DE2322501A1 - DEVICE FOR EVAPORATING LIQUIDS - Google Patents

DEVICE FOR EVAPORATING LIQUIDS

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DE2322501A1
DE2322501A1 DE19732322501 DE2322501A DE2322501A1 DE 2322501 A1 DE2322501 A1 DE 2322501A1 DE 19732322501 DE19732322501 DE 19732322501 DE 2322501 A DE2322501 A DE 2322501A DE 2322501 A1 DE2322501 A1 DE 2322501A1
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DE
Germany
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liquid
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container
condensate
layer
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DE19732322501
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German (de)
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Josephus Cornelis Wil Gijsbers
Hans Heinrich Otto Os Uhlemann
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MAN AG
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/06Evaporators with vertical tubes
    • B01D1/065Evaporators with vertical tubes by film evaporating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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    • B01D1/06Evaporators with vertical tubes
    • B01D1/10Evaporators with vertical tubes with long tubes, e.g. Kestner evaporators
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    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/22Evaporating by bringing a thin layer of the liquid into contact with a heated surface

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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

WM ItWM It

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG Z O Z. ζ. ο υ ιMaschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG Z O Z. ζ. ο υ ι

Akte: PHN 6788
Anmeldung vom: 2.5.73
File: PHN 6788
Registration from: 2.5.73

Vorrichtung· zum Verdampfen von. Flüssigkeiten.Device · for vaporizing. Liquids.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeiten, die mit mindestens einerThe invention relates to a device for evaporating liquids with at least one

heizbaren Wand und mit Mitteln versehen ist, mit deren Hilfeheatable wall and is provided with means by means of which

die betreffende Flüssigkeit als ein dünner Film über die erwähnte Wand verteilt wird. Derartfee Vorrichtungen können in der Industrie, z.B. in Systemen verwendet werden, bei denen zum Transportieren von Wärme an einer Stelle (Verdampfer) eine Flüssigkeit verdampft wird und an einer anderen Stelle (Kondensor) wieder kondensiert. Durch die gute Wärmeübertragung· bei Verdampfung und Kondensation sind die dazu benötigten Wärmeübertragungsoberflächen klein. Weiter sind die auftretenden Temperaturverluste und ist auch die umlaufende Menge des Wärme— transportmediums gering. Letzteres ergibt den Vorteil, dass zum Rundpumpen nur eine geringe Leistung erforderlich ist.the liquid in question is distributed as a thin film over the aforementioned wall. Derartfee devices can be used in the Industry, e.g. used in systems in which a Liquid is evaporated and condensed again at another point (condenser). Due to the good heat transfer in the case of evaporation and condensation, these are the required heat transfer surfaces small. Next are the temperature losses that occur and also the amount of heat circulating. transport medium low. The latter has the advantage that only a small amount of power is required for round pumping.

Dadurch, dass die Temperaturen, bei denen in der chemischen Prozesstechnik und auch in Kraftwerkzeugen die Prozesse vor sich gehen, meisteis hoch sind, soll auch der Temperaturpegel, auf dem der vorerwähnte Wärmetransport erfolgt, hoch sein. Bei diesen hohen Temperaturen von mehr als 5000C sind nur metallische Wärmeträger (z.B. Na und K) gut brauchbar. Sie können nämlich diese Temperaturen aushalten und weisen niedrige Dampfspannungen auf. Ein Nachteil ist jedoch der, dass das Sieden dieser Flüssigkeiten durch ihre hohe Oberflächenspannung und durch die geringe Zunahme ihres Dampfdimckes mitBecause the temperatures at which the processes take place in chemical process engineering and also in power tools are mostly high, the temperature level at which the aforementioned heat transfer takes place should also be high. At these high temperatures of more than 500 ° C., only metallic heat carriers (for example Na and K) can be used. This is because they can withstand these temperatures and have low vapor tensions. A disadvantage, however, is that the boiling of these liquids due to their high surface tension and the small increase in their vapor density

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der Temperatur verzögert wird. Dies veranlasst unerwünschte Schwankungen der Temperatur und des Druckes. Dies lässt sich bekanntlich dadurch vermeiden, dass derartige Flüssigkeiten als ein dünner Film über eine erhitzte Oberfläche geführt werden, so dass Verdampfung an der Filmoberfläche nahezu ohne Ueberhitzung stattfindet.the temperature is delayed. This causes undesirable Fluctuations in temperature and pressure. As is known, this can be avoided by using liquids of this type be guided as a thin film over a heated surface, so that evaporation on the film surface is almost without Overheating takes place.

Die Verteilung der .Flüssigkeit über die betreffende Oberfläche bereitet bei den sehr hohen Temperaturen Schwierigkeiten. The distribution of the .liquid over the relevant The surface causes difficulties at the very high temperatures.

