DE1148524B

DE1148524B - Standing evaporator with self-regulating liquid flow

Info

Publication number: DE1148524B
Application number: DEW20890A
Authority: DE
Original assignee: GERHARD WEIDENFELD
Current assignee: GERHARD WEIDENFELD
Priority date: 1957-04-01
Filing date: 1957-04-01
Publication date: 1963-05-16

Description

Stehender Verdampfer mit selbstregelndem Flüssigkeitsdurchlauf Bei den bekannten Verdampfern mit Durchlauf prinzip wird ein möglichst geschlossen durchgehender Flüssigkeitsweg angestrebt. Hierzu ist die Heizfläche in mehrere Abteilungen aufgeteilt, die nacheinander von der einzudampfenden Flüssigkeit durchflossen werden. Die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsdampfgemisches innerhalb der Heizfläche, beispielsweise innerhalb der Heizrohre von Durchlaufverdampfern mit Rohrheizkammern, ist aber in der Regel so groß, daß ein Flüssigkeitsrücklauf von der letzten in die erste bzw. von der nachfolgenden in die vorhergehende Abteilung angeordnet werden muß, damit die Heizfläche aller Abteilungen immer mit Flüssigkeit benetzt bleibt. Dieser Flüssigkeitsrücklauf bringt aber beispielsweise für das Eindicken von Zuckersäften den Nachteil mit sich, daß das reine Durchlaufprinzip nicht eingehalten wird und der infolge des Rücklaufes zirkulierende Zuckersaft durch eine unkontrollierbare Aufenthaltsverlängerung im Verdampfer einer stärkeren Verfärbung und Zuckerzerstörung unterliegt.Standing evaporator with self-regulating liquid flow at The well-known evaporators with a continuous flow principle are as closed as possible Strived for fluid path. For this purpose, the heating surface is divided into several departments, through which the liquid to be evaporated flows one after the other. The speed of the liquid-vapor mixture within the heating surface, for example within the heating tubes of once-through evaporators with tubular heating chambers, but is usually so large that a liquid return from the last to the first or from the subsequent to the previous department must be arranged so that the heating surface of all departments always remains wetted with liquid. This liquid return but has the disadvantage for thickening sugar juices, for example, that the pure flow principle is not adhered to and that as a result of the return circulating sugar juice due to an uncontrollable prolongation of the stay in the Vaporizer is subject to stronger discoloration and sugar destruction.

Außerdem vergrößert sich durch die Mischung bereits eingedickter Flüssigkeit mit der in den Verdampfer eintretenden Flüssigkeit von geringerer Dichte der mittlere Trockensubstanzgehalt und damit die mittlere Siedepunktserhöhung, was einen schlechteren Wärmeübergang zur Folge hat.In addition, the mixture increases the size of the liquid that has already thickened with the liquid of lower density entering the evaporator, the middle one Dry matter content and thus the mean boiling point increase, which is worse Heat transfer has the consequence.

Bei der Regelung des Flüssigkeitsrücklaufes bzw. When regulating the liquid return or

Flüssigkeitsinhaltes durch Betätigung der Zu- bzw.Liquid content by actuating the inlet resp.

Ablaufventile von Hand ist die dauernde Einhaltung des günstigsten Flüssigkeitsinhaltes nicht gewährleistet. da dessen Größe sich erheblich mit der Verdampferleistung, der Wichte und der Viskosität der einzudampfenden Flüssigkeit ändert, welche ihrerseits auch während eines Normalbetriebes unvermeidlichen Schwankungen unterworfen sind.Drain valves by hand is the permanent adherence to the most favorable Liquid content not guaranteed. since its size varies considerably with the Evaporation capacity, the specific gravity and the viscosity of the liquid to be evaporated changes, which in turn fluctuations, which are unavoidable even during normal operation are subject.

Man hat daher auch schon versucht, den Rücklauf und dadurch mittelbar den Durchlauf selbsttätig zu regeln, indem man in der letzten Kammer ein Rückflußrohr derart anordnete, daß es bei Saftstauungen den Saft in die erste Kammer zurückfließen ließ. One has therefore already tried to reverse the flow and thereby indirectly to regulate the flow automatically by placing a reflux tube in the last chamber arranged in such a way that the juice flow back into the first chamber in the event of juice stagnation let.

