DE1519683C

DE1519683C - Device for falling film evaporation of a liquid

Info

Publication number: DE1519683C
Authority: DE
Inventors: Axel Eberhard Princeton N.J. Rosenblad (V.StA.)
Original assignee: Rosenblad Corp., Princeton, N.J. (V.St.A.)
Publication date: 1972-10-26

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fallfilm-Verdampfen einer Flüssigkeit in einer oder mehreren Stufen mit einer in jeder Stufe angeordneten Wärmeübertragungsplatte, auf deren einer Seite die zu verdampfende Flüssigkeit in Form eines dünnen Filmes nach unten fließt und deren andere Seite durch ein Heizmittel erhitzt wird. Durch die französische Patentschrift 710 641 ist eine Destilliervorrichtung bekannt, bei der die zu destillierende Flüssigkeit von oben her auf mehrere von innen beheizte Rohre geleitet wird, deren Querschnitt von unten nach oben abnimmt. Hierbei sind zwar die Heizrohre mit senkrecht verlaufenden Rippen versehen, an denen die zu destillierende Flüssigkeit nach unten abläuft. Die Dämpfe, die durch die Erhitzung der Flüssigkeit entstehen, steigen jedoch nach oben auf, d. h., sie werden im Gegenstrom zu dem fallenden Flüssigkeitsfilm abgeführt, wodurch leicht Störungen des Flüssigkeitsfilmes hervorgerufen werden und die Verdampfungsleistung beeinträchtigt wird.The invention relates to a device for falling film evaporation of a liquid in one or more Steps with a heat transfer plate arranged in each step, on one side of which the The liquid to be evaporated flows downwards in the form of a thin film and its other side is heated by a heating means. By the French patent 710 641 is a still known, in which the liquid to be distilled from above onto several internally heated pipes is conducted, the cross-section of which decreases from bottom to top. Here, the heating pipes are vertical provided running ribs on which the liquid to be distilled drains down. the However, vapors generated by the heating of the liquid rise to the top, i.e. i.e., they will discharged in countercurrent to the falling liquid film, which easily disrupts the liquid film and the evaporation performance is impaired.

Weiterhin ist durch die französische Patentschrift 1 299 507 eine Adsorptionseinrichtung bekannt, die auch als Wärmeaustauscher verwendbar ist und dazu eine Heizfläche mit tiefen waagerecht verlaufenden Fallen aufweist. Die durch die Faltung der Heizfläche gebildeten waagerecht verlaufenden Zwischenräume sind dabei mit adsorbierendem Material oder im Falle der Verwendung der F.inrichtung als Warmcaustauscher mit einem Material anderer Art, z. B. Quarz, gefüllt, so daß die bekannte F.inrichlung schon deshalb nicht einen Fallfilmverdampfer bildet oder als solcher verwendet werden kann. Sie bildet vielmehr einen rekuperativen Wärmeaustauscher, bei dem ein Wärmedurchgang durch das Trennblech nicht erfolgen soll.Furthermore, from the French patent specification 1 299 507, an adsorption device is known which can also be used as a heat exchanger and for this purpose has a heating surface with deep, horizontally extending traps. The plane passing through the folding of the heating surface horizontally formed intermediate spaces are such with adsorbent material, or in the case of using the F.inrichtung as Warmcaustauscher with a material of another kind. B. quartz, so that the well-known F.inrichlung does not form a falling film evaporator or can be used as such. Rather, it forms a recuperative heat exchanger in which heat should not pass through the partition.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Fallfilm-Verdampfer einfacher Bauart, aber erhöhter Verdampfungsleistung zu schaffen, bei dem Störungen der Flüssigkeitsfilme durch die Dampferzeugung vermieden sind.In contrast, the invention is based on the object of a falling film evaporator of simple design, but to create increased evaporation capacity, in which the liquid films are disrupted by the Steam generation are avoided.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung zum Fallfilmverdampfen einer Flüssigkeit der eingangs genannten Art dar-■ in, daß durch eine mit tiefen senkrechten Falten und zwischen diesen gebildeten senkrechten Zwischenräumen versehene Wärmeübertragungsplatte zwei in Reihe angeordnete und jeweils zur Einleitung der zu verdampfenden Flüssigkeit und des Heizmittels dienende Kammern voneinander getrennt sind und die Zwischenräume in der einen Richtung in die eine Kammer und die Zwischenräume in der entgegengesetzten Richtung in die andere Kammer frei münden zur Ableitung des von der Flüssigkeit abgedampften Dampfes vom fallenden Film im Querstrom.This object is achieved according to the invention in a device for falling film evaporation a liquid of the type mentioned in that through a with deep vertical folds and heat transfer plate provided between these vertical spaces formed two in Row arranged and each serving to introduce the liquid to be evaporated and the heating medium Chambers are separated from one another and the spaces in one direction in one direction Chamber and the spaces in the opposite direction open freely into the other chamber to divert the vapor that has evaporated from the liquid from the falling film in cross flow.

Bei einer in dieser Weise gemäß der Erfindung ausgebildeten Fallfilm-Verdampfungsvorrichtung wird der Dampf, der von der Flüssigkeit abgedampft wird, ohne andere Berührung mit der Flüssigkeit als mit dem fallenden Film frei geführt, wodurch der Vorteil erreicht wird, daß Störungen des Flüssigkeitsfilmes vermieden und die Verdampfungsleistung verbessert wird.In a falling film evaporation device constructed in this way according to the invention the vapor that is evaporated from the liquid without contacting the liquid other than guided freely with the falling film, whereby the advantage is achieved that disturbances of the liquid film are avoided and the evaporation efficiency is improved will.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung weiterhin derart ausgebildet, daß die Wärmeübertragungsplatte am Scheitel der Falten mit Perforierungen für den Durchtritt nicht kondensierbarer Gase aus der Verdampfungskammer versehen ist.Preferably, the device is also designed such that the heat transfer plate on Vertices of the folds with perforations for the passage of non-condensable gases from the evaporation chamber is provided.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiele dargestellten Ausführungsformen beschrieben. In der Zeichnung zeigt The invention is described below with reference to the embodiments shown as examples in the drawing. In the drawing shows

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine der Erfindung entsprechende Vorrichtung mit waagerechtem zylindrischem Verdampfergehäuse, .Fig. 1 is a schematic plan view of a device corresponding to the invention with a horizontal cylindrical evaporator housing,.

