DE1800435A1

DE1800435A1 - Verfahren zur UEbertragung von Waerme und/oder Masse bei Fluessigkeitsstroemen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1800435A1
Application number: DE19681800435
Authority: DE
Inventors: Abraham Kogan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-10-01
Filing date: 1968-10-01
Publication date: 1969-06-12
Also published as: US3830706A; NL157507B; DE1800435B2; GB1243803A; NL6813964A; DE1800435C3; FR1584858A

Description

DR. ING. F. WUESTHOFF ' DIPL. ING. G. PFLS DR.E.V.PECHMANN DR. ING. D. BEHRENS

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 9O SOHWEIGEHSTRASSE 2

TSLEPOIT 22 06 51

TEtEGBAMMADHESS* I PHOTKOXPATEVT MÜNCHIM

1A-35

1. Oktober 1968

Beschreibung

zur Patentanmeldung

Abraham Kogan
Neve Shaanan, Haifa, Israel

betreffend

Verfahren zur Übertragung von Wärme und/oder Masse bei Flüssigkeitsströmen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Übertragung von Wärme und/oder Masse von einem Flüssigkeitsstrom eines höheren Dampfdrucks auf einen anderen Flüssigkeitsstrom mit einem niedrigeren Dampfdruck.

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Die Erfindung ist ebenfalls auf den Übergang von Wärme und/oder Masse zwischen zwei Flüssigkeitsströmen anwendbar, von denen wenigstens einer eine Lösung ist, deren Konzentration zunimmt und deren Temperatur abnimmt, während Wärme und/oder Masse auf den anderen Flüssigkeitsstrom übertragen wird.

Ein System zur Übertragung von Wärme und/oder Masse, von der sich die Erfindung ableitet, ist in der USA-Patentschrift 3 337 ^19 beschrieben. Hierbei wird ein Destillationssystem, in welchem ein Strom von Salzwasser oder Salzlauge bei einer höheren Temperatur und ein Strom von Frischwasser bei einer niedrigeren Temperatur nebeneinander in offener Verbindung unter dem gleichen niedrigen Druck strömen, so daß Wasserdampf vom Salzwasser abgegeben und auf der Oberfläche des Frischwasserstroms kondensiert wird.

Obwohl ein derartiges Destillationssystem wirksam und leistungsfähig ist, wurde gefunden, daß sich bei der Kondensation des Dampfs auf der Oberfläche der kühleren Flüssigkeit eine dünne, warme lokalisierte Sperrschicht aus nicht kondensierbaren Gasen auf der Oberfläche bildet

und diese Schicht die Masse der kühleren Flüssigkeit von den darüber liegenden Dämpfen zu isolieren neigt, wodurch der Strom des Dampfes gestört und die Kondensationsgeschwindigkeit vermindert wird.

Es wurde weiter gefunden, daß der auf die obere Fläche der kondensierenden Flüssigkeit gerichtete Dampfstrom die Entfernung nicht kondensierbarer Gase aus der Oberfläche der kondensierenden Flüssigkeit durch Diffusion behindert und nach einer kurzen Zeit eine relativ hohe Konzentration solcher Gase dicht an der Fläche der kondensierenden Flüssigkeit aufgebaut wird, was die Kondensation der Dämpfe verhindert.

In einem durchgeführten Versuch, wobei zwei Wasserströme mit Anfangstemperaturen von 31,0 C und 26,8 C im Gegenstrom in aneinandergrenzenden Kanälen durch einen evakuierten Hohlraum strömen gelassen wurden, wurde gefunden, daß bei der Verwendung von entlüftetem Wasser, das weniger als 0,2 Teile je Million Teile Sauerstoff enthielt, Spuren nicht kondensierbarer Gase in der Nähe der freien Oberfläche des kühleren Wasserstroms

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angesammelt wurden, wodurch die Kondensation des Dampfes stark inhibiert wurde« Die gemessene Konzentration nicht kondensierbarer Gase nahe bei der kalten Wasserfläche war etwa 40 mal höher als die Konzentration, die in einer Entfernung von 10 cm oberhalb dieser Fläche gemessen wurde. Eine halbe Stunde nach dem Beginn des Versuchs erreichte die Konzentration der nicht kondensierbaren Gase an der freien Oberfläche des kalten Wassers den Wert von 60 000 Teilen pro Million Teile. Wenn diese dünne konzentrierte Schicht aus nicht kondensierbaren Gasen künstlich abgesaugt wurde, stieg die Kondensationsgeschwindigkeit sofort stark an.

Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines wirksameren Verfahrens zur Überführung von Wärme und/oder Masse aus einem Flüssigkeitsstrom mit höherem Dampfdruck auf einen Flüssigkeitsstrom mit niedrigem Dampfdruck, das keine Durchdringung einer Gasbarriere erfordert, die über der Oberfläche des Flüssigkeitsstroms mit dem niedrigen Dampfdruck liegt durch ein Gas, das von dem anderen Strom entwickelt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das erfindungsgemäße "Verfahren zur Übertragung von Wärme und/oder Masse aus einem Flüssigkeitsstrom mit höherem Dampfdruck an einen davon getrennten Flüssigkeitsstrom mit niedrigerem Dampfdruck ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeitsströme so anordnet, daß der Strom mit höherem Dampfdruck unterhalb des Stroms mit niedrigem Dampfdruck fließt, wobei der oberhalb fließende Strom über einen mit Öffnungen versehenen Strömungskanal geleitet wird, daß man aus dem unterhalb fliessenden Strom eine Gasentwicklung hervorruft unter Aufrechterhaltung eines Gasdrucks unterhalb des mit Öffnungen versehenen Strömungskanals, der höher als der Druck über dem oberen Strom ist, und daß man das entwickelte Gas aus dem unterem Strom durch die Öffnungen des Strömungskanals in den oberen Strom einströmen läßt, ohne daß der obere Strom durch die Kanalöffnungen abfließt.

Durch die Tatsache, daß das aus·dem unteren Strom entwickelte Gas in den oberen Flüssigkeitsstrom eindringt und durch diesen Strom durchzudringen versucht, kann das entwickelte Gas mit der gesamten Masse des oberen Flüssigkeitsstroms in Berührung gebracht werden,wodurch die zum Wärmeübergang zur Verfügung stehende Fläche stark erhöht wird. Die starke Eindringungskraft der

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Gasblasen in den oberen Flüssigkeitsstrom ergibt eine schnelle und kontinuierliche Wiederherstellung der Berührungsfläche zwischen dem Gas und dem oberen Flüssigkeitsstrom. Diese schnelle Wiederherstellung des Oberflächenkontakts wird tatsächlich durch Scherkräfte erhöht, dia in der Grenzschicht nah dem Raum zwischen den Gasblasen und der diese umgebenden Flüssigkeit auftreten.

Da das entwickelte Gas von unten durch den oberen Flüssigkeitsstrom bis zu dessen Oberfläche aufsteigt, tritt das Problem der nicht kondensierbaren Gase, die sich in ständig anwachsender Konzentration unter Bildung einer Barriere gegen den Übergang von Wärme und/oder Masse ansammeln, nicht mehr auf. Statt dessen bewegen sich die nicht kondensierbaren Gase durch ihren eigenen Auftrieb an die obere Fläche des oberen Stroms, wo sie leicht ohne Störung des Wärme- oder Masseübergangs und ohne daß sie eine merkliche Menge kondensierbarer Gase mit sich führen, abgezogen werden können.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt in ihrer bevorzugten Aus-

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führungsform eine geschlossene Kammer, die von Luft evakuiert ist _t dar, wobei eine Trennwand mit Öffnungen die Kammer in einen oberen Abschnitt, durch den ein Flüssigkeitsstrom mit niedrigem Dampfdruck entlang der Oberfläche der mit Öffnungen versehenen Trennwand fließt, und einen unteren Abschnitt trennt, durch den ein Flüssigkeitsstrom mit höherem Dampfdruck fließt, wobei ein Bereich für den Gasübergang in dem unteren Abschnitt angeordnet ist, der für den Durchgang von aus dem unteren Flüssigkeitsstrom entwickelten Gas zum oberen Flüssigkeitsstrom durch die Öffnungen in der Trennwand angeordnet ist. Durch Abschrägen der oberen Fläche der mit Öffnungen versehenen Trennwand nach unten in Strömungsrichtung zur Sicherstellung eines überkritischen Stroms werden kleine Störungen, die durch Einführung der Gasblasen in den unteren Bereich des oberen Flüssigkeitsstroms verursacht werden, nicht gegen die Strömungsrichtung übertragen.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung verhindert die Druckdifferenz, die zwischen dem Bereich für den Gasübergang im unteren Abschnitt und dem Bereich mit

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niedrigem Druck im oberen Abschnitt besteht, daß der obere Strom durch die Offnungen in der Trennwand nach unten strömt. Sofern der obere Flüssigkeitsstrom ausreichend flach gehalten wird, wird dieser Druckunterschied groß genug sein, den hydrostatischen Druck des oberen Flüssigkeitsstroms aufzuheben und das Aufnehmen des Gases aus dem unteren Strom sicherzustellen.

