DE1519553B - Verdampferkammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdampferkammer, in welche die zu verdampfende Lösung unten eintritt, an einem im Sinne einer Fließquerschnittsverminderung in Fließrichtung geneigten Wehr hochsteigt und gegen eine über dem Wehrüberlauf angeordnete Prallplatte gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte im Abstand über dem Überlauf angeordnet ist, der etwa dem Abstand der Wehroberkante zur Verdampferwand bzw. der Überläufe' zueinander entspricht und daß die Prallplatte in Fließrichtung derart abgeknickt ist, daß sie mit dem das Wehr bildenden Überlauf einen Winkel von e.tiva 7 bis. 30° einschließ]:. Bei einer bekannten Verdampferkammer dieser Gattung ist die Prallplatte mit erheblichem Abstand oberhalb der eine Sekundäröffnung bildenden Wehroberkante angebracht. \m Prinzip arbeitet die bekannte'Verdampferkammer in der "Weise, daß eine möglichst starke Verwirbelung und Zerstäubung des Lösungsmittels erreicht wird, um dessen Oberfläche zu vergrößern, wodurch bekanntlich der Wirkungsgrad eines derartigen Verdampfers vergrößert werden kann.

Die Erfindung geht von der überraschenden Erkenntnis aus, daß man einen erheblich besseren Wirkungsgrad als bei den bekannten Verdampferkammern dann erreicht, wenn man — ausgehend von der bekannten Anordnung — das Wehr und die Prallplatte derart ausbildet bzw. anordnet, daß diese Teile zusammen mit gegebenenfalls einer Kammerwand eine abgeknickte Venturidüse bilden. Gegenstand der Erfindung ist daher eine Verdampferkammer der eingangs bezeichneten Gattung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Prallplatte 19 im Abstand über dem Überlauf 18 angeordnet ist, der etwa dem Abstand der Wehroberkante zur Verdampferwand 17 entspricht und daß die Prallplatte 19 in Fließrichtung derart abgeknickt ist, daß sie mit dem das Wehr bildenden Überlauf 18 einen Winkel von etwa 7 bis 30° einschließt. Der bis zur Wehroberkante reichende Teil hinter dem Wehr entspricht dem sich verengenden Abschnitt der Venturidüse, und der sich in Fließrichtung erweiternde Querschnitt zwischen der Prallplatte und der Außenseite des Wehres entspricht dem sich erweiternden Teil der Venturidüse, die als

ίο etwa im Bereich der Wehroberkante abgeknickt anzusehen ist. Im Betrieb wird die zu verdampfende Flüssigkeit mit einer relativ scharfen Grenze zwischen Flüssigkeit und Dampf etwa in der Verlängerung des geneigten Abschnittes der Prallplatte nach schräg unten geleitet, was vermutlich für den überraschend guten Wirkungsgrad verantwortlich ist.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Prallplatte über der Wehroberkante waagerecht und weist eine entsprechend nach unten geneigte Lippe auf.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich- dadurch, daß zwei in Fließrichtung gesehen aufeinander zu geneigte Platten 43, 44 (F i g. 4) vom Boden der Kammer hochstehen und ein Doppelwehr bilden und daß die darüber angeordnete Prallplatte an beiden Seiten bei 46, 47 nach unten geneigt ist, und einen Abstand von den Wehroberk'ante'n hat, der etwa gleich dem halben Abstand der Wehroberkanten voneinander ist. Bei dieser Ausbildung sind praktisch zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Venturidüseri vorgesehen, deren Einlaufteil gemeinsam ist und deren Auslaufteil voneinander weg sich öffnet.

Im folgenden wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert, worin zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Bruchstückes einer Mehrstufenverdampferanlage im senkrechten Querschnitt,

F i g. 2 einen horizontalen Längsschnitt entlang Linie 2-2 der F i g. 1,

F i g. 3 einen senkrechten Querschnitt durch eine Verdampferkammer gemäß der Erfindung und

F i g. 4 einen senkrechten Querschnitt durch eine Verdampferkammer entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In der Zeichnung stellen die Fig. 1, 2 und 3 im einzelnen eine Verdampfungsanlage gemäß einer ersten Ausführunggform (jer Erfindung dar. Die Ver-

dampfungsanlage" besteht' aus " einer Anzahl von Verampfungsstufen 10, die durch die Unterteilung 11 gebildet sind, die sich quer zum rechteckigen Mantelgehäuse 12 erstrecken. Erhitzte Salzlösung tritt in die letzte Verdampfungsstufe 10 durch eine öffnung 13 in einer Endplatte 14''ein,' von "der ein Bruchstück gezeigt ist. Diese erhitzte Salzlöspng strömt in den Bodenteil eines aufgestülpten Venturirohres, welches durch eine Seitenwand 17 des Mantelgehäuses 12, eine aufrecht stehende Platte 18, eine Oberplatte 19 und eine abwärts gebogene Lippe 20 gebildet wird. Die Platte 18 erstreckt sich aufwärts vom Boden 16 des Mantelgehäuses 12, und Platte 18, Oberplatte 19 und Lippe 20 erstrecken sich völlig über jede Stufe 10.