Bei niedrigen Temperaturen ist es üblich, die Dicke der Flüssigkeitsschicht durch Wischer oder rotierende Walzen auf mechanischem Wege herabzusetzen. Aus technologischen Gründen sind diese Verfahren bei höheren Temperaturen schwer anwendbar. Auch sind Fallstromverdampfer bekannt, bei denen die Flüssigkeit oben über eine Wand verteilt wird und dann an der Wand herabströmt. Ungestörte Schichten gleichmässiger Dicke lassen sich jedoch sehr schwer erzielen.At low temperatures it is common to adjust the thickness of the liquid layer by wiping or rotating rollers to reduce mechanically. For technological reasons, these processes are difficult to use at higher temperatures. Falling film evaporators are also known in which the liquid is distributed over a wall above and then on the Wall flowing down. However, undisturbed layers of uniform thickness are very difficult to achieve.

Die Erfindung bezweckt, die obengenannten Probleme zu vermeiden. ^-The invention aims to avoid the above problems. ^ -

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist daher dadurchThe device according to the invention is therefore characterized

gekennzeichnet, dass die genannten Mittel durch eine poröse Schichf gebildet werden, von der ein erster Teil die betreffende Wand bedeckt und auf der Oberseite über ein Bogenstück in einen zweiten Schichtteil übergeht, der sich in einiger Entfernung von dem ersten Schichttedl erstreckt und von einem Flüssigkeitsbehälter umgeben ist, in den eine Zufuhrleitung für zu verdampfende Flüssig keit mündet.characterized in that the means mentioned by a porous Schichf be formed, of which a first part covers the wall in question and on the upper side via an arch piece in a second Layer part passes over, which extends at some distance from the firstschichttedl and from a liquid container is surrounded, in which a supply line for liquid to be evaporated ability flows.

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Bei der Vorrichtung nach der Erfindung saugt die genannte poröse Schicht über das Bogenstück Flüssigkeit aus dem Behälter und verteilt diese Flüssigkeit als ein gleichmassiger ungestörter Film über die erhitzte Wand. Die poröse Schicht *iirkt dabei wie ein Heber.In the device according to the invention, said porous layer sucks out liquid via the bend the container and distributes this liquid as an even undisturbed film over the heated wall. The porous layer acts like a lifter.

Durch Aenderung des Flüssigkeitspegels im Behälter passt sich die angesaugte Flüssigkeitsmenge an die dem Behälter zugeführte Flüssigkeitsmenge an. Im stationären Zustand sind die Flüssigkeitsmengen, die aus dem Behälter abgeführt und dem Behälter zugeführt werden, einander gleich. Auf diese Weise ist durch einfache Mittel eine sehr befriedigende Verteilung der Flüssigkeit über die Wand gewährleistet. Nachstehend wird an Hand der Figurbeschreibung die Wirkungsweise noch näher erläutert.By changing the liquid level in the container, the amount of liquid sucked in adapts to that of the container supplied amount of liquid. The steady state is the amount of liquid that is drained from the container and fed to the container are equal to each other. In this way, by simple means, is a very satisfactory distribution the liquid over the wall is guaranteed. The mode of operation is explained below with reference to the description of the figures explained in more detail.

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung weist der genannte zweite Teil der Schicht einen in Richtung auf das Bogenstück zunehmenden Querschnitt auf.In a further advantageous embodiment of the Device according to the invention, said second part of the layer has an increasing in the direction of the bend Cross-section on.

Dies lässt sich nach der Erfindung dadurch erreichen, dass der zweite Teil der Schicht mit einer Anzahl Aussparungen versehen wird, die sich in Richtung auf das Bogenstück verjüngen. Z.B. können die Aussparungen dreieckig gestaltet sein.This can be achieved according to the invention in that the second part of the layer has a number of cutouts is provided that taper in the direction of the bow piece. For example, the recesses can be designed triangular.

Durch die obengenannte Aenderung des Querschnittes des zweiten Schichtteiles wird erreicht, dass der Einfluss der Aenderung des Flüssigkeitspegels im Behälter auf den der Wand zugeführten Flüssigkeitsstrom grosser wird. In anderen Worten: die Regelung des der Wand zugeführten Flüssigkeitsstromes ist empfindlicher geworden.The above-mentioned change in the cross section of the second layer part ensures that the influence of the Change in the liquid level in the container on the liquid flow supplied to the wall is greater. In other words: the regulation of the flow of liquid supplied to the wall has become more sensitive.

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Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung wird die poröse Schicht durch eine Anzahl Gazen mit groben Maschen gebildet, die von einer Gazeschicht mit feineren Maschen umgeben sind.In a further advantageous embodiment of the Device according to the invention, the porous layer is formed by a number of gauzes with coarse mesh, which is of a Gauze layer are surrounded with finer mesh.

