DE1419189A1

DE1419189A1 - Verfahren und Vorrichtung zum teilweisen Verdampfen von Fluessigkeiten,insbesondere Seewasser

Info

Publication number: DE1419189A1
Application number: DE19581419189
Authority: DE
Inventors: Neugebauer Franz Josef; Lustenader Edward Louis
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1957-08-12
Filing date: 1958-08-09
Publication date: 1968-10-03
Also published as: FR1212129A; CH376882A; GB856489A; US3190817A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 KOLN-UNDBNTHAL PETBR-KINTGBN-STHASSE 2

Köln, den JO.Mai 1968 Eg/pz

General Electric Company, !,River Road, Schenectady 5*N.Y.

Verfahren und Vorrichtung zum teilweisenVerdampfen von Flüssigkeiten, insbesondere Seewasser,

Zum teilweisenVerdampfen von Flüssigkeiten„insbesondere Seewasser,sind stehende mit rotierenden elastischen Wischern versehene zylindrische Verdampfer bekannt, denen das Destillationsgut von oben zugeführt und aus denen die Dämpfe oben abgeführt werden. In der Regel soll die Bildung von festen Ansätzen an den Verdampferflächen mit Hilfe von umlaufenden Schabern, Bürsten oder dergleichen verhindert werden. Das Destillationsgut wird an der Verdampferoberfläche mit verschiedenen Mitteln in ständiger Bewegung gehalten, sich hier bildende Ansätze sollen abgehoben, umgepflügt oder abgekratzt werden. Die Zufuhr des Destillationsgutes erfolgt unabhängig von den umlaufenden Wischern, Blättern oder Schabern entweder nur an einer Stelle oder mit Hilfe von öffnungen oder dergleichen sonst möglichst gleichmäßig verteilt über den gesamten inneren Umfang.des oberen Zylinderrandes. Die rasche Bewegung der Wischer dient dazu, die zugeführte Flüssigkeit gleichmäßig auf der Verdampfungsoberfläche des Behäl-' ters auszubreiten und zu verteilen. Das zu verdampfende j Material wird in kontinuierlicher und schneller Bewe-gung gehalten und in Form von Spiralen durch den Verdampfer geführt. In jedem Fall ist der Film so dick, daß er eine erhebliche senkrechte Fließkomponente hat. Bei diesen be-Y kannten Verdampfern sind die Wärmeübergangszahlen und damit die Leistungen pro Verdampfereinheit verhältnismäßig gering. .

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Es wurde nun gefunden, daß die Leistung auf etwa das 2o-fache gesteigert werden kann, wenn in einem stehenden mit ro-.tierenden elastischen Wischern versehenen zylindrischen Verdampfer, bei dem das Destillationsgut von oben zugeführt und die Dämpfe oben abgeführt werden, das Destillationsgut unmittelba r vor jedem Wischer auf die Innenfläche des Zylinders gegeben wird und von den mit einer Tourenzahl von Io bis loo Umdrehungen pro Minute umlaufenden Wischern zu einem von der Schwerkraft unbeeinflussten Film ausgebreitet wird, dessen noch flüssiger Rückstand von dem vor dem nachfolgenden Wischer abwärtsfliessenden Flüssigkeitsstrom mitgenommen wird.

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient bevorzugt eine Vorrichtung, bei der die Wischer zwischen Welle und Innenwandung eine geschlossene Fläche bilden und über den Wischern an der Welle befestigte Verteiler für das Destillationsgut mit Aus_r trittsöffnungen angeordnet sind, die sich über und in Bewegungsrichtung vor den Wischern befinden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelingt es unter den genannten Bedingungen den zu destillierenden Stoff als gleichmäßigen Film über die Verdampfungsfläche zu verteilen, der keine wesentliche durch die Schwerkraft bedingte Fließkomponente nach unten aufweist und fast die ganze Verdampfungsfläche w bedeckt, so daß wirksamste Verdampfung erreicht wird. Gleichzeitig hat dieses System den Vorteil, daß keine schnell ro tierenden. Teile vorhanden sind, so daß bei der Anfertigung nicht auf Präzision geachtet zu werden braucht und wirtschaftliche Herstellung und wirtschaftlicher Betrieb gegeben sind.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung hat die Verdampfungsfläche die Form eines einfachen Zylinders. Sowohl die Innenais auch die Außenfläche des Zylinders ist von Dämpfen umgeben, die entweder unter etwa Atmosphärendruck oder untemohem Vakuum stehen können. An der Innenfläche des Zylinders gleitet ein Wischer entlang. Dieser Wischer hat die Form und arbeitet nach . Art eines Gleitschuhs. Er rotiert um den inneren Umfang des Zylinders mit verhältnismäßig niedriger Drehzahl, z.B. zwischen