Wenn die beiden Ströme vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, im Gegenstrom durch die Kammer strömen, wird der untere Flüssigkeitsstrom gekühlt, während der obere Flüssigkeitsstrom aufgewärmt werden wird, wodurch ein Wärmeübergang vom unteren Strom auf den oberen Strom erfolgt. Wenn das Gas ein Dampf ist, der im oberen Strom kondensierbar ist, wird ebenfalls ein Masseübergang vom unteren Strom zu dem oberen Strom erfolgen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Reihe derartiger Kammern mit einem einzelnen Gehäuse umgeben, in dem das Gehäuse in mehrere Kammern oder Stufen unterteilt wird. Ebenfalls werden aufeinander folgende Gehäuse miteinander verbunden, so daß die beiden Flüssigkeitsströme von Stufe zu Stufe und

von Gehäuse zu Gehäuse fliessen, wobei der kühlere Strom durch hintereinander folgende Stufen oder Kammern innerhalb jedes Gehäuses durch die Schwerkraft strömt und der darunter befindliche Stromjduroh hintereinander folgende Stufen oder Kammern innerhalb jedes Gehäuses wenigstens teilweise gegen die Schwerkraft strömt unter einer Antriebskraft, die sich aus den Differenzen zwischen den Temperaturen und Drücken zwischen aufeinanderfolgenden Kammern oder Stufen ergeben. ,

Damit ein Strom maximaler Leistungsfähigkeit des Gases aus dem unteren zu dem oberen Strom durch die mit Öffnungen versehene Trennwand erzielt wird, ist es erwünscht, soweit wie möglich Druckverluste zu vermindern, die durch den Gasstrom beim Strömen durch die Öffnungen verursacht werden. Erfindungsgemäß können derartige Druckverluste durch die Formgebung der Öffnungen vermindert werden» Es werden feste Ausstülpungen auf der oberen Fläche der mit Öffnungen versehenen Platte, wie Aufsätze oder geschlitzte Kappen vermieden. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung haben die Öffnungen eine Verjüngung, die konisch oder glockenförmigjausgebildet ist, mit Eingangsöffnungen von größerer

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Fläche und Ausgangsöffnungen mit kleinerer Flächeβ Auch sind die Achsen der Öffnungen im spitzen Winkel gegen die Ebene der Trennwand in der Fließrichtung des oberen Stroms gerichtet. Die Gase, die durch jede Öffnung durchdringen, werden somit in die allgemeine Fließrichtung des oberen Stroms gerichtet und die , Störungen der Strömung werden auf einem Minimum gehalten* Außerdem wird der Impuls des Glas Stroms nicht vollständig aufgezehrt, so daß der Gasstrom größtenteils an den oberen Flüssigkeitsstrom überführt wird.

Damit insgesamt eine hohe Durchgangsgeschwindigkeit des Gases durch die mit Öffnungen versehene Trennwand erzielt wird, ist es erwünscht, daß der Gasstrom einheitlich und kontinuierlich durch alle Öffnungen strömt. Eine größere Stabilität und Einheitlichkeit des Stroms durch die Öffnungen kann dadurch erreicht werden, daß ein superkritischer Fluß des oberen Stroms sichergestellt wird. Unter solchen Fließbedingungen werden die Störungen, die in den Flüssigkeitsstrom durch das Eindringen des Gasstroms durch irgendwelche Öffnungen eingeschleppt werden, nicht gegen die Stromrichtung übertragen und werden daher nicht die Strömungsbedingungen durch Öffnungen, die stromaufwärts liegen, beeinflussen.

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Bei Anwendungsformen der Erfindung, wobei Wärme sowie Masse von einer Flüssigkeit auf eine andere Flüssigkeit übertragen wird, kann es erwünscht sein, diese Wärme wieder einzufangen und nutzbar zu machen, indem die erwärmte Flüssigkeit mit der anderen Flüssigkeit zu deren Aufheizung in einen Wärmeaustausch gebracht wird. Dies kann dadurch durchgeführt werden, daß ein üblicher Wärmeaustauscher verwendet wird, in dem die beiden Flüssigkeiten miteinander zum Wärmeaustausch gebracht werden, ohne daß sie sich berühren. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann jedoch auch eine nicht mischbare Flüssigkeit als eine Phase oder Komponente des Flüssigkeitsstroms nutzbar gemacht werden, auf die die Wärme übertragen wird. Die nicht mischbare Flüssigkeit wird von dem Kondensat, falls solches vorliegt, getrennt und in unmittelbaren Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit gebracht, die vorgeheitzt werden soll, und anschließend von der vorgehäzten Flüssigkeit abgetrennt und als Strom zurückgeführt, an den Wärme über

tragen werden soll, wobei ein weniger aufwendiges und leistungsfähigeres System geschaffen wird.

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Die Erfindung wird durch die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt: durch die Vorrichtung zur Übertragung von Warme und/Masse gemäß der Erfindung darstellt,

Fig. 2 ein schematischer Längsschnitt durch eines der Gehäuse mit mehreren Stufen gemäß Fig. 1 ist,

die Fig. 3» ^ und 5 Längsschnitte von verschiedenen Formen von Offnungen für den Gasübergang zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und sind,

Fig. 6 eine schematische Aufsicht einer weiteren Form einer Öffnung für den Gasübergang darstellt,

Fig. 6a ein Querschnitt längs der Linie 6A-6A der Fig. 6 ist,

Fig. 7 ein Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Mehrstufengehäuses ist,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines anderen Systems als Ausführungsform der Erfindung ist,

Fig. 9 eine schematische Zeichnung einer weiteren Ausführungsform eines Mehrstufengehäuses darstellt.

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die Fig. IOA und HA schematische Darstellungen weiterer Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind und

die Fig. lOB und HB Schemata des Wärmekreislaufs der in den Fig. 10A und HA dargestellten Systeme sind.

Obwohl die Erfindung imjallgemeinen auf Systeme anwendbar ist, in denen ein Gas aus einem unteren Flüssigkeitsstrom entwickelt und auf einen anderen oberen Flüssigkeitsstrom übertragen werden kann, damit Wärme und/oder Masse darauf übertragen wird oder eine Reaktion erfolgt, soll sie im folgenden anhand eines Destillationssystems beschrieben werden, wobei Wasserdampf aus einem Salzwasserstrom entwickelt und in einem Frischwasserstrom kondensiert wird, wobei sowohl Wärme wie Masse an den Frischwasserstrom übertragen werden.

Bei der Destillationsvorrichtung, die in den Zeichnungen erläutert ist, wird das Salzwasser, das destilliert werden soll, in das Destillationssystem durch eine Eingangsöffnung 10 eingespeist, in einem Wärmeaustauscher H und einem Erhitzer 12 aufgewärmt, in Serie durch eine Reihe von Gehäusen oder umschlossenen

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Bäumen 13, 1Λ, 15» l6, 17 und l8 durchgeführt,, in denen Wasserdampf entwickelt und in Frischwasser umgewandelt wird, bevor das konzentriertere Salzwasser durch eine Leitung 20 durch die Pumpe 21 ausgetragen wird.

Gemäß Fig. 1 fließt das frische Wasser, das aus dem aus dem Salzwasser entwickelten Dampf kondensiert, durch diese Gehäuse in Serie aber im Gegenstrom zum Strom cfes Salzwassers. Nach dem Austragen aus dem Gehäuse 13 wird das umgewandelte Frischwasser durch eine Leitung 22 über eine Pumpe 23 in den Wärmeaustauscher 11 gegeben, wo es mit dem eingespeisten Salzwasser zum Aufheizen des Salzwassers in Wärmeaustausch gebracht wird_o Das umgewandelte Frischwasser wird dann teilweise in den Lagerbehälter durch eine Leitung 24 gebracht, und teilweise in das Gehäuse l8 durch die Leitung 25 geführt, wo der Zyklus wiederholt wird« Die Pumpen 26 unterstützen das Strömen des Frischwassers von der Austrageöffnung eines Gehäuses mit niedrigeren Niveau in die Eingangsöffnung des darauf folgenden Gehäuses mit höherem Niveau.

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Die Gehäuse 13 - l8 besitzen im allgemeinen trapezartige Formen und sind nach geeigneten Winkeln angeordnet, deren Gründe später erläutert werden· Das Innere dieser Gehäuse ist ähnlich konstruiert. Ein typisches Gehäuse, z.B. das Gehäusejß, das in Fig. 2 erläutert ist, ist in eine Anzahl von Stufen l6a, l6b, l6c und l6 d durch vertikale Trennwände 27 unterteilt. Jede
Stufe ist wiederum unterteilt in einen oberen und
einen unteren Abschnitt a und b mittels einer mit
Öffnungen versehenen Trennwand 28. Die Trennwände 28 arbeiten mit den Seitenwänden der Gehäuse zusammen und bilden eine Reihe von Strömungskanälen für das Frischwasser.

Das wärmere Salzwasser oder die Salzlauge tritt in das Gehäuse l6 links durch eine Leitung 26 ein und
wird in den unteren Abschnitt b der Stufe l6a eingeleitet. Die Salzlauge strömt weiter durch die Stufen l6a, ±6b, l6c und l6d hintereinander, wobei sie vntn
Stufe zu Stufe durch einen verengten Durchgang 30
am unteren Ende jeder vertikalen Trennwand 27 durchtritt. Die Salzlauge wird zuletzt aus der letzten Stufe l6d durch)eine Leitung 31 ausgetragen, die die Salzlauge
in das nächste Gehäuse 17 bringt.

Der kühlere obere Strom von Frischwasser tritt in das Gehäuse l6 rechts durch eine Leitung 32 ein und fließt durch die Schwerkraft durch die .Stufen l6d, l6c, l6b und l6a in dieser Reihenfolge, wobei er von Stufe zu Stufe durch einen verengten Durchgang 33 zwischen, dem oberen Ende der senkrechten Trennwand 27 und einer Sperrwand 3^» die vom Gehäusedeckel herabhängt und in Strömungsrichtung ein Stück vom Ende der Trennwand 27 entfernt angeordnet ist. Der Abfall der Fließkanäle in Stromrichtung durch jede der hintereinander folgenden Stufen verursacht einen seichten Stromfluß bei einer überkritischen Fließgeschwindigkeit. Das Frischwasser

wird zuletzt aus der letzten Stufe l6a durch eine Leitung 35 ausgetragen, die es in das nächste Gehäuse Ί5 einführt.