Auf diese Weise wird ein Heber erhalten, wobei die Flüssigkeitsströmung in dem Heber einem nicht zu starken Widerstand begegnet, während infolge der feinmaschigen Gazen die Kapillarkraft derart gross ist, dass die Flüssigkeit wohl verdampfen, aber nicht ausströmen kann.In this way a siphon is obtained, the liquid flow in the siphon not being too strong Resistance is encountered, while due to the fine-meshed gauze the capillary force is so great that the liquid will evaporate, but cannot flow out.

Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Raum, in dem der Dampf gebildet wird, über eine Dampfleitung mit einem Kondensor verbunden ist, der über eine Knndensatleitung mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden ist, wobei der Kondensor höher als der Flüssigkeitsbehälter angeordnet ist und sich in der Kondensationsleitung eine Flüssigkeitssperre befindet.Another embodiment of the device according to The invention is characterized in that the space in which the steam is formed is via a steam line with a condenser is connected, which is connected to the liquid container via a Knndensat line, the condenser being higher is arranged as the liquid container and there is a liquid barrier in the condensation line.

Auf diese Weise wird eine Vorrichtung erhalten, bei der der gebildete Dampf Wärme von der heizbaren Wand zu dem Kondensor transportiert und bei der das Medium ohne Anwendung von Pumpmitteln umläuft.In this way a device is obtained in which the vapor formed heats from the heatable wall to the condenser transported and in which the medium circulates without the use of pumping means.

Weiter stellt sich in dieser Vorrichtung automatisch im Flüssigkeitsbehälter ein derartiger Flüssigkeitspegel"ein, dass der der Wand zugeführte Flüssigkeitsstrom stets der verdampften Menge Medium entspricht.Furthermore, in this device, such a liquid level "automatically adjusts itself in the liquid container, that the flow of liquid supplied to the wall always corresponds to the amount of medium evaporated.

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, bei der die zu verdampfende Flüssig keit ein Metall, z.B. Natrium ist, ist der Raum, in der DampfIn a further advantageous embodiment of the device according to the invention, in which the liquid to be evaporated is a metal, e.g. sodium, is the space in which steam

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gebildet wird, über eine Dampfleitung an den Kondensor angeschlossen, der über eine Kondensatleitung mit einem Sammelgefäss verbunden ist, von dem aus das Kondensat dem Flüssigkeitsbehälter in derartigem Masse zugeführt wird, dass die zugeführte Menge grosser als die verdampfende Menge ist.is formed, via a steam line to the condenser connected, which is connected via a condensate line to a collecting vessel from which the condensate is removed Liquid container is supplied in such a mass that the amount supplied is greater than the amount evaporating.

Bei dieser Vorrichtung wird also stets ein Ueberschuss an Flüssigkeit der heizbaren Wand zugeführt. Dieser Ueberschuss wird infolge der Schwerkraft auf der Unterseite aus der porösen Schicht herausströmen. Dies hat den Vorteil, dass sich in der porösen Schicht keine Anhäufung von Metalloxyden ergeben kann.With this device there is always an excess supplied to liquid of the heatable wall. This Excess will flow out of the porous layer due to gravity on the underside. This has the advantage that no accumulation of metal oxides can result in the porous layer.

Eine derartige Anhäufung würde einen korrosivenSuch a build-up would be corrosive

Angriff der porösen Schicht und der Wand des Verdampfers veranlassen. Dadurch, dass man einen Ueberschuss an Flüssigkeit durch die poröse Schicht hindurchströmen lässt, ist die lange Lebensdauer der Vorrichtung sichergestellt;Induce attack on the porous layer and the wall of the evaporator. The fact that an excess of liquid is allowed to flow through the porous layer makes it long Lifetime of the device ensured;

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below, for example with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 schematisch und nicht masstäblich eine Vorrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeiten,Fig. 1 shows schematically and not to scale a device for evaporating liquids,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Druck und dem Massenstrom der Flüssigkeit in der porösen Schicht.Fig. 2 is a graph showing the relationship between the pressure and the mass flow rate of the liquid in the porous layer.

Fig. 3a die Weise, auf die die poröse Schicht mit dreieckigen Aussparungen versehen sein kannr Fig. 3a shows the manner in which the porous layer may be provided with triangular recesses r

Fig. 3fr die Weise, auf die der Querschnitt der porösen Schicht von dem Bogenstück her abnimmt,3 for the manner in which the cross-section of the porous Layer decreases from the bend,

Fig. k eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Druck und dem Massenstrom der.Flüssigkeit in der porösen Schicht nach Fig. 3,FIG. K is a graph showing the relationship between the pressure and the mass flow rate of the liquid in the porous layer of FIG. 3;

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Fig. 5 eine Verdampfungsvorrichtung, bei der der Dampf, nachdem er über einen Kondensor geführt worden ist, über eine Kondensatleitung wieder in den Flüssigkeitsbehälter zurückströmt,5 shows an evaporation device in which the steam, after it has been passed over a condenser, flows back into the liquid container via a condensate line,