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Io und loo UpM, oder mit einer linearen Geschwindigkeit von nicht mehr als 1,5 m/Sek. Dieser Wischer hat die Aufgabe, den zu destillierenden Stoff über die Fläche als Film zu verteilen, dessen Dicke durch geeignete Wahl des Drucks des Wischers gegen die Zylinderwandung, der Länge des Wischers, des Winkels zwischen den zusammenwirkenden Flächen von Wischer und Zylinderwand urö der Drehzahl des Wischers leicht vorbestimmt werden kann. Die Filmdicke für Jeden Wischer und jede Drehgeschwindigkeit kann nach der Theorie und den Berechnungen, die für Gleitlager gelten, ebenso bestimmt werden wie die Dicke des Schmierfilms in jedem Lager. Die Theorie und die Formeln für diese Lager sind an sich bekannt. Die Filmdicke lässt sich so einstellen, daß der zu destillierende Stoff durch den rotierenden Wischer über die Innenfläche des Zylinders in einer solchen Dicke verteilt wird, daß der Film vor dem nächsten "Vorbeigang des Wischers gerade noch nicht vollständig abgetrocknet ist. Auf diese V/eise wird die ganze Fläche für die .Verdampfung ausgenutzt. Gleichzeitig hat der Film die geringstmögliche Dicke und bietet dem Wärmeübergang geringsten Widerstand.

Es ist erwünscht, daß die Oberfläche zwischen den Vorbeigängen des Wischers nicht vollständig trocknet, da vollständiges Eintrocknen starke Anreicherung mit Mineralstoffen und demzufolge eine Erhöhung des Siedepunktes und Ablagerung von Mineralstoff en auf der Oberfläche zur Folge hat.' Hierdurch würde die Wirksamkeit der Fläche verringert, und periodische Reinigungen können erforderlich werden. Es ist jedoch auch erwünscht, daß die Filmdicke nicht größer ist als erforderlich, um den Widerstand gegen den Wärmefluß so gering wie möglich und die zum Antrieb des Wischers erforderliche Energie innerhalb wirtschaftlicher Grenzen zu halten. Dies bedingt, daß der Anpreßdruck des Wischers gegen die bestrichene Fläche und der Winkel zwischen Wischer und Zylinderfläche richtig aufeinander abgestimmt werden. Hierauf wird nachst&end eingegangen.

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Die Konstruktion und Arbeitsweise der Apparatur gemäß der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 stellt eine Ausführungsform der Apparatur gemäß der Erfindung dar.

Pig. la veranschaulicht deutlicher eine Ausführungsform des Wischers.

Pig. Ib zeigt eine abgewandelte Form des Wischers.

P Pig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Zuführungsöffnungen und Leitungen für den zu destillierenden Stoff- mit einer dritten Ausführungsform des Wischers.

Fig. j5 zeigt einen Querschnitt durch die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung.

Pig. 5 zeigt charakteristische Daten der Vorrichtung mit deren Hilfe eine optimale Leistung erzielt werden kann.

Fig. 6 zeigt den Einfluß von Änderungen der Wischergeschwindigkeit auf die Gesamt-Wärmeübergangszahl.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einem zylindrischen Gehäuse I₃ das sich zwischen einer Grundplatte 2 und einer Deckplatte j5 befindet, zwischen denen es mit Hilfe der Ankerbolzen 4 gehalten wird. Dieses Gehäuse mit seinen Abschlußplatten besteht aus einer Kammer, in der gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtungen untergebracht sind. Diese Kammer kann unter allen gewünschten Druck- und Temperaturbedingungen einschließlich Drucken in der Nähe des Atmosphärendruckes betrieben werden. Sie kann auch auf Jede geeignete Weise bis zu einem Druck von beispielsweise o,l4.kg/cm^: evakuiert werden.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist konzentrisch ein weiterei¹ Zylinder bzvi,. _: eine. Verdampfungskammer 5 auc clünueai . I uterial mit _c;u..on