Erzielte man hierdurch auch einen gewissen Vorteil, so blieb der eingangs geschilderte Nachteil doch bestehen, der dem Rücklaufverfahren grundsätzlich anhaftet.If a certain advantage was achieved in this way, it remained that at the beginning The disadvantage described exist, which is inherent in the return process.

Erfindungsgemäß erfolgt die selbsttätige Regelung des Durchlaufs der einzudampfenden Flüssigkeit unter Vermeidung dieser Nachteile nach hydrodynamischem Prinzip so, daß der Rücklauf von einzudampfender Flüssigkeit vermieden wird und gleichzeitig die Einhaltung des günstigsten Flüssigkeitsinhaltes in allen Rohrabteilungen bei allen Betriebszuständen gewährleistet ist. According to the invention, the automatic control of the passage takes place of the liquid to be evaporated while avoiding these disadvantages according to hydrodynamic Principle so that the return of liquid to be evaporated is avoided and at the same time compliance with the most favorable liquid content in all pipe sections is guaranteed in all operating states.

Um dies zu erreichen, ist erfindungsgemäß bei einem stehenden Durchlaufverdampfer, dessen Heizkammer eine Anzahl senkrechter Rohrabteilungen aufweist, von welchen die erste das zugehörige Eingangsabteil eines unteren Flüssigkeitsraumes mit dem zugehörigen Abteil eines oberen Flüssigkeitsbodens verbindet, welch letzteres Abteil durch ein Fallrohr mit dem nächsten Abteil des unteren Flüssigkeitsraumes verbunden ist, während alle folgenden Rohrabteilungen und Fallrohre im gleichen Sinne zugehörige untere und obere Flüssigkeitsabteile miteinander verbinden und das Fallrohr des letzten oberen Flüssigkeitsabteils den Konzentratablauf darstellt, folgende Anordnung getroffen: Je ein äußerer und ein innerer Kranz von Auffangräumen sind zwischen die oberen Flüssigkeitsabteile und die Fallrohre derart geschaltet, daß die äußeren Auffangräume dem zum nächsten Abteil des unteren Flüssigkeitsraumes führenden Fallrohr zugeordnet sind (Durchlaufsystem) und die inneren Auffangräume dem zum vorhergehenden Abteil des unteren Flüssigkeitsraumes führenden Fallrohr zugeordnet sind (Kreislaufsystem). In order to achieve this, according to the invention, in a standing flow evaporator, the heating chamber of which has a number of vertical pipe compartments, of which the first the associated input compartment of a lower liquid space with the associated compartment of an upper liquid floor connects which latter compartment connected by a downpipe to the next compartment of the lower liquid space is, while all following pipe divisions and downspouts are related in the same sense Connect the lower and upper liquid compartments and the downpipe of the the last upper liquid compartment represents the concentrate drain, the following arrangement met: an outer and an inner ring of containment areas are between the upper liquid compartments and the downpipes switched in such a way that the outer Collecting spaces the downpipe leading to the next compartment of the lower liquid space are assigned (through-flow system) and the inner collecting spaces are assigned to the previous one Division of the lower liquid space leading downpipe are assigned (circulatory system).

Leitflächen oberhalb der oberen Mündung jeder Rohrabteilung sind hierbei so angeordnet, daß nur bei Normalbetrieb der Flüssigkeitsstrom über die inneren Auffangräume hinweg in den äußeren Kranz der Auffangräume gelangt und damit einen unmittelbaren Durchlauf verwirklicht. Bei aus irgendwelchen Gründen vermindertem Durchsatz fällt die Flüssigkeit jedoch teilweise in den Kranz der inneren Auffangräume, wodurch sie selbsttätig in dasjenige Abteil des unteren Flüssigkeitsraumes zurückläuft, aus dem sie stammt, so daß also keine Rückläufe im bekannten Sinne, sondern lediglich Kreisläufe innerhalb jeder einzelnen Rohrabteilung entstehen.There are guide surfaces above the upper mouth of each pipe section arranged so that only during normal operation of the liquid flow over the inner Catchment areas away into the outer ring of the catchment areas and thus one immediate passage realized. In the event of a decrease for any reason Throughput, however, the liquid partially falls into the ring of the inner collecting spaces, whereby it automatically runs back into that compartment of the lower liquid space, from which it originates, so that there are no returns in the known sense, but only Circuits arise within each individual pipe department.

