DE1191787B - Entspannungsverdampfer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOId

Deutsche Kl.: 12a-2

Nummer: 1191787

Aktenzeichen: W33312IVc/12a

Anmeldetag: 12. November 1962

Auslegetag: 29. April 1965

Die Erfindung betrifft einen Entspannungsverdampfer, versehen mit mehreren waagerecht hintereinandergeschalteten Kammern, von denen jede Kammer in der Nähe ihres Bodens mit der nächsten Kammer verbunden ist und in den Kammern ein derartiger Druck herrscht, daß der absolute Druck im Verdampfer in Richtung zum Flüssigkeitsauslauf abnimmt.

Bei einem Verdampfer dieses Typs, der beispielsweise zum Eindampfen von Seewasser oder Brackwasser zur Herstellung von Trinkwasser angewendet werden kann, ergibt die Förderung der Flüssigkeitsmenge von der einen Kammer nach der nächsten Kammer Schwierigkeiten, da sich in der Flüssigkeit durch Selbstverdampfung Dampf entwickelt und verhindert werden muß, daß auch Dampf aus der einen Kammer nach der nächsten Kammer zieht. So hat man vorgeschlagen, die benachbarten Kammern mittels eines in der Nähe des Bodens der vorhergehenden Kammer anschließenden Kanals, der zu der nächsten Kammer aufwärts führt und also an einem höheren Punkt in diese Kammer mündet, miteinander zu verbinden.

Bei einem derartigen Verdampfer ist die Flüssigkeitsmenge ziemlich groß, und da sich im aufwärts führenden Kanal Dampf entwickelt, bildet sich Nebel, so daß aus jeder Kammer mit dem Dampf auch Flüssigkeit entweicht.

Zweck der Erfindung ist, die bekannten Verdampfer dieses Typs derart zu verbessern, daß mit einer kleineren Flüssigkeitsmenge gearbeitet werden kann, wodurch die Aufenthaltszeit der gelösten Salze im Verdampfer kürzer wird. Die Ablagerungsgefahr wird also stark herabgesetzt. Auch die Nebelbildung und das Aufspritzen der Flüssigkeit in den Kammern werden durch die Erfindung weitgehend vermieden.

Erfindungsgemäß wird der Verbindungskanal zwischen den benachbarten Kammern zum Durchfluß der Flüssigkeit von einer sich in einigem Abstand über dem Boden erstreckenden Platte gebildet, die an dem in die nächste Kammer ragenden Ende hochgebogen ist. Auch das in die vorhergehende Kammer ragende Ende dieser Platte kann hochgebogen sein. Bei dieser Ausführung entsteht ein waagerechter Kanal schlitzförmigen Querschnitts, und in diesem Kanal wird an einer bestimmten Stelle Dampfbildung einsetzen, so daß dann eine Zweiphasenströmung entsteht, die zufolge der großen Geschwindigkeit den Strömungswiderstand im Kanal stark zunehmen läßt. Dadurch ist es möglich, sogar bei einer verhältnismäßig geringen Eintrittsgeschwindigkeit am Einlaß des Kanals, einen großen Strömungswiderstand im Entspannungsverdampfer

Anmelder:

Werkspoor N. V., Amsterdam (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dr. jur. V. Busse, Patentanwalt,

Osnabrück, Möserstr. 20/24

Als Erfinder benannt:

Wouter Gerhard Klingma, Huizen (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 17. November 1961 (271501)

Kanal zu erzielen. Dank dieses großen sich selbst einstellenden Strömungswiderstandes wird die Strömung gleichmäßig, wodurch sogar bei einer Änderung der Betriebsumstände, z. B. der Flüssigkeitsbelastung, doch keine Stauung der Flüssigkeit oder Dampfdurchlaß auftreten wird. Durch das hochgebogene Ende der Platte erweitert der Kanal sich diffusorförmig nach dem Ausfiußende, so daß die Dampf enthaltende Flüssigkeit sich allmählich bis auf nahezu den Gleichgewichtsdruck entspannt und in die nächste Kammer in Form großer Tropfen versprüht, von denen gegebenenfalls vorhandene feine Tropfen aufgenommen werden, so daß die Nebelbildung verhindert ist.