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig.l,Fig. 2 is a section along the line AA of Fig.l,

F i g. 3 einen der F i g. 2 entsprechenden Schnitt einer etwas abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, F i g. 3 one of the F i g. 2 corresponding section of a somewhat modified embodiment of the invention,

F i g. 4 einen ebensolchen Schnitt durch eine weiterhin abgeänderte Ausführungsform der Erfindung mit waagerechtem Verdampfergehäuse,F i g. 4 shows a similar section through a further modified embodiment of the invention with horizontal evaporator housing,

F i g: 4 a eine Ausführungsform der Erfindung mit senkrecht angeordnetem Verdampfergehäuse in Seitenansicht, FIG. 4 a shows an embodiment of the invention with a vertically arranged evaporator housing in a side view,

F i g. 4 b einen Schnitt nach der Linie B-B der Fig.4a,F i g. 4 b a section along the line BB of FIG. 4 a,

F i g. 5 einen waagerechten Schnitt durch einen Mehrfachverdampfer gemäß der Erfindung mit zwei Stufen,F i g. 5 shows a horizontal section through a multiple evaporator according to the invention with two Stages,

F i g. 6 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Wiederverdichtungsverdampfung im waagerechten Schnitt,F i g. 6 shows a device according to the invention for recompression evaporation in the horizontal Cut,

F i g. 7 die Vorrichtung nach F i g. 6 in senkrechtem Schnitt undF i g. 7 shows the device according to FIG. 6 in vertical section and

Fig. 8 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach F i g. 6 und 7.8 shows a cross section through the device according to FIG. 6 and 7.

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsforinen eine mit liefen senkrechten Falten und zwischenThe device according to the invention has in all the Ausführungsforinen shown in the drawing one with vertical folds and between

diesen gebildeten senkrechten Zwischenräumen versehene Wärmeübertragungsplatte auf, deren grundsätzliche Anordnung in einem Verdampfergehäuse in F i g. 1 bis 4 b dargestellt ist. Gemäß F i g. 1 ist die mit gestrichelten Linien gezeigte gefaltete 'Wärmeübertragungsplatte 2 in einem waagerechten zylindrischen Verdampfergehäuse 1 auf dessen ganzer Länge angeordnet. Zwischen dem oberen und unteren Rand der Wärmeübertragungsplatte 2 und der zylindrischen Wandung des Verdampfergehäuses ist in der senkrechten Mittelebene desselben je eine Trennwand 6,7 angeordnet, die zusammen mit der Wärmeübertragungsplatte 2 das Gehäuse 1 in zwei gegeneinander abgedichtete Kammern 3 und 4 teilen. Das Innere jeder Kammer ist jeweils in offener Verbindung mit den durch die senkrechten Falten der Wärmeübertragungsplatte 2 gebildeten senkrechten Zwischenräumen. In jeweils eine der Kammern 3 und 4 -wird Dampf zugeleitet, der als Heizmittel zum Erhitzen der Wärmeübertragungsplatte 2 auf deren einer Seite dient, während auf der anderen Seite der Wärmeübertragungsplatte in der jeweils anderen Kammer Flüssigkeit verdampft und der Dampf, der sich aus der Verdampfung der Flüssigkeit in den Falten bzw. Zwischenräumen ergibt, gesammelt und abgeleitet wird.these formed vertical spaces provided heat transfer plate, their basic Arrangement in an evaporator housing in FIG. 1 to 4 b is shown. According to FIG. 1 is the Folded 'heat transfer plate shown in dashed lines 2 in a horizontal cylindrical evaporator housing 1 over its entire length arranged. Between the top and bottom of the heat transfer plate 2 and the cylindrical The wall of the evaporator housing is a partition in the vertical center plane of the same 6.7 arranged, which together with the heat transfer plate 2, the housing 1 in two against each other Split sealed chambers 3 and 4. The interior of each chamber is in open communication with the vertical spaces formed by the vertical folds of the heat transfer plate 2. In each of the chambers 3 and 4, steam is fed in as a heating medium for heating the heat transfer plate 2 serves on one side, while on the other side the heat transfer plate Liquid evaporates in the other chamber and the steam that results from the evaporation of the liquid in the folds or Gaps results, collected and derived.

Bei der Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 3 ist die gefaltete Wärmeübertragungsplatte 2 als auf die ganze Höhe des Verdampfergehäuses 1 durchgehende Trennwand zwischen zwei halbzylindrischen Gehäuseteilen 18 und 19 angeordnet, die auf jeder Seite der Wärmeübertragungsplatte 2 wiederum die Kammern 3, 4 bilden. Die Falten bzw. offenen Zwischenräume an der Wärmeübertragungsplatte sind am oberen Rand 35 und am Boden 36 entweder durch einzelne Füllstücke oder durch eine Platte verschlossen, die alle Zwischenräume abdeckt. In the embodiment of the device according to FIG. 3 is the folded heat transfer plate 2 than the full height of the evaporator housing 1 continuous partition between two semi-cylindrical Housing parts 18 and 19 arranged, which turn on each side of the heat transfer plate 2 the chambers 3, 4 form. The folds or open spaces on the heat transfer plate are at the top 35 and at the bottom 36 either by individual filler pieces or by a Plate closed, covering all spaces.

Bei der weiterhin etwas abgeänderten Ausführungsform der grundsätzlichen Ausbildung gemäß F i g. 4 geht die gefaltete Wärmeübertragungsplatte 2 in dem Verdampfergehäusel wiederum als Trennwand für die Kammern 3 und 4 von unten nach oben durch. Das Gehäuse 1 ist hierbei durch zwei etwas mehr als halbzylindrische Gehäuseteile 37 und 38 gebildet. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Falten bzw. die Zwischenräume an der Wärmeübertragungsplatte auf der ganzen Länge am oberen Rand 13 und am Boden 14 völlig geschlossen.In the still slightly modified embodiment the basic training according to F i g. 4 goes the folded heat transfer plate 2 in the evaporator housing in turn as a partition for the chambers 3 and 4 from bottom to top through. The housing 1 is formed here by two somewhat more than semi-cylindrical housing parts 37 and 38. In this embodiment too, the folds or the spaces are on the heat transfer plate Completely closed over the entire length at the top edge 13 and at the bottom 14.