Wenn die Salzlösung durch das aufgestülpte Venturirohr geht, entspannt sie sich in einer nachfolgend beschriebenen Weise. Der Dampf wird aus jeder Stufe 10 durch eine öffnung 21 im Gehäuse 12

abgezogen. Jede Öffnung 21 führt zu einem Kondensator (nicht gezeigt). Die Salzlösung oder eine andere zu verdampfende Flüssigkeit, die nicht in einer gegebenen Stufe 10 zu Dampf entspannt wird, geht durch eine Öffnung 23 und fließt in die nächste Stufe 10, wobei sie durch ein weiteres aufgestülptes Venturirohr geht, welches durch eine Wand des Gehäuses 12, eine Platte 18, eine Oberplatte 19 und eine Lippe 20 gebildet wird.

Die Stufen 10 gemäß der Erfindung müssen innerhalb bestimmter kritischer Grenzen konstruiert werden. Zunächst sollen die Platte 18 und die Wand 17, wie in Fi g. 3 gezeigt, einen Winkel miteinander zwischen 7 und 25° bilden. Somit kann, falls die Wand 17 senkrecht steht, die Platte 18 in einem Winkel zwischen 7 und 25° aus der Vertikalen geneigt sein. Der Abstand zwischen der oberen Kante der Platte 18 und Wand 17 soll praktisch gleich wie der Abstand zwischen der Oberkante der Platte 18 und der Oberplatte 19 sein. Die Lippe 20 soll einen Winkel zwischen 7 und 30° mit Platte 18 bilden. Somit kann in Abhängigkeit vom Winkel der Platte 18 die Lippe 20 aus der Senkrechten um einen Wert zwischen 14 und 55° geneigt sein.

Dieses ausgestülpte Venturirohr stellt eine sehr wirksame Regelvorrichtung für die Salzlösungsströmung dar, durch die ein Dampfdurchblasen verhütet wird und ein stabiler und wirksamer Arbeitsgang innerhalb eines weiten Bereiches von Arbeitsbedingungen gewährleistet wird. Die Verschiebung in der Zone der Veränderung von Flüssigkeits- zu Zweiphasenströmung in der Venturianordnung verursacht eine radikale Änderung des Druckabfalls. Falls eine Einstellung der Bedingungen ein niedriges At und einen entsprechend niedrigen Druckverlust zwischen den Stufen erforderlich macht, erfolgt das Entspannungsverdampfen nahe der Lippe am Ausgang von der Venturianlage. Die Strömung der reinen Flüssigkeit durch das Venturirohr ergibt einen niedrigen Druckverlust. Falls jedoch Bedingungsänderungen eine höhere Produktionsgeschwindigkeit mit einem größeren Δ t und somit einen größeren Ap-Wert zwischen den Stufen erforderlich machen, erfolgt dann eine Zweiphasenströmung weiter zurück in der Venturianlage, wodurch die Druckänderung ausgeglichen wird, ohne daß Dampf aus der vorhergehenden Stufe durchschlägt.

In der Praxis wurde festgestellt, daß eine Venturianordnung Druckunterschiedlichkeiten bis hinauf zum Zehnfachen zwischen dem Eintritt in die Venturianlage, wo der Druck am Maximum liegt, und dem Austritt aus der Venturianlage, wo der Druck am Minimum liegt, ausgleicht.

Eine weitere wesentliche Wirkung ergibt sich aus der speziellen Konstruktion der Verdampfungsstufe gemäß der Erfindung.

Wie in F i g. 3 gezeigt, stellt die punktierte Linie 30 die angenäherte Lage einer tatsächlichen Fläche der Phasenänderung dar, wenn gemäß der Erfindung gearbeitet wird. Unterhalb Linie 30 strömt die Flüssigkeit von der Lippe der Venturianlage als Schicht einer Suspension von Teilchen wie in einem Staub oder einem Dunst ein. Die Dampffreisetzung erfolgt völlig innerhalb der Sprühzone, und dieser geht innerhalb jeder Stufe 10 so nach aufwärts, daß, während des Arbeitens im stehenden Gleichgewicht, sichtbarer Dunst nicht oberhalb der Linie 30 aufsteigt. Somit stellt Linie 30 die tatsächliche Fläche der Phasenänderung oder die Grenzfläche der Phasenänderung dar.

Obwohl in den F i g. 1 bis 3 das Fortschreiten der Flüssigkeit in einem Zick-zack-Weg auf Grund der gezeigten Anordnung der Stufen dargestellt ist, können die Stufen so angeordnet sein, daß die Stufen in der Reihenfolge eines geradlinigen Weges folgen, wobei in diesem Fall die Flüssigkeit von Stufe zu Stufe unter der Wand der die Stufen trennenden Scheidewand fließen kann.

