DE2548632A1

DE2548632A1 - Verdampfer fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2548632A1
Application number: DE19752548632
Authority: DE
Inventors: Alan George Skyring
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-29
Filing date: 1975-10-30
Publication date: 1977-05-05
Also published as: FR2329317B1; FR2329317A1

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL.. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN PATENTANWÄLTE O C / p C O y D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

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Alan George Skyring, Brisbane, Queensland / Australien

Verdampfer für Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft einen Verdampfer für Flüssigkeiten, mit einem Dampfkasten, einer Reihe von vertikalen, durch den Kasten sich erstreckenden Rohren, deren Enden offen sind, einem unterhalb des Kastens liegenden Sammler und einem oberhalb des Kastens liegenden Sammler.

Bei den in Rede stehenden Verdampfern für Flüssigkeiten handelt

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es sich um eine Bauart, die dazu dient, Festkörper aus einer übersättigten Flüssigkeit in einem kontinuierlichen Prozess herauszukristallisieren. Die Flüssigkeit wird während ihrer Strömung verdampft und damit auch diejenige Flüssigkeit, die darin in Schwebung gehaltene Kristalle am Auslass trägt.

Für eine hohe Durchströmung, können im wesentlichen identische Einheiten vorgesehen werden, die entweder für eine mehrstufige Kristallisation in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind.

Insbesondere für die Kristallisation von Zucker aus Sirup wurde schon vorgeschlagen, obere und untere Sammler zu verwenden, die durch vertikale Rohre miteinander verbunden sind, während beliebige Fallrohre vorgesehen sind, um die Flüssigkeit vom oberen zum unteren Sammler zurückzuleiten.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines modifizierten Aufbaus für den oberen und unteren Sammler und für die Fallrohre, um in der Einheit eine zirkulierende, laminare "Pfropfenströmung" zu erzeugen. Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass nahe der Reihe von Rohren ein Fallrohr angeordnet ist, das sich im wesentlichen längs der gesamten Länge der Rohrreihe erstreckt und den unteren und oberen Sammler miteinander verbindet.

Das Fallrohr weist einen grossen Querschnitt auf und erstreckt sich längs der gesamten Länge der Reihe von vertikalen Steigrohren. Der obere und untere Sammler und das Fallrohr können dann integral als voneinander abgeteilte Bereiche des Gehäuse ausgebildet werden.

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Zur Förderung der laminaren Strömung vom oberen Ende der Rohrreihe zum Fallrohr können laterale, vertikale Leitwände direkt oberhalb der Rohrreihe und gekrümmte, in Abstand voneinander liegende Leitwände nahe der Flüssigkeitsoberfläche vorgesehen werden, um die Flüssigkeitsströmung in Richtung auf das Fallrohr abzulenken und einen Einschluss an der Oberfläche zu reduzieren.

Die vertikalen Leitwände können über dem Fallrohr befestigt werden und sich nach unten zum Fallrohr erstrecken, so dass getrennte Strömungsabteile darin gebildet werden.

Wie beschrieben, ruft jede Einheit eine zirkulierende Strömung vom Einlass zum unteren Sammler durch die Rohre zum oberen Sammler und dann durch das Fallrohr erneut zum unteren Sammler hervor, wobei die Strömung eine im wesentlichen laminare Pfropfenströmung über das gesamte Strömungsgebiet darstellt. Eine solche Anordnung ist insbesondere wirksam, indem sie die Bildung von ruhenden Zonen und lokalen Zirkulationsströmungen vermeidet. Da dies zu ungleichmässigen Kristallgrössen führen würde, werden mit dem erfindungsgemässen System gleichmässigere Kristallgrössen geschaffen.

Als Auslass wird der überlauf vom oberen Sammler genommen, wobei man diesen Oberlauf als Eingang zu einer weiteren ähnlichen Einheit führen kann.

Mit der Erfindung ist weiter ein verbesserter Dunstauslass vom oberen Sammler zur Reduzierung von Kristalleinschlüssen geschaffen worden. Der Dunstauslass besteht aus scharfen Biegungen, wobei die Aussenseite von jeder Biegung öffnungen aufweist. Die scharfe Richtungsänderung wirft die mitgerissenen Kristalle

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und die Flüssigkeit nach aussen durch die Öffnungen heraus aus dem Dunststrom, von wo sie zur Einheit zurückgeleitet werden. Die Anordnung wirkt somit wie ein leistungsfähiger Mitreissabscheider.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene, vertikale Längsansicht eines Verdampfers,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Schnittlinie 2 ... 2 nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Schnittlinie 3 ...3 nach Fig. 1, und

Fig. 4 eine modifizierte Ausführungsform für die Rohrreihe.

Bei dem dargestellten Verdampfer handelt es sich um einen Zwillingstyp mit zwei Zellen 1o, 11, die symmetrisch zu der Trennlinie C angeordnet sind. Ein gemeinsamer Dampfauslass aus einem oberen Raum AA1 ist weiter vorgesehen.

Ein Gehäuse 12 umschliesst die Vorrichtung. Jede Zelle weist eine Reihe Verdampf errohre 1 3 für die Flüssigkeit auf, die am unteren und oberen Ende offen sind und sich zwischen durchlöcherten Platten 14, 15 erstrecken. Letztere bilden zusammen mit den Seitenplatten einen Dampfkasten. Der Dampf gelangt durch die Räume 16 zwischen den Rohren 13 und erhitzt die Flüssigkeit, die dabei durch die Rohre 13 in pfropfenartiger Strömung von

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einem unteren Einlassammler 17 zu einem oberen Sammler 18 strömt. Im oberen Sammler 18 ist die Flüssigkeitsoberfläche mit 19 angedeutet.