Gemäß Fig. 4a und 4b sind zwei Gehäusehälften 15 und 16 vertikal angeordnet. Die ebenfalls senkrecht angeordnete gefaltete Wärmeübertragungsplatte 2 verbindet diese Gehäuseteile unter dichtem Abschluß miteinander. Sie kann dabei eine größere senkrechte Höhe als bei der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten waagerechten Anordnung des Verdampfergehäuses haben. Das Größenverhältnis der Elemente wird durch die gewünschte Verdampferleistung bestimmt. According to FIGS. 4a and 4b, there are two housing halves 15 and 16 arranged vertically. The folded heat transfer plate, which is also arranged vertically 2 connects these housing parts with one another with a tight seal. You can do a bigger one vertical height than in the horizontal arrangement of the evaporator housing shown in FIGS. 1 to 4 to have. The size ratio of the elements is determined by the desired evaporator output.

Die Druckdifferenz an der gefalteten Wärmeübertragungsplatte 2 ist bei allen Ausführungsformen der Erfindung niedrig, so daß zu ihrer Bildung leichte und dünne Bleche aus rostfreiem Stahl verwendet werden können. Die Möglichkeit, daß unter dem einseitigen geringen Überdruck Falten bzw. Zwischenräume infolge der Durchbiegung solcher Bleche teilweise geschlossen werden, kann durch beliebige Mittel leicht ausgeschaltet werden.The pressure differential across the folded heat transfer plate 2 is low in all embodiments of the invention so that it is easy to form and thin stainless steel sheets can be used. The possibility that under the unilateral slight overpressure closed can easily be turned off by any means.

Die in F i g. 5 gezeigte Ausführungsform der Erfindung stellt eine zweistufige Verdampfungsvorrichtung mit den beiden Stufen 51 und 53 dar. In jeder Stufe ist zur Zuführung von Flüssigkeit eine Kopfleitung 45 angeordnet, die sich beide zusammen über die ganze Länge der durch beide Stufen durchgehenden Wärmeübertragungsplatte 2 erstrecken. Von jeder Leitung 45 aus erstrecken sich flache Verteilerrohre 46 in die durch die senkrechten Falten derThe in F i g. 5 shown embodiment of the invention represents a two-stage evaporation device with the two stages 51 and 53. In each Stage a head line 45 is arranged for the supply of liquid, both of which extend together over the entire length of the heat transfer plate 2 extending through both stages. Of each Conduit 45 extends from flat manifolds 46 into the through the vertical folds of the

ίο Wärmeübertragungsplatte 2 gebildeten Zwischenräume 5 bzw. 9 hinein, in denen die Flüssigkeit verdampft wird. Die Verteilerrohre 46 sind an ihren inneren, an der Mittellinie' der Zwischenräume angeordneten Enden mit Verteilervorrichtungen 47 ver-.ίο heat transfer plate 2 formed spaces 5 or 9, in which the liquid is evaporated. The distribution pipes 46 are at their inner, at the center line 'of the intermediate spaces arranged ends with distribution devices 47.

sehen, durch welche die Flüssigkeit auf die gegenüberliegenden Wandflächen der Wärmeübertragungsplatte 2 verteilt wird, an denen sie als dünner Flüssigkeitsfilm abwärts fließt. Die verteilte Flüssigkeit hat eine Temperatur, die bei dem herrschenden Druck dicht am Siedepunkt liegt. Die Temperatur kann entweder unter- oder oberhalb der Sättigung liegen, wie es sich entweder bei einer Vorerwärmung oder bei einer anfänglichen kurzen Erwärmung ergibt. Der an der Wärmeübertragungsplatte 2 abwärts fließende Flüssigkeitsfilm wird beim Abfließen verdampft, wobei die Wärme durch Kondensationsdampf auf der anderen Seite der Heizfläche zugeführt wird. Die bleibende konzentrierte Flüssigkeit fließt vom Boden weg.see through which the liquid hits the opposite wall surfaces of the heat transfer plate 2, where it flows downward as a thin liquid film. The distributed liquid has a temperature that is close to the boiling point at the prevailing pressure. The temperature can be either below or above saturation, as is the case with preheating or with an initial brief heating. The one on the heat transfer plate 2 downwards The flowing liquid film is evaporated as it flows off, the heat being supplied by condensation vapor on the other side of the heating surface will. The remaining concentrated liquid flows away from the bottom.

Bei Anwendung der gefalteten Wärmeübertragungsplatte 2 in Mehrfachverdampfern wird die Beheizung für jede auf die erste Stufe folgende Stufe durch Verwendung von Dampf aus der vorhergehenden Stufe als Heizmittel für die folgende Stufe durchgeführt. Diese Dämpfe enthalten notwendigerweise einen bestimmten Anteil von nicht kondensierbaren Gasen und wenn keine Vorsorge getroffen wird, diese nicht kondensierbaren Gase zu entfernen, so können diese zum Aufbau einer Gastasche in den Heizraum führen, durch die Frischdampf oder kondensierbarer Dampf daran gehindert wird, an die Wärmeübertragungsplatte zu gelangen. Eine richtige Entlüftung trägt ebenfalls zur gleichmäßigen Verteilung der Dämpfe an der Kondensationsdampfseite bei, wodurch insgesamt höhere Durchschnittswerte für die Wärmeübertragungskoeffizienten erreicht werden. Bei bekannten Einrichtungen werden hierzu Mittel zum Absaugen nicht kondensierbarer Gase verwendet. Auch werden bei bekannten Einrichtungen üblicherweise Mittel zur Wiedergewinnung der in diesen Gasen enthaltenen Wärme verwendet, die nicht sehr leistungsfähig sind. Die Erfindung sieht demgegenüber in Verbindung mit der Wärmeübertragungsplatte 2 zur Entfernung solcher nicht kondensierbarer Gase und einer geringen Dampfmenge gemäß F i g. 5 einfache kleine Perforierungen 50 vor, die an den Scheiteln der senkrechten Falten der Wärmeübertragungsplatte angeordnet sind.When using the folded heat transfer plate 2 in multiple evaporators, the heating for each stage following the first stage by using steam from the previous one Stage carried out as heating means for the following stage. These vapors necessarily contain a certain proportion of non-condensable gases and if no precautions are taken, these To remove non-condensable gases, these can build up a gas pocket in the boiler room lead, by which live steam or condensable steam is prevented from reaching the heat transfer plate to get. Proper ventilation also contributes to the even distribution of the Vapors on the condensation side, resulting in higher overall average values for the Heat transfer coefficient can be achieved. In known devices, means are used for this purpose used to extract non-condensable gases. Also in known devices are usually Means used to recover the heat contained in these gases are not very efficient are. In contrast, the invention relates to the heat transfer plate 2 to remove such non-condensable gases and a small amount of steam according to FIG. 5 simple small perforations 50 in front of the vertices of the vertical folds of the heat transfer plate are arranged.

