DE2109578C3 - Plattenverdampfer - Google Patents

Description

Gehäuseseitenplatten aufweisen.

Mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Flüssigkeitssammler und -verteiler wird erreicht, daß auch dann, wenn bei der gegenseitigen Ausrichtung der verschiedenen Stufen des Verdampfers keine besondere Sorgfalt angewandt wird, nichtverdampfte Restflüssigkeit und Kondensat sauber getrennt gehalten werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer einzelnen Verdampfungsstufe mit Flüssigkeitssammler u. -verteiler (Gehäuse entfernt);

F i g. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 von F i g. 1;

Fig.3 einen waagerechten Schnitt durch den Verdampfer;

Fig.4 eine perspektivische Teilansicht einer Verdampferstufe mit Flüssigkeitssammler u. -verteiler;

F i g. 5 das Schema eines vollständigen, mehrstufigen Verdampfers.

Der Verdampfer besitzt ein Gehäuse, das auf der Ober- und auf der Unterseite offen und an zwei gegenüberliegenden Seiten durch Seitenplatten 22 verschlossen ist Die verbleibenden beiden gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses sind durch elastische, federnde Gummimembranen 44 verschlossen.

Innerhalb des Gehäuses sind mehrere paarweise angeordnete, im wesentlichen senkrecht stehende parallele Platten 10 vorgesehen. Die Platten 10 jeden Paares weisen identische Gestalt auf.

|ede Platte 10 umfaßt einen mittleren Abschnitt 10a. einen oberen Abschnitt 106 und einen unteren Abschnitt 10c. Die Platten können einstückig sein, sind aber in der Zeichnung als aus drei Teilen hergestellt gezeigt.

Wie am besten aus Fig.2 zu ersehen ist, ist der Mittelabschnitt 10a jeder Platte 10 abgekröpft. Die oberen Abschnitte 106 erstrecken sich vom oberen Rand des zugehörigen mittleren Abschnittes 10a abwärts und zwar auf der dem unteren Abschnitt 10c gegenüberliegenden Seite. Die Platten 10 sind paarweite so zusammengefügt, daß die oberen Abschnitte 106 innerhalb des Raumes angeordnet sind, der von den mittleren Abschnitten 10a umgeben wird. Die unteren Abschnitte 10c liegen außerhalb des zwischen den mittleren Abschnitten 10a liegenden Raumes.

Die oberen Abschnitte 106 umfassen einen oberen Teil 11. der sich parallel zu dem in der Nähe angeordneten, oberen Teil des mittleren Abschnittes 10a erstreckt. Sie umfassen außerdem einen nach innen geneigten Teil 12, der im wesentlichen parallel, in Abstand von dem nach außen abgekröpften Teil des mittleren Abschnittes 10a verläuft. Die oberen Abschnitte 106 endigen in einem unteren Teil 13, der im wesentlichen parallel, im Abstand zum oberen Rand des Hauptteiles des mittleren Abschnittes 10a der Platte 10 liegt.

Die oberen Abschnitte 106der Plattenpaare 10 bilden $0 miteinander einen Behälter 17 für die zu verdampfende Flüssigkeit. Die unteren Teile 13 des oberen Abschnittes 106 bilden miteinander eine schlitzförmige Druckverringerungsöffnung, durch die Flüssigkeit aus dem Behälter in den Raum, der zwischen den mittleren Abschnitten 10a der beiden Platten 10 liegt, fließen kann. Dieser Raum bildet einen zentralen Verdampfungskanal 32, der in einer später noch zu beschreibenden Weise unter einem niedrigeren Druck gehalten wird als der Raum außerhalb jeden Plattenpaares 10.

Wenn die Flüssigkeit auf den Behälter 10 durch die Druckverringerungsöffnuify· in den zentralen Verdampfungskanal 32 strömt, wird sie teilweise verdampft Die verbleibende, nichtverdampfte Flüssigkeit bildet einen dünnen Film auf der inneren Oberfläche des mittleren Abschnittes 10a der Plattenpaare 10 und steht in Wärmeaustausch mit Heizdampf, der im Raum außerhalb der Plattenpaare gehalten wird.

