DE1444350A1 - Geraete fuer Heizung und Verdampfung von Fluessigkeiten - Google Patents

Geraete fuer Heizung und Verdampfung von Fluessigkeiten

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DE1444350A1 DE19621444350 DE1444350A DE1444350A1 DE 1444350 A1 DE1444350 A1 DE 1444350A1 DE 19621444350 DE19621444350 DE 19621444350 DE 1444350 A DE1444350 A DE 1444350A DE 1444350 A1 DE1444350 A1 DE 1444350A1
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Description

Jean Michel Halek , 15» Allee Brimborion Bellevue-Meudon S. & 0, - Frankreich f
n Geräte für Heizung und Verdampfung von Flüssigkeiten n
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Geräte für Heizung und Verdampfung von Flüssigkeiten und betrifft einen Verdampfer , der als Heizungskessel und Sieder einer Konstruktion und einer wirtschaftlichen Nutzung dienen kann .
oein Ziel iet vor allem , die Wärmeübertragung durch die heizenden Scheidewände der Verdampfer intensiver als die der klassischen Verdampfer im geschlossenen Kreislauf von behandelten Flüssigkeiten zu machen· Um darin eine gesteigerte Produktion zu siohern , ist man gezwungen , entweder die verhältnismässig gross·» Oberflächen der Heizung vorauszurechnen oder den Koeffizienten des Wärmeaustausches zwischen den Heilmitteln und der erhitzten flüssigkeit durch mittels Pumpen hervorgerufenen Umlauf zu steigern · Im allgemeinen ist indessen oft der Gebrauch von Pumpen für einen erhöhten Durchfluss des Kreislauf·· schwer au verwirklichen ·
Ei scheint aber , dass man bis jetzt die höchstmöglichen Bemühungen für die zu verwirklichende Steigerung der einfaohen Zirkulation der Flüssigkeit in den Apparaten dieser Art nioht gemaoht hat , um die besten Bedingungen des Wärmeauetaue oh es su erhalten ♦
Da die Antriebskraft des natürlichen Kreislaufes, wie die jedes Durchflusses , die Differenz des Druckes zwischen dem Anfangs- und Endpunkt des Laufes ist , hat man versucht , diese höohstmögliohe Druckdifferenz im Verdampfungeapparat , weloher der prinzipielle Gegenstand dieser Erfindung ist , durch •in· speziell· Konstruktion des Apparates zu erhalten ·
Man geht von folgender Erkenntnis aus s Man stellt sieh zwei senkrechte nebeneinander gestellt· mit einem Fluldum gefüllt· Kolonnen vor , die oben duroh eine Kammer und unten mittel· einer Leitung verbunden sind · Von diesen Kolonnen 1st dl· «in· an ihrer Basis erhitzt und die ober· Kammer ist kalt · Das spezifische Gewioht dee erhitzten Fluidums in der Kolonne v«rmM«rt sich um so mehr als die Temperatur dies·· Fluidum ansteigt · Der durch die Säule der Flüssigkeit auf der Sasis der erhitaten Kolonne ausgeübt· Druck wird xm so
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schwäche? als das Fluidum kälter im Vergleich zu der anderen Säule wird · Ea entsteht durch das Aufsteigen der Strömung in der erhitzten Säule ein geschlossener Kreislauf des Fluidums in der '''' gemäss der Erfindung auege'bildeten Vorrichtimg wie in einem Schornstein ·
Im lalle , dass das Fluidum eine Flüssigkeit ist 9 ist der aoeben beschrieben® Kreislauf auf Grund einer allgemein schwachen Verminderung des spezifischen Gewichtes der Flüssigkeit durch iie Erhöhung der Temperatur nicht so stark ·