Von Prallflächen oberhalb der Rohrabteilungen hat man bei Zwangsdurchlaufverdampfern bereits Gebrauch gemacht, jedoch lediglich, um den Flüssigkeits-Dampf-Strahl abzubremsen und ein Rückfallen von Flüssigkeit in das Rohrbündel zu verhindern. In the case of once-through evaporators, there are baffles above the pipe sections already made use, but only to slow down the liquid-vapor jet and to prevent liquid from falling back into the tube bundle.

In der Zeichnung ist ein Verdampfer mit dem Heizraum 16 unterhalb des Brüdenraumes 17 mit zentraler Dampfzuführung 18 durch den Brüdenraum in den zentralen Dampfdurchgangl9 innerhalb des Heizraumes und dem Kondensatablauf 20 sowie mit beispielsweise acht Abteilungen dargestellt. Die Flüssigkeit gelangt durch den Einlauf 10 in das Eingangsabteil lu des unteren Flüssigkeitsraumes li" bis 8, kocht von dort in den Heizrohren der ersten Abteilung hoch und gelangt über das Abteil 10 des oberen Flüssigkeitsbodens 10 bis 80 in die seitlichen Auffangräume 12/1 bzw. 13/1. In the drawing, there is an evaporator with the boiler room 16 below of the vapor space 17 with central steam supply 18 through the vapor space into the central steam passage within the boiler room and the condensate drain 20 as well shown with eight departments, for example. The liquid passes through the Inlet 10 into the inlet compartment lu of the lower liquid space li "to 8, boils from there up in the heating pipes of the first compartment and passes over the compartment 10 of the upper liquid floor 10 to 80 in the lateral collecting spaces 12/1 resp. 13/1.

Der Ablauf aus dem nahe der Heizfläche gelegenen Auffangraum 12/1 führt durch das außerhalb der Heizkammer angeordnete Fallrohr 14/1 zurück in das erste Abteil in des unteren Flüssigkeitsraumes, während der weiter von der Heizfläche entfernte Auffangraum 13/1 mit dem Auffangraum 12/2 verbunden ist, der über das Fallrohr 14/2 in das untere Flüssigkeitsabteil 2u, also in die nächste Abteilung führt. Der für diese beiden Abteilungen beschriebene Flüssigkeitsweg wiederholt sich in allen folgenden Abteilungen in der gleichen Weise. Der selbstregelnde Durchlauf arbeitet derart, daß bei normaler Flüssigkeitszufuhr und Brüdenentnahme durch das normale heftige Hochkochen des Flüssigkeitsdampfgemisches alle Flüssigkeit von den Leitvorrichtungen 11 in die weiter von der Heizfläche entfernten Auffangräume 13/1, 13/2 usw. bis 13/8 und damit in die jeweils nächste Abteilung bis in den Ablauf 15 gelenkt wird, was einem reinen Durchlauf entspricht. Sinkt die Flüssigkeitszufuhr oder Brüdenentnahme, so läßt das normale heftige Hochkochen des Flüssigkeitsdampfgemisches zunächst nach. Die aus dem oberen Flüssigkeitsboden austretenden Flüssigkeitsstrahlen sind nicht mehr kräftig genug, um von den Leitvorrich tungen 11 in die weiter entfernt gelegenen Auffangräume ei3/1, 13/2 usw. gelenkt zu werden. Sie fallen erst teilweise und bei länger anhaltendem Leistungsrückgang schließlich vollständig in die nahe der Heizfläche gelegenen Auffangräume 12/1, 12/2 usw. und verbleiben damit in ihren jeweiligen Abteilungen. The drain from the collecting space 12/1 located near the heating surface leads back to the downpipe 14/1 outside the heating chamber first compartment in the lower liquid space, while further from the heating surface The distant collecting space 13/1 is connected to the collecting space 12/2, which can be accessed via the Downpipe 14/2 into the lower liquid compartment 2u, i.e. into the next compartment leads. Repeat the fluid path described for these two sections in all following departments in the same way. The self-regulating run works in such a way that with normal liquid supply and vapor extraction through the normal violent boil-up of the liquid-vapor mixture all liquid from the Guide devices 11 into the collecting areas 13/1 further away from the heating surface, 13/2 etc. to 13/8 and thus to the next department up to the process 15 is steered, which corresponds to a pure pass. The fluid intake drops or vapor extraction, the normal, violent boiling of the liquid-vapor mixture allows initially after. The jets of liquid emerging from the upper liquid bottom are no longer strong enough to move from the Leitvorrich lines 11 in the further away located collection areas ei3 / 1, 13/2 etc. to be steered. They are only partially falling and in the event of a prolonged decline in performance, finally completely into the near The collecting areas 12/1, 12/2 etc. located on the heating surface and thus remain in their respective departments.