Die Platten 10 bestehen aus einem dünnen Blech, beispielsweise aus rostfreiem Stahlblech. Daher ist der gesamte Aufbau in gewissem Maße biegsam und elastisch. Der Zwischenraum zwischen den Teilen 13 kann je nach den herrschenden Bedingungen variieren. Diese Teile 13 können, wie gezeigt, mit nach innen weisenden Vorsprüngen 13a versehen sein, so daß zwischen ihnen dauernd ein minimaler Raum erhalten bleibt Selbstverständlich können stattdessen auch andere Abstandsglieder vorgesehen werden.

Mit Hilfe von Membranen 22a, die an den Seitenplatten 22 angeordnet sind, können Klemmkräfte auf die oberen Teile der mittleren Abschnitte 10a der äußeren Plat'en 10 ausgeübt werden. Diese Kräfte werden auf die gesamte Anordnung jer Platten 10 übertragen. Hierdurch kann die Breite dc^r Druekver ringerungsöffnung so eingestellt werden, daß der Druckabfall am Eintritt in den zentralen Verdampfungskanal 32 kontrolliert ist

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind, wie aus F', g. 1 und 2 erkennbar ist, die Hauptteile der mittleren Abschnitte 10a der Platten 10 wellenförmig ausgebildet. Die Wellen erstrecken sich in diagonaler Richtung über den mittleren Abschnitt 10a, reichen jedoch nicht vollständig bis zu den Rändern. Wenn also zwei identische Platten 10 mit ihren entsprechenden Seiten aufeinander zuweisen und mit den mittleren Abschnitten 10a in Berührung gelangen, kreuzen sich die Wellen der jeweiligen Platten. Diese Wellen stehen dann praktisch in Punktberührung miteinander. Auf diese Weise ist eine im wesentlichen unbehinderte Strömung des Flüssigkeitsfilms möglich. Die Stabilität der Platten 10 wird verbessert und ein bestimmter Raun· zwischen den aneinanderliegenden Platten aufrechterhallen. Schließlich wird hierdurch der Flüssigkeitsfilm auch besse über die gesamte Breite der Platte 10 verteilt.

Zwischen jedem Plattenpaar 10 ist jeweils eine Unterteilwand 18 vorgesehen. Jede Unterteüwand 18 besitzt ungefähr die Gestalt eines umgekehrten U, wie aus F i g. 2 zu erkennen ist. Die senkrechten, plattenähnlichen Seitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 tragen jeweils einen Belag 19' aus wärmedämmendem Material. Die Unterteilwände 18 können aus demselben Material wie die Platten 10 hergestellt sein.

Alternativ können sie auch insgesamt aus einem wärmedämmendem Material bestehen, das die nötige mechanische Festigkeit besitzt.

Wie ai's Fig. 2 zu erkennen ist, verlaufen die Seitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 zwischen den mittleren Abschnitten 10a und den unteren Abschnitten 10c der Platten 10. Die unteren Abschnitte 10c sind mit Aussparungen ISa an ihren oberen Ecken versehen. Sie sind selbst in ähnlicher Weise wie die mittleren Abschnitt. 10a gewellt. Auf diese Weise stehen aneinanderliegende untere Abschnitte lOc im wesentlichen in Punktberührung. Sie besitzen einen solchen Abstand voneinander, daß ein Auslaßkanal 36 gebildet wird.

Heizdampf bzw. Heizflüssigkeit mit geeigneter Temperatur und geeignetem Druck wird zwischen die Plattenpaare 10 und die mittleren Abschnitte 10a dieser Platten eingeleitet. Diese begrenzen zusammen mit den

Seitenabschnitten 19 der Unterteilwände 18 jeweils einen Durchlaß 33, durch den der Heizdampf in Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit im zentralen Verdarnpfungskanal 32 strömt. Der Dampf im Durchlaß 33 wird teilweise kondensiert und gibt auf diese Weise Wärme an die Flüssigkeit im benachbarten zentralen Verdampfungskanal ab. Dieser steht unter einem niedrigeren Druck, so daß die Flüssigkeit wenigstens teilweise verdampft.