Wenn aber infolge ein@r stärkeren Erhitzung das Sieden in ler Säula stattfindet » entsteht eine heterogene Mischung von Flüssigkeit und Dämpfen , wovon das spezifische Durchschnittsgewicht ohne Zweifel geringer als das der Flüssigkeit allein ist· Je mehr Dampf in dem Gemisch ist , desto geringem ist das Gewicht lieees Gemisches „
Damit der Prozentsatz der Dämpfe in dem Gremieoh dar höchst aögliehe wird » sollen die entstehenden Dämpfe so lange als möglich Ln dem Gemisch bleiben . Man sollte sich also der guten Vermengung Ln der Flüssigkeit vergewissern , um sich dem Emulsions zustande zn nähern , denn Emulsionen stellen relativ stabile Zustände dar·
Mach dem ersten Charakteristikum dieser Erfindung besteht lie Verdampfungsvorrichtung der Flüssigkeit aus zwei Kolonnen , im Prinzip mehrere Meter hoch , di® ein® der anderen genähert , verranden an ihren Basen durch eine leitung und an ihren Köpfen Luroh eine gemeinsame Verdampfungskammer ; der unter® feil einer ler beiden Kolonnen enthält einen Erhitzer ? der sich gewöhnlich aas einem senkrechten Röhrenbündel zusammeiasetat 9 Die obere Partie lieser Kolonne umfasst eine stufenweise vorgenommene Einteilung lehrerer Stöpsel- Bodenflächen aus einem metallischen oder lynthetischen relativ starren Gewebe von grossen Maschen oder line Einstufung von gerillten oder durchlöcherten Bodenflächen ·
Diese Bodenflächen sichern beim Arbeitsvorgang des mit Lieser Flüssigkeit gefüllten Apparates eine gute Verteilung der lämpfe , die während des Siedens der Flüssigkeit sich mit einer •lativ hohen Geschwindigkeit bei der Berührung der Bodenflächen ;egenseitig stossen und ebenso eine Vermischung der Dämpfe in leser Flüssigkeit herstellen .
Der obere Teil der " warmen w Säule , in welchem die Dämpfe m Emulsions instand sind » heisst in der vorliegenden Beschreibung Bmulaeur " Andererseits wird der heizende Teil des Apparates
' ."' senden Text Überhitzer genannt , weil die hier passierend« '3/0 9 22 2 # BADORlGtNAL
Flüssigkeit überheizt wird , ohne dass hier ein Sieden stattfindet und diee auf Grund des" durch die Höhe der Plügsigkeitekolonne oberhalb dieser Zone hervorgerufenen Überdruckes «
BettäsB dem zweiten Merkmal dieser Erfindung gibt man der Zwinge des N Emuleeure n , die im ersten Charakteristikum beschrieben wurde , eine besondere Form , die den Zweck hat f den Druckverluet der zirkulierenden Flüssigkeit zu vermindern und das Sieden der Flüssigkeit möglehst gerade nach dem Verlassen des Überhitzers zu erleichtern« damit das spezifische Durchschnittsgewicht im Gemisch Flüssigkeit / Dämpfe in der " warmen11 Säule gering wird und das , um die Antriebskraft der Zirkulation zu erhöhen, damit die Geschwindigkeit der Strömung in Kontakt mit den erhitzten Scheidewänden die höchstmögliche sein kann ·
Die Zwinge ist der at konstruiert , um ihrer Basis die Form eines langen ausgeweiteten Kelches oder Kegele zu geben und dann diesen Kelch oder Kegel durch eine zylindrische Scheidewand zu verlängern und fallweise höher den Querschnitt der Zwing· , im Prinzip kreisförmig , zu verkleinern , damit dieser •ine Konusform vor seiner Angrenzung mit dem Trennungebehälter annimmt ·
Bei dieser Art der Zwing· über dem Überhitzer lässt man während des Arbeitsvorganges des Apparate« die Flüssigkeit » dl· den Überbitζer verlässt , fortlaufend aber schnell losdrücken , ohn· dass dadurch höhere Druokverluste hervorgerufen werden ·
