DE185829C - - Google Patents

Description

ρ · c· · u t
fü

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Ml 85829 KLASSE 89 d. GRUPPE

RUDOLF BERGMANS in KALK b. CÖLN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. Juni 1906 ab.

Das Eindampfen von Zucker-, Salz- oder sonstigen Lösungen kann bekanntlich mit einem geringen Aufwand von Wärme dadurch bewerkstelligt werden, daß die aus der Löv sung entwickelten Dämpfe durch Verdichten in Heizdampf verwandelt und dann dem Verdampfkörper zur Erhitzung der Lösung zugeführt werden.

Praktisch hat sich das Verfahren bisher deshalb nicht bewährt, weil für die Verdichtung der Abdämpfe eine solche Wärmemenge verbraucht würde, daß hierdurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verloren ging.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem die Verdichtung der Abdämpfe mit einem geringen Aufwand von Wärme vor sich geht. Es besteht darin, daß die Verwandlung der Abdämpfe in Heizdampf durch Umformung mittels bekannter

Umformdüsen bewerkstelligt wird. Dies geschieht folgendermaßen.

Der Abdampf der Lösung, der sich unter einem gewissen Druck in einem Verdampfer entwickelt hat und gesättigt ist, gelangt aus

diesem in einen überhitzer, wo ihm unter konstantem Druck Wärme zugeführt wird. Seine Temperatur wird durch die Wärmezuführung so weit erhöht, daß seine Umformung vorgenommen werden kann, was in einer Umformdüse stattfindet. In dieser wird er nach bekannten Vorgängen in einen solchen Zustand übergeführt, daß er dann als Heizdampf für den Verdampfer, in welchem das Eindampfen der Lösung erfolgt, füenen kann.

Fig. ι veranschaulicht schematisch eine nach diesem Verfahren eingerichtete Verdampfungsanlage.

In dem Verdampfer K wird die Lösung durch die in den Heizräum R strömenden heißeren Dämpfe zum Verdampfen gebracht. Der hierbei im Verdampfer entstehende Dampf gelangt als Abdampf durch die Zuführungsleitung / unmittelbar in den Überhitzer H. In diesem wird ihm so viel Wärme zugeführt, als er für seine Überführung in Heizdampf braucht.

Mit erhöhter Temperatur und einer Spannung, die gleich oder kleiner ist als der in dem Verdampfer K herrschende Druck, tritt er dann in die Umformdüse D ein, in welcher seine Umformung stattfindet. Dies erfolgt bekanntlich durch Umsetzung der Spannungsenergie " des erhitzten Abdampfes in Strömungsenergie und darauf folgende Zurückverwandlung der letzteren bei gleichzeitiger Wärmeentziehung in Spannungsenergie,

Fig. 3 stellt im Längsschnitt eine Ausführungsform der bei diesem Verfahren verwendeten Umformdüse dar.

In dem Düsenteil aa-bb wird durch geeignete Bemessung und Formgebung eine adiabatische Strömung (Expansion) des erhitzten Dampfes hervorgerufen und ihm somit eine gewisse Strömungsenergie erteilt. Mit dieser Energie ist er imstande, nachdem ihm eine gewisse Wärmemenge entzogen worden ist, sich auf eine höhere Spannung als die Anfangsspannung zu verdichten.

Die Wärmeentziehung findet in dem Kühlteil bb-cc der Düse statt, der zu dem Zweck

mit einem Kühlmantel, m versehen ist. Durch diesen strömt ein kälterer Körper, z. B. Wasser, der die dem Dampfe zu entziehende Wärmemenge aufnimmt und abführt.

Um eine möglichst starke Kühlung in dem Düsenteil b b-c c zu· erzielen, ist, wie die Zeichnung zeigt, dem Durchflußkanal s für den Dampfstrahl die Form eines Ringes gegeben, der von innen und außen gekühlt

ίο wird.

Die Verdichtung, d. h. die Umwandlung der Strömungsenergie in Spannungsenergie, erfolgt in dem hierfür eigens geformten Düsenteil cc-dd.

Der ringförmige Querschnitt des Durchflußkanals s wird zu diesem Zwecke im Teil cc-dd allmählich derart vergrößert, daß der Ringraum, wie die Zeichnung zeigt, auf der Düsenstrecke cc-ddallmählich in den Sammel-' raum R übergeht. Die ständige Zunahme des Durchmessers des Ringraumes hat zur Folge, daß der Dampfstrahl in einen immer größeren Querschnitt tritt, seine Geschwindigkeit sich also verlangsamt und somit eine Umsetzung seiner Strömungsenergie in Spannungsenergie hervorgerufen wird.

Aus dem Vorhergehenden ist nun zu ersehen, daß die Erhitzung der Abdämpfe bei diesem Verfahren lediglich den Zweck hat, diesen Dämpfen eine gewisse Menge Energie zuzuführen, so daß sie mit Hilfe dieser und unter Anwendung geeigneter Apparate auf eine höhere Spannung sich verdichten können.