Dadurch wird der Flüssigkeitsinhalt in allen Abteilungen so lange vergrößert, bis das neue Gleichgewicht, d. h. der für die veränderten Verhältnisse günstigste Flüssigkeitsinhalt hergestellt ist, bei welchem wieder das normale Hochkochen und die Weiterleitung der einzudampfenden Flüssigkeit in reinem Durchlauf erfolgt. Jede Verdampfer-Zustandsänderung löst also sofort eine Änderung des Durchlaufens in allen Abteilungen aus und führt damit die Korrektur des Flüssigkeitsinhaltes herbei.This makes the fluid content in all departments so long increased until the new equilibrium, d. H. the one for the changed circumstances the most favorable liquid content is produced, in which normal boiling again and the liquid to be evaporated is passed on in pure flow. Any change in the state of the evaporator immediately triggers a change in the flow in all departments and thus corrects the fluid content come here.

Der beschriebene Verdampfer gewährleistet also einen jeweils kürzestmöglichen Flüssigkeitsaufenthalt im Verdampfer. Er bietet damit beispielsweise für die Zuckerindustrie den Vorteil geringer Zuckerverluste bei geringer Verfärbung, gutem Wärmeübergang, Betriebssicherheit und geringen Betriebskosten. The evaporator described thus ensures the shortest possible one in each case Liquid stay in the evaporator. He thus offers for the sugar industry, for example the advantage of low sugar losses with little discoloration, good heat transfer, Operational reliability and low operating costs.

Claims

P STENT CLAIM: Standing flow evaporator, the one below of the vapor space provided with vapor extraction, with steam inlet and condensate drain equipped heating chamber has a number of vertical pipe compartments, of which the first the associated input compartment of a lower liquid space with the associated compartment of an upper liquid floor connects which latter compartment connected by a downpipe to the next compartment of the lower liquid space is, while all following pipe divisions and downspouts are related in the same sense Connect the lower and upper liquid compartments and the downpipe of the last upper liquid compartment represents the concentrate drain, furthermore an automatic liquid return is present, characterized in that An outer and an inner ring of collecting spaces between the upper liquid compartments (1 °, 20 ...) and the downpipes (14/1, 14/2, ... 15) are connected in such a way that the outer collecting spaces (13/1, 13/2 ...), to which known guide surfaces (11) above the upper mouth of each pipe compartment belong to the next compartment (2U, 3U.) Of the lower liquid space leading downpipe (14 / 2,14 / 3 ...) assigned are (flow system) and the inner collecting areas (12/1, 12/2 ...) also dem downpipe leading to the previous compartment (1U, 2n ...) of the lower liquid space (14/1, 14/2 ...) are assigned (circulatory system). ~~~~~~~~ Considered Publications: German Patent Nos. 244559, 321 378, 441 497, 451 173.