Das Kondensat sammelt sich in den Kanälen 15, die zwischen den mittleren Abschnitten 10a und den unteren Abschnitten 10c der Platten liegen. Die Seitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 teilen jedoch die Kanäle 15 in eine U-Schenkelanordnung. Der eine Schenkel wird vom jeweiligen Durchlaß 33 und der andere Schenkel von einem äußeren Durchlaß 35 gebildet, der vom Seitenteil 19 und dem unteren Abschnitt lOcbegrenzt wird.

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der auch innerhalb der zentralen Verdampfungskanäle 32 herrscht. Auf diese Weise wird in den Durchlässen 35 eine Kondensatsäule aufrechterhalten. Der höchste Differenzdruck wird durch die Höhe der unteren Abschnitte 10cbestimmt. Der Dampf der verschiedenen Stufen wird durch die Flüssigkeitssäule gelrennt, die über die Aussparungen 15a fließt und zu den Auslaßkanälen 36 gelangt. An den Seiten der Stufe ist jeweils eine Unterteilplatte 18a vorgesehen, die nur einen Seitenabschnitt 19a aufweist.

An ihren unteren Enden werden die Platten 10 von einer Flüssigkeitssammel- und Verteilereinrichtung 30 abgestützt. Diese umfaßt einen niedrigen, zentralen Auffangbehälter 31. in dem nichtverdampfte Restflüssigkeit aus dem zentralen Verdampfungskanal 32 gesammelt wird. Er erstreckt sich nicht über die gesamte Breite der Platten 10. umfaßt jedoch an den gegenüberliegenden Rändern jeweils im Querschnitt U-förmige Kanäle 34. Wie aus F i g. 2 zu erkennen ist. besitzt die Seitenwand des zentralen Auffangbehälters 31. von dem die Kanäle 34 ausgehen, zinnenförmige Gestalt. Auf diese Weise entstehen voneinander getrennte, rechtwinklige Vorsprünge 37. die in das Innere der Kanäle 34 eingreifen. Auf diese Weise werden die unteren Abschnitte lOcder Platte mit den mittleren Abschnitten 10a verbunden. Die Kanäle 34 sind in entsprechend ausgerichteten Lücken 41 zwischen den Vorsprüngen 37 angeordnet. Sie übernehmen nichtverdampfte Restflüssigkeit aus den zentralen Verdampfungskanälen 32. Die von dem zentralen Auffangbehälter 31 entfernt liegenden Enden der Kanäle 34 sind mit der Membran 44 verschlossen, die an den senkrechten Rändern der Platte 10 und der Unierteilwände 18 anliegt.

Die nichtverdampfte Restflüssigkeit aus der Stufe über der Flüssigkeitssammel- und Verteilereinrichtung 30 fließt so in den zentralen Auffangbehälter 31. Dieser ist mit nach unten verlaufenden, schlitzförmigen Auslaßöffnungen 39 versehen, die zu den Behältern 17 der nächstfolgenden Stufe des Verdampfers führen. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit von Stufe zu Stufe durch den Verdampfer geführt

Das über die Aussparungen 15a an den unteren Abschnitten 10c der Platte 10 fließende Kondensat fließt zu den Auslaßkanälen 36. Die unteren Enden der Auslaßkanäle 36 sind zwischen den Kanälen 34 angeordnet welche, wie geschildert nichtverdampfte Resifiüssigkeii auffangen. Das Kondensat wird in sich jeweils quererstreckenden Rinnen 40 gesammelt die unterhalb der Kanäle 34, benachbart deren vom zentralen Auffangbehälter 31 entfernten Ende, angeordnet sind. Die Rinnen 40 sind an ihren Enden offen, die einen geringfügigen Abstand von der angrenzenden Seitenplatte 22 besitzen. Dies ist in F i g. 2 zu erkennen.