Fig. 6 eine Verdampfungsvorrichtung zum Verdampfen von Natrium, bei der das Natrium mit IfiLfe von Pumpen rundgepumpt wird, und Figuren 7 und 8 andere Ausführungsfbrmen von Verdampfungsvorrichtungen, in Fig. 1 bezeichnet 1 einen Verdampfungsbehälter, der auf der Obersexte mit einer Dampfabfuhrleitung 2 und auf der Unterseite mit einer Dampfabfuhrleitung 2 und auf der Unterseite mit einer Leitung 3 zum Abführen gegebenenfalls verbleibender Flü ssigkeit versehen ist.6 shows a vaporizer device for vaporizing sodium, in which the sodium is circulated by pumps with IfiLfe and FIGS. 7 and 8 show other embodiments of FIG Evaporation devices, in Fig. 1, 1 denotes one Evaporation tank that is on the top with a vapor discharge pipe 2 and on the underside with a steam discharge line 2 and on the underside with a line 3 for discharge any remaining liquid is provided.

Auf der Aussenseite ist der Behälter 1 von einer elektrischen Heizweldel 4 umgeben. Auf der Innenseite ist die Wand des Behälters 1 mit einem ersten porösen Schichtteil 5 überzogen, der über ein Bogenstück 6 in einen zweiten porösen Schichtteil 7 übergeht, der sich parallel zu dem Schichtteil 5 erstreckt und von einem Flüssigkeitsbehälter 8 umgeben ist. Dem Behälter 8 kann über eine Leitung 9 mittels einer Pumpe zu verdampfende Flüssigkeit zugeführt werden.On the outside, the container 1 is surrounded by an electrical heating coil 4. On the inside, the wall of the container 1 is covered with a first porous layer part 5, which merges via an arched piece 6 into a second porous layer part 7, which extends parallel to the layer part 5 and is surrounded by a liquid container 8. Liquid to be evaporated can be fed to the container 8 via a line 9 by means of a pump.

Die poröse Schicht 5» 6, J besteht dabei aus einer Anzahl Gazeschichten mit groben Maschen, die von einer Gaze mit feinen Maschen ebgedeckt sind. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende.The porous layer 5 »6, J consists of a number of gauze layers with coarse meshes, which are covered by a gauze with fine meshes. The operation of this device is as follows.

Dadurch, dass Strom durch die Heizwendel 4 hindurch— geleitet wird, wird der Wand des Behälters 1 und dem porösen Schichtteil 5 Wärme zugeführt.Because current is passed through the heating coil 4, the wall of the container 1 and the porous Layer part 5 supplied heat.

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Mit Hilfe der Pumpe 10 wird über die Zufuhrleitung 9 dem Behälter 8 zu verdampfende Flüssigkeit zugeführt. Durch Kapillarwirkung steigt die Flüssigkeit im Behälter 8 in den porösen Schichtteil 7 bis zu dem Querschnitt 11 des Bogenstiückes 6 hinauf. Von dieser Stelle an strömt die Flüssigkeit unter der Einwirkung der Schwerkraft durch den Schichtteil 5 herab. Die poröse Schicht 7» 6» 5 wirkt also wie ein Heber, wobei die Flüssigkeit als eine dünne gleichmässige Schicht über die erhitzte Innenwand des Behälters 1 geführt wird, wobei der Flüssigkeitsstrom völlig oder teilweise verdampft.With the aid of the pump 10, the supply line 9 the container 8 supplied to be evaporated liquid. By capillary action, the liquid in the container 8 rises into the porous layer part 7 up to the cross section 11 of the arch piece 6 up. From this point on, the liquid flows down through the layer part 5 under the action of gravity. the porous layer 7 »6» 5 acts like a lifter, whereby the Liquid is passed as a thin even layer over the heated inner wall of the container 1, the Liquid stream completely or partially evaporated.

Das Gleichgewicht der Kräfte in der porösen Schicht ist gegeben durch die Gleichung:The balance of forces in the porous layer is given by the equation:

β -β -

in der H = Höhe des Schichtteiles 5, h = Höhe des Schichtteiles 7 oberhalb des Flüssigkeits— pegels,at H = height of layer part 5, h = height of layer part 7 above the liquid - level,

/ P = spezifisches Gewicht der Flüssigkeit uiid g S= Schwerkraft./ P = specific gravity of the liquid uiid g S = gravity.

Δ P und ;-"■ρ sind die Druckverluste im Teil 5 bzw. im Teil 7 infolge der Reibung, die der Flüssigkeitsströmung inder porösen Schicht begegnet.Δ P and; - "■ ρ are the pressure losses in part 5 and in part 7, respectively due to the friction encountered by the liquid flow in the porous layer.