Durch den vergrösserten Querschnitt der Zwinge und die vermindert· Geschwindigkeit der Flüssigkeit werden die Druokverluet· im Kontakt mit der Bodenfläche des Emuleeurs schwach·
Die eventuelle Verkleinerung des Querschnittes der Zwing· auf dem Kopf der Kolonne verursacht unterdessen , bevor ei· an den Trennungebehälter grenzt » mit den disponierten Bodenfläohen in der Kolonne ein gewisses Drosseln des Kreislaufes , was ein· Erniedrigung des Anfangsniveaus des Siedene der Flüssigkeit in der Kolonne und infolge dessen das mittlere spezifische Gewicht der Fluidummiachung in dieser Kolonne hervorruft ·
Unter Beachtung des dritten Merkmals dieser Erfindung führt aast den"direkten" Dampf oder die Dämpfe unter ·1η·η Überdruck , Im Prinzip durch einen Strudel , in die Flüssigkeit gerade unter oder über den Überhitzer des Apparates , wo dl· Dämpf· sich losdrücken · Dies , um sich wenn möglioh der feinen Blasen des'Dampfes in dieser Zone , wo Infolge des Überdruckes
.;..v,. ;..,» '· 809813/0921 bad
hervorgerufen durch die Höhe der Flüssigkeitskolonne , das Aufkochen· gewöhnlich nicht stattfindet wie auch einer zusätzlichen Antriebskraft des Kreislaufes zu sichern · Dieser oder die·· hinzugefügten Dämpfe sollen im Prinzip einen physisch·» chemischen Charakter haben , der sie hindert , eine schädliche Aktion auf die Qualität des Produktes, das vom Apparat geliefert wird , auszuüben .
^b ist augenscheinlich , dass infolge einer solchen Einführung * des zusätzlichen Dampfes in den Vorgang der Gesamtaustritt der Dämpfe hier erhöht ist , wab einen relativ hohen Wärmeverlust hervorrufen könnte und die Notwendigkeit mit sich brächte , die Oberfläche des eventuellen Kondensators zu ve#grössern , wodurch man also im wirtschaftlichen Hinblick auf den Scheidewänden dee Kondensators verlöre , was man auf den Scheidewänden des Überhitzer« gewann·
Aber im Falle einer klassischen Verdampfung mit vielfacher Wirkung haben die Dämpfe sich , einen einheitlichen Verdampfer verlassend f im Kontakt mit der überhitzten Oberfläche des Verdampfers kondensiert . Der Gegenstand dieser Erfindung sichert den Portschritt , dass der Koeffizient des Wärmeaustausches seitens der umlaufenden Flüssigkeit im Kontakt mit den Scheidewänden des Überhitzers sich vergröasert ·, was eine Verkleinerung der Oberfläche dieser Scheidewände erlaubt , ohne dadurch ciennooh zusätzliche Wärmeverluste hervorgerufen zu haben , aus β er der eventuellen Verluste in dem letzten Arbeitsvorgang in dem Fall, dass der letzte einheitliche Verdampfer duroh den direkten Dampf gespeist sei ο Dies ergibt sich aus der Tatsache , dass der Koeffizient des Wärmeaustausches seltene des in Kondensation befindlich ohen Dampf ti im allgemeinen deutlich höher ist ale der , den sau seitens der Grenzschichten der Flüssigkeit , die im Kontakt alt den Scheidewänden zirkuliert , erhält , hauptsächlich ,wenn dies· Flüssigkeit relativ zähflüssig 1st · Andererseits bleiben dies· Koeffizienten des Dampfes selbst in der gleiohen Gröesanordnung , unabhängig von der Tatsaoh· der Zulassung oder Nichtzulassung des direkten Dampfes in dl· zirkulierende Flüssigkeit de« · Apparates .