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wärmeleitenden Eigenschaften, z.B. Kupfer, angeordnet. Der Abstand des unteren Endes des Zylinders 5 zum Gehäuse wird durch einen vorstehenden Teil 6 der Grundplatte gehalten, während der Abstand des oberen Endes zum Gehäuse durch einen Ring 7 mit Bohrungen 8 für den Dämpfedurchgang festgelegt ist, Der erhöhte Teil 6 ist mit Dichtungen Io und der Ring 7 mit einer Dichtung 11 versehen, um das Gehäuse gegen die umgebende Atmosphäre abzudichten. Der Raum zwischen dem Gehäuse 1 und dem Zylinder 5 stellt eine Kompressionskammer dar.

Die Zuführung des zu destillierenden Stoffs, beispielsweise Seewasser, zur Innenfläche des Zylinders 5 erfolgt, durch eine Leitung 9, deren Ende 12 konzentrisch in einen Verteiler ] mündet. Der Verteiler IJ ist mit radialen Bohrungen 14 versehen, durch die der zu destillierdende Stoff aus Leitung 9 auf die Innenfläche des Zylinders 5 verteilt wird.

Durch eine vom Motor 15 angetriebene und konzentrisch mit dem Zylinder angeordnete Welle 16 wird der Verteiler um die Achse des Zylinders bewegt. Das Ende 12 der Leitung 9 kann gegen den Anschlußteil 2o mit geeigneten Mitteln abgedichtet werden, die das Entweichen des zu destillierenden Stoffs verhindern und gleichzeitig die Drehbewegung des Verteilers 13 um das Leitungsende.12 zulassen.

Die Welle l6 trägt einen oder mehrere Wischer 17.* von denen zwei dargestellt sind. Diese Wischer sinian der Welle mit radialen Streifen oder Halterungen 18 befestigt und legen sich nachgiebig an die Innenwandung des Zylinders, um den zu destillierenden Stoff als dünnen Film über die Fläche zu verteilen. Der zu destillierende Stoff wird unmittelbar vor den Wischern auf die Innenfläche gegeben und fließt an der Fläche der Arbeitsseite der Wischer unter dem Einfluß der Schwerkraft über die ganze Länge des Zylinders abwärts. Überschüssiges Destillationsgut sammelt sich am Boden des Zylinders und wird durch den Austritt 2.K abgeführt. Der rotierende Wischer, der nach dem Prinzip eines Gleitschuhs arbeitet, verteilt das

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Destillationsgut als dünnen Film über die Zylinderfläche in der gleichen Weise, wie ein Schmierfilm zwischen einem Zapfen und einer Lagerschale gebildet wird. Die Dicke des Films wird durch die Ausbildung des Wischers, seinen Druck gegen den Zylinder und seine Umdrehungsgeschwindigkeit eingestellt.

Um Verdampfung von der Innenfläche des Zylinders und Kondensation auf seiner Außenfläche zu bewirken, wird der Innenraum unter einem niedrigeren Druck als der Außenraum gehalten. Dies geschieht mit Hilfe eines Kompressors, dessen Läufer 21 mit hoher Drehzahl durch einen Motor 21' angetrieben wird.' Er saugt die im Zylinder 5 befindlichen Dämpfe durch öffnungen 22 im Verteiler I^ nach oben, wie durch die Pfeile angedeutet. Vou diesen Offnungen strömen die Dämpfe durch den Kompressor und von dort abwärts durch weitere öffnungen 8 im Ring 7 in den Ringraum zwischen Zylinder 5 und Gehäuse 1. Durch diese Evakuierung des Innenraums des Zylinders und die Verdichtung im Außenraum wird ein Temperaturgefälle durch die Verdampfi
erzeugt.

Verdampfungs- bzw. Kondensationswand von beispielsweise j> C

Durch die Verdampfung an der Innenfläche wird natürlich Wärme aus dem Zylinder abgeführt. Hierdurch wird der Zylinder gekühlt und Kondensation an der Außenfläche bewirkt. Gleichzeitig wird durch die Kondensation an der Außenfläche Wärme frei, durch welche-die Innenfläche aufgewärmt und Verdampfung von dieser Fläche bewirkt wird.