Δ:P„ = CH. -7 und AP. = Ch. ^p, HA h A Δ : P "= CH. -7 and AP. = Ch. ^ P, HA h A

wobei C = Konstantewhere C = constant

A = der für die Flüssigkeitsströmung verfügbare QuerschnittA = the area available for liquid flow

der porösen Schicht und
.->-»■> = Massenstrom der Flüssigkeit.
the porous layer and
.-> - »■> = mass flow rate of the liquid.

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Die obenstehenden Formin sind in Fig. 2 graphisch dargestellt, und daraus geht hervor, dass ein Gleichgewicht zwischen hinaufsteigender und an der Wand herabströmender Flüssigkeit bei ftK erreicht wird.The above forms are graphed in Figure 2, and it can be seen that an equilibrium between ascending and flowing down the wall Liquid is reached at ftK.

Wenn der Flüssigkeitspegel im Behälter 8 derart herabsinkt, dass der Abstand h zu h geändert wird, wird der Druck in.der hinaufsteigenden Flüssigkeit', längs der gestrichelten Linie in Fig. 2 verlaufen Ein Gleichgewichtszustand zwischen zugeführter, und abgeführter Flüssigkeit wird nun bei einem Massenstrom fH_ erreicht, der kleiner ist. Daraus geht also hervor, dass durch Aenderung des Flüssigkeitspegels im Behälter 8 der über die Wand des Behälters 1 geführte Flüssigkeitsstrom sich an die verdampfende Menge anpasst.When the liquid level in the container 8 drops so that the distance h is changed to h, the pressure becomes in 'the ascending liquid', along the dashed line Line run in FIG. 2 Mass flow fH_ reached, which is smaller. So this is what goes on shows that by changing the liquid level in the container 8 the led over the wall of the container 1 Liquid flow adapts to the amount to be evaporated.

Bei sehr schnellen Aenderungen entweder in dem Dampfbedarf oder in der zugeführten Wärme wird es erwünscht sein, möglichst schnell den zugeführten Flüssigkeitstrom daran anzupassen. In the case of very rapid changes either in the steam requirement or in the heat supplied, it will be desirable to adapt the supplied liquid flow as quickly as possible.

Dies ist z.B. dadurch erzielbar, dass der Behälter 8 schmal ausgeführt wird, so dass mit verhstltnismässig geringen Aenderungen in der Zufuhr von Flüssigkeit schnell verhältnis— massig grosse Pegeländerungen im Behälter, und also eine Aenderung von h, herbeigeführt werden können.This can be achieved, for example, by designing the container 8 to be narrow, so that it is relatively small Changes in the supply of liquid quickly, relatively large changes in level in the container, and thus one Change of h, can be brought about.

Eine noch schnellere Regelung lässt sich dadurch erzielen,dass der für die Flüssigkeit verfügbare Querschnitt A des Schichtteiles 7 von dem Bogenstück 6 an nach unten herabgesetzt wird.Even faster regulation can be achieved by using the cross section available for the liquid A of the layer part 7 is reduced from the arcuate piece 6 downwards.

Dies lässt sich mit einer Form nach Fig. 3a oder einer Form nach Fig. 3b verwirklichen.This can be done with a shape according to FIG. 3a or a Realize the shape according to Fig. 3b.

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e-9-e-9-

In Fig· 3a weist der Schichtteil 7 eine vom Bogenstück 6 an zugespitzte Form auf.In Fig. 3a, the layer part 7 has a from Elbow 6 to a pointed shape.

In Fig. 3t) wird eine Verringerung des Querschnittes des Schichtteiles 7 dadurch erhalten, dass dreieckige Aus-1 sparungen 17 angebracht werden.In Fig. 3t), a reduction of the cross section of the layered part 7 is obtained in that triangular training savings 1 to 17 is attached.

Eine etwaige Kombination dieser beiden Formen ist auch möglich.Any combination of these two forms is also possible.

Diese Aenderung des Querschnittes A des SchichtteilesThis change in the cross section A of the layer part

7 hat zur Folge, dassAt? sich nun sowohl durch die Aenderung7 has the consequence that At? now both through the change

/ η/ η

von h als auch durch die Aenderung von A ändert.of h as well as by changing A.

Der Effekt ist in Fig. 4 dargestellt, aus der hervorgeht,dass bei einer gleichen Aenderung h—>h des Flüssigkeitspegels die Aenderung des Flüssigkeitsstromes m —■> m„, wobei ein Gleichgewichtszustand besteht, viel grosser als bei der in Fig. 2 dargestellten Situation ist.The effect is shown in Fig. 4, from which it can be seen that with the same change h -> h in the liquid level the change in the liquid flow m - ■> m ", where a state of equilibrium exists, is much greater than in the situation shown in FIG.

Auf diese Weise kann also sehr schnell die Flüssigkeitszufuhr an sich ändernde Betriebsbedingungen angepasst werden.In this way, the liquid supply can be adapted very quickly to changing operating conditions will.