Um die Gleichmäßigkeit der Strömung noch zu verbessern, ist zweckmäßig die Platte, die den schlitzförmigen Kanal am Boden der Kammern bildet, auch an dem in die vorhergehende Kammer ragenden Ende hochgebogen. Die zu dem Kanal ziehende Flüssigkeit wird von diesem hochgebogenen Teil bedeckt, so daß Bewegungen am Flüssigkeitsspiegel die Strömung im Kanal nicht beeinflussen können. Dadurch kann die Flüssigkeitsmenge in den Kammern klein sein, wodurch die Aufenthaltszeit der Flüssigkeit in den Kammern dementsprechend kürzer wird und die Ablagerungsgefahr bei einem mit Rezirku-

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lation arbeitenden Verdampfer im Heizkörper zur Erhitzung der einzudampfenden Flüssigkeit geringer wird. Eine kleine Flüssigkeitsmenge hat auch den Vorteil, daß der Verdampfer schneller in Betrieb gesetzt werden kann.

Die Gleichmäßigkeit der Flüssigkeitsströmung von Kammer zu Kammer wird noch dadurch gefördert, daß am Boden des schlitzförmigen Kanals eine querverlaufende, Turbulenz erregende Erhebung angeordnet ist. An der Stelle dieser Erhebung entsteht durch die Störung der Strömung Turbulenz, die die Dampfblasenbildung einleitet. Die durch die einsetzende Entspannung erhöhte Gleichmäßigkeit der Flüssigkeitsströmung macht den Verdampfer für Änderungen der Flüssigkeitstemperatur des Temperaturgefäßes zwischen den Kammern und der Wasserbelastung, d. h. die zugeführte Menge Flüssigkeit pro laufenden Meter der Kammern, weniger empfindlich.

In der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verdampfers dargestellt ist, zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Anzahl Entspannungskammern;

F i g. 2 ist ein Querschnitt in vergrößertem Maßstab an der Stelle eines Verbindungskanals zwischen zwei Kammern;

F i g. 3 zeigt eine abgeänderte Form dieses Verbindungskanals.

Der ebene Boden 1 ist gemeinsam für die in Reihe geschalteten Kammern, die von den Trennungswänden 2 gebildet werden. Die Trennungswand 2 schließt an eine waagerechte Platte 3 an, die zu dem Boden einen schlitzförmigen Kanal 4 frei läßt. An dem Einlaß und dem Auslaß dieses Kanals hat die Platte 3 einen hochgebogenen Teil 5 bzw. 6, so daß durch diesen letzteren Teil der Kanal einen diffusorförmigen Verlauf erhält. Im Kanal weist der Boden eine Erhebung 7 auf, z. B. in Form einer niedrigen Schwelle oder eines runden Stabes.

Oben in den Kammern erstrecken sich von Wasser durchströmte Röhren 9, die Kühler bilden, die von der Kammer durch eine Wand 10 getrennt sind, aber durch Überlaufröhren 11 für das Kondensat miteinander verbunden sind. Die nicht kondensierbaren Gase werden bei 14 abgesaugt. Aus der letzten Abteilung wird das Kondensat bei 13 abgeführt. Die Röhren 9 durchdringen die Trennungswände 2 durch Bohrungen.

In jeder Kammer ist zwischen den in diese Kammer ragenden Platten 3 auf höherem Niveau eine schräg nach unten gerichtete Führungsplatte 8 angeordnet, die die aus dem Kanal austretende versprühte Flüssigkeit auffängt und zu dem Einlaß des nächsten Kanals 4 führt. Diese Führungsplatte 8 verhindert, daß die austretende Flüssigkeit die senkrechte Trennungswand 2 trifft und dort vernebelt werden würde. Der nahezu nebelfreie Dampf kann an beiden Enden der Führungsplatte 8 durch die Durchlässe, die die Führungsplatte in bezug auf die Platten 3 frei läßt, über eine Öffnung 12 nach dem Kühler entweichen. Da diese Öffnung 12 sich gleich hinter der senkrechten Trennungswand 2 befindet, muß der aufsteigende Dampf seine Richtung ändern, wodurch die Ausscheidung von Flüssigkeit aus dem Dampf gefördert wird. Zu diesem Zweck kann unterhalb der Öffnung 12 auch ein Tropfenfänger vorgesehen sein.