Obwohl dies nicht in den Zeichnungen gezeigt wird, werden Luft und nicht kondensierbare Gase aus den oberen Bereichen jeder Stufe innerhalb des Gehäuses l6 evakuiert, wodurch ein sehr niedriger Druck in diesen Innenräumen aufrechterhalten wird. Die Stufen sind jedoch voneinander infolge des Durchgangs der Flüssigkeitsströme durch die verengten Durchgänge 30 und 33 voneinander getrennt.

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Das erwärmte Salzwasser fließt von Stufe zu Stufe innerhalb des Gehäuses gegen die Schwerkraft. Zu diesem Zweck ist innerhalb jeder Stufe im Gehäuse eine Platte 36 vorgesehen, die gegen die Fließrichtung abwärts geneigt ist und mit den Seitenwänden des Gehäuses zusammenarbeitet un-tar Bildung eines Fließkanals für das Salzwasser· Das Salzwasser tritt in den unteren Abschnitt b der Stufe l6a unter dem linken Ende der Platte 36 ein. Die Platte 36 ist perforiert, wenigstens am linken Ende, und wegen des niedrigen Drucks im Abschnitt b durchdringt das Salzwasser springbrunnenartig die Öffnungen in der Platte 36, zerstäubt zu Dampf und trägt den Salzwasserstrom über die obere Oberfläche der Platte, während der Dampf aus dem Salzwasserstrom abgegeben wird. Da ein Gegenstrom von relativ kühlem Wasser über die obere Fläche der mit Öffnungen versehenen Trennwände 28 fließt, strömt der Dampf nach oben, durchdringt die Öffnungen in der Trennwand 28 und kondensiert im Frischwasserstrom. Die nicht kondensierbaren Gase gehen nach oben durch den oberen Strom in den Bereich niederen Drucks im oberen Abschnitt a, aus dem sie durch Absaugevorrichtungen evakuiert werden.

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Wegen des Temperaturabfalls des Salzwassers und dem damit verbundenen Ansteigen des Dampfdrucks in den aufeinanderfolgenden Stufen strömt der Salzwasserstrom von Stufe zu Stufe durch die Öffnungen 30 und gegen den Einfluß der Schwerkraft. Da in jeder Stufe ein gesättigter Wasser dampf druck vorliegt} wenn das Salzwasser in die nächste Stufe bei niederem Druck fließt, entwickelt das nachfolgende Kühlen des Salzwassers Dampf_s so daß in jeder Stufe sowohl Wärme wie Masse vom unteren wärmeren Strom auf den oberen küh3aren Strom übertragen werden.

Damit sichergestellt wird, daß die Geschwindigkeit des abwärts gerichteten Stroms als dem kühlen oberen Wasserstrom unter der Schwerkraft gleich der Geschwindigkeit des nach oben strömenden Flusses des warmen unteren Salzwasserstroms unter der Triebkraft des Dampfdrucks ist und daß es keine unerwünschte Ansammlung oder Vertiefung jedes Stroms gibt und unter Berücksichtigimg des Einflusses der Reibung werden der obere und der untere Strom sich in Strömungsrichtung des Salzwasserstroms auseinander bewegen, weshalb die Gehäuse 13 vorzugsweise eine Trapezform besitzen. Damit das

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Divergieren der beiden Ströme begrenzt wird, wird die Destillation des Salzwassers in einer Aufeinanderfolge verschiedener Gehäuse durchgeführt, wie oben beschrieben. Die Neigung der Strömungskanäle in jeder Stufe erlaubt es, daß beide Ströme auf gleicher Strömungsgeschwindigkeit und geringer Tiefe gehalten werden. Hierdurch wird der Orientierungswinkel der Gehäuse bestimmt.

Der Dampfdruck, der sich im Dampfübergangsbereich jeder Stufe einstellt, ist ausreichend hoch, um den hydrostatischen Druck durch den oberen seichten Strom von umgewandeltem Wasser zu überwinden, wodurch der obere Strom weiter über den mit Öffnungen versehenen Strömungskanal fließt unter dem Einfluß der Schwerkraft und nicht nach unten in den unteren Abschnitt b durchsickert.

Verschiedene Überlegungen beherrschen die Wahl der Größe, der Form und Verteilung der Öffnungen in den Querwänden 28 zwischen den oberen und den unteren Abschnitten jeder Destillationsstufe. Einerseits müssen , diese Öffnungen eine Gesamtfläche besitzen, die groß genug ist, damit der Wasserdampf wirksam in den Strom von

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umgewandeltem Wasser, der auf der mit Öffnungen versehenen Trennwand strömt, eindringen kann. Andererseits muß der Durchmesser jeder Öffnung begrenzt.sein, damit ein Abfliessen des WasserStroms durch die Öffnungen verhindert wird.

Die Gesamtfläche der Öffnungen hängt sowohl von der Zahl der Öffnungen je gegebener Fläche als auch von. der Größe jeder Öffnung ab. Während theoretisch erwünscht wäre, die Öffnungen so dicht wie möglich aneinander zu setzen, besteht ein Begrenzungsfaktor darin, daß bei zu dicht zusammenliegenden Öffnungen gefunden wird, daß die Dampfblasen, die durch diese eng zusammenstehenden Öffnungen in den Wasserstrom eindringen, dazu· neigen, zu'einer einzigen großen Blase zusammenzulaufen, die häufig grade durch den Strom von umgewandelten Wasser ohne Kondensation durchdringt.

In der Praxis wurde gefunden, daß bei Wassertemperaturen zwischen 30 und 60°C das Zusammenfließen von Dampfblasen mit der Folge einer verhinderten Kondensation der Blasen sehr erheblich vermindert wird, wenn die Öffnungsdiirchmesser der Öffnungen weniger als "1,5 mm betragen und diese so verteilt sind, daß ihre Mittelpunkte

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voneinander durch Entfernungen getrennt sind, die nicht geringer als 15 nun sind. Es hat sich gezeigt, daß bei Öffnungen solcher Größe und Verteilung keine Schwierigkeiten auftreten und das Abströmen des Stroms von umgewandelten Wasser unter dem eigenen hydrostatischen Druck und gegen den in der Verdampfungskammer entwickelten Dampfdruck vermieden wird. Es wird im Gegenteil eine wirksame Durchdringung des Dampfes durch die Öffnungen und in den Wasserstrom beobachtet.

Es wurde weiter gefunden, daß vorteilhafterweise der Öffnung eine Verjüngung gegeben wird, die konisch oder glockenförmig ist. In Fig. 3 sind die Öffnungen 28a

Form
verjüngt in konischer/dargestellt und in Figo 4 sind die Öffnungen 28b in Glockenform dargestellt. Diese Formen vermindern den Widerstand gegen das Aufwärtsströmen von Dampf, Sie haben auch den günstigen Einfluß, daß sie einen erhöhten Widerstand gegen das Abfließen der oberen Flüssigkeit durch die Öffnungen bieten, wenn man zu arbeiten beginnt.

Im Gegensatz zu den in Fig. 3 und k gezeigten Ausführungsfοrraen, bei denen die Achsen der Öffnungen im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Trennwand stehen,

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sind die Achsen der Offnungen 28c gemäß Fig» 5 in einem Winkel gegen die Trennwandebene gerichtet und in die gleiche Richtung wie die Fließrichtung des Stroms von umgewandelten Wasser. Die Dämpfe fließen daher in die Flüssigkeit in deren Fließrichtung, so daß der Impuls des Dampfstroms nicht völlig verloren geht und teilweise auf den Wasserstrom übertragen wird. Außerdem neigen die Dampfblasen, die aus solchen abgebogenen Öffnungen austreten, zur Verlängerung und Abbiegung in die Horizontale, wodurch eine größere Berührungsfläche mit dem Strom aus umgewandeltem Wasser und eine Erleichterung der Kondensation erzeugt wird.

Öffnungen mit gegen die Trennwandebene abgebogenen Achsen ergeben ebenfalls einen höheren Widerstand gegen das Abströmen des Wasserstroms, weil zujsolchem Ausströmen der Wasserstrom die Fließrichtung um einen Winkel von fast l8o ändern muß.

In den Fig. 6 und 6A werden weitere Formen der Öffnung 28d dargestellt, die eine abgebogene Achse haben, die leicht aus Metall oder Kunststoff geprägt oder geformt werden können.

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Die Trennwände sollten vorzugsweise isoliert sein oder aus Isoliermaterial hergestellt sein, damit der Dampf nicht an deren Unterseite kondensiert.

Gemäß einem Beispiel für die Durchführung der Erfindung unter Verwendung eines einzelnen Gehäuses, das in vier Stufen unterteilt ist, wurde" der Strom aus umgewandeltem Wasser in das Gehäuse in die letzte Stufe bei einer Temperatur von 38»8 C eingeführt, während der Strom aus erhitztem Salzwasser in das System in die erste Stufe bei einer Temperatur von 44,7 C eingeführt wurde und die Strömungsgeschwindigkeit beider Ströme 15 l/min betrug. Es wurde gefunden, daß der Strom aus umgewandelten Wasser aus dem Gehäuse an der ersten Stufe bei einer Temperatur von 4l,2 C ausgetragen wurde, so daß dessen Temperatur um 2,4 C erhöht worden war, während dex" Strom aus erwärmtem Salzwasser einen Temp era turabf all ähnlicher Größenordnung erlitten hatte.

In diesem Versuch wurden die oberen mit Öffnungen versehenen Trennwände 28 und die unteren perforierten Platten 56 in einem Winkel von 2 gegen die Horizontale geneigt, wodurch Strömungen unter superkritischen Bedingungen aufrechterhalten wurden. Der Strom des Dampfes durch die mit Öffnungen versehenen Trennwände war stabil und einheitlich.