Bei der Konstruktion der Apparatur gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß bei einem Δ i-Wert von 2,8° C zwischen den Stufen 0,07 kg Dampf je Stunde/cm² der durch die punktierte Linie 30 angegebenen Schicht- oder Grenzfläche erzeugt werden können. Die Dampferzeugung ändert sich direkt mit dem in Betracht kommenden A i-Wert. Beispielsweise werden bei einem zl i-Wert von 5,6° C 0,14 kg Dampf je Stunde für jeden .cm², der in der Grenzfläche enthalten ist, erzeugt. So erlaubt auch ein Δ /-Wert von 8,4° C die Erzeugung von 0,21 kg Dampf je Stunde auf jeden cm² Grenzfläche. Die Stufen 10 können mit einem Δ i-Wert bis herab zu etwa 1,1° C betrieben werden. Fluktuierungen in der Strömungsgeschwindigkeit der Salzlösung können verursachen, daß die Grenzfläche von der Lippe 20 aufwärts oder abwärts steigt, ohne daß die Stabilität der Grenzfläche bei derDampferzeugung zerstört wird.

Wie in Fig. 4 gezeigt, kann auch ein doppelt ausgestülptes Venturirohr gemäß der Erfindung verwendet werden. Ein zylindrisches Gehäuse 40 ist in Stufen 41 mittels Querscheidewänden 42 unterteilt. Eine doppelt ausgestülpte Venturianordnung ist durch die beiden Platten 43 und 44, die Oberplatte 45 und durch die abwärts gerichteten Lippen 46 und 47 gebildet. Die Platten 43 und 44 sind um einen Wert zwischen 7 und 25° aus der Senkrechten geneigt, und die Lippen 46 und 47 bilden einen Winkel zwischen 7 und 30° mit den Platten 43 und 44. Die Platte 45 ist oberhalb der oberen Kanten der Platten 43 und 44 in einem Abstand praktisch gleich einer Hälfte des Abstandes zwischen den oberen Kanten der Platten 43 und 44 angebracht.

Die Salzlösung tritt zwischen die Platten 43 und 44 durch eine Öffnung 49 in einer Scheidewand 42 ein. In jeder Stufe 41 geht der Dampf zu einer Kondensieranlage durch eine öffnung 50. Die Salzlösung wird aus der Stufe 41 durch die Auslaßrohre 51 und 52 abgezogen. Die punktierten Linien 53 und 54 stellen dieselbe Art der Phasenänderungsfläche dar wie die bei der ersten Ausführungsform der Erfindung beschriebene Linie 30. Auch bei der zweiten Ausführungsform müssen dieselben Konstruktionsfaktoren beobachtet werden wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung. Somit werden bei einem Δ f-Wert von 2,8° C 0,07 kg Dampf je Stunde für jeden cm² der durch die Linien 53 und 54 beschriebenen Fläche erzeugt. Diese ungewöhnliche Konstruktionsfaktor, wobei 1 cm² der Schicht der Phasenänderung 0,07 kg Dampf je Stunde bei einem A f-Wert von 2,8° C erzeugt, vereinfacht die Konstruktion von Mehrstufenverdampfanlagen gemäß der Erfindung erheblich.

Die vorstehende Beschreibung dient lediglich zur beispielsweisen Erläuterung der Erfindung, und es ist selbstverständlich, daß Abänderungen daran vorgenommen werden können, ohne aus dem Bereich der Erfindung zu gelangen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verdampferkammer, in welche die zu verdampfende Lösung unten eintritt, an einem im Sinne einer Fließquerschnittsverminderung in Fließrichtung geneigten Wehr hochsteigt und gegen eine über dem Wehrüberlauf angeordnete Prallplatte gelangt, dadurchgekennzeichn e t, daß die Prallplatte (19) im Abstand über dem Überlauf (18) angeordnet ist, der etwa dem Abstand der Wehroberkante zur Verdampf erwand (17) entspricht, und daß die Prallplatte (19) in Fließrichtung derart abgeknickt ist, daß sie mit dem Öäs Wehr' bildenden Überlauf (18) einen Winkel von etwa 7 bis 30⁹ einschließt,

2. Verdampferkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte über der Wehroberkante waagerecht verläuft (bei 1S>) und eine entsprechend nach unten geneigte Lippe (20) aufweist.

3. Verdampferkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Fließrichtung gesehen aufeinander zu geneigte Platten (43, 44; F i g. 4) vom Boden der Kammer hochstehen und ein Doppelwehr bilden und daß die darüber angeordnete Prallplatte an beiden Seiten nach unten geneigt ist (bei 46, 47) und einen Abstand von den Wehroberkanten hat, der etwa gleich dem halben Abstand der Wehr--Oberkanten voneinander ist.