Im übrigen entspricht die Ausbildung und Anordnung der Wärmeübertragungsplatte 2 bei der mehrstufigen Vorrichtung nach F i g. 5 den F i g. 1 und 2, wobei die beiden Stufen 51 und 53 ebenfalls in einem waagerecht angeordneten zylindrischen Gehäuse 1 angeordnet sind. Die Wärmeübertragungsplatte 2 kann dabei in jeder Stufe 51, 53 beispielsweise drei Zwischenräume 5 und drei Zwischenräume 9 bilden, von denen in der ersten Stufe 51 die Zwischenräume 5 Kondensationsdampf-Zwischenräume und dieOtherwise, the design and arrangement of the heat transfer plate 2 corresponds to the multi-stage Device according to FIG. 5 the F i g. 1 and 2, the two stages 51 and 53 also in one horizontally arranged cylindrical housing 1 are arranged. The heat transfer plate 2 can form, for example, three spaces 5 and three spaces 9 in each step 51, 53, of which in the first stage 51 the spaces 5 and the condensation vapor spaces

Zwischenräume 9 Verdampfungs-Zwischenräume darstellen. In der zweiten Stufe 53 ist die Bedeutung dieser Zwischenräume umgekehrt. Die sonstigen Einzelheiten jeder Stufe sind im wesentlichen gleich, so daß es genügt, sie nachstehend nur in Verbindung mit der einen Stufe 51 zu beschreiben.Interstices 9 represent evaporation interstices. In the second stage 53 is the meaning of these spaces in reverse. The other details of each stage are essentially the same, see above that it suffices to describe it below only in connection with the one stage 51.

Gemäß F i g. 5 ist die Verdampfungsvorrichtung nach der Erfindung mit einem Zuführungs-Vorerhitzer 57 versehen, der auf der einen Seite des Gehäuses 1 außerhalb desselben angeordnet ist und dem aus einer Rohrleitung 58 Flüssigkeit über die Pumpe 59 und die Leitung 60 zugeführt wird. Die Flüssigkeit durchströmt den Vorerhitzer 57 in Richtung der Pfeile der Linie 61 auf seiner ganzen Länge und tritt aus dem Vorerhitzer an dem anderen Ende 62 aus. Der Vorerhitzer kann beliebiger Art und z. B. durch einen indirekten Wärmeaustauscher gebildet sein, bei dem die Beheizung durch heiße Kondensate aus der Verdampfungsvorrichtung erfolgt, die aus den Stufen über mit dem Vorerhitzer verbundene Leitungen entnommen werden und die dann im Gegenstrom zu der durch die Pumpe 59 entlang der Linie 61 zugeführten Flüssigkeit durch die Pumpe 65 entlang der Linie 63 über die Rohrleitung 64 abgepumpt wird. Die entlang der Mittellinie des Vorerhitzers 57 gezogene dünne Linie 57 stellt lediglich die Wärmeaustauschgrenze zwischen der zugeführten Flüssigkeit und dem Kondensat dar.According to FIG. Figure 5 is the evaporation device according to the invention with a feed preheater 57 provided, which is arranged on one side of the housing 1 outside the same and the from a pipeline 58 liquid is supplied via the pump 59 and the line 60. The liquid flows through the preheater 57 in the direction of the arrows of the line 61 over its entire length and occurs from the preheater at the other end 62. The preheater can be of any type and z. B. by an indirect heat exchanger be formed, in which the heating by hot condensate from the Evaporation device takes place, which is taken from the stages via lines connected to the preheater and which are then supplied in countercurrent to that by the pump 59 along the line 61 Liquid is pumped out by the pump 65 along the line 63 via the pipeline 64. The along Thin line 57 drawn along the center line of the preheater 57 merely represents the heat exchange limit between the supplied liquid and the condensate.