Daher können duroh Erhöhung der Geschwindigkeit dee Umlufee infolge der Einführung der zusätzlichen Blaeen des Dampfe· die Oberflächen der Wärmeaustausch - Scheidewände verkleinert werden · JSine solche Lösung des Problem· ist im Prinzip auf den · letzten Arbeitegang der Anlage nicht anwendbar , siehe das
4-, , BAP ORIGINAL
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folgend· Merkmal einer möglichen Abänderung . 144435 0
Nach einem anderen Charakteristikum der vorliegenden Erfindung führt Ban an Stelle des direkten Dampfes im Prinzip mittels einee Barboteure in die mit warmer Flüssigkeit gefüllte Kolonne der Verdampfungsvorrichtung trag· zusammengepresste Gase · Diese Abänderung betrifft hauptsäohlioh den Fall , wo die Kondensation der Dämpfe, di· mit kondensierbaren Grasen ausgetreten sind , nicht unentbehrlich ist ·
Di· folgend· Beschreibung mit den angeschlossenen Zeichnungen hioht einschränkender Beispiel· erläutert , wie der Vorgang , der ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung ist » ausgeführt werden kann. Di« Fig, 1 ist das Schema einer Verdampfungsanlage mit vielfacher Wirkung ·, welohe drei einheitliche Verdampfer , entsprechend d«r vorliegenden Erfindung enthält ,
Di· Fig. 2 zeigt einen Barboteur , durch dessen Hilfe der direkte Dampf in di· zirkulierende Flüssigkeit in den Verdampfungsapparat •ingeführt werden kann und
di· Fig· 3 ist die Draufsicht sines Stöpselbodens , der im Verdampfungsapparat benötigt wird .
Jeder der in der Fig· I dargestellten einheitlichen Verdampfer besteht aus einem Becken- Trenner I1, I1V I111I aus einer wi· angenommen heissen Kolonne , die in ihrem unteren Teil einen Überhitler 2f , 2", 2 '" hat , der sioh wiederum aus einem Bündel senkrechter Bohre zusammensetzt , durch den Dampf erhitzt, weloher durch di· Leitungen V 9 3flt 3"1 eintritt und der zwischen den Rohren kondensiert wird ·
D.UTOÄ die Mündung 4* > 4" » 4 Ml läset man das Kondensat austreten . Zn dem oberen !Teil der Kolonne befindet sioh ein Emulseur t der zum Zwecke einer feinen Verteilung des Dampfes in der zirkulierenden Flüssigkeit dient· Dieser Bmulseur enthält drei Stöpselböden 5* » 5Mt 5*" » welche aus mehreren Schichten metallischer oder synthetischer relativ starrer , jeweils grossmasohiger Stoff· bestehen. Die Wände dieses Teil·· der Kolonne haben an ihren Basen di· Form eines ausgeweiteten Pokale 6 ', 6*'y 6'" , welohe in der Höhenrichtung nach und nach in eine zylindrisch· Zwing· 7* , 7", ? '" übergehen und sich dann zur konisohen Zwing· 8' , 8··, 8 '" verengen ·
Der erste einheitlich· Verdampfer wird mit der zu behandelnden Flüssigkeit durch di· Mündung 9 beschickt und di· konzen trierte Flüssigkeit wird durch (Un Ausgang 10 entnommen .
Die beiden ersten Verdampfer erhalten den direkten Dampf
7 ·"^ 5· 809813/0922 bad original
lurch die bezüglichen Barboteure 11' , 11" , darüber sind die überhitzer angeordnet . rJie Kolonnen 121 , 12* ·, 12*M , bestehend aus senkrechten Rohren , dienen zum Abfluss der Flüssigkeit dee ^ 3eckentrenners 1« , 1", 1* · · , auf die Basis 13* 9 131V 13··· )it Leitungen H f» HM ermöglichen den übergang der behandelten 'lüeeigkeit von einem zum nächsten anderen Apparat . Der in der Pig. 2 dargestellte Barboteur ist der einfachste , er hat die !vorm einer Höhre , die rechte von Löchern kleinen Durchmesser» lurchbroohen ist »
Der Stöpselboden nach Figo 3 besteht aus einem Ring aus 'lacheisen 15 » welcher von Befestigungsstiften 16 durchdrungen .st und auf welchem die metallischen Stoffe 17 gelötet sind .