Das überschüssige Destillationsgut, das sich am Boden des Zylinders sammelt, kann in gewissen Fällen, z.B. bei der Destillation von Brackwässer, zur erneuten Destillation im Kreislauf durch die Apparatur geführt werden. Vorrichtungen, mit denen die Kreisiaufführung vorgenommen wird, sind bekannt.

Das entsalzte Destillat, das'sich an der Außenfläche des Zylinders 5 bildet, läuft an der Zylinderfläche abwärts und [ kann durch den Destillat4e»s'austritt 25 abgeführt werden..

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. Die Wischer 17 bestehen aus geeignetem biegsamen Material, z.B. Metall, Faserstoff oder Kunststoff, das si.ch zurückbiegt, so daß die Außenfläche des Wischers an der Innenfläche des Zylinders nach Art eines Gleitschuhs entlanggleitet. Hierbei bildet sich ein dünner Film des Destillationsgutes von ein-r stellbarer Dicke zwischen der Wischerfläche und dem Zylinder 5 in der gleichen Weise aus, wie sich ein Schmierfilm zwischen den Oberflächen eines Zapfens und einer Lagerschale bildet. Die Dicke dieses Films kann nach den für Lager geltenden bekannten Grundregeln eingestellt werden. Nach diesen Grundregeln sind die bestimmenden Faktoren für die Filmdicke die Länge der Wischerfläche am Zylinderumfang, der Anstellwinkel zwischen der Wischerfläche und der Innenfläche des Zylinders, die Geschwind igkeit des Wischers und der Druck des Wischers auf die Innenfläche des Zylinders. Alle diese Werte lassen sich nach Wunsch einstellen. Der Mechanismus ist so ausgebildet und in Bezug auf diese Faktoren so eingestellt, daß optimale Dicke des Films des Destillationsgutes und somit maximale Oberflächenverdampfung erzielt wird. Ist der Film zu dick, bietet er dem Wärrnefluß natürlich unnötig hohen Widerstand. Ist er zu dünn, trocknet er nach jedem Durchgang des Wischers zu schnell ab, so daß die Fläche vor dem nächsten Wischerdurchgang trocken und somit unausgenutzt bleibt.

Optimale Filmdicke ist gegeben, wenn der Film so trocknet, daß er sich von Wischer zu Wischer erstreckt, aber gerade nur so dick ist, daß er nicht eintrocknet, damit Ansatz von Salzen auf der Oberfläche verhindert wird. Dies lässt sich erreichen, obwohl" die Tourenzahl der Wischer zwischen Io und loo UpM, d.h. die U:.;fangsges cliwindigke it nicht höher als 1,5 rn/Sek. liegt. Dies ist erwünscht, wo es auf den Energieverbrauch ankommt. Filme von einer Dicke von nur 5 P- konnten leicht ausgebildet werden. Gewöhnlich ist die Filmdicke gerlager als 5o u, vrenn ,die Apparatur zur Wasserdestillation eingesetzt wird. „.;-■-.

IJm jedoch eine solche Filmaüsbilduri£ zu erreiche»^-,rauß eier V/is-oher aus eiiiesn Material hergestellt werden, das mit de·;:

Material der Innenfläche des Zylinders 5 verträglich ist, d.h. es darf nicht ein Material verwendet werden, das die zu bestreichende Fläche verunreinigt oder ihre Benetzbarkeit verringert. Es wurde festgestellt, daß zumindest eine Gummiart diesen Nachteil aufweist. Ebenso muß auch die Innenfläche des Zylinders sorgfältig von jeglichem Fett oder anderen Verunreinigungen gereinigt werden, beispielsweise durch Scheuern, um alle Stoffe zu entfernen, die die Benetzbarkeit der Fläche beeinträchtigen könnten. Bei Zylindern aus Kupfer kann der Wischer mit einem elastischen Kupfer- oder Messingstreifen versehen werden, der aber so ausgebildet sein muß, daß er wie ein Gleitschuh und nicht abstreifend wirkt. Ein Gleitschuh arbeitet aufgrund eines konvergenten Spaltes zwischen dem Zapfen und der festehenden Lagerschale.- Dieser konvergente Spalt kommt dadurch zustande, daß der Zapfen aus seiner unbelasteten Rühel'age auf d-em Schmiermittel durch die infolge der Drehung des belasteten Zapfens entstehenden Drücke verschoben wird.