Wenn Teile des Kondensats statt in die Rinnen 40 durch die Lücken 41 gelangt, strömt es durch die Lücken 42 zwischen den oberen Enden der Plattenpaare 10 in die inneren Durchlässe 33.

Der Dampf aus den zentralen Verdampfungskanälen 32 und aus dem Auslaßkanal 36 hat Zugang zu den nachfolgenden Stufen durch die Lücken 41 und 42.

In F i g. 5 sind mehrere Stufen Si. S2 und Si dargestellt, die in einer einzigen Säule angeordnet sind. |ede Stufe enthält die Platten 10 und die Unterteilwände 18 zusammen mit der Flüssigkeitssammel- und Verteilereinrichtung 30, die oben beschrieben wurde. Die zu verdampfende Flüssigkeit wird an der Oberseite der Säule durch eine Einlaßleitung 50 eingeführt und gelang; in einen Vcricilksstcr. 5i, der im wesentlicher: identisch mit den Flüssigkeitssammel- und Verteilereinrichtungen ist. Die zu verdampfende Flüssigkeit wird kaskadenförmig durch die Stufen geführt. Das Konzentral wird aus einem Bodenkasten 52 durch Auslaßrohre 53 mittels der Pumpe 54 abgezogen Sie wird zum oberen Teil der Säule zurückgeführt, nachdem sie mit frischer, zu verdampfender Flüssigkeit vermischt wurde Ein Teil der konzentrierten, nichtverdampften Restflüssigkeit vird kontinuierlich über das Auslaßrohr 56 abgezogen. Auf diese Weise wird die Lösungskonzentration der zum Einlaßrohr 50 strömenden Flüssigkeit auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten.

Zwischen der Pumpe 54 und dem Einlaßrohr 50 gelangt die zu verdampfende Flüssigkeit durch drei Wärmetauscher 57, 58 und 59. Die ersten beiden Wärmetauscher 57 und 58 sind mit Dampf gefüllt, der aus der zweiten und dritten Stufe & bzw. S) über Dampfleitungen 60 und 61 abgeleitet wird. Der abgeleitete Dampf gibt auf diese Weise einen Teil seiner Wärme an die einströmende Flüssigkeit ab, kondensiert hierbei und kann dem Kondensat zugeführt werden, das aus dem Bodenkasten 52 am Boden der Säule abgelassen wird. Der letzte Wärmetauscher 59 ist mit Dampf oder einem anderen geeigneten Heizmedium beaufschlagt und erhöht die Temperatur der einströmenden Flüssigkeit auf die Verdampfungstemperatur, die in dem Kasten 51 an der Oberseite der Säule herrscht.

Der in der Säule herrschende Dampfdruck fällt zwischen aufeinanderfolgenden Stufen vom Wert P\ im Kasten 51 an der Oberseite der Säule über die Werte P₂ und Pj in den Stufen S2 und Sj zu einem Endwer P₁ im Bodenkasten ab. Der Dampf mit dem Druck P, im Bodenkasten wird abgeführt und durch einen Verdichter 64 geleitet Er wird dann zum Kasten 51 an der Oberseite der Säule über die Leitung 65 zurückgeführt.

Bei dem in Fig.5 gezeigten Aufbau wird zur Speisung des Wärmetauschers 59 nur eine kleine Menge Dampf benötigt. Der zurückgeführte, wieder verdichtete Dampf, der vom Kompressor 64 abgegeben wird, reicht aus, den Verdampfer in kontinuierlichem Betrieb zu halten.