Die aus dem Vorerhitzer 57 über die Rohrleitung 62 geförderte Flüssigkeit gelangt in die erste Stufe 51 über ein in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand gesteuertes Ventil 66, das über die Steuerrohrleitung 67 und die Steuervorrichtung 68 mit der Auslaßleitung 69 für die erste Stufe 51 verbunden ist. Die Zuführung der Flüssigkeit erfolgt demgemäß in Abhängigkeit von der Spiegelhöhe des Verdampfungsproduktes, und zwar für jede Stufe, so daß, je schneller das Verdampfungsprodukt über die Auslaßleitung 70 am Ende des Verdampfers entnommen wird, desto mehr Steuerventile vor den Stufen geöffnet werden, um den Durchfluß zu ermöglichen und umgekehrt. Die durch die Rohrleitung 62 über das Ventil 66 zugeführte Flüssigkeit fließt in die Kopfleitung 45 der Stufe 51 und wird von dieser Kopfleitung über die flachen Verteilerrohre 46 zu den Verteilervorrichtungen 47 am Ende dieser Rohre geführt. Diese Verteilervorrichtungen dienen, wie in F i g. 5 durch die Pfeile 71 gezeigt ist, zur Verteilung der zu verdampfenden Flüssigkeit auf den gegenüberliegenden, einander zugewendeten Wandungen der Verdampfungs-Zwischenräume 9. In der ersten Stufe erreicht die auf diese Wandungen verteilte und an diesen in Form eines Filmes abwärts strömende Flüssigkeit im wesentlichen den Siedepunkt und wird weiter durch Belebungsdampf erhitzt, der über die Rohrleitung 72 in die Stufe 51 auf der einen Seite der gefalteten Wärmeübertragungsplatte 2 zugeführt wird. Der Belebungsdampf tritt in die Kondensationsdampf-Zwischenräume 5 ein und beheizt die Wandungen der gefalteten Wärmeübertragungsplatte 2, so daß ein Teil der an diesen Wandungen abwärts fließenden Flüssigkeit verdampft. Hierbei wird der größte Teil dieses Dampfes kondensiert und fließt über die kurze Kondensatleitung 73 in die Kondensatseite des Vorerhitzers 57 ein, in welchem er der Linie 63 entlang weiterfließt. Mit Rücksicht darauf, daß auch Belebungsdampf einen gewissen Anteil nichtkondensierbarer Gase in Form von Luft oder anderen Gasen enthält, insbesondere aber im Interesse einer guten Verteilung des Belebungsdampfes, sind die bereits erwähnten Perforierungen 50, die einen Teil des Dampfes zusammen mit nicht kondensierbaren Gasen austreten lassen, schon in der ersten Stufe angeordnet. The liquid conveyed from the preheater 57 via the pipeline 62 reaches the first stage 51 via a valve 66 which is controlled as a function of the liquid level and which is connected to the outlet line 69 for the first stage 51 via the control pipeline 67 and the control device 68. The liquid is fed in as a function of the level of the evaporation product, specifically for each stage, so that the faster the evaporation product is withdrawn via the outlet line 70 at the end of the evaporator, the more control valves are opened upstream of the stages to control the flow to enable and vice versa. The liquid supplied through the pipeline 62 via the valve 66 flows into the head line 45 of the stage 51 and is guided from this head line via the flat distributor pipes 46 to the distributor devices 47 at the end of these pipes. These distribution devices serve as in FIG. 5 is shown by the arrows 71, for the distribution of the liquid to be evaporated on the opposite, facing walls of the evaporation spaces 9. In the first stage, the liquid distributed on these walls and flowing downwards in the form of a film essentially reaches the Boiling point and is further heated by activation steam, which is fed via the pipe 72 into the step 51 on one side of the folded heat transfer plate 2. The activation steam enters the condensation steam spaces 5 and heats the walls of the folded heat transfer plate 2, so that part of the liquid flowing downwards on these walls evaporates. Here, the majority of this steam is condensed and flows via the short condensate line 73 into the condensate side of the preheater 57, in which it continues to flow along the line 63. In view of the fact that activation steam also contains a certain proportion of non-condensable gases in the form of air or other gases, but in particular in the interest of a good distribution of the activation steam, the aforementioned perforations 50, which allow part of the steam to escape together with non-condensable gases , already arranged in the first stage.

Die aus dem fallenden Flüssigkeitsfilm an den gegenüberliegenden Flächen der Faltwandungen der Verdampfungs-Zwischenräume 9 verdampfte Flüssigkeit fließt frei in das Verdampfergehäuse 1 ab und enthält dabei einen kleinen Anteil von nicht kondensierbaren Gasen und Belebungsdampf. Die in der ersten Stufe als Produkt erhaltene konzentrierte Flüssigkeit fließt vom Boden des Gehäuses 1 über die Rohrleitung 69 ab und gelangt infolge des Druckunterschiedes zwischen den Stufen 51 und 53 in die Kopfleitung 45 der zweiten Stufe 53. Die Zuführung dieser Flüssigkeit in. die zweite Stufe 53 erfolgt wiederum über ein Steuerventil 76, das die Zuführung über die Leitung 69 in Abhängigkeit von dem Spiegel der konzentrierten Flüssigkeit in der Auslaßleitung 70 der Stufe 53 in der gleichen Weise steuert, wie es für die Stufe 51 der Fall ist. Die Dämpfe aus der in der Stufe 51 teilweise konzentrierten und teilweise verdampften Flüssigkeit strömen aus dem Gehäusebereich der ersten Stufe 51 über das Ende 78 der Trennwand 79 ab, die das Verdampfergehäu se 1 in die beiden Stufen 51 und 53 unterteilt. Diese erhitzten Dämpfe können auch über den Durchlaß 80 als Heizmittel in die zweite Stufe 53 gelangen, in der die Zwischenräume insofern umgekehrt sind, als die Zwischenräume 9 den Heizdampf aufnehmen, während die Zwischenräume 5 durch diejenigen Wandungen der -gefalteten Wärmeübertragungsplatte 2 begrenzt werden, an denen der abwärts fließende Flüssigkeitsfilm teilweise verdampft wird. Die Trennwand 79 bildet in der zweiten Stufe 53 die eine Wandung des ersten Zwischenraumes 5 und in der ersten Stufe 51 zugleich die Wandung des letzten Zwischenraumes 9. Da die Flüssigkeit der ersten Stufe heißer ist als in der zweiten Stufe, so wirkt die Trennwand 79 als eine der normalen Wärmeaustauschwände der Verdampfungsvorrichtung. Die Heizdämpfe in der ersten Stufe 51 sind von der Stufe 53 isoliert, während die aus der Verdampfung der Flüssigkeit in der Stufe 53 erhaltenen Dämpfe aus den Zwischenräumen 5 frei in das Verdampfergehäuse 1 abfließen. Die Flüssigkeit wird in jeder Stufe mehr konzentriert, wobei die in jeder Stufe entnommenen Dämpfe als Heizmittel für die nächste Stufe verwendet werden. Der Unterschiedsdruck von Stufe zu Stufe in der Verdampfungsvorrichtung nach der Erfindung ist derart, daß das Produkt der einen Stufe nicht durch Pumpen aus dieser heraus und in die nächste Stufe gefördert zu werden braucht.The from the falling liquid film on the opposite surfaces of the folding walls of the Evaporation gaps 9 evaporated liquid flows freely into the evaporator housing 1 and contains a small proportion of non-condensable gases and activation steam. The one in the first Concentrated liquid obtained as a product flows from the bottom of the housing 1 over the stage Pipeline 69 and comes due to the pressure difference between the stages 51 and 53 in the Head line 45 of the second stage 53. This liquid is fed into the second stage 53 again via a control valve 76, which controls the supply via line 69 as a function of the mirror controls the concentrated liquid in the outlet line 70 of the stage 53 in the same manner as it does for level 51 is the case. The vapors from the in stage 51 partially concentrated and partially Vaporized liquid flows out of the housing area of the first stage 51 via the end 78 of the Partition 79, which divides the Verdampfergehäu se 1 into the two stages 51 and 53. These heated up Vapors can also reach the second stage 53 via the passage 80 as heating means, in which the Gaps are reversed in that the gaps 9 absorb the heating steam while the spaces 5 through those walls of the folded heat transfer plate 2 at which the downward flowing liquid film is partially evaporated. The partition 79 forms in the second stage 53 one wall of the first space 5 and in the first Stage 51 at the same time the wall of the last intermediate space 9. Since the liquid of the first stage is hotter is than in the second stage, the partition wall 79 acts as one of the normal heat exchange walls of the Evaporation device. The heating vapors in the first stage 51 are isolated from the stage 53 while the vapors obtained from the evaporation of the liquid in step 53 from the interstices 5 flow freely into the evaporator housing 1. The liquid becomes more concentrated in each stage, the vapors extracted in each stage being used as heating means for the next stage. The differential pressure from stage to stage in the evaporation device according to the invention is such that the product of one stage cannot be pumped out of this stage and into the next stage needs to be promoted.