Im konvergenten Spalt entstehen hohe Drucke, die genügen, die Lagerbelastung zu tragen. Hierdurch bildet sich ein trennender Schmierfilm zwischen den Flächen der Schale und dem Zapfen aus, so daß der Verschleiß der Flächen verringert wird.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung liegt der gleiche Effekt vor, Wegen des kleinen Anstellwinkels zwischen der Wischerfläche· und der Zylinderfläche, der normalerweise nicht größer ist als 15° , liegt ein Konvergenzraum vor, in dem hohe Drucke im Destillationsgut gebildet werden. Diese Drucke widerstehen der auf den Wischer ausgeübten Kraft und trennen die Wischerfläche von der Zylinderoberfläche, wodurch sich ein gleichmäßiger Film an der Gleitkante des Wischers bildet.

Wichtig 1st somit der.Konvergenzwinkel an den Stellen, wo Wischer'und Verdampferfläche zusammentreffen. Die Flächen des Wischers und- des Zylinders dürfen in diesem Bereich jedoch

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nicht parallel sein., Gleichzeitig muß die an, den Zylinder in Bewegungsrichtung angrenzende Wischerfläche so breit sein, daß der Belastung entgegenwirkende Drucke entstehen, die mit der Kraft, die in dem Konvergenzraum in dem zur Ausbildung eines Films der gewünschten Dicke erforderlichen Maße auf den Wischer ausgeübt wird,, -vergleichbar sind. Sehr schmale Wischerflächen und scharfe Kanten, die mit dem Zylinder bzw. der Fläche, auf welcher der Film auszubilden ist, in Berührung kommen,, sollten"vermieden, werden.

Figuren la und Ib zeigen Wiener, die in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsfarm der Tarrichtung mit günstigen Ergebnissen verwendet worden sind« In diesen Abbildungen ist ein Streifen aus elastischem Kunststoff 17* mit einer Lage aus Baumwolltuch 17" überzogen. In Fig. la, wo der Streifen 17* aus Gummi besteht, berührt das Baumwollgewebe I7" direkt die Fläche des. Zylinders 5.. Bevorzugt wird für den Teil 17' jedoch ein Material, das bei Verschleiß des Bezuges 17" die zu bestreichende Fläche nicht verunreinigt.

Noch bessere Ergebnisse wurden mit der in Fig. Ib dargestellten Konstruktion erzielt,: wo zwischen dem Baumwolltuch 17" und der Fläche des Zylinders 5 eine Lage aus Glasfasern oder Glasgewebe 17"* vorgesehen ist., In diesem Fall bestand der Teil-17^r aus einem unter dem Handelsnahmen "KeI F" bekannten Kunststoff»

Die Wischer 17 in Figuren la und 1 b sind an. der Wischerhalte-' rung 18 mit Schrauben 18" befestigt, die zweckmäßig durch Lang löcher 18' in der HaltertuqglS geführt werden,, damit die Wischer so eingestellt werden können,, daß sie den gewünschten Druck auf die Innenfläche des Zylinders 5 ausüben und dadurch die Dicke des gebildeten Films eingestellt werden kann.

Figuren la und I b zeigen bei 19 das durch die Schwerkraft an der Innenfläche des Zylinders abwärtsfließende Destillationsgut, das unmittelbar vor dem Wischer aufgestaut ist. Aus diesem unmittelbar vor dem Wischer abwärtsfließenden schmalen

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Io -

Strom wird ein gleichmäßig dicker Film des Destilationsgutes über die ganze Länge des Wischers auf der Innenfläche des Zylinders hinter dem Wischer gebildet, wobei der Film von solcher Dicke ist, daß. er in sich keine Fließkomponente aufweist,' die in nennenswertem Maße durch die Schwerkraft hervorgerufen würde. Die gesamte fließende. Flüssigkeit, bestehend aus dem überschüssigen Destillationsgut und der über die Verdampfungsflächen zu verteilenden Menge, beschränkt sich auf den Strom 19 vor dem Wischer. Auf diese Weise wird jede Beeinträchtigung des thermischen Effektes der Verdampfer-, fläche durch einen übermäßig starken Flüssigkeitsstrom vermieden. Die durch den aufgestauten Strom 19 bedeckte Oberfläche ist infolge der Wirkung des rotierenden Wischers sehr klein und verringert daher die wirksame Verdampfungsfläche unwesentlich.