Die Verdampfungsvorrichtung nach Fig. 1 kann in der chemischen Prozesstechnik zum Eindampfen von Stoffen verwendet werden.The evaporation device according to FIG. 1 can be used in chemical process engineering for the evaporation of substances will.

Die Vorrichtung kann auch in Systemen verwendet werden bei denen ein verdampfendes und kondensierendes Medium Wärme transportiert.The device can also be used in systems in which an evaporating and condensing medium is heat transported.

Ein derartiges System ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist dabei mit den en Bezugsziffern bezeichnet.Such a system is shown schematically in FIG. The device of Fig. 1 is with the en reference numerals.

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Die Dampfabfuhrleitung 2 verbindet den Raum im Behälter 1 mit einem Raum lh, in dem ein Kondensorgebilde 12, z.B. der Erhitzer eines Heissgasmotors, angeordnet ist. ,Der Bodem des Behälters 1 ist nun geschlossen; es braucht kein Kondensat abgeführt zu werden und es ist eine Fülleitung 13 vorhanden, über die eine genügende Menge Medium in die Vorrichtung eingeführt werden kann.The vapor discharge line 2 connects the space in the container 1 with a space 1h in which a condenser structure 12, for example the heater of a hot gas motor, is arranged. The bottom of the container 1 is now closed; no condensate needs to be discharged and there is a filling line 13 via which a sufficient amount of medium can be introduced into the device.

Der Raum 14 ist über eine Kondensatleitung 15 mit dem Flüssigkeitsbehälter 8 verbunden. In der Leitung 15 befindet sich eine Flüssigkeitssperre 16. Beim Betrieb wird sich in der Vorrichtung eine derartige Menge Medium befinden, dass unten im Behälter 1 Flüssigkeit vorhanden ist, die das untere Ende des Schichtteiles 5 benutzt.The space 14 is connected via a condensate line 15 the liquid container 8 connected. In the line 15 there is a liquid barrier 16. When operating There is such an amount of medium in the device that there is liquid at the bottom of the container 1 that contains the lower end of the layer part 5 used.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende.The operation of this device is as follows.

Ueber die Heizwendel k wird wieder der Wand des Behälters 1 Wärme zugeführt. Es sei bemerkt, dass die Wärmezufuhr statt über eine Heizwendel auf jede andere bekannte Weise, z.B. mittels eines Brenners oder eines chemischen Erhitzungssystems, erfolgen kann. Infolge der zugeführten Wärme wird, wie oben beschrieben wurde, Flüssigkeit aus der Schicht 5 verdampfen, wobei im stationären Zustand die Menge aus dem Behälter 8 zugeführter Flüssigkeit gleich der Menge verdampfender Flüssigkeit ist.Via the heating coil k , the wall of the container 1 is again supplied with heat. It should be noted that the heat can be supplied in any other known manner, for example by means of a burner or a chemical heating system, instead of via a heating coil. As a result of the supplied heat, as has been described above, liquid will evaporate from the layer 5, the amount of liquid supplied from the container 8 being equal to the amount of evaporating liquid in the steady state.

Der Dampf strömt über die Leitung 2 in den Raum 14% und kondensiert dort auf dem Kondensor 12.The steam flows through line 2 into space 14 % and condenses there on condenser 12.

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Das Kondensat strömt über die Leitung 15 und die Flüssigkeitssperre 16 in den Behälter 8 zurück. Die Flüssigkeitssperre in dieser Leitung sorgt dafür, dass beim Anlassen der Vorrichtung kein Dampf durch diese Leitung strömen kann. Beim Betrieb bildet sich eine Flüssigkeitssäule, die dafür.sorgt, dass eine Strömung in Richtung auf den Behälter 8 auftritt.The condensate flows back into the container 8 via the line 15 and the liquid barrier 16. the Liquid barrier in this line ensures that when the device is started, no steam passes through it Line can flow. During operation, a column of liquid forms, which ensures that a flow occurs in the direction of the container 8.

Im stationären Zustand strömt eine Menge Dampf zu dem Kondensor, die gleich der Menge zum Behälter 8 strömender Flüssigkeit ist. Wenn die Kühlleistung des Kondensors 12 zunimmt, nimmt der Druck im Raum 14 ab, wodurch die Flüssigkeitssäule in der Leitung' 15 hinaufsteigt. Die dazu benötigte Flüssigkeit wird dem Behälter 8 entzogen, so dass der Flüssigkeitspegel darin abnimmt. Dies bedeutet, dass die poröse Schicht 7> 6, 5 der Wand eine geringere Menge Flüssigkeit zuführen wird. Die nun zugeführte Flüssigkeitsmenge ist zu gering für den ursprünglichen Zustand und somit gewiss zu gering für die benötigte Leistungsvergrösserung. Der Mangel an Flüssigkeit wird von der Schicht 5 aus der Sich auf dem Boden des Behälters befindenden Flüssigkeit aufgesaugt. Auf diese Weise passt sich das System also sehr leicht an Leistungsänderungen des Kondensors an.In the steady state, an amount of steam flows to the condenser which is equal to the amount flowing to the container 8 Liquid is. When the cooling capacity of the condenser 12 increases, the pressure in space 14 decreases, whereby the column of liquid rises in line '15. The liquid required for this is withdrawn from the container 8, so that the liquid level therein decreases. This means that the porous layer 7> 6, 5 of the wall will add a smaller amount of liquid. The amount of liquid now supplied is too small for the original one Condition and thus certainly too low for the required increase in performance. The lack of fluid is caused by the layer 5 from the itself on the bottom of the container the liquid is absorbed. In this way, the system adapts to changes in performance very easily of the condenser.