iss ist ganz offenbar , dass , ohne das Gebiet der vorliegen-Len Erfindung zu verlassen , die Abänderungen , welche durch dlü 'echnik und praktischen Anwendungen auf die beschriebenen Aus-'ührungsmethoden vorgeschlagen sind 9 angewendet werden können ·
Mne Abänderung dieser Art kann z«B· darin bestehen » den berhitzer aus röhrenförmigem Bündel durch einen Überhitzer aus undein senkrechter Scheidewände zu ersetzen · Jede dieser Scheideänd· dient der Wärmeübertragung von dem heizenden Beförderungsmittel U der zirkulierenden Flüssigkeit ·
üine zweite Abänderung kann die Anwendung eines Ultraechallenerators auf der heiisen Partie der Verdampfungsgeräte , die bei er vorliegenden Erfindung beschrieben sind , umfassen und dies , m die Entstehung der Emulsion der Dämpfe in dem Apparat »u trei oh tern und auch , um den direkten Wärmeübertrag zur erhitzten lüeeigkeit zu verbessern „
b-in· andere Abänderung kann darin bestehen , , die " kalt· M olonne in die " warm· " Kolonne zu stellen , indem man dies· rste , die zum Abfliessen der Flüssigkeit dient , auoh durch den berhitzer in seiner Achse pasaiert „ Der Überhitzer hat in diesem all ein· Siebplatte , ebenso wie der Querschnitt seiner senkrechten Shrenbündel in For» «ines Ringes ♦ Sein hohler Zentralteil ist m der H Kalten " Kolonne durchkreuzt· Diese Bauart hat den Vorteil, iss di· Verdampfungskammer erübrigt wird , da der obere Teil der warmen " Kolonne einen freien Kaum haben kann , der die gleiche slle wi· di· Kammer epielt «
Schliesslioh kann eine andere mögliche-Abänderung ' sich auf Le verschiedenen 'i'eil· der Vorrichtung beziehen , die der Gegen- ;and dieser Erfindung sind · Das röhrenförmige Bündel des Apparat·· mn besonders zur Heizung des Fluidums dienen, das sich in der 8098 13/0922 6e
Röhrt befindet , unter Zuhilfenahme des iluidums , das in der Röhre zirkuliert ·
So kann man z*B» eine abkühlende Flüssigkeit wie Ammoniak , dae eich ausserhalb des Rohres befindet , verdunsten lassen mittel· eines warmen Öles » das in dem Rohr abgekühlt und durch eingeführte Luft an der Baaie des Bündele in Wallung gebracht wird «
D β*· ursprüngliche Vorteil des gemäse der Erfindung vorgeschlagenen Vorganges besteht in der möglichst starken Zirkulation der Flüssigkeit im Kontakt mit den heizenden Bcheidewänden , ohne dass hier ein Aufkochen stattfindet · Dieses Fehlen des Aufkochens , welches dank dem überdruck der Flüssigkeit infolg· der relativ grossen Höhe der Säule oberhalb des Überhitzers hervorgerufen wird , verhindert die mögliche Bildung des " Filmes w des Dampfes im Kontakt mit den Scheidewand·». · Dieser " Film tt verhindert den Wärmeübergang ·
KIn weiterer Vorteil besteht infolge der guten Zirkulation im Kontakt mit den heizenden Scheidwänden und der Vermeidung des Aufkochen· in dieser Zone in der Verhinderung der Bildung der Niederschläge auf der Wärmeaustausch - Oberfläche .
i>· sind demnach drei Faktoren vereinigt » Die lebhafte Zirkulation , das Fehlen von gasartigem " Film " und das Fehlen fester Niederschläge auf der Oberfläche der Scheidewände seitens der behandelten Flüsaigkeit , die einen grossen Koeffizienten des Wärmeaustausches der Flüssigkeit ermöglichen·
Dieser dritte Faktor und namentlich das Fehlen des Niederschlage· auf den Scheidewänden erleichtern andererseits die Instandhaltung des Apparates ·
7.