Die Umformung des Abdampfes kann in der Umformdüse derart vorgenommen werden, daß er entwender als Sattdampf oder, durch eine höhere Erwärmung in dem Überhitzer H, als Heißdampf in den Heizraum des Verdampfers einströmt. Im ersten Falle gibt der umgeformte Abdampf bekanntlich nur seine Verdampfungswärme in dem Heizraum R ab. Man kann somit mit 1 kg Heizdampf, der aus dem Abdampf gewonnen wird, nicht ι kg Dampf aus der Lösung entwickeln. Man muß demnach in bekannter Weise, um einen Beharrungszustand der Verdampfung herzustellen, aus einer anderen Wärmequelle eine gewisse Wärmemenge entnehmen. Zu dem Zweck dient der Dampfkessel S, der die für die Eindampfung der Lösung noch- fehlende Dampfmenge liefert. Der hier erzeugte Heizdampf gelangt vermischt mit dem umgeformten Abdampf als Ergänzungsdampf durch die Leitung h in den Heizraum R des Verdampfers.

Wird die Umformung des Abdampfes so vorgenommen, daß er im überhitzten Zustande aus der Umformdüse strömt/ ist ein Zusatz von Frischdampf dann nicht mehr erforderlich, wenn der umgeformte Dampf noch eine solche Uberhitzungswärme hat, daß er mit dieser Wärme und seiner Verdampfungswärme imstande ist, das Wasser aus der Lösung zu verdampfen. Man müßte hier dem Abdampf in dem Überhitzer H mehr Wärme zuführen, als er für seine Überführung in gesättigten Heizdampf nötig hat, damit er mit dem erforderlichen Überhitzungsgrad in den Heizraum R einströmen kann. . .· ,

Das folgende Zahlenbeispiel soll das vorliegende Verfahren näher erläutern.

In dem Verdampfer K soll eine Lösung, beispielsweise Rübensaft, unter einem Drucke von P₁ = 0,6 kg qcm eingedampft werden. Als Heizdampf soll Sattdampf von einer Spannung p₂ = I kg qcm verwendet werden. Der aus der. Lösung entwickelte Dampf ist gesättigt und hat, da seine Spannung 0,6 kg qcm beträgt, eine Temperatur von U₁ = 85,5°.

Die Umformung des Abdampfes möge derart vorgenommen werden, daß er zunächst in dem ersten Düsenteil auf eine Spannungp_s= 0,1 kg qcm sich ausdehnt, und dann, nachdem ihm eine bestimmte Wärmemenge entzogen· worden ist, in dem Schlußteil der Düse auf eine Spannung p₂ =.1 kg qcm sich verdichtet. Nach der Verdichtung soll der Dampf gesättigt sein. Um diesen Vorgang bewerkstelligen zu können, muß die Temperatur ^ = 85,5° des Abdampfes bekanntlich auf eine Temperatur i₃ = 230 ° gebracht werden. Es müssen somit jedem Kilogramm Abdampf vor Eintritt in die Umformdüse rund 70 W. E. zugeführt werden. Nach der Wärmezuführung erfolgt dann seine Umformung, und jedes Kilogramm in Heizdampf überführter Abdampf gibt, wenn er gesättigt ist und eine Spannung von 1 kg qcm besitzt, in dem Heizraum R eine Wärmemenge von rund 537W.E. ab. Unter der Annnahme, daß die einzudampfende Lösung mit einer Temperatur von 30⁰ in den Verdampfer einströmt, werden 603 W. E. verbraucht, um 1 kg Dampf aus dieser zu entwickeln. Da nun 1 kg umgeformter Dampf nur 537 W. E. abzugeben imstande ist, so müssen noch 66 W. E. aus dem in dem Dampfkessel 5 erzeugten Frischdampf entnommen werden. Es werden demnach zum Verdampfen 1 kg Wassers aus no der Lösung 70 +■ 66 = 136 W. E. verbraucht, wogegen sonst, wenn die Abdämpfe, wie bisher üblich, in einem Kondensator niedergeschlagen werden, 603 W. E. nötig sind.

Man ersieht hieraus, daß das Eindampfen von Lösungen mit einem geringen Aufwand von Wärme vor sich gehen kann, wenn die aus der Lösung entwickelten Dämpfe durch Umformung in Heizdampf verwandelt wer-" den.

Außerdem sind die bei diesem Verfahren für die Nutzbarmachung der Abdämpfe er-

forderlichen Apparate und Vorrichtungen höchst einfach und die Verdichtung dieser Dämpfe erfolgt in der Ümformdüse bei einem geringen Verbrauch an Wärme.
Das vorliegende Verfahren läßt sich auch dort anwenden, wo die Eindampfung der Lösung in mehreren Verdampfkörpern erfolgt. Fig. 2 zeigt schematisch eine Verdampfungsanlage ~ mit zwei Verdampfkörpern I und II.

Die in dem ersten Körper I erzeugten Dämpfe werden als Heizdampf für den zweiten Körper II benutzt, und die aus letzterem strömenden Abdämpfe führt man, nachdem sie durch Umformung in Heizdampf verwandelt worden sind, dem ersten Körper wieder zu.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zum Eindampfen von Lo^ sungen, insbesondere von Zuckerlösungen, mit Nutzbarmachung der Abdämpfe, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Lösung entwickelten Dämpfe mittels bekannter Umformdüsen in Heizdampf verwandelt werden, und zwar derart, daß dem aus dem Verdampfer strömenden Abdampfe zunächst in bekannter Weise in einem Überhitzer Wärme zugeführt," darauf die Umformung bewerkstelligt wird, und schließlich die umgeformten Abdämpfe dem Verdampfer zum Erhitzen der Lösung zugeführt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.