltet sind, so genden beschrieben. Der Wärmeableitungsabschnitt

daß sich zwei Satz Heizvorrichtungen ergeben, mit eines üblichen Verdampfers ist unveränderlich für

dem Ergebnis, daß zwei parallel strömende Flüssig- eine spezifische Kühlwassertemperatur entworfen, bei-

keitsströme durch die jeweiligen Heizabschnitte 12 a spielsweise für die Temperatur des Seewassers. Falls

bzw. 12b strömen und nur einmal wieder vereinigt 55 jedoch auf Grund einer Verringerung dieser Tempe-

werden für den Durchgang durch den Eingangsheiz- ratur die Bodentemperatur der unverdampften Flüs-

abschnitt 22 und die Entspannungskammern 10. sigkeit abfällt, nimmt das spezifische Volumen des

Im Gegensatz zu dem Verdampfer in Fig. 1, bei Dampfes, der in der letzten Entspannungskammer

dem die aufeinanderfolgenden Entspannungskammern entwickelt wird, zu. Als weitere Folge davon ist das

mit Heizabschnitten 12 versehen waren, die in Serie _6o Dampfvolumen, welches von dem Heizabschnitt, der

aufeinanderfolgten, ist jede Entspannungskammer mit dieser Entspannungskammer zusammenwirkt, ver-

10 a der in Fig. 2 und 3 gezeigten Verdampfer mit arbeitet werden muß, beträchtlich erhöht, und es be-

einem Heizabschnitt 12 a versehen, während jede Ent- steht daher die Gefahr, daß in zunehmendem Maß

Spannungskammer 10 & mit einer Heizvorrichtung Flüssigkeitsteilchen in dem Dampf, der in der Ent-

12 δ versehen ist. Falls mehr als zwei Entspannungs- 65 Spannungskammer erzeugt wird, mitgerissen werden,

kammern pro Gruppe vorhanden sind, beispielsweise Um das zu verhindern, ist es üblich, einen Teil des

vier Kammern 10 a, 10 b, 10 c, 1Od, und damit vier Kühlwassers wenigstens an jenem Heizabschnitt vor-

Heizvorrichtungen oder Heizabschnitte 12 a, 12 b, beizuleiten, der mit der letzten Entspannungskammer

zusammenwirkt. Wenn jedoch mehr als zwei Entspannungskammern mit einem zugeordneten Heizabschnitt in dem Wärmeableitungsabschnitt verwendet werden, läßt sich das Regelproblem kaum noch bewältigen, wenn die Vorteile des kühleren Seewassers vollständig ausgenutzt werden sollen und falls gleichzeitig das obenerwähnte, in zunehmendem Maß stattfindende Mitreißen von Flüssigkeitsteilchen verhindert werden soll.

Im Gegensatz zu dieser Situation ist die in jeder der Entspannungskammern und den zugehörigen Heizabschnitten, die den Wärmeableitungsabschnitt bilden, zu leistende Arbeit im wesentlichen konstant, wenn, wie in Fig. 4 gezeigt, die Kühlflüssigkeit in eine Anzahl paralleler Ströme 32 und 34 in diesem Abschnitt aufgeteilt wird. In diesem Fall arbeitet die letzte Entspannungskammer nicht unter einer beträchtlich höheren Last als die anderen Entspannungskammern. Eine wirksame Regelung läßt sich z. B. auf einfache Weise dadurch erreichen, daß das gesamte Kühlwasser durch ein Ventil 40 gedrosselt wird, anstatt eine Anzahl Ventile oder Umgehungsleitungen, wie bei bekannten Verdampfern, zu verwenden. Falls gewünscht, kann das Ventil 40 automatisch durch Vorrichtungen 42 betätigt werden, die auf die Temperatur der Kühlflüssigkeit ansprechen, oder durch Einrichtungen 44, die auf die Temperatur der Flüssigkeit in einer der Entspannungskammern ansprechen.

Einer der Vorteile eines Verdampfers gemäß der Erfindung ist der, daß eine kleinere Anzahl von Rohren großer Länge verwendet werden kann, wodurch eine Einsparung an Herstellungskosten eintritt. Außerdem hat sich gezeigt, daß in vielen Fällen weniger Rohre großer Länge sich leichter der gesamten Konstruktion des Verdampfers anpassen lassen. Außerdem können die Wasserabteilungen, die in einem Verdampfer gemäß der Erfindung erforderlich sind, einfacher sein.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mehrstufenspannungsverdampfer mit einer Gruppe von zwei oder mehr Entspannungskammern, von denen eine jede mit einem zugehörigen Heizabschnitt verbunden ist, der mit einer oder mehreren Rohrleitungen für den Durchstrom und die Erwärmung der in diesen befindlichen Flüssigkeit, welche in den Entspannungskammern verdampft werden soll, ausgestattet ist, dadurch ge kennzeichnet, daß die Entspannungskammern (10 a, Wb) in Serie zueinander geschaltet sind, während zwei der Heizabschnitte (12 a, 12 b) parallel zueinander geschaltet sind.

2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Heizabschnitte (12 a, 12 b) einer jeden Gruppe, die parallel zueinander geschaltet sind, kleiner oder gleich ist der Anzahl der Entspannungskammern (10 a, 10 b) der Gruppe.

3. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungskammern (10 α, 10 ό) aller Gruppen in Serie geschaltet sind.

4. Verdampfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (32, 34) vorgesehen sind, um eine Kühlflüssigkeit in parallelen Strömen durch die Heizabschnitte (36, 38) des Wärmeableitungsabschnitts (28) hindurchzuleiten.

5. Verdampfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelventil (40) zur Regelung der Gesamtmenge der Kühlflüssigkeit für alle parallelen Ströme vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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