Wie aus den obigen Ausführungen zu erkennen ist. besitzt der dargestellte Verdampfer eine besonders einfache Bauweise. Es ist nur eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Teilen erforderlich, die sehr schnell zusammengebaut werden können. Lediglich die äußerer. Unterteilplatten 18a müssen mit den Seitenplatten 22 verbunden werden. Die Platten 10 werden durch die

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Flfissigkeitssammel- und Verteilereinrichtungen 30 Seitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 durch die

getragen und stützen ihrerseits die Unterteilwände 18 Wellen ausgeübt wird, groß genug, um die Unterteil-

ab. Die Seitenabrchnitte 19 der Unterteilwände 18 wände 18 mit einer kleinen lichten Weite zwischen den

werden zwischen den Wellen der mittleren Abschnitte unteren Enden der Unterteilwände und den Streifen 14

10a und der unteren Abschnitte 10f der Platten 10 · festzuhalten, festgehalten. Normalerweise ist die Kraft, die auf die

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verdampfer zum Verdampfen einer Flüssigkeit mit Hilfe von Heizdampf mit mindestens einem Paar von senkrecht angeordneten, in Abstand zueinander liegenden parallelen Platten, die zusammen jeweils einen Verdampfungskanal begrenzen und jeweils in einen oberen Abschnitt, einen Mittelabschnitt und einen unteren Abschnitt unterteilt sind, wobei die mittleren Abschnitte gemeinsam den zentralen Verdampfungskanal bilden, während die oberen Abschnitte nach innen und aufeinander zu gebogen sind und hierbei gemeinsam eine die zu verdampfende Flüssigkeit aufnehmende und in Richtung auf den zentralen Verdampfungskanal öffnende Druckverringerungsöffnung bilden und die unteren Abschnitte nach außen umgebogen sind und auf diese Weise Heizräume bilden, mit Unterteilwänden, die sich jeweils in einen der Heizräume erstrecken und hierbei zusammen mit den Wänden dieses Heizrauines diesen U-förmig derart gestalten, daß mit dem Mittelabschnitt der Platte ein Bereich für den Heizdampf gebildet wird, mit weiteren Dichtungsmitteln, die nachgiebig an den Seitenkanter der Platten und Unterteilwänden angreifen, so daß die Unterteilwände zusammen mii einer bestimmten Menge des Heizdampfkondensats in jedem U-Schenkel jeweils den Heizraum in eine erste Druckzone verhältnismäßig hohen Druckes, die den Bereich für den Heizdampf umfaßt, und eine zweite Druckzone verhältnismäßig niedrigen Druckes unterteilen, zu der auch de> zentri'.· Verdampfungskatial gehört, derart daß ias Heizdampfkondensat Infolge des Druckunterschiedes ζ ,sehen den beiden Zonen vom Heizraum zu einem hinter dem unteren Abschnitt gelegenen Auslaßkanal überströmt, wobei er mit benachbarten gleichen Verdampfern in Reihe übereinander verbunden ist, in der Weise, daß die richtverdampfte Restflüssigkeit aus dem benachbarten oberen Verdampfer durch die Druckverringerungsoffnung bzw. -öffnungen des unterhalb angeordneten Verdampfers strömt, während der Dampf der Flüssigkeit und Heizdampfkondensat Vom oberen Verdampfer zum Heizdampfbereich des Unteren Verdampfers strömen, nach Patent 16 01225, dadurch gekennzeichnet, daß ^wischen jeweils zwei der übereinanderliegenden Verdampfereine Flüssigkeitssammel- und -verteilereinrichtung (30) zur Aufnahme und Weiterleitung tier nichtverdampften Restflüssigkeit vorgesehen ist. die aus einem niedrigen zentralen Auffangbehälter

   131) besteht, der auf die Verdampfungskanäle des olgenden Verdampfers gerichtete Auslaßöffnungen

   (39) besitzt und an den sich nach beiden Seiten unter Einhaltung von Lücken (41) Kanäle (34) zum Auffangen und Zuführen der Restflüssigkeit zum Auffangbehälter (31) anschließen, daß unterhalb der Kanäle (34) am vom zentralen Auffangbehälter (31) entfernten Ende sich quererstreckende Rinnen (40) Vorgesehen sind, welche Kondensat, das über Aussparungen (15a) und die Auslaßkanäle (36) des Verdampfers strömt, aufnehmen, und daß die Rinnen

   (40) offene Enden in der Nähe der feststehenden Gehäuseseitenplatten (22) aufweisen.