Die Perforierungen 50 sind, wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, auch in der zweiten Stufe 53 angeordnet, so daß die nicht kondensierbaren Gase mit dem kleinen Anteil von Dampf auf ihrem ganzen Weg durch die Stufen hindurchtreten können, bis sie in den Gehäusebereich der Stufe 53 oder bei Vorrichtungen mit mehr als zwei Stufen in die letzte Stufe gelangen. Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 verbinden sich alle nicht kondensierbaren Gase und der mit diesen fließende Dampf sowie der Flüssigkeitsdampf, der in der Stufe 53 erzeugt wird, und fließen durch das Dampfrohr 93 gemeinsam ab. Die Mischung von Dampf oder Flüssigkeitsdampf und nicht kondensier-The perforations 50 are, as shown in FIG. 5 can be seen, also arranged in the second stage 53, so that the non-condensable gases with the small fraction of steam all the way through the steps can pass until they reach the housing area of the step 53 or in the case of devices get to the last step with more than two steps. In the embodiment according to FIG. 5 connect all non-condensable gases and the vapor flowing with them as well as the liquid vapor that is in the stage 53 is generated, and flow through the steam pipe 93 from together. The mix of Vapor or liquid vapor and non-condensing

baren Gasen wird an die Stelle abgeführt, an der ihr Wärmegehalt in der üblichen Weise verwendet wird.ble gases is discharged to the point where their heat content is used in the usual way will.

Die Anwendung der Erfindung zur-Wiederverdichtungsverdarapfung ist in den Fig. 6,7 und 8 dargestellt. Hierbei ist wiederum entsprechend Fig. 1 und 2 die gefaltete Wärmeübertragungsplatte 2 in einem waagerechten zylindrischen Gehäuse 1 angeordnet, das auf der einen Seite der Wärmeübertragungsplatte durch eine senkrechte Trennwand 105 in zwei Kammern 106 und 107 unterteilt ist. Die Wärmeübertragungsplatte 2 kann auf jeder Seite der Trennwand 105 z.B. neun Zwischenraumes und 9 aufweisen. In der Kammer 106 wird die Flüssigkeit bis zu einem bestimmten Ausmaß von z. B. 25 °/o konzentriert, während in der Kammer 107 die Flüssigkeit in höherem Maße konzentriert wird, das z. B. 50 °/o betragen kann. Bei Inbetriebnahme einer solchen Verdampfungsvorrichtung kann die erste Kammer 106 betrieben werden, bis die gewünschte Konzentration von z. B. 25 % erreicht ist. Sodann wird diese Konzentration zur Zuführung für die zweite Kammer 107 verwendet. Es können jedoch auch beide Kammern schon von Anfang an betrieben werden, bis die Konzentration von 25 °/o erreicht ist, ohne daß ein Produkt herausgenommen wird. Sodann kann alle auf 25% konzentrierte Flüssigkeit in die zweite Kammer eingeführt werden.The application of the invention to recompression drainage is illustrated in FIGS. 6, 7 and 8. Here again, according to FIGS. 1 and 2, the folded heat transfer plate 2 is arranged in a horizontal cylindrical housing 1 which is divided into two chambers 106 and 107 on one side of the heat transfer plate by a vertical partition 105. The heat transfer plate 2 can have, for example, nine spaces 9 and 9 on each side of the partition wall 105. In the chamber 106 the liquid is to a certain extent of e.g. B. 25% concentrated, while in the chamber 107 the liquid is concentrated to a greater extent, the z. B. 50%. When starting up such a vaporization device, the first chamber 106 can be operated until the desired concentration of z. B. 25% is reached. This concentration is then used for the feed for the second chamber 107 . However, both chambers can also be operated from the beginning until the concentration of 25% is reached without a product having to be removed. Then all liquid concentrated to 25% can be introduced into the second chamber.

