DE1519553C - 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 etwa 7 bis 30° einschließt. Bei einer bekannten Verdampferkammer dieser Gattung ist die Prallplatte mit erheblichem Abstand oberhalb der eine Sekundäröffnung bildenden Wehroberkante angebracht. Im 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 dcMii Abstand der Wehroberkante zur Verdampferwaiul 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 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 Wehroberkanten hat, der etwa gleich dem halben Abstand der Wehroberkanten voneinander ist. Bei dieser Ausbildung sind praktisch zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Venturidüsen vorgesehen, deren Einlaufteil gemeinsam ist und deren Auslaufteil voneinander weg sich öffnet.

Im folgenden wird die Erfindung an zwei Aus-Führungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert, worin zeigt

Fig. 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 Ausführungsform der Erfindung dar. Die Verdampfungsanlage 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 Salzlösung 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

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abgezogen. Jede Öffnung 21 führt zu einem Konden- der Phasenänderung oder die Grenzfläche der Phasensator (nicht gezeigt). Die Salzlösung oder eine andere änderung dar.

zu verdampfende Flüssigkeit, die nicht in einer Obwohl in den F i g. 1 bis 3 das Fortschreiten der

gegebenen Stufe 10 zu Dampf entspannt wird, geht Flüssigkeit in einem Zick-zack-Weg auf Grund der

durch eine Öffnung 23 und fließt in die nächste Stufe 5 gezeigten Anordnung der Stufen dargestellt ist,

10, wobei sie durch ein weiteres aufgestülptes können die Stufen so angeordnet sein, daß die

Venturirohr geht, welches durch eine Wand des Stufen in der Reihenfolge eines geradlinigen Weges

Gehäuses 12, eine Platte 18, eine Oberplatte 19 und folgen, wobei in diesem Fall die Flüssigkeit von

eine Lippe 20 gebildet wird. Stufe zu Stufe unter der Wand der die Stufen tren-

Die Stufen 10 gemäß der Erfindung müssen inner- io nenden Scheidewand fließen kann,

halb bestimmter kritischer Grenzen konstruiert wer- Bei der Konstruktion der Apparatur gemäß der

den. Zunächst sollen die Platte 18 und die Wand 17, Erfindung wurde festgestellt, daß bei einem Δ /-Wert

wie in F i g. 3 gezeigt, einen Winkel miteinander von 2,8° C zwischen den Stufen 0,07 kg Dampf je

zwischen 7 und 25° bilden. Somit kann, falls die Stunde/cm² der durch die punktierte Linie 30 ange-

Wand 17 senkrecht steht, die Platte 18 in einem 15 gebenen Schicht- oder Grenzfläche erzeugt werden

Winkel zwischen 7 und 25° aus der Vertikalen können. Die Dampferzeugung ändert sich direkt mit

geneigt sein. Der Abstand zwischen der oberen Kante dem in Betracht kommenden Δ /-Wert. Beispielsweise

der Platte 18 und Wand 17 soll praktisch gleich wie werden bei einem Δ ί-Wert von 5,6° C 0,14 kg

der Abstand zwischen der Oberkante der Platte 18 Dampf je Stunde für jeden .cm², der in der Grenz-

und der Oberplatte 19 sein. Die Lippe 20 soll einen 2° fläche enthalten ist, erzeugt. So erlaubt auch ein

Winkel zwischen 7 und 30° mit Platte 18 bilden. Δ /-Wert von 8,4° C die Erzeugung von 0,21 kg

Somit kann in Abhängigkeit vom Winkel der Platte Dampf je Sturide auf jeden cm² Grenzfläche. Die

18 die Lippe 20 aus der Senkrechten um einen Wert Stufen 10 können mit einem Δ /-Wert bis herab zu

zwischen 14 und 55° geneigt sein. etwa 1,1° C betrieben werden. Fluktuierungen in der