Hierdurch ergeben sich große Vorteile gegenüber einem fallenden Film, da· der Zylinder 5, auf dem der Film ausgebildet wird, eine Länge von mehreren Metern, beispielsweise 5,65 m, haben kann, während der Durchmesser bei etwa 8 bis 15 cm liegen kann. Ein fallender Film von genügender Dicke, um wirksame Verdampfung in den unteren Teilen zu erzielen, würde in den oberen Teilen so dick sein, daß die Wirksamkeit hier wesentlich beeinträchtigt würde. Ferner wird die bei einem fallenden Film vorhandene Neigung der Flüssigkeit, Strähnen zu bilden und nur einen Teil der verfügbaren Oberfläche ai bedecken, durch den von der Schwerkraft unbeeinflussten und wiederholt erneuerten Film der bei der Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung gebildet wird, vollständig ausgeschaltet.

Die Dicke des in der Vorrichtung gemäß der Erfindung gebildeten Films nimmt mit zunehmenden Abstand vom Wischer nur in dem durch die Verdampfung verursachten Maße ab. Auf diese Weise lassen sich alle Stellen der senkrechten Fläche über die ganze Länge des Rohrs durch den. Film bedecken, der an Jedem Punkt längs des Wischers gerade nur so dick ist, daß er sich von Wischer zu Wischer erstreckt. Daher wird maximale Wirksamkeit der ganzen Oberfläche in Bezug auf Verdampfung

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Da der Wischer elastisch ist, liegt er an der Innenfläche des Zylinders selbst an ungleichmäßigen oder beschädigten Stellen an, die beispielsweise bei der Herstellung oder beim Transport entstanden sind.'Der Zylinder selbst kann sehr vorteilhaft in billiger Leichtbauart ausgeführt werden. Ebenso ist bei der Herstellung des Wischers keine Präzisionsarbeit erforderlich.

Fig. 2 veranschaulicht deutlicher den rotierenden .Verteiler 13 und die Zuführungsleitung .9 für das Destillationsgut, dessen Weg vom Eintritt in den Verteiler unddessen Verteilung durch die darin angeordneten radialen Kanäle'"14 auf die Innenfläche des Zylinders 5 durch die Pfeile 2j5 angedeutet ist. Die Kanäle sind unten neben der Innenfläche des Zylinders mit einem Schlitz 26 versehen, so daß das Destinations^ gut direkt auf die Innenfläche des Zylinders 5 unmittelbar vor jedem Wischer 17 gegeben wird, wo es über die ganze Länge des Zylinders vor jedem Wischer nach unten läuft und durch den Wischer als Film der eingestellten gewünschten Dicke ausgebreitet wird..

Die in Fig. 2 gezeigten Wischer 17 sind von anderer Bauart als die bisher beschriebenen und eignen sich zur Ausbildung sehr dünner Filme auf der Innenfläche des Zylinders 5· Diese Wischer sind in Fig. 3 deutlicher dargestellt. Sie bestehen aus einem Innenstreifen 27* der aus Messing sein kann,.und einem Außenstreifen, 27*, der beispielsweise aus nichtrostendem Stahl bestehen kann. Diese Streifen sind an einer Kante in geeigneter Weise, z.B. durch die Schrauben l8", die durch Langlöeher 18' in den Streifen 27 und 27' geführt werden, am Ende der WiBcherhalterungen l8 im rechten Winkel zu diesen befestigt. Die Langlöeher ermöglichen eine Verstellung des Streifens, um den Anpreßdruck des· Wischers gegen die Zylinderwand und dadurch die Filmdicke zu verändern. Die Streifen sind entgegen der Drehrichtung nach hinten gebogen. Der Außenstreifen 27* legt sich gegen die Innenfläche des Zylinders 5j gegen die er durch den etwas steiferen Streifen 27 mit Hilfe eines geeigneten federnden Materials 27", z.B.-Gummi oder Kunststoff., gedrückt wird. ■ '