Dies erfolgt in der Weise, daß die Verdampfungsvorrichtung bei Inbetriebnahme zunächst über ein Rohr 108 (F i g. 7) gespeist wird. Der Zufluß durch dieses Rohr wird durch ein Ventil 109 gesteuert, das durch eine Steuervorrichtung betätigt wird, die auf den Flüssigkeitsstand der im Boden des Gehäuses für die Rückführung konzentrierten und gesammelten Flüssigkeit anspricht. Diese vom Flüssigkeitsspiegel abhängige Steuerung befindet sich in dem Auslaßrohr 110, das zu der Pumpe 111 führt, durch welche die Flüssigkeit über das Rohr 112 zu der Kopfleitung 45 zurückgeleitet wird.This is done in such a way that the evaporation device is initially fed via a pipe 108 (FIG. 7) when it is started up. The flow through this tube is controlled by a valve 109 which is operated by a control device which is responsive to the level of the liquid concentrated and collected in the bottom of the housing for recirculation. This control, which is dependent on the liquid level, is located in the outlet pipe 110, which leads to the pump 111 , by means of which the liquid is returned to the head line 45 via the pipe 112.

Aus der Kopfleitung 45 fließt die zurückgeführte Flüssigkeit in die Verteilerrohre 46 und wird von den Verteilerköpfen 47 wiederum so verteilt, daß sich an den gegenüberliegenden, einander zugewendeten Flächen der Flüssigkeits-Zwischenräume Filme aus abwärts fließender Flüssigkeit bilden. Bei dieser Ausführungsform sammelt sich jedoch die konzentrierte Flüssigkeit am unteren Ende der Wärmeübertragungsplatte 2 auf einer Bodenplatte 103 und fließt in eine Rinne 114 (vgl. F i g. 8). Diese Rinne 114 ist an ihrem äußeren Rand mit einer Seitenwand 114 α versehen, die sich um ein geringes Maß nach aufwärts erstreckt und mit einem Überlaufrand 114 b endet. Die durch Verdampfung in den Zwischenräumen 5 konzentrierte Flüssigkeit sammelt sich daher in der Rinne 114 und, der Teil dieser Flüssigkeit, der über den Überlauf rand 114 b übertritt, fließt abwärts und wird in dem Rohr 110 gesammelt, in welchem er mit der Frischzuführung aus dem Rohr 108 in dem Ausmaß vereinigt wird, das für die von dem Flüssigkeitsspiegel abhängige Steuerung erforderlich ist. Gleichzeitig fließt Flüssigkeit vom Boden der Rinne 114 über das Rohr 115 ab, um als Zuführung für die zweite Kammer 107 zu dienen. Hier wird wiederum der Durchfluß durch das Rohr 115 durch das in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand betätigte Ventil 116 gesteuert, das auf den Flüssigkeitsstand in der Ableitung 117 anspricht, in der die aus der Rinne 114 c der zweiten Kammer übergetretene Flüssigkeit gesammelt wird. Die durch das Rohr 117 abfließende Flüssigkeit wird durch die Pumpe 118 in das Rohr 119 zurückgepumpt und einer anderen Kopfleitung 45 zugeführt, die über die Verteilerrohre 46 mit den Verteilerköpfen 47 verbunden ist. Durch diese wird die Flüssigkeit in die Flüssigkeitszwischenräume der zweiten Kammer 107 verteilt. Hierbei wird wiederum, wenn die Flüssigkeit in der Rinne 114 c in demThe returned liquid flows from the head line 45 into the distributor pipes 46 and is in turn distributed by the distributor heads 47 in such a way that films of downwardly flowing liquid are formed on the opposing, mutually facing surfaces of the liquid interspaces. In this embodiment, however, the concentrated liquid collects at the lower end of the heat transfer plate 2 on a base plate 103 and flows into a channel 114 (see FIG. 8). This channel 114 is provided on its outer edge with a side wall 114 α , which extends upwards by a small amount and ends with an overflow edge 114 b. The liquid concentrated by evaporation in the interstices 5 therefore collects in the channel 114 and the part of this liquid which passes over the overflow edge 114 b flows downwards and is collected in the pipe 110 , in which it is supplied with the fresh supply from the Tube 108 is combined to the extent necessary for the control dependent on the liquid level. At the same time, liquid flows off from the bottom of the channel 114 via the pipe 115 in order to serve as a feed for the second chamber 107. Here again the flow through the pipe 115 is controlled by the valve 116 which is actuated as a function of the liquid level and which responds to the liquid level in the discharge line 117 in which the liquid which has passed from the channel 114 c of the second chamber is collected. The liquid flowing off through the pipe 117 is pumped back into the pipe 119 by the pump 118 and fed to another head line 45 which is connected to the distributor heads 47 via the distributor pipes 46. Through this, the liquid is distributed into the liquid spaces of the second chamber 107. This is again when the liquid in the channel 114 c in the

ίο gewünschten Ausmaß konzentriert ist, das Ventil 120 des Entnahmerohres 121 geöffnet und das Produkt entnommen.ίο the desired extent is concentrated, the valve 120 of the extraction tube 121 is opened and the product is removed.

Die Wiederverdichrungs-Verdampf ungsvorrichtung nach F i g. 6 bis 8 weist gegenüber der Mehrfachverdampfungsvorrichtung nach F i g. 5 den Unterschied auf, daß die Zwischenräume 5 und 9 der Wärmeübertragungsplatte 2 über beide Kammern 106 und 107 in der gleichen Aufeinanderfolge durchgehen, wobei die Zwischenraumes die Verdampfungsräume und die Zwischenräume 9 die Kondensationsdampfrohre bilden. Gemäß F i g. 8 sind jedoch senkrechte Trennwände 122, 123 angeordnet, die vorzugsweise in der Längsmittelebene des Verdampfergehäuses 1 verlaufen, so daß in die auf die Länge des Verdampfergehäuses 1 durchgehende Kammer 3 zum Heizen eingeleiteter Dampf und verdampfende Flüssigkeit an den gegenüberliegenden Wandungen der Zwischenräume 5 zum Erhitzen in beiden Kammern 106 und 107 dienen, aber jeweils nicht auf die andere Seite übertreten können. Beim Erhitzen wird der Dampf kondensiert und auf dem Boden der durchgehenden Kammer 3 gesammelt und fließt durch den Auslaß 124 ab. Die Trennwände 122, 123 können auch außerhalb der Längsmittelebene des Verdampfergehäuses angeordnet sein, so daß Kammern, die mit niedrigerem Siedepunkt betrieben werden, größer ausgebildet sind.The recompression evaporation device according to FIG. 6 to 8 shows, compared to the multiple evaporation device according to FIG. 5 has the difference that the spaces 5 and 9 of the heat transfer plate 2 pass through both chambers 106 and 107 in the same sequence, the space forming the evaporation spaces and the spaces 9 forming the condensation steam pipes. According to FIG. 8, however, vertical partitions 122, 123 are arranged, which preferably run in the longitudinal center plane of the evaporator housing 1, so that steam and evaporating liquid introduced into the chamber 3 for heating that extends over the length of the evaporator housing 1 on the opposite walls of the intermediate spaces 5 for heating in serve both chambers 106 and 107, but cannot cross over to the other side. When heated, the steam is condensed and collected on the bottom of the continuous chamber 3 and flows out through the outlet 124 . The partition walls 122, 123 can also be arranged outside the longitudinal center plane of the evaporator housing, so that chambers which are operated with a lower boiling point are designed to be larger.