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In diesem Versuch betrug die Übertragungsgeschwindigkeit der Dämpfe aus dem warmen Strom zum kalten Strom je gesamter Volumeinheit und je Differenz der Eingangstemperaturen bei den beiden Strömen

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Beim Verfahren zur Übertragung von Wärme und/oder Masse gemäß der Erfindung und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist die wirksame Berührungsfläche zwischen dem Wasserstrom und dem kondensierenden Dampf groß im Vergleich zu üblichen Systemen. Auch die Tatsache, daß die Dampfblasen in den Körper des Stroms aus umgewandelten Wasser eindringen, ergibt eine schnelle und kontinuierliche Erneuerung der Kontaktfläche zwischen der Flüssigkeit und dem Dampf, was noch durch Scherkräfte, diein der Grenzschicht nahe der Grenzfläche zwischen den Dampfblasen und der Umgebungsflüssigkeit vorliegen, noch verstärkt wird»

Das erfindungsgemäße System führt von selbst zu einem kontinuierlichen Abzug nicht kondensierbarer Gase von oberhalb des oberen Stroms. Da .die Blasen

aus diesen nicht kondensierbaren Gasen an der Spitze jeder Gasblase gebildet werden, lösen sich die Blasen aus nicht kondensierbarem Gas von den kondensierbaren Blasen und werden durch den Auftrieb gegen die obere Fläche des Wasserstroms getragen. Dies steht im Gegensatz zu üblichen Systemen, wobei die. Kondensation des Dampfs an der freien Oberfläche des kühlen Stroms von der Bildung einer konzentrierten Schicht nicht kondensierbarer Gase an der Grenzfläche begleitet wurde, wodurch die kontinuierliche Kondensation des Dampfes gehemmt wurde.

Die Verwendung von verjüngten konischen oder glockenförmigen Öffnungen in der Trennwand zwischen der Verdampf erkammer und der Kondensationskammer, wobei deren Längsrichtung gegen die Trennwandebene geneigt ist, erlaubt den übergang von Wärme und/oder Masse bei geringsten Druckverlusten. Außerdem sichert die Neigung des mit Offnungen versehenen Strömungskanals für den oberen Strom, wobei eine überkritische Kanalströmung erzeugt wird, daß der Dampf stabil und einheitlich durch die Trennwand dringt, so daß der Dampf gleichzeitig durch alle Offnungen mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit durchströmt.

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Das System gemäß der Erfindung kann an das eingangs genannte vorbeschrxebene System angepaßt werden, wobei der erhitzte Salzwasser strom -von Stufe zu Stufe durch die Triebkraft angehoben wird, die aus dem Dampfdruckunterschied zwischen den Stufen verursacht wird. In einer derartigen Anordnung wird der Dampfdruck sowohl zur Überwindung des hydrostatischen Drucks des kühlen Flüssigkeitsstroms als zum Vorwärtstreiben des Salzwasserstrotas von Stufe zu Stufe gegen' den Einfluß der Schwerkraft verwendet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 haben die Gehäuse oder umschlossenen Bäume eine trapezartige Form, damit sichergestellt ist, daß die Strömung des umgewandelten Wassers unter dem Einfluß der Schwerkraft eine steilere Neigung als die Strömungsrichtung des Salzwassers besitzt, die teilweise gegen die Schwerkraft unter dem durch den Dampfdruck ausgeübten Antrieb strömt. Die Divergenz zwischen den Gesamtfließrichtungen der beiden Ströme wird deshalb vorgesehen, daß Verluste infolge von Reibung bei den Strömungen vermindert werden,

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Die trapezartige Form des Gehäuses begrenzt die Zahl der Stufen in jedem Gehäuse und erfordert Pumpen zwischen den Gehäusen, damit das umgewandelte Wasser aus der Austrageöffnung des einen Gehäuses in die Einspeiseöffnung des anderen Gehäuses angehoben wird.

Der Gehäuseaufbau gemäß Fig. 7 kann so angepaßt werden, daß die Gesamtdivergenz der beiden Ströme vermindert oder vermieden wird. Dies wird durch die Konstruktion des Gehäuses erreicht, wobei ein Teil des Impulses, den der Dampfstrom auf den Wasserstrom ausübt, während gleiche Strömungsgeschwindigkeiten beider Ströme sichergestellt sind, wiedergewonnen wird.

Das Gehäuse 4i gemäß Figo 7 besitzt parallele Ober- und Unterwände und ist durch eine Trennwand 42 in einen unteren Verdampfungsabschnitt 43 und einen oberen Kondensationsabschnitt 44 eingeteilt. Der Kondensationsabschnitt 44 ist wiederum mittels vertikaler Trennwände 45 in aufeinanderfolgende ICondensationsstufen eingeteilt. Ähnlich ist der Verdampfungsabschnitt 43 durch vertikale Trennwände 46 in aufeinanderfolgende Verdampfungsstufen eingeteilt.

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Jede vertikale Trennwand 46 ist als Teil einer perforierten sich in Längsrichtung erstreckenden Platte ausgebildet, die sich in Strömungsrichtung abwärts neigt» Das untere Ende jeder vertikalen Trennwand 45 endet in einer kurvenförmigen Lippe oder Flansch 48, die sich in Strömungsrichtung erstreckt. Die untere kurvenförmige Fläche ist von der Oberfläche der Trennwand 42 im Abstand angeordnet, damit ein Durchfluß von einem Abschnitt in den nächsten gewährleistet ist.

Zwischen hintereinander liegenden vertikalen Trennwänden 45 umfaßt _rdie Trennwand in Längsrichtung einen im wesentlichen horizontal liegenden mit Offnungen versehenen Teil 42a, eine kurze ansteigende obere Fläche 42b in Strömungsrichtung hinter dem Teil 42a und eine längere abfallende Fläche 42c in Strömungsrichtung hinter dem Teil 42b.

Beim Betrieb fließt der Salzwasserstrom 49 durch die Verdampferstufen ähnlich wie der Salzwasserstrom in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und zu gleicher Zeit fließt der Strom mit umgevrandeltem Wasser 50 im Gegenstrom durch die Kondensatorstufen. Bei dieser Ausführungsform überträgt jedoch der Dampf, der von einer Verdampferstufe in eine Kondensatorstufe durch den mit öffnungen versehenen Teil 42a strömt, einen ausreichenden Impuls avif den Wasserstrom,

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daß dieser über die ansteigende Fläche 42b klettert.

Der perforierte Teil 42a ist horizontal gezeichnet, kann jedoch eine leichte Neigung nach oben besitzen. Die obere Fläche 42a kann auch konkav gebogen sein, damit ein gleichmäßiger Strom des Dampfes durch die Öffnungen gewährleistet ist, wodurch eine wirksame Regelung der Dicke der Flüssigkeitsschicht auf diesem Teil 42a sichergestellt wird.

Diese Modifikation vermindert oder verhindert das Divergieren zwischen dem oberen und dem unteren Strom und schließt die Notwendigkeit aus, zwischen den Stufen oder Gruppen von Stufen Pumpen vorzusehen.

Eine weitere Ausführungsform des Systems zur Übertragung von Masse und Wärme von einem fließenden Strom auf einen anderen ist in Fig. 8 dargestellt. Gemäß dieser Ausführungsform werden geringere Kosten und eine höhere Leistungsfähigkeit dadurch erreicht, daß Dampf, der aus einem ersten Flüssigkeitsstrom entwickelt wird, in einem Strom aus zwei Phasen kondensiert wird, der aus dem Kondensat und einer damit nicht mischbaren Wärmeaustauscherflüssigkeit besteht, wobei diese letztere vom Kondensat abgetrennt und zum Vorheizen der Flüssigkeit verwendet wird, die als erster Strom eingeführt werden soll unter unmittelbarem Wurmeaustausch. 809824/0244

In der in Fig» 1 dargestellten Ausführungsform wird das Salzwasser oder die Flüssigkeit, aus der der Dampf entwickelt werden soll, in einem Wärmeaustauscher 11 erhitzt, wobei er nicht in Berührung mit dem umgewandelten Wasser kommt. Dieser Wärmeaustausch zwischen den beiden Flüssigkeiten ist weniger wirksam als der direkte Wärmeaustausch zwischen den beiden Flüssigkeiten und erfordert die Einrichtung eines relativ aufwendigen Wärmeaustauschers, wobei leicht Kesselstein auf wenigstens den Oberflächen gebildet wird, die dem Salzwasser ausgesetzt sind.

Nach dem in Fig. 8 dargestellten System wird das Salzwasser oder die Flüssigkeit, aus der der Dampf entwickelt werden soll, in direktem Kontakt mit einer damit nicht mischbaren Wärmeaustauscherflüssigkeit vorerhitzt, z.B. einem reinen Gemisch aus Kohlenwasserstoffen einer Dichte, die von der des Salzwassers verschieden ist, und anschließend von der Wärmeaiistauscherflüssigkeit abgetrennt und in das System als Strom eingeführt, von dem der Dampf entwickelt werden soll. Die gekühlte, abgetrennte unmischbare Flüssigkeit wird ihrerseits in das System als der Strom eingespeist, auf den Wärme und Masse übertragen werden sollen, wobei der Strom eine Zweiphasige Flüssigkeit wird, wenn er Kondensat aufnimmt. Das System

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eliminiert den relativ kostspieligen und weniger wirksamen indirekten Wärmeaustauscher Ii, wobei das Salzwasser ohne mit dem Frischwasser in Berührung zu kommen, erhitzt wird.

Die nicht mischbare Flüssigkeit kann eine Dichte haben, die größer oder kleiner als die Dichte von Wasser ist» Kerosin, das eine Dichte hat, die geringer als die des Wassers ist, und ein chlorierter Kohlenwasserstoff Aroclor, ein Produkt der U.S. Industriais Chemicals, Inc. mit einer Dichte größer als der von Wasser sind Beispiele für nicht mischbare Flüssigkeiten, die in dem erfindungsgemäßen System verwendet werden können.