   Die Erfindung betrifft einen Verdampfer zum Verdampfen einer Flüssigkeit mit Hilfe von Heizdampf mit mindestens einem Paar von senkrecht angeordneten, in Abstand zueinander liegenden parallelen Platten, die zusammen jeweils einen Verdampfungskanal begrenzen und jeweils in einen oberen Abschnitt, einen Mittelabschnitt und einen unteren Abschnitt unterteilt sind, wobei die mittleren Abschnitte gemeinsam den zentralen Verdampfungskanal bilden, währer, i die oberen Abschnitte nach innen und aufeinander zu gebogen sind und hierbei gemeinsam sine die zu verdampfende Flüssigkeit aufnehmende und in Richtung auf den zentralen Verdampfungskanal öffnende Druckverringerungsöffnuiig bilden und die unteren Abschnitte nach außen umgebogen sind und auf diese Weise Heizräume bilden, mit Unterteilwänden, die sich jeweils in einen der Heizräume erstrecken und hierbei zusammen mit den Wänden dieses Heizraumes diesen U-förmig derart gestalten, daß mit dem Mittelabschnitt der Platte ein Bereich für den Heizdampf gebildet wird, mit weiteren Dichtungsmitteln, die nachgiebig an den Seitenkanten der Platten und Unterteilwänden angreifen, so daß die Unterteilwände zusammen mit einer bestimmten Menge des Heizdampfkondensats in jedem U-Schenkel jeweils den Heizraum in eine erste Druckzone verhältnismäßig hohen Druckes, die den Bereich für den Heizdampf umfaßt, und eine zweite Druckzone verhältnismäßig niedrigen Druckes unterteilen, zu der auch der zentrale Verdampfungskanal gehört, derart, daß das Heizdampfkondensat infolge des Druckunterschiede!, zwischen den beiden Zonen vom Heizraum zu einem hinter dem unteren Abschnitt gelegenen Auslaßkanal überströmt, wobei er mit benachbarten gleichen Verdampfern in Reihe übereinander verbunden ist, in der Weise, daß die nichtverdampfte Restflüssigkeit aus dem benachbarten oberen Verdampfer durch die Druckverringerungsöffnung bzw. -öffnungen des unterhalb angeordneten Verdampfers strömt, während der Dampf der Flüssigkeit und Heizdampfkondensat vom ooeren Verdampfer zum Heizdampfbereich des unteren Verdampfers strömen, nach Patent 16 01 225.

   Beim Gegenstand des Hauptpatentes müssen die übereinanderliegenden Stufen sehr sorgfältig zueinander ausgerichtet werden, damit sichergestellt ist, daß nichtverdampfte Kestflüssigkeit und Kondensat beim Fließen von einer Stufe zur anderen getrennt bleiben.

   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. den eingangs genannten Verdampfer derart weiterzubilden, daß die beiden genannten Flüssigkeiten auf ihrem Weg durch die verschiedenen Stufen des Verdampfers in zuverlässiger Weise getrennt bleiben.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen jeweils zwei der übereinanderliegenden Verdampfer eine Flüssigkeitssammel- und -verteilereinrichtung zur Aufnahme und Weiterleitung der nichtverdampften Restflüssigkeit vorgesehen ist. die aus einem niedrigen zentralen Auffangbehälter besteht, der auf die Verdampfungskanäle des folgenden Verdampfers gerichtete Auslaßöffnungen besitzt und an den sich nach beiden Seiten unter Einhaltung von Lücken Kanäle zum Auffangen und Zuführen der Restflüssigkeit zum Auffangbehälter anschließen, Haß unterhalb der Kanäle am vom zentralen Auffangbehälter entfernten Ende sich quererstreckende Rinnen vorgesehen sind, welche Kondensat, da? über Aussparungen und die Auslaßkanäle des Verdampfers strömt, aufnehmen, und daß die Rinnen offene Enden in der Nähe der feststehenden