Der Dampf, der die Erhitzung in dem Wiederverdichtungsverdampfer bewirkt, ist derjenige Dampf, der bei der Verdampfung der Flüssigkeit in den Zwischenräumen 5 entsteht. Die oberen Enden dieser Zwischenräume sind, wie bei 125 in F i g. 8 gezeigt ist, verschlossen, so daß der Dampf aus den offenen Seiten der Zwischenraumes nach oben durch eine Kammer 126 zu einem Mitreiß-Separator 127 gelangt, der alle Flüssigkeit wegnimmt und nur Dampf in der oberen kleinen Kammer 128 beläßt. Dieser Dampf wird dann über die Rohrleitung 129 nach unten gesaugt und mittels des Verdichters 130 verdichtet und erhitzt, worauf er über das Rohr 131 nach oben als Heizmittel in die durchgehende Kammer 3 abgegeben wird.The steam which causes the heating in the recompression evaporator is that steam which is produced in the interstices 5 when the liquid is evaporated. The tops of these spaces are, as at 125 in FIG. 8, so that the vapor from the open sides of the gap passes upward through a chamber 126 to an entrainment separator 127 which removes all liquid and leaves only vapor in the upper small chamber 128. This steam is then sucked down via the pipe 129 and compressed and heated by means of the compressor 130 , whereupon it is discharged upwards via the pipe 131 as a heating medium into the continuous chamber 3.

Zum Entfernen der nicht kondensierbaren Gase ist jeder Zwischenraum 9 an seinem abgerundeten Ende 9' mit einer senkrechten Platte 135 versehen, die bis zu den beiden Wandungen jedes Zwischenraumes und zu dessen Boden reicht. Diese Platten 135 sind von den Enden 9' in solchen Abstand angeordnet, daß Kanäle 136 für den Durchlaß von Gas gebildet werden und sind mit den Perforierungen 50 versehen, die sich über einen größeren Teil der Höhe der Platten erstrecken, so daß nicht kondensierbare Gase in den Zwischenräumen durch diese Perforierungen zusammen mit einem geringen Teil von Dampf austreten können. Diese nicht kondensierbaren Gase und der Dampf treten in die Kanäle 136 ein und gelangen in diesen nach oben bis zu den Enden der Zwischenräume, wo diese mit einem Entlüftungskopfstück 138 To remove the non-condensable gases, each intermediate space 9 is provided at its rounded end 9 'with a vertical plate 135 which extends to the two walls of each intermediate space and to its bottom. These plates 135 are arranged from the ends 9 'at such a distance that channels 136 are formed for the passage of gas and are provided with the perforations 50 which extend over a greater part of the height of the plates, so that non-condensable gases in the interstices through these perforations along with a small amount of steam. These non-condensable gases and the steam enter the channels 136 and travel upwards in these to the ends of the interstices, where they are connected to a vent head piece 138

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verbunden sind. Dieses erstreckt sich über das gesamte Ende des Verdampfergehäuses 1 und ist mit allen Kanälen 136 verbunden. An seinem äußeren Ende ist das Entlüftungskopfstück mit einem Ausströmregler 139 verbunden, der das Ausströmen von Dampf und nicht kondensierbaren Gasen regelt.are connected. This extends over the entire end of the evaporator housing 1 and is with connected to all channels 136. At its outer end is the vent head piece with an outflow regulator 139, which regulates the outflow of steam and non-condensable gases.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Wärmeübertragungsplatte 2 so gefaltet, daß die die Zwischenräume begrenzenden Wandungsteile paral-In the illustrated embodiments, the heat transfer plate 2 is folded so that the Wall parts delimiting spaces in parallel

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IeI zueinander verlaufen. Diese Wandungsteile können jedoch auch im Winkel zueinander angeordnet sein. Außerdem ist es nicht unbedingt erforderlich, daß bei der in den F i g. 4 a und 4 b dargestellten Ausführungsform die Zahl der Stufen durch Anwendung vertikaler zylindrischer Verdampfungskammern beschränkt wird. Vielmehr können die Verdampfungskammern eine solche Größe erhalten, daß sie mehr als die dargestellten zwei Stufen umfassen.IeI run towards each other. These wall parts can however, they can also be arranged at an angle to one another. In addition, it is not absolutely necessary that in the case of the FIGS. 4 a and 4 b illustrated embodiment, the number of stages by application vertical cylindrical evaporation chambers is limited. Rather, the evaporation chambers are given such a size that they include more than the illustrated two stages.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for falling film evaporation of a liquid in one or more stages with a heat transfer plate arranged in each stage, on one side of which the one to be evaporated Liquid in the form of a thin film flows downwards and its other side heated by a heating means; characterized in that by one with deep vertical folds and vertical spaces (S, 9) formed between them Heat transfer plate (2) two arranged in series and each for introducing the to be evaporated Liquid and the heating medium serving chambers (3, 4) are separated from each other and the spaces in the one direction in the one chamber and the spaces in the ao opposite direction open freely into the other chamber to drain the liquid evaporated steam from the falling film in cross flow.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the heat transfer plate (2) at the apex of the folds with perforations (50) for the passage of non-condensable gases is provided from the evaporation chamber (3, 4).