In dem System gemäß Fig. 8 wird ein vorerhitzter Strom von Salzlauge aus einer Leitung 52 hintereinander durch die Gehäuse oder Räume 13^f* I^' bis 15' durchgeleitet, wo er verdampft wird, Masse verliert, dessen Temperatur abfällt und der aus der letzten Stufe als relativ kühlere konzentrierte Salzlauge austritt. Gleichzeitig läuft die mit Wassex' nicht mischbare Wärmeaustauscherflüssigkeit von einer Leitung 53 in einer Reihe hintereinander durch die

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Gehäuse oder Räume im Qegenstrom zum Salswasserfluß und wird von Stufe zu Stufe durch die Pumpen 5^ angehoben. Die mit Wasser unmischbare Wäremaustauscherflüssigkeit nimmt das Kondensat auf, erhöht seine Masse und Temperatur und tritt aus den Gehäusen 13' als zweiphasige Flüssigkeit aus, die aus Kondensat und ölartiger, mit Wasser unmischbarer Wärmeaustauscherflüssigkeit besteht, die dann in den mittleren Bereich eines Absetzbehälters 55 eingeleitet wird»

Die zweiphasige Flüssigkeit trennt sich in dem Behälter 55 auf und die mit Wasser unmischbare Phase auf Ölbasis, in diesem Fall schwerer als Wasser, setzt sich am Boden ab und das Kondensat steigt an die Spitze<> Das Kondensat wird aus dem Absetzbehälter über die Leitung 56 ausgetragen, läuft durch einen Hilfswärmeaustauscher 57 der direkten oder indirekten Art, wo es einen Teil des einströmenden Salzwassers aufheizt und wird als Frischwasser durch eine Leitung 58 abgezogen.

Die mit Wasser unmischbare Flüssigkeit wird aus dem unteren Teil des Absetzbehältears 55 durch eine Pumpe 59 ausgetragen und in der beschriebenen Weise zum Vorerhitzen

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des Salzwassers verwendet.

Das Salzwasser wird in das System durch die Leitungen· 60 und 6l eingespeist. Der größere Teil der Salzwassereinspeisung wird durch eine Pumpe 62 durch einen direkten Wärmeaustauscher 63, z.B. einem Fließbettwärmeaustauscher geführt, der obere und unte:© Abschnitte 63a und 63b besitzt, wobei das Salzwasser in direkter Berührung im Gegenstrom zu der mit Wasser unmischbaren Flüssigkeit, die aus dem Absetzbehälter 55 in den Oberteil des Abschnitts 63b des Wärmeaustauschers 63 gepumpt wird, durchströmt. Ein Teil des Salzwassers wird aus dem System durch die Leitung 64 abgeführt und ein Teil läuft aus dem Abschnitt 63a in den zweiten Abschnitt 63b des direkten Wärmeaustauschers und wird anschließend durch einen Erhitzer 63 in die Leitung 52 eingespeist.

Die Einspeisung von Salzwasser wird vervollständigt durch eine Salzwasserzufuhr aus der Leitung 6l durch die Pumpe 66, den Wärroeaustauscher 57 und den Erhitzer 65 in die Leitung 52.

Die mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wird nach dem Durchgang im Gegenstrom durch die Abschnitte

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des Wärmeaustauschers 63» wo sie die Wärme auf das Salzwasser überträgt, durch eine Pumpe 67 aus dem unteren Teil des Abschnitts 63a in das Gehäuse 15' rtickgeführt.

Die Salzlauge wird aus dem Gehäuse 15* über eine Leitung 68 durch eine Pumpe 69 abgezogen. Ein Teil wird aus der Leitung 68 in den Abschnitt 63b eingespeist, wo er sich mit dem Salzwasser vereinigt, das aus dem Abschnitt 63a in den Abschnitt 63b strömt, und ein Teil wird als Abfall aus dem System ausgetragen.

Eine andere Ausführungsform dieser genannten Anordnung besteht darin, daß der Erhitzer 65 durch einen Erhitzer ersetzt wird, der die mit Wasser unmischbare Flüssigkeit aufheizt, bevor sie in den direkten Wärmeaustauscher 63 eingeführt wird, wodurch das Problem der Ablagerung von Kesselstein im Erhitzer 65 vermieden wird.

In Einzelheiten ist der Aufbau und die Konstruktion des Wärmeaustauschers 63 mit den Unterteilungen in "Principles of Desalination", Academic Press 1966 beschrieben.

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US

Eine Form eines sich diagonal erstreckenden Gehäuses 70 für den oberen Strom und den unteren Strom ist in Figo dargestellt. In dieser Ausführungsform tritt das Salzwasser oder die Flüssigkeit, aus der ein Gas entwickelt werden soll, in einen unteren Bereich 71 des Gehäuses durch eine Eingangsöffnung 72 ein, fließt nach oben durch einen nach oben divergierenden Fließkanal 73 mit divergierender Querschnittsfläche in eine Kammer 74 als erster Stufe, durch einen divergierenden Kanal 75 in eine Kammer 76 als zweite Stufe und anschließend durch einen divergierenden Kanal 77 in eine dritte Kammer 78 als dritte Stufe und anschließend aus einer Abzugsöffnung 79 im oberen Bereich der Kammer 78.

Das Frischwasser oder die Flüssigkeit, zu dem bzw. der die Kasse und/oder Wärme übertragen werden soll, fließt im Gegenstrom in einen oberen Bereich 80 des Gehäuses durch einen Eingang 83, der mit der Iimmer 48 über Perforationen 84 in Verbindung steht. Das Frischwasser setzt den Strom nach abwärts durch einen U-förmigen Weg 85 in eine Kammer- 86 fort, die mit der Kammer 76 durch Perforationen 87 in Verbindung steht, sowie durch einen U-förinigen Weg 88 in einen Strömungsweg 89, der mit der Kammer 74 durch Perforationen. 9C in Verbindung steht, bevor as aus dem Gehäuse durch den Ausgang 91 abgezogen wird.

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Die oberen Bereiche der Fließwege 83» 86 und 89 werden bei niedrigeren Drücken gehalten als die Dampfdrücke in den Bereichen 78, 76 und 74. Wie in den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 7 gezeigt ist, steigt der Dampf, der in jeder der Stufen 7^, 76 und 78 entwickelt wird, auf, geht durch den mit Öffnungen versehenen Strömungskanal für den oberen Strom, kondensiert im oberen Strom und wird Teil dieses Stromeso Obwohl nur drei Stufen im Gehäuse 70 gezeichnet sind, würde ein großtechnisches System viel mehr Stufen enthalten.

Beim Betrieb der Vorrichtung gemäß Fig. 9 wird der dynamische Aufsteigeeffekt des verdampfenden Salzwassers verwendet, die Energie zur Verfügung zu stellen, die zum Anheben des Salzwassers von Stufe zu Stufe notwendig ist. Insbesondere wird beim Aufsteigen des Salzwassers von einer unteren Stufe zur nächst höheren Stufe durch den vertikalen Kanal der abgegebene Dampf beim Aufsteigen zur oberen Kammer mit niedrigerem Dampfdruck als dynamische Aufstiegskraft verwendet, die die statische Auftriebskraft ergänzt, die durch die Druckdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen hervorgebracht wird. Der Aufstiegskanal ist so konstruiert, daß sein Querschnitt

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vom Boden zur Spitze ansteigt, damit das Abgeben des Dampfes erleichtert und eine Beschleunigung des Salzwassers und des Dampfes vermieden wird und dadurch Energieverluste vermieden oder auf einem Minimum gehalten werden.

Um die Bildung von Dampf in den senkrechten Aufsteigekanälen 73, 75 und 77 zu fördern, oder einzuleiten sind Hemmflossen 92 in die unteren Enden jedes Aufsteigekanals eingebrachte Ebenfalls sind Prallwände 93 in. jeder Kammer vorgesehen zwischen dem Ausgang des Kanals und dem mit Öffnungen versehenen Kanal, über den der Frischwasserstrom fließt, damit das Salzwasser nicht nach oben mit dem Dampf in den Frxscliwasserstrom eingerissen wird.

Die U-förmigen Durchgänge 82, 85 und 88 isolieren die Drücke innerhalb der verschiedenen Stufen und sind zweckmäßig zum Ingangbringen des Verfahrens, wenn das Frischwasser zuerst in den oberen,Bereich 80 des Gehäuses eingeführt wird» Der Dampfdruck in den oberen Bereichen 83, 86 und 89 jeder Stufe bietet dem Strom von Frischwasser einen Widerstand, wenn das System in Gang gebracht wird, jedoch zwingt der Aufbau im Niveau des nach oben

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strömenden Frischwassers oberhalb jedes U-förmigen Durchganges 82, 85 und 88 den Kondensatffstrom von Stufe zu Stufe«

In den Fig. 1OA und HA sind andere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Fig. lOA zeigt ein System, wobei eine mit Wasser unmischbare Flüssigkeit einer geringeren Dichte als Wasser zum Vorerhitzen der Salzlauge verwendet wird und Fig. HA zeigt ein System, wobei Wärme aus dem Kondensat zur Salzlauge durch ein festes Wärmeübertragungsmedium übertragen wird« Die Wärmeaustauscherzyklen der Systeme gemäß Fig. 1OA und HA sind in den Fließschemata lOB und HB dargestellt, die beide gegen eine senkrechte Temperaturkoordinate T aufgezeichnet sind.