Durch obenerwähnte Faktoren sind eine hohe Dampfgeschwindigkeit und eine hohe Flüssigkeitsbelastung zulässig, so daß der Verdampfer klein und also billig werden kann.

Durch geeignete Wahl der Länge L des schlitzförmigen Kanals zu der Höhe S des Kanals wird der Durchgang von Dampf verhindert. In einem Temperaturgebiet von 50° C und bei einem Temperaturgefälle von 1,5° C wurden bei einem Verhältnis -=■ = 4

gute Resultate erzielt. Die Erhebung 7 war 2 cm hoch und befand sich in der Mitte des Kanals. Die Belastung war 400 t Wasser pro Stunde und pro Meter Breite der Kammern, und ohne Anwendung eines Tropfenfängers wurde im Kondensat bei der Verdampfung von Salzwasser 0,5 mg Cl pro Liter gemessen. Der Flüssigkeitsspiegel stieg in den Kammern in Richtung zum Kanal durch Stauung an. Die Kapazität konnte bis auf das Doppelte unter Beibehaltung eines niedrigen Flüssigkeitsstandes variiert werden.

Wie Fig. 3 zeigt, kann der Kanal 4 auch eine Venturiform aufweisen. Diese Form ist besonders zweckmäßig bei größerem Temperaturgefälle von 5 bis 10° C zwischen den Kammern.

Der Boden 1 der Kammern kann statt waagerecht auch leicht abwärts verlaufen.

Der beschriebene Verdampfer ist nicht nur für wässerige Flüssigkeiten, sondern auch für dickflüssigere Flüssigkeiten geeignet, z. B. zur Vorbereitung der Speisung bei katalytischen Krackverfahren in der Ölindustrie und der Eindampfung von stark schäumenden Lösungen wie Spinnbadflüssigkeiten, weil eventuell gebildeter Schaum durch die groben Tropfen versprühter Flüssigkeit zerschlagen wird. Dadurch, daß die Schaumschicht besprüht wird, bleibt die Konzentration oberflächenaktiver Stoffe im Schaum niedrig, so daß der Schaum mechanisch weniger stark ist. Die Entspannungskammern können dadurch viel kleiner sein als bei den herkömmlichen Zirkulations- oder Durchlaufverdampfern mit außenliegenden Dampfabscheidern.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Entspannungsverdampfer, bestehend aus mehreren waagerecht hintereinandergeschalteten Kammern, von denen jede Kammer in der Nähe ihres Bodens mit der nächsten Kammer verbunden ist und in den Kammern ein derartiger Druck herrscht, daß der absolute Druck im Verdampfer in Richtung zum Flüssigkeitsauslauf abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (4) zwischen den benachbarten Kammern von einer sich in einigem Abstand über dem Boden (1) erstreckenden Platte (3) gebildet ist, die an dem in die nächste Kammer ragenden Ende (6) hochgebogen ist.

2. Entspannungsverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3) auch an dem in die vorhergehende Kammer ragenden Ende (5) hochgebogen ist.

3. Entspannungsverdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (1) im Kanal (4) eine querverlaufende Erhebung (7) aufweist.

4. Entspannungsverdampfer nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den

in jede Kammer ragenden Platten (3), welche die Verbindungskanäle (4) bilden, eine liegende Führungsplatte (8) angeordnet ist, die in bezug auf die beiden Platten (3) Durchlässe für den Dampf frei läßt.

5. Entspannungsverdampfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die liegende Führungsplatte (8) in Richtung zum Flüssigkeitsauslaß der Kammer schräg nach unten gerichtet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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