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Es wurde festgestellt, daß Filme durch Wischer dieser Art so dünn ausgebildet werden können, daß sie vor dem Durchgang des nächsten Wischers trocknen, falls die Wischer nicht mit verhältnismäßig hoher Tourenzahl rotieren» Wo die Anwendung von so dünnen Filmen gewünscht wird, kann es zweckmäßig sein, · die Zahl der Wischer zu erhöhen, beispielsweise auf drei oder vier gleichmäßig am inneren Umfang des Zylinders 5 verteilte Wischer, und sie langsamer rotieren zu lassen, um den Energieverbrauch zu verringern und trockene Flächen vor den Wischern zu vermeiden. Bevorzugt wird eine" Tourenzahl bis zu loo UpM. Auch können die Wischer so eingestellt werden, daß ihr Anpreßdruck geringer wird und demzufolge ein dickerer ' Film auf der Wand ausgebildet wird. Bei entsprechender Ausbildung des Wischers lassen sich Umdrehungsgeschwindigkeiten bis hinab zu Io UpM verwenden.

Bei den in Figuren 1-5 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung ist nur ein Zylinder 5 im Mantel 1 angeordnet. Bei größeren Anlagen kann eine Vielzahl von Zylindern 5 bis zu einigen Hundert in dem gleichen Gehäuse untergebracht werden^ wobei entweder jeweils ein Kompressor einen Zylinder oder eine kleine Anzahl von Kompressoren jeweils mehrere Zylinder ■ oder ein einziger großer gemeinsamer Kompressor alle Zylinder evakuiert. Ebenso ist es möglich, die einzelnen Wischer durch eigene Motoren oder alle Wischer durch einen gemeinsamen Motor zu betätigen. Welche Ausführungsform gewählt wird, hängt von den wirtschaftlichen Gegebenheiten ab.

Fig. 4 zeigt als Momogramm drei in Beziehung zueinander stehende Gruppen von Kurven -A, B und C, mit deren Hilfe die co zur Erzielung optimaler Bedingungen und maximaler Wirksamkeit ^ erforderlichen Einstellungen berechnet werden können, ο

τ- Die Kurven der Gruppe A zeigen die Beziehung zwischen dem _o ausgenutzten Bruchteil der Wärmeübergangsfläche der Verdampfer ^cn und Kondensationswand, als Ordinate gezeichnet, und das Proco dukt aus der Zahl der Wischer und der Umdrehungszahl der Wischer pro Minute, dargestellt als Parameter. Jede Kurve der Gruppe A entspricht einem anderen Produkt aus Wischerzahl mal Geschwindigkeit der Wischer in Umdrehungen pro Minute. _OAr. _rtoro,_lkfÄ,

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Die Kurvengruppe B entspricht jeweils einem anderen Temperagefälle durch die Dämpfetrennwand plus der darauf befindlichen Destillationsgut- bzw.- Destillatschicht.

Die ausgezogenen Kurven der Gruppe C zeigen die Beziehung zwischen der Summe der Widerstände des kondensierenden P*Ims und der Wand zur maximal erzielbaren Gesamt-WärmeUbergangszahl. Die gestrichelten Kurven der Gruppe C stellen die erforderliche Schichtdicke direkt hinter dem Wischer dar.

Von diesen Kurven, die wie in Fig. H- zusammengestellt sind, kann die Beziehung zwisohen den wichtigen Konstrukttions- und Betriebsfaktoren abgelesen werden. Die gestrichelten Linien ™ und Pfeile deuten an, auf welche Weise verfahren werden kann.

Wird beispielsweise angenommen, daß ein gegebener Prozentsatz der Innenfläche der Wand mit verdampfender Schicht bedeckt ist, während der verbleibende Teil durch den Wischer selbst und das an der Fläche vor dem Wischer nach unten laufende Destillationsgut abgedeckt ist, so kann eine Linie D waagerecht zu der Kurve der Gruppe,A, die dem Produkt aus Zahl der verwendeten Wischer und Umdrehungsgeschwindigkeit der Wischer entspricht, gezeichnet werden. Von der Linie D kann eine Linie¹ . « E nach unten zu derjenigen Kurve der Gruppe B gezogen werden, die dem Temperaturgefälle durch die Dämpfetrennwand einschließ- λ lieh der darauf befindlichen Filme entspricht. Von hier aus kann die Linie P waagerecht gezogen werden, bis sie die ausgezogene Kurve der Gruppe C schneidet, die der jeweiligen Summe der Widerstände des kondensierenden Films.undder Wand zum Wärmeübergang entspricht. Die erforderliche Schichtdicke direkt hinter dem Wischer ^.kann an diesem Punkt von den gestrichelten Kurven der Gruppe C abgelesen werden. Von diesem Punkt kann eine Linie C senkrecht nach oben zur Skala H gezogen werden, die auf der Zeichnung als "Gesamt-Wärmeübergangszahl in Abhängigkeit von der ausgenutzten Fläche" bezeichnet ist. ■■ . ' . . ·