Bei dem System gemäß Fig. 1OA wird aufgearbeitetes Salzwasser von einer Pumpe 9k in ein Salzwasserreservoir 95 eingepumpt, wo es mit dem heißen Salzwasser vermischt wird, das durch eine Leitung von einem Mehrstufengehäuse 70 ähnlich dem in Fig. 9 beschriebenen vermischt wird» Die Ablauge wird aus dem Salzwasserbehälter durch eine Leitung 97 abgeführt. Das Salzwasser wird ebenfalls durch eine Leitung 98 mittels einer Pumpe 99 iⁿ einen direkten Wärmeaustauscher 100 eingebracht, wo es in

direkter Berührung mit einer mit Wasser unmischbaren leichteren Flüssigkeit aufgeheizt wird. Das Salzwasser durchströmt vomjdirekten Wärmeaustauscher eine Leitung 101 zum Gehäuse 70, wo es von Stufe zu Stufe als unterer Strom fließt und Dämpfe entwickelt, die im oberen Strom der unmischbaren Flüssigkeit kondensiert werden.

Die unmischbare Flüssigkeit wird nach dem Durchfluß durch den Wärmeaustauscher 100 im Gegenstrom und in direkter Berührung mit der Salzlauge geteilt, wobei ein Teil durch die Leitung 102 in das Gehäuse 70 fließt, wo er von Stufe zu Stufe als oberer Strom strömt und das Kondensat aufnimmt und als zweiphasige Flüssigkeit austritt, Die zweiphasige Flüssigkeit geht durch eine Leitung 103 in einen Abscheider 104, z.B. einem Absitztank oder einem Zentrifugalabscheider, wo die unmischbare Flüssigkeit und das Kondensat getrennt werden.

Das Kondensat wird dann durch die Pumpe 105 über einen Hilfswärmeaustauscher 106 gefördert, wo es in einen Wärmeaustausch mit einem anderen Teil der unmischbaren Flüssigkeit durch eine Leitung 107 zum Hilfswärmeaustauscher aus dem direkten Wärmeaustauscher gebracht wird. Das gekühlte

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Kondensat strömt durch die Leitung 108 als Produkt_o

Die unmischbare Flüssigkeit, die im Hilfswärmeaustauscher erhitzt ist, fließt durch die Leitung 109? wo sie mit der unmischbaren Flüssigkeit in der Leitung 110 vermischt wird, die vom Abscheider zu einem Erhitzer 111 führt. Der Erhitzer 111 fügt zusätzliche Wärme zur unmischbaren Flüssigkeit, bevor diese in den direkten Wärmeaustauscher IDO durch eine Leitung 112 und die Pumpe 113 zurückgeführt wird.

Ein Vorteil 4er in Fig. 1OA gezeichneten Ausführungsform ist der, daß der Erhitzer dem System Wärme zuführt, in dem die unmischbare Flüssigkeit erhitzt wird und nicht die Salz» lauge, wie es in den Figo 1 und 8 dargestellt ist. Wenn daher die unmischbare Flüssigkeit ein 01 oder ein anderer Kohlenwasserstoff ist, wird das Problem der Kesselsteinbildung an den Austauscherflächen des Erhitzers vermieden«

Figo 1OB zeigt den Wärmezyklus des Salzwassers, der unmischbaren Flüssigkeit und des Kondensats in dem genannten System in Verbindung mit Fig» 1OA. Das Salzwasser

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tritt in den Salzlaugenbehälter 95"bei der Temperatur Il4 ein und wird dort in direkter Berührung mit dem Salzwasserstrom, der aus dem Gehäuse 70 bei der Temperatur abgeführt wird, erhitzt. Die Ablauge verläßt den Vorratsbehälter bei der Temperatur Il6 und das Salzwasser, das in das System bei der Temperatur Il6 eingeführt wird, wird im direkten Wärmeaustauscher 100 erhitzt und auf die Temperatur 117 gebracht, bevor es in das Gehäuse 70 eingeführt wird.

Das Salzwasser fließt van Stufe zu Stufe durch das Gehäuse 70 und gibt dabei Wärme an die unmischbare Flüssigkeit ab, während Dampf darin kondensiert, wodurch die Temperatur des uninischbaren Flüssigkeitsstroms mit dem Kondensat vom Stand Il8 auf den Stand 119 gebracht wird. Die zweiphasige Flüssigkeit tritt in den Abscheider 104 ein, wo die unmischbare Flüssigkeit und das Kondensat getrennt werden. Das Kondensat tritt aus dem Abscheider etwa bein Temperaturstand 119 aus, läuft durch den Hilfswärmeaustauscher l06, wo es in unmittelbaren Kontakt mit der unmisclibaren Flüssigkeit zum Wärmeaustausch gebracht wird, die bei etwa der Temperatur Il8 eintritt,

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vermindert die Temperatur des Kondensats auf den Stand 120 und erhöht die Temperatur der unmischbaren Flüssigkeit im Wärmeaustausch auf den Stand 121. Die unmischbare Flüssigkeit bei der Temperatur 121 wird dann mit der unmischbaren Flüssigkeit bei der Temperatur 119 vermischt, die aus dem Abscheider 104 austritt j bevor sie in den Erhitzer 111 eintritt, in dem die Temperatur auf den Stand 122 erhöht wird. Die unmischbare Flüssigkeit tritt in den direkten Wärmeaustauscher beim Temperaturstand 122 ein, wo sie das Salzwasser vom Temperaturstand Il6 auf den Temperaturstand 117 bringt, während die unmischbare Flüssigkeit eine Temperaturverminderung auf den Stand Il8 erfährt.

In den Figo HA und 11B ist ein System und der Wänaezyklus des Salzwassers, des Frischwassers und eines festen Wärmeaustauschermediums dargestellt, wobei der Wärmeaustauscher demjenigen entspricht, der in der USA-Patentschrift 3 242 975 beschrieben ist, d.h. einem Wärmeaustauscher, in dem die Wärme von einem Flüssigkeitskörper zu einem anderen übertragen wird mittels einer Vielzahl von Kieselsteinen, die durch die beiden Körper

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fließen, wobei Wärme von einem Körper auf den anderen übertragen wird.

In dem in Fig. 11A dargestellten System wird aufgearbeitetes Salzwasser durch eine Pumpe 123 in einen Vorratsbehälter 124 gepumpt, in dem es mit der heißen Salzlauge vermischt wird, die durch eine Leitung 125 von einem Mehrstufengehäuse 70 ähnlich dem in Fig. 9 beschriebenen zurückkommt. Die Ablauge wird aus dem Salzwasserbehälter durch eine Pumpe 126 abgezogen. Die Salzlauge wird ebenfalls durch eine Leitung 127 durch eine Pumpe 128 in das untere Ende des Wärmeaustauschers No. 1 gefördert, wo sie in direkter Berührung mit erhitzten Kieselsteinen oder anderen festen Wärmeübertragungskörpern aufgeheizt wird, bevor sie in das Gehäuse 7o eingeführt wird. Während sie als unterer Strom durch das Mehrstufengehäuse 70 durchgeführt wird, wird Dampf entwickelt und im oberen Strom, der im Gegenstrom dazu fließt, kondensiert. Die Salzlauge fließt aus dem Gehäuse ab und wird durch die Leitung 125 in den Vorratsbehälter zurückgeführt.

Das Kondensat, das aus dem Gehäuse 70 austritt, wird durch eine Leitung 129 mittels einer Pumpe 130 in den Wärmeaustauscher No. 2 gegeben. Beim Durchgang durch den

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Wärmeaustauscher No. 2 wird das Kondensat in direkte Berührung mit den Kieselsteinen oder dem anderen festen Wärmeübertragungsmedium gebracht, um die Wärme darauf zu übertragen. Das kühlere Kondensat wird aus dem Wärmeaustauscher No. 2 durch eine Leitung 131 abgezogen und ein Teil davon in das Gehäuse 70 zurückgeführt, um als oberer Strom durchzuströmen und ein Teil als Produkt aus dem System herausgenommen.

Die Kieselsteine oder das andere feste Wärmeübertragungsmedium fließen durch die Schwei'kraft zuerst durch den oberen Wärmeaustauscher No. 2 in direkter Berührung mit dem Kondensat- zur Übertragung von Wärme auf die Kieselsteine und anschließend durch einen Erhitzer 152, der das System aufwärmt und schließlich durch die Schwerkraft durch den Wärmeaustauscher No. 1, wo sie in direkte Berührung mit der Salzlauge kommen und diese aufwärmen. Die Kieselsteine werden dann vom unteren Bereich des Wärmeaustauschers No. 1 in den oberen Bereich des Wärmeaustauschers No. 2 gefördert und gewaschen, bevor sie in den Wärmeaustauscher No. 2 eintreten.

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is

In diesem System wird zusätzliche Wärme dem System durch das Aufheizen der Kieselsteine oder des anderen festen Wärmeübertragungsmediums zugeführt anstatt durch Vorerhitzen der Salzlauge wie bei den Ausführungsformen gemäß den Figo 1 und 8, so daß die Schwierigkeit der Bildung von Kesselstein auf den Wärmeaustauscherflächen desErhitzers vermieden wird.

Ein Zyklus zur Wärmeübertragung für das System der Fig» HA ist in Fig. HB gezeichnet. Das Salzwasser tritt in einen Vorratsbehälter 124 bei der Temperatur 133 ein und wird darin in direktem Kontakt mit der Salzlauge, die das Gehäuse 70 bei einer Temperatur* 134 verläßt, aufgeheizt. Die Ablauge verläßt den Vorratsbehälter bei einem Temperaturstand 135 und das Salzwasser, das in das System eintritt, ebenfalls bei der Temperatur 135, wird auf eine Temperatur 136 im Wärmeaustauscher No. 1 in direktem Kontakt mit den Kieselsteinen oder dem anderen erhitzten festen Medium erhitzt. Das Salzwasser tritt dann in das Gehäuse 70 bei etwa dem Temperatürstand 136 ein und fließt von Stufe zu Stufe, wobei es Wärme an das Frischwasser abgibt, daß durch das Gehäuse im Gegenstrom fließt. Die Salzlauge tritt aus dein Gehäuse 7 ο beim Tempera tür st and 134 aus.