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Claims (7)

1. Geräte für Heizung und Verdampfung von Flüssigkeiten in aneinander angeschlossenen Verdampfern , dadurch gekennzeich-,
dass jeder Verdampfer aus einer beheizbaren Kolonne und einer für den Abfluss der Flüssigkeit bestimmten Kolonne 12', 12", 12*" ) besteht , am oberen Teil beider Kolonnen ein gemeinsamer Becken- Trenner ( I1, I1J-I11?) «le Verdampfungskammer vorgesehen ist , der untere Teil einer der beiden Kolonne! einen Erhitzer enthält und die obere Partie dieser Kolonne für gute Verte£Lung und Vermischung der Dämpfe eine Gruppe von Stöpsel- Böden ( 51 , 5", V M ) als Bmulseur aufweist , 2β Geräte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die 7/ände des Teiles der Kolonne , welche den Emulseur aufnimmt , an der Basis der Kolonne die Form eines ausgeweiteten Pokale ( 6f , 6lf, 6tlf) oder eines Kegels aufweisen , an diesen Teil anschliessend in eine zylindrische Zwinge (7% ?", 7 Mt] tibergehen und sich dann zur konischen Zwinge ( 8' , 8'*, 8llf) verengen ·
3· Geräte nach Anspruch 1,2,, dadurch gekennzeichnet , dass bei einer aus mehreren Verdampfern bestehenden Anlage die beiden ersten Verdampfer über die zugehörigen Barboteure ( 11 ' , 11** ) an die Leitung des direkten Pampfes angeschlossen sind ·
4· Geräte nach Anspruch 1,2, dadurch gekennzeichnet , dass bei einer aus mehreren Verdampfern bestehenden Anlage die beiden ersten Verdampfer über die zugehörigen Barboteure ( 11 *, 11*') an die Leitung für träge zusammengepresste Gase angeschlossen sind ο
5· Geräte nach Anspruch 1-4 , dadurch gekennzeichnet , dass der Barbotmiup ( 11' , 11·') in der Form eines Rohres mit Löohern kleiner Bohrung auegebildet ist ( Fig» 2 )
6. Geräte nach Anspruch 1-5 , dadurch gekennzeichnet , dass die Bodenflächen des Emulseurs aus grobmaschigen Sieben ( 17), die von einem eiaetzbaren Hing getragen werden , ausgebildet sind «
7. Geräte nach Anspruch. 1-6 , dadurch gekennzeichnet , das· der Überhitzer au« Bündeln senrechter Scheidewände besteht , weicht für di# Wärmeübertragung zwischen dem heizenden Mittel und der zirkulierenden Flüssigkeit sorgen · . *
80 9813/0921 ßAD
8· Geräte nach Anspruch 1~ 7 » dadurch gekennzeichnet » dass in der heissen Stelle der Yerdampfungsgeräte ein Ultraschall — G-enorator vorgesehen ist «
9· Geräte nach Anspruch 1-8 , dadurch gekennzeichnet , dass sram Meiden des Anbaues einer Verdampfungskammer die zum Abfluss der Flüssigkeit bestimmte " kalte " Kolonne in die rt warme "
Kolonne eingesetzt ist ·
Weinhei»- Bergstr· den 4«, Juni 1962
Durch *
Patentanwalt »
809813/0922
DE19621444350 1962-02-14 1962-06-05 Geraete fuer Heizung und Verdampfung von Fluessigkeiten Pending DE1444350A1 (de)

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