Dieses ausgestülpte Venturirohr stellt eine sehr 25 Strömungsgeschwindigkeit der Salzlösung können wirksame Regelvorrichtung für die Salzlösungs- verursachen, daß die Grenzfläche von der Lippe 20 strömung dar, durch die ein Dampfdurchblasen ver- aufwärts oder abwärts steigt, ohne daß die Stabilität hütet wird und ein stabiler und wirksamer Arbeits- der Grenzfläche bei der Dampferzeugung zerstört wird, gang innerhalb eines weiten Bereiches von Arbeits- Wie in F i g. 4 gezeigt, kann auch ein doppelt bedingungen gewährleistet wird. Die Verschiebung 3° ausgestülptes Venturirohr gemäß der Erfindung verin der Zone der Veränderung von Flüssigkeits- zu wendet werden. Ein zylindrisches Gehäuse 40 ist in Zweiphasenströmung in der Venturianordnung ver- Stufen 41 mittels Querscheidewänden 42 unterteilt, ursacht eine radikale Änderung des Druckabfalls. Eine doppelt ausgestülpte Venturianordnung ist Falls eine Einstellung der Bedingungen ein niedriges durch die beiden Platten 43 und 44, die Oberplatte Δί und einen entsprechend niedrigen Druckverlust 35 45 und durch die abwärts gerichteten Lippen46 und zwischen den Stufen erforderlich macht, erfolgt das 47 gebildet. Die Platten 43 und 44 sind um einen Entspannungsverdampfen nahe der Lippe am Aus- Wert zwischen 7 und 25° aus der Senkrechten gegang von der Venturianlage. Die Strömung der reinen neigt, und die Lippen 46 und 47 bilden einen Winkel Flüssigkeit durch das Venturirohr ergibt einen zwischen 7 und 30° mit den Platten 43 und 44. Die niedrigen Druckverlust. Falls jedoch Bedingungs- 40 Platte 45 ist oberhalb der oberen Kanten der Platten änderungen eine höhere Produktionsgeschwindigkeit 43 und 44 in einem Abstand praktisch gleich einer mit einem größeren Δί und somit einen größeren Hälfte des Abstandes zwischen den oberen Kanten Δ p-Wert zwischen den Stufen erforderlich machen, der Platten 43 und 44 angebracht,
erfolgt dann eine Zweiphasenströmung weiter zurück Die Salzlösung tritt zwischen die Platten 43 und 44 in der Venturianlage, wodurch die Druckänderung 45 durch eine öffnung 49 in einer Scheidewand 42 ein. ausgeglichen wird, ohne daß Dampf aus der vorher- In jeder Stufe 41 geht der Dampf zu einer Kondengehenden Stufe durchschlägt. sieranlage durch eine Öffnung 50. Die Salzlösung

In der Praxis wurde festgestellt, daß eine Venturi- wird aus der Stufe 41 durch die Auslaßrohre 51 und anordnung Druckunterschiedlichkeiten bis hinauf zum 52 abgezogen. Die punktierten Linien 53 und 54 Zehnfachen zwischen dem Eintritt in die Venturi- 5° stellen dieselbe Art der Phasenänderungsfläche dar anlage, wo der Druck am Maximum liegt, und dem wie die bei der ersten Ausführungsform der Erfindung Austritt aus der Venturianlage, wo der Druck am beschriebene Linie 30. Auch bei der zweiten AusMinimum liegt, ausgleicht. führungsform müssen dieselben Konstruktionsfakto-

Eine weitere wesentliche Wirkung ergibt sich aus ren beobachtet werden wie bei der ersten Ausfüh-

der speziellen Konstruktion der Verdampfungsstufe 55 rungsform der Erfindung. Somit werden bei einem

gemäß der Erfindung. ' Λ/-Wert von 2,8° C 0,07 kg Dampf je Stunde für

Wie in F i g. 3 gezeigt, stellt die punktierte Linie jeden cm² der durch die Linien 53 und 54 beschrie-30 die angenäherte Lage einer tatsächlichen Fläche benen Fläche erzeugt. Diese ungewöhnliche Konder Phasenänderung dar, wenn gemäß der Erfindung struktionsf aktor, wobei 1 cm² der Schicht der Phasengearbeitet wird. Unterhalb Linie 30 strömt die 60 änderung 0,07 kg Dampf je Stunde bei einem Δ /-Wert Flüssigkeit von der Lippe der Venturianlage als von 2,8° C erzeugt, vereinfacht die Konstruktion von Schicht einer Suspension von Teilchen wie in einem Mehrstufenverdampfanlagen gemäß der Erfindung Staub oder einem Dunst ein. Die Dampffreisetzung erheblich.

erfolgt völlig innerhalb der Sprühzone, und dieser Die vorstehende Beschreibung dient lediglich zur

geht innerhalb jeder Stufe 10 so nach aufwärts, daß, 65 beispielsweisen Erläuterung der Erfindung, und es ist

während des Arbeitens im stehenden Gleichgewicht, selbstverständlich, daß Abänderungen daran vorge-

sichtbarer Dunst nicht oberhalb der Linie 30 auf- nommen werden können, ohne aus dem Bereich der

steigt. Somit stellt Linie 30 die tatsächliche Fläche 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, dadurchgekennzeichnet, daß die Prallplatte (19) im Abstand über dem Überlauf (18) angeordnet ist, der etwa dem Abstand der Wehroberkante zur Verdampferwand¹ (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.

2. Verdampferkammer nach Anspruch 1, ■ dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte über der Wehroberkante waagerecht verläuft (bei 19) 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 ig. 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 Wehroberkanten voneinander ist. ·