In gleicher Weise lässt sich eine Kurve voraussagen, wie sie · in Fig. 5 ausgezogen dargestellt ist. Diese Kurve sseigt, die

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Beziehung zwischen Wischergeschwindigkeit, gezeichnet als Abszisse, und Gesamt-WärmeUbergangszahl, gezeichnet als Ordinate, bei sonst konstanten Betriebsbedingungen. Durch Veränderung der Wischerumdrehungszahl und Bestimmung der GesamtwärmeUbergangszahl auf die oben beschriebene Weise ergibt sich ein optimaler Punkt in der Kurve. Dieser Punkt ist als "Optimum" gekennzeichnet, An diesem Punkt ist die Umdrehungszahl der Wischer gerade so hoch, daß sich der Film .von Wischer zu Wischer erstreckt. Um jedoch Benetzung aller Teile der Oberfläche mit einem angemessenen Sicherheitszuschlag zu gewährleisten, und den Ansatz von Salzen auf der Fläche zu verhindern, erwies es sich als zweckmäßig^ die Wischer mit etwas höherer Drehzahl zu betätigen, beispielsweise eine-· solchen, die dem mit ¹¹X" gekennzeichneten Punkt auf der Kurve entspricht.

Die gestrichelte Kurve und die durch einen kleinen Kreis gekennzeichneten Punkte in Fig. 5 stellen tatsächliche experimentell erhaltene Resultate dar. Der Unterschied zwischen den vorausgesagten Kurven und den experimentell gefundenen Punkten bei sehr niedriger Drehzahl des Wischers erklärt sich durch die Anwesenheit eines überlagernden "fallenden Films", der in der Theorie nicht berücksichtigt und dessen Effekt bei normaler Betriebsdrehzahl vernachlässigbar ist. Das linke Ende der gestrichelten Kurve stellt die Gesamt-Wärmeübergangszahl für die Wischerdrehzahl Null dar, d.h. einen Zustand, bei dem der Film völlig ein durch Schwerkraft fallender Film ist. Es ist ersichtlich, daß diese Ubergangszahl weit un- · günstiger ist als die durch die Teile der Kurve rechte vom "Optimum"-Punkt dargestellten Werte.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum teilweisen Verdampfen von Flüssigkeiten, insbesondere Seewasser, in einem stehenden mit rotierenden elastischen Wischern versehenden zylindrischen Verdampfer in dem das Destillationsgut von oben zugeführt und die Dämpfe oben abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Destillationsgut unmittelbar vor jedem Wischer auf die Innenfläche des Zylinders gegeben wird und von den mit einer Tourenzahl von Io bis loo UPM umlaufenden Wischern zu einem von der Schwerkraft unbeeinflussten Film ausgebreitet wird, dessen noch flüssiger Rückstand von dem vor dem nachfolgenden Wischer abwärts fließenden Flüssigkeitsstrom mitgenommen wird.

2. Vorrichtung zum teilweisen Verdampfen von Flüssigkeiten, insbesondere Seewasser in einem stehenden, mit rotierenden elastischen Wischern voersehenen zylindrischen- Dünnschichtverdampfer, in dem die zu verdampfende Flüssigkeit von oben dem Verdampfer zugeführt wird und die Dämpfe oben abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wischer (17, 27) zwischen Welle und Innenwandung eine geschlossene Fläche bilden und daß über den Wischern an der Welle befestigte Verteiler (13) für das Destillationsgut mit Austrittsöffnungen (26) angeordnet sind, wobei die Austrittsöffnungen (26) sich über und in Bewegungsrichtung vor den Wischern befinden. '

Neue Unterlagen (Ar. 7 § ·λ·. ·■ ·

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