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Das Frischwasser tritt in das Gehäuse 70 bei einem Temperaturstand 137 ein und verläßt das Gehäuse bei einer erhöhten Temperatur 138, wonach es in den Wärmeaustauscher No. 2 geführt wird, wo es in direkter Berührung mit den Kieselsteinen oder dem anderen festen Wärmeübertragungsmedium durchgeführt wird, und aus dem Wärmeaustauscher No. 2 bei etwa der Temperatur 137 ausströmt. Ein Teil des Frischwassers wird in das Gehäuse 70 zurückgeführt und der Rest aus dem System als Produkt abzogen.

Das feste Wärmeübertragungsmedium durchläuft den Wärmeaustauscher No. 2 bei einem Temperaturstand 139 und anschließend den Erhitzer 132, in dem die Temperatur des Mediums auf den Stand l40 gebracht wird. Das feste Wärmeübertragungsmedium steht darauf in unmittelbarem Wärmeaustausch mit dem Salzwasser im Wärmeaustauscher No. 1, wobei das Salzwasser aufgeheizt wird, während gleichzeitig die Temperatur des festen Wärmeübertragungsmediums auf den Stand l4l gesenkt wird, bei welcher Temperatur dieses

in den Wärmeaustauscher No. 2 eingeführt wird.

In dieser Beschreibung der Erfindung bezieht sich der Wärmeübergang von Masse und/oder Wärme auf den Übergang eines unteren Stroms auf einen oberen Strom. Bei der

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Destillation von Salzwasser können Masse und Wärme durch Kondensation des Dampfes übertragen werden, der vom
unteren Strom in den oberen Strom eingeführt wird. Im
Falle eines Gases, das aus dem unteren Strom freigesetzt wird, das nicht im oberen Strom kondensiert, gibt es
lediglich einen Wärmeübergang und keinen Massenübergang.

Die Erfindung ist auch anwendbar auf ein Verfahren, wobei beide Ströme chemische Reaktionsteilnehmer sind und der Übergang von Masse vom unteren Strom auf den oberen Strom eine chemische Reaktion-hervorbringt. Unter diesen Umständen ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders
wirksam, um eine Gas- oder Dampfphase mit einer flüssigen Phase innig in Berührung zu bringen.

Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsformen erläuteret, wobei viele Abweichungen und Modifikationen
gemacht werden können, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Obwohl die Erfindung in Forin eines Destillationssystems für Salzwasser beschrieben, worden ist, kann sie irajallgeraeiiien auf den Übergang von Wärme und/oder Masse zwischen einem flüssigen oberen Strom und einem flüssigen unteren Strom angewendet werden, von dem ein Gas entwickelt werden kann, um Wärme und/oder Hasse an den oberen Strom zu übertragen.

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Claims

Io Oktober 1968

Patentansprüche

1. Verfahren zur Übertragung von Wärme und/oder Masse aus einem Flüssigkeitsstrom mit höherem Dampfdruck an einen davon getrennten Flüssigkeitsstrom mit niedrigerem Dampfdruck, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeitsströme so anordnet, daß der Strom mit höherem Dampfdruck unterhalb des Stroms mit niedrigem Dampfdruck fließt, wobei der oberhalb fließende Strom über einen mit Öffnungen versehenen Strömungskanal geleitet wird, daß man aus dem unterhalb fließenden Strom eine Gasentwicklung hervorruft, unter Aufrechterhaltung eines Gasdrucks unterhalb des mit Öffnungen versehenen Strömungskanals, der höher als der Druck über dem oberen Strom ist, und daß man das entwickelte Gas aus dem unteren Strom durch die Öffnungen des Strömungskanäls in den oberen Strom einströmen läßt, ohne daß der obere Strom durch die Kanalöffnungen abfIießt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Teile der oberen Oberfläche des mit Öffnungen versehenen Strömungskanals in Fließrichtung nach innen geneigt sind, damit ein überkritischer Strom aufrechterhalten wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das entwickelte Gas in den oberen Strom in eine Richtung eingeführt wird, die eine Komponente in Fließrichtung des oberen Stroms hat.

4o Verfahren nach Anspruch 1 - 3t dadurch gekennzeichnet, daß der obere und der untere Strom im Gegenstrom geführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man das nicht kondensierbare Gas aus dem Bereich oberhalb des oberen Stroms abzieht.

6. Verfahren nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das entwickelte Gas ein Dampf ist, der ira oberen Strom kondensierbar ist.

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7» Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekenn— zeichnet, daß der untere Strom Salzwasser und der obere Strom wenigstens teilweise Kondensat darstellt·

8. Verfahren nach Anspruch 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß man den oberen Strom periodisch auf einen höheren -Stand anhebt.

9ο Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Anheben mittels einer Pumpe durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Anheben unter Verwendung des aufwärts gerichteten Stroms des entwickelten Gases aus dem unteren Strom bewerkstelligt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Strom eine Phase enthält, die mit der Flüssigkeit des unteren Stroms unmischbar ist, und eine Phase, die das Kondensat darstellt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kondensat von der unmischbaren Flüssigkeit trennt und die tinmischbare Flüssigkeit in Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit bringt, die als unterer Strom verwendet

_wird. Ö06824/Q2U

13. Verfahren η ach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die als unterer Strom einzuführende Flüssigkeit und die unmischbare Flüssigkeit in direkten Wärmeaustausch bringt und anschließend voneinander trennt.

1'4· Verfahren nach Anspruch 12 - 131 dadurch gekennzeichnet, daß man die unmischbare Flüssigkeit zur zusätzlichen Zuführung von Wärme zum System erhitzt.

15. Verfahren nach Anspruch 12 - 13» dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeit erhitzt, die als unterer Strom eingeführt werden soll, zur zusätzlichen Zuführung von Wärme zum System.

16. Verfahren nach Anspruch 1 - 15» dadurch gekennzeichnet, daß man ein festes Wärmeübertragungsmedium zirkulieren läßt, die Flüssigkeit, die als oberer Strom aus dem System austritt, in Wärmeaustausch mit dem festen Wärmeübertragungsmedium bringt und die^s Flüssigkeit, die als unterer Strom eingeführt werden soll, in Wärmeaustausch mit dem festen Wärmeübertraguiigsmedium zur Vorerhitzung bringt.

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17· Verfahren nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß man das feste Wärmeübertragungsmedium wäscht) nachdem es im unmittelbaren Wärmeaustausch mit der einen Flüssigkeit gestanden hat und bevor es in unmittelbaren Wärmeaustausch mit der anderen Flüssigkeit gebracht wird«

18. Verfahren nach Anspruch l6 - 17t dadurch gekennzeichnet, daß man das feste Wärmeübertragungsmedium zur zusätzlichen Wärmezuführung zum System erhitzt«

19. Verfahren nach Anspruch l6 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeit erhitzt, die als

unterer Strom in das System eingeführt werden soll, um zusätzliche Wärme in das System einzuführen. .

20. Verfahren nach Anspruch 1-19, dadurch gekennzeichnet, daß man Wärme aus der Flüssigkeit, die als oberer Strom austritt, auf die Flüssigkeit überträgt, die als unterer Strom eingeführt werden soll.

21. Verfahren nach Anspruch 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem mehrstufigen Gehäuse den oberen Strom über Strömungskanäle mit Öffnungen durch alle

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Stufen des Gehäuses leitet, aus dem unteren Strom in der ersten Stufe des Gehäuses ein Gas entwickelt, das Gas in dieser Stufe durch den mit Öffnungen versehenen Strömungskanal in den oberen Strom leitet und den unteren Strom in die nächste Stufe überführt, wobei der Bereich unterhalb des mit Öffnungen versehenen Strömungskanals a uf niedrigerem Druck gehalten wird, um zusätzliches Gas darin zu entwickeln, was nach oben durch den mit Öffnungen versehenen Strömungskanal übergeführt wird,

22o Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckdifferenz aufrechterhalten wird, die aus» reicht, daß der untere Strom wenigstens teilweise gegen die Schwerkraft von einer Stufe mit höheren Druck zu einer Stufe mit niedrigem Druck strömen zu lassen.

23· Verfahren nach Anspruch 21 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß man den unteren Strom von einer unteren auf eine höhere Stufe durch einen Steigkanal mit divergierender Querschnittsfläche strömen läßt, so daß der im Steigkanal entwickelte Dampf zum Anheben der Flüssigkeit von einer Stufe auf die nächste beiträgt.

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Zk* Verfahren nach Anspruch 21 - 23» dadurch gekennzeichnet, daß man Zwischenstufen mit einem Druckverschluß im Fließweg des oberen Stroms vorsieht, die als Sperre zwischen den Stufen wirken und die Strömung des oberen Stroms durch jede Stufe sicherstellen.

25· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-25« gekennzeichnet durch ein Gehäuse für beide Flüssigkeitsströme, einen mit Öffnungen versehenen Strömungskanal, der eine Stufe des Gehäuses in einen oberen und einen unteren Abschnitt trennt und den oberen Strom durch die Stufe des Gehäuses trägt und einen von den mit Öffnungen versehenen Strömungskanal durch einen Gasübergangebereich getrennten Strömungskanal, der den unteren Flüssigkeitsstrom durch den unteren Teil der Gehäusekammer trägt, wobei das aus dem unteren Strom abgegebene Gas nach oben durch den Gasübergangsbereich und den mit Öffnungen versehenen Strömungskanal in den oberen Flüssigkeitsstrom unter dessen Oberfläche eingeleitet wird und der Druckunterschied zwischen den Bereichen unterhalb des mit Öffnungen versehenen Strömungskanals und oberhalb des oberen Flüssigkeitsstroms das Aufwärtsströmen des Gases gestattet und das Abfließen des oberen Stroms nach unten verhinderte

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26· Vorrichtung nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des mit Öffnungen versehenen Strömungskanals nach innen geneigt ist zur Erzeugung eines superkritieichen Flusses im Strömungskanal des oberen Stroms.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 - 26, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der oberen Fläche des Strömungskanals für den oberen Strom abgebogen ist, um den Strom nach unten gegen den unteren Strom zu richten.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27t dadurch gekennzeichnet, daß ein nach oben gebogener Teil der oberen Fläche des Strömungskanals gegen die Strömungsrichtung des nach innen gebogenen Teils vorgesehen ist sowie ein mit Öffnungen versehener Teil des Strömungskanals gegen die Strömungsrichtung des nach oben gebogenen Teils, wobei der Strom des entwickelten Gases aus dem unteren Strom durch den mit Öffnungen versehenen Teil den oberen Strom entlang des nach oben gebogenen Teils anhebt.

29· Vorrichtung nach Anspruch 25 - 28, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Gehäusen und Vorrichtungen zum Pumpen des oberen Stroms von Gehäuse zu Gehäuse.

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30. Vorrichtung nach Anspruch 25 - 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in dem Strömungskanal an der Unterseite des Strömungskanals eine größere Fläche und an der oberen Seite des Strömungskanals eine kleinere Fläche aufweisen.

31· Vorrichtung nach Anspruch 3O, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen glockenförmig ausgebildet sind.

32. Vorrichtung nach Anspruch 25 - 31» dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Stromdurchgangs durch die Öffnungen im Strömungskanal eine Komponente in Fließrichtung

des oberen Stroms besitzt.

33« Vorrichtung nach Anspruch 25 - 32, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Öffnungen versehene Strömungskanal wenigstens teilweise aus isoliertem Material besteht, damit die Kondensation des Gases an dessen Unterseite vermieden wird.

34. Vorrichtung nach Anspruch 25 - 33» dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind zur Entfernung von Gasen vom Bereich oberhalb des oberen Stroms,

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35· Vorrichtung nach Anspruch 25 - 3^> dadurch gekennzeichnet, daß ein abgebogener Strömungskanal für den unteren Strom vorgesehen ist, und Vorrichtungen zum Einleiten des unteren Stroms in die Stufe unterhalb des höheren Endes des Strömungskanals vorgesehen sind, wobei der niedrige Druck in der Kammer Gas austreibt und den Strom gegen die Schwerkraft auf die obere Fläche des Strömungskanals fließen last.

36. Vorrichtung nach Anspruch 25 - 35> dadurch gekennzeichnet, daß ein nach oben gerichteter Steigkanal vorgesehen ist, der eine Verbindung zwischen dem unteren Flüssigkeitsstrom in einer Stufe und dem Gasübergangsbereich oberhalb des unteren Stroms in der nächsten Stufe herstellt, so daß das im Steigkanal entwickelte Gas zum Anheben der Flüssigkeit durch den Steigkanal und zum Austragen der Flüssigkeit mit dem Gas auf einen höheren Stand beiträgt.

37· Vorrichtung nach Anspruch 25 - 36, dadurch gekennzeichnet, daß entgegen der Strömungsrichtung des mit Öffnungen versehenen Strömungskanals Vorrichtungen vorgesehen sind, die einen Gegendruck aufbauen, der die obere Flüssigkeit über den Strömungskanal überströmen läßt.

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38. Vorrichtung nach Anspruch 25 - 37» dadurch gekennzeichnet, daß der obere Flüssigkeitsstrom aus dem Gehäuse als zweiphasige Flüssigkeit einschließlich Kondensat und • einer damit unmischbaren Flüssigkeit austritt und Vorrichtungen vorgesehen sind, die zweiphasige Flüssigkeit zu trennen und die urimischbare Flüssigkeit in Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit vor deren Einführung in das Gehäuse als unterer Strom zu bringen.

39· Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erhitzer zum zusätzlichen Aufheizen der unmischbaren Flüssigkeit vorgesehen ist.

40. Vorrichtung nach Anspruch 38» dadurch gekennzeichnet, daß ein Erhitzer zur Zufuhr zusätzlicher Wärme zur Flüssigkeit vorgesehen ist, die als unterer Strom eingeführt werden soll.

kl, Vorrichtung nach Anspruch 38 - 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Einbringen der unmischbaren Flüssigkeit in Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit, die als unterer Strom in das Gehäuse eingebracht werden soll, ein direkter Wärmeaustauscher ist, in dem die Flüssigkeiten aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte voneinander getrennt werden.

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Vorrichtung nach Anspruch 25 - 4i, dadurch gekennzeichnet, daß ein zirkulierendes festes Wärmeübertragungsmedium vorgesehen ist, daß Vorrichtungen vorgesehen sind, um die aus dem Gehäuse abgeführte Flüssigkeit aus dem oberen Strom in Wärmeaustausch, mit den festen Wärmeübertragungsmedium zu bringen und darauf Wärme zu übertragen und daß Vorrichtungen vorgesehen sind, die Flüssigkeit, die in das Gehäuse als unterer Strom eingeführt werden soll, in Wärmeaustausch mit den. festen Wärmeübertragungsraediutn zum Vorerhitzen der Flüssigkeit zu bringen.

43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erhitzer vorgesehen ist, der das feste Wärmeübertragungsmedium erhitzt.

44. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erhitzer vorgesehen ist, der auf die Flüssigkeit, die als unterer Strom eingeführt werden soll, zusätzliche Wärme übertx-ägt.

45. Vorrichtung nach Anspruch 25 - 44, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, Vorrichtungen zur T: ennuiig des Gehäuses in abgetrennte nebeneinander liegende Stufen, wobei ein

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mit Öffnungen versehener Strömungskanal in jeder Stufe jede Stufe in einen oberen und einen unteren Abschnitt trennt und den oberen Strom durch die jeweilige aufeinander folgende Stufe trägt, Einrichtungen zur Einführung des unteren Stroms in eine erste Stufe des Genaues zur Entwicklung eines Gases im Gehäuse, einen Gasübergangsraum unter jedem mit Öffnungen versehenen Strömungskanal zur Übertragung des Gases vom unteren Strom durch die Öffnungen in den ο beren Strom, wobei der Gasdruck im Gasübertragungsraum das Abwärtsströmen des oberen Stroms durch die Öffnungen verhindert, und einem Strömungskanal, der den unteren Strom in die nächste Stufe des Gehäuses trägt,

unter wobei der Gasübergangsbereich 4»«4- niedrigerem Druck als in der vorhergehenden Stufelzur Entwicklung zusätzlichen Gases

46. Vorrichtung nach Anspruch 45, gekennzeichnet durch einen begrenzten Durchgang, der die Gasübertragungsräume von aufeinander folgenden Stufen miteinander verbindet und den Durchfluß des unteren Stroms von einer Stufe zur anderen erlaubt, wobei dieser Strom den Durchgang zur Aufrechterhaltung der Druckdifferenz zwischen den Stufen verschließt.

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4?. Vorrichtung nach Anspruch 45 - 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal für den unteren Strom schräg angeordnet ist und einen Eingangsweg in jede Stufe zur Einfühung des unteren Stroms in jede Stufe unterhalb des höhergelegenen Endes des schräger angeordneten Strömungskanals für den unteren Strom besitzt.

48. Vorrichtung nach Anspruch 45 - 47» dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme durch das Gehäuse in entgegengesetzten Richtungen fliessen, wobei die Strömungsrichtung des unteren Stroms von der Strömungsgegenrichtung des oberen Stroms innerhalb des Gehäuses divergiert.

49. Vorrichtung nach Anspruch 45 - 48, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Gehäusen und Vorrichtungen zum Einspeisen der Ströme von einem Gehäuse in das andere Gehäuseο

50. Vorrichtung nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpen zum Anheben des oberen Stroms vom Avistragende des einen Gehäuses in das Eingangsende des nächsten Gehäuses vorgesehen sind.

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51· Vorrichtung nach Anspruch 45 - 50, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Fläche des Strömungskanals für den oberen Strom nach unten in Strömungsrichtung abgebogen ist, damit der obere Strom durch ,die Schwerkraft darüber fließen kann.

52« Vorrichtung nach Anspruch 5l| dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der oberen Fläche des Strömungskanals oberhalb des nach unten gebogenen Teils entgegen der Strömungsrichtung nach oben gebogen ist und daß ein mit Öffnungen versehener Teil des Strömungskanals oberhalb der Strömungsrichtung des nach oben gebogenen Teils vorgesehen ist, wobei der Durchgang von entwickeltem Gas aus dem unteren Strom durch die Öffnungen den oberen Strom entlang dem nach oben gebogenen Teil anhebt.

53· Vorrichtung nach Anspruch k3 - 52, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steigkanal j der sich nach oben erstreckt, zur Verbindung zwischen dem unteren Flüssigkeitsstrom der einen Stufe und dem Gasübergangsraum in der nächsten Stufe vorgesehen ist, so daß das im Steigkanal entwickelte Gas zum Anheben der Flüssigkeit durch den Steigkanal und zum Abführen der Flüssigkeit und des Gases auf einen höheren Niveau beiträgt.

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54. Vorrichtung nach Anspruch 45 - 531 gekennzeichnet durch einen gebogenen Strömungsdurchgang zwischen den mit Öffnungen versehenen Strömungskanälen von aufeinander folgenden Stufen unter Bildung eines Wasserverschlusses zwischen den Stufen.

55· Vorrichtung nach Anspruch 45 - 54, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Strom von einem mit Öffnungen versehenen Strömungskanal auf höherem Niveau fließt und wobei eine Zwischenkammer zum .Aufbau eines Drucks auf die abwärts strömende Flüssigkeit vorgesehen ist.

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