Wenn das System bei hohen Temperaturen Wärme transportieren soll, z.B. falls der Kondensor durch den Erhitzer eines Heissgasmotors gebilde't wird, sollen Metalle, wie Na oder K, als Medium verwendet werden.If the system is to transport heat at high temperatures, e.g. if the condenser goes through the heater a hot gas engine is formed, metals such as Na or K should be used as the medium.

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In diesem Falle tritt die Gefahr auf, dass bei höheren Sauerstoffkonzentrationen die poröse Schicht und die Wand des Behälters 1 stark angegriffen werden. Die Oxyde sind schwer flüchtig, was bedeutet, dass diese beim "Verdapfen in der porösen Schicht 5 zurückbleiben und sich dort anhäufen, so dass die Sauerstoffkonzentrationen dort den zulässigen Wert überschreiten können. Um eine derartige Anhäufung zu vermeiden, wird bei der Vorrichtung nach Fig.6 das Kondensat aus dem Raum Ik über eine Abfuhrleitung 20 in ein Vorratsgefäss 21 zurückgeführt. An das Vorratsgefäss 21 schliesst sich eine Leitung 22 an, in der sich eine Pumpe und ein Verschlussglied 2k befinden. Ueber der Pumpe 23 steht eine Umlaufleitung 25, die dafür sorgt, dass bei geschlossenem Verschlussglied 2k die von der Pumpe gelieferte Flüssigkeit in das Vorratsgefäss zurückströmen kann. Die Leitung 22 schliesst sich an die Unterseite des Behälters 1 an. Die Unterseite des Behälters 1 steht über eine Leitung in der sich eine Pumpe 27 befindet, mit dem Behälter 8 in Ver*- bindung.In this case, there is a risk that the porous layer and the wall of the container 1 will be severely attacked at higher oxygen concentrations. The oxides are not very volatile, which means that they remain in the porous layer 5 during "evaporation" and accumulate there so that the oxygen concentrations there can exceed the permissible value. In order to avoid such an accumulation, the device according to FIG. 6, the condensate is returned from the space Ik via a discharge line 20 to a storage vessel 21. A line 22, in which there is a pump and a closure member 2k, is connected to the storage vessel 21. Above the pump 23 there is a circulation line 25, which for this purpose ensures that when the closure member 2k is closed, the liquid delivered by the pump can flow back into the storage vessel. The line 22 connects to the underside of the container 1. The underside of the container 1 is connected via a line in which a pump 27 is located the container 8 in connection.

Die Pumpe 27 ist nun derart eingestellt, dass sie stets eine gröseere Menge dem Behälter 8 zuführt als aus der porösen Schicht verdampft. Die überschüssige Flüssigkeit wird nun auf der Unterseite aus der Schicht 5 herausströmen und dabei die nicht verdampften Oxyde mitführen, so dass keing Anhäufung dieser Oxyde in der Schicht 5 auftreten kann.The pump 27 is now set in such a way that it always supplies a larger amount to the container 8 than it does from evaporated from the porous layer. The excess liquid will now flow out of layer 5 on the underside and entrain the non-evaporated oxides so that no Accumulation of these oxides in the layer 5 can occur.

In den Systemen nach den Figuren 5 und 6 ist ein Verdampfergebilde nach Fig. 1 mit elektrischer Erhitzung angewandt. Stattdessen können auch andere Ausführungen verwendet werden, z.B. wie sie in den Figuren 7 und 8 dar-In the systems according to FIGS. 5 and 6 there is an evaporator structure according to FIG. 1 with electrical heating applied. Instead, other designs can also be used, e.g. as shown in Figures 7 and 8.

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Claims (4)

ipstellt sind. Dabei enthält der Verdampfer eine Anzahl Rohre 30, die auf der Ober- bzw. Unterseite in Platten 31 bzw. 32 aufgenommen sind. Diese Platten 31 und 32 unterteilen einen Behälter 33 in einen Dampfraum 3k, einen Erhitzungsraum 35 und einen Kondensatraum 36. An den Erhitzungsraum schliesst sich eine Zufuhrleitung 37 für Wärmeverbrennungsgase an, welche Gase mit Hilfe von Führungsquerwanden 38 durch den Raum 35 und längs der Aussenseite der Rohre 30 zu einer Abfuhrleitung 39 geführt werden. Die Rohre 30 sind auf der Innenseite mit einer porösen Schicht ^O versehen, die auf der Oberseite über den Rand der Rohre abgebogen ist und dort mit Kondensat in einem Behälter kl benutzt wird. Die vnn der porösen Schicht kO aus dem Behälter kl angesaugte Flüssigkeit verdampft in den Rohren 30, wobei der Dampf über die Dampfabfuhrleitung 2 zu dem Kondensor strömen kann. Kondensat strömt über die Kondensatleitung 15 in den Behälter 41 zurück. Bei dem Verdampfer nach Fig. 8 fliesst das Kondensat über die Leitung 22 und die Leitung 26 mit der Pumpe 27 zurück. PATENTANSPRUECHE;are provided. The evaporator contains a number of tubes 30 which are received on the top and bottom in plates 31 and 32, respectively. These plates 31 and 32 divide a container 33 into a vapor space 3k, a heating space 35 and a condensate space 36. A supply line 37 for heat combustion gases connects to the heating space, which gases with the help of guide transverse walls 38 through the space 35 and along the outside of the Pipes 30 are led to a discharge line 39. The tubes 30 are provided on the inside with a porous layer ^ O, which is bent on the top over the edge of the tubes and is used there with condensate in a container kl. The liquid sucked in from the container k1 from the porous layer kO evaporates in the tubes 30, the steam being able to flow via the steam discharge line 2 to the condenser. Condensate flows back into the container 41 via the condensate line 15. In the evaporator according to FIG. 8, the condensate flows back via the line 22 and the line 26 with the pump 27. PATENT CLAIMS; 1. Vorrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeiten, die mit mindestens einer heizbaren Wand und mit Mitteln versehen ist, mit deren Hilfe die betreffende Flüssigkeit als ein dünner Film über die genannte Wand verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel durch eine poröse Schicht gebildet werden, von der ein erster Teil die Wand bedeckt und auf- der Oberseite über ein Bogenstück in einen zweiten Schichtteil übergeht, der sich in einiger Entfernung von dem ersten Schichtteil erstreckt und von einem Flüssig-1. Device for evaporating liquids, which is provided with at least one heatable wall and with means with the help of which the liquid in question is distributed as a thin film over said wall, thereby characterized in that said means are formed by a porous layer, a first part of which is the wall covered and on the upper side passes over an arc into a second layer part, which is some distance away extends from the first layer part and from a liquid 409847/0558409847/0558 keitsbehälter umgeben ist, in den eine Zuführleitung für zu verdampfende Flüssigkeit mündet.keitsbehält is surrounded, in which a feed line for liquid to be evaporated opens. 2» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte zweite Teil der Schicht einen in Richtung auf das Bogenstück zunehmenden Querschnitt aufweist.2 »Device according to claim 1, characterized in that that said second part of the layer has a cross-section that increases in the direction of the curved piece. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil der Schicht mit einer Anzahl Aussparungen versehen ist, die sich in Richtung auf das Bogenstück verjüngen3. Device according to claim 2, characterized in that that the second part of the layer is provided with a number of recesses which taper in the direction of the curved piece 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Schicht durch eine Anzahl Gazen mit groben Maschen gebildet wird, die von einer Gazeschicht mit feineren Maschen umgeben sind.4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3 »characterized in that that the porous layer is formed by a number of gauzes with a coarse mesh, which is formed by a gauze layer with are surrounded by finer meshes. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum, in dem der Dampf gebildet wird, über eine Dampfleitung mit einem Kondensor verbunden ist,der über eine Kondensatleitung mit dem Flüssigkeitsbehälter angeordnet ist und sich in der Kondensatleitung eine Flüssigkeitssperre befindet. 5 » Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the space in which the steam is formed is connected via a steam line to a condenser, which is arranged via a condensate line with the liquid container and a liquid barrier is located in the condensate line is located. 6, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3 oder kt bei der die zu verdampfende Flüssigkeit ein Metall ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum, in der Dampf gebildet W.rd, über eine Dampfleitung mit einem Kondensor verbunden ist, der über eine Kondensatleitung mit einem.Sammelgefäss verbunden ist, von dem aus das Kondensat dem Flüssig-. keitsbehälter in derartigem Masse zugeführt wird, dass die zugeführte Flussxgkeitsmenge grosser als die verdampfende Menge ist.6, device according to one or more of claims 1, 2, 3 or k t, in which the liquid to be evaporated is a metal, characterized in that the space in which the vapor is formed is connected to a condenser via a vapor line , which is connected to a collecting vessel via a condensate line, from which the condensate is transferred to the liquid. Keitsbehälters is supplied in such a mass that the supplied Flussxgkeitspaket is greater than the amount evaporating. 409847/0558409847/0558 LeerseiteBlank page
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