Ein oder mehrere vertikale Leitwände 2o erstrecken sich quer von einer Seite der halben Zelle zur anderen und oberhalb der Reihe von Rohren 13 und leiten die Flüssigkeit in laminarer Strömung zu einem Fallrohr 21. Ähnliche, nicht gezeigte vertikale Leitwände können sich längs des unteren Sammlers 17 erstrecken, um die Flüssigkeit aus dem Fallrohr 21 in laminarer Strömung zu den Rohren 13 zu richten.

Das Fallrohr 21 erstreckt sich über die gesamte Länge der Rohrreihe 13, so dass über den wesentlichen Teil der Arbeitstiefe der Flüssigkeit eine vollkommene Trennung zwischen der Aufwärtsströmung durch die Rohre 13 und der Abwärtsströmung durch das Fallrohr 21 vorliegt.

Die Rohre können unter Bedingungen beaufschlagt werden, die einen Flüssigkeitsschlupf vermeiden und eine Pfropfenströmung hervorrufen (d.h. Flüssigkeitspfropfen sind durch Dampfblasen voneinander getrennt, die den gesamten Rohrquerschnitt einnehmen). Das grosse rechteckförmige Fallrohr 21 begrenzt den Strömungswiderstand an der Grenzschicht bei der Thermosiphonwirkung und fördert (zusammen mit der Leitwand 2o) eine laminare Strömung zwischen den Sammlern 17, 18.

Die Flüssigkeit gelangt in das System über einen Einlass 5o, wobei eine Leitwand 51 einen direkten Zutritt in das Fallrohr 21 verhindert. Am Flüssigkeitsauslass 51 sind nicht gezeigte Mittel angeschlossen, um die Strömung zu steuern. Eine Querströmung zwischen den beiden Fallrohren 21 kann durch einen

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Auslass 52 und einen Einlass 53 vorgesehen werden. Der Ein- und Auslass 52, 53 ist jeweils mit einer nicht gezeigten Klappe versehen, die eine Einstellung der Strömung von 52 nach 53 erlauben, jedoch eine Rückströmung verhindern.

Der von der Oberfläche 19 abtretende Dunst will Flüssigkeitströpfchen und Kristalle mitreissen und diese aus dem Flüssigkeitskreis lauf wegtragen.

Im oberen Teil 12A des Gehäuses 12 ist gemäss Fig. 3 ein Mitreissabscheider angeordnet, wobei die links von der Mittelebene C liegende Seite symmetrisch aufgebaut ist.

Der Dunst (mit den eingeschlossenen Kristallen und der Flüssigkeit) wird von dem Dunstraum 11A.über die Reihe von Rohren 13 durch eine nachfolgend näher beschriebene, die Kristalle und die Flüssigkeit abscheidende Einrichtung zu einem Dunstkanal 23 und dann zu einem mit einem Auslass 24 verbundenen Kondenser geleitet.

Der Dunst gelangt zu diesem Zweck zwischen aufeinanderfolgende, gekrümmte Platten 25, 26, 27, 28 und 29, so dass er längs eines sinusförmigen Weges geführt wird. Die Platte 26 ist bei 26A geschlitzt und ein überhängender Schlitz ist bei 3o zwischen den Platten 27, 28 und bei 2 7A zwischen den Platten 25, 27 vorgesehen. Die Zentrifugalkraft treibt die mitgerissenen Festkörper und die Flüssigkeit radial nach aussen und durch die Schlitze 26A, 3o, 27A, von wo aus sie nach unten zu einer Passage 31 und zu einem Fallrohr 32 gelangen, das sie, wie in Fig. 1 gezeigt, zum Flüssigkeitsspiegel zurückleitet. Nach unten geneigte Flansche 33 und an den flachen Teilen der Platten 26 bzw. 29 führen die

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Flüssigkeit, die längs der inneren Oberfläche der Platten durch die Dunstströmung bewegt wird, nach unten zu einer geneigten Wand 35 (Fig. 1) der Anordnung und dann zur Passage 31.

Auf diese Weise werden die eingeschlossenen Feststoffe und die Flüssigkeitströpfchen entfernt und zur Hauptflüssigkeitsmasse zurückgeführt.

Fig. 4 zeigt eine Teildraufsicht auf eine Reihe von Rohren, welche anstelle der Ausführung nach Fig. 2 verwendet werden können.

Eine Reihe von vertikalen Leitwänden 4oa, 4ob, 4oc erstreckt sich zwischen Seitenplatten 41, 42. Der Raum zwischen den Leitwänden 4ob und 4oc ist in eine Reihe von kleinen Abteilen durch Querwände aufgeteilt, während der Raum zwischen den Leitwänden 4oa, 4ob nicht aufgeteilt ist, so dass ein einzelner länglicher Kanal 44 vorliegt. Dieser Aufbau wiederholt sich wie dargestellt. Die Abteile 43 bilden Rohre gleich den Rohren 13 gemäss Fig. 2, während die Kanäle 44 ein Äquivalent zu den Räumen 16 darstellen und mit Dampf zum Erhitzen ausgefüllt sind.

Das Vorsehen eines solchen Wabensystems ist in manchen Fällen preisgünstiger als das Rohrsystem nach Fig. 2. Darauf hinzuweisen ist, dass aufgrund der rechteckförmigen Gestalt der Zellen diese zu mehrzelligen Einheiten miteinander gekuppelt werden können, was eine wirtschaftlichere Ausnutzung des Raumes und des miteinander in Verbindung stehenden Leitungssystems bedeutet.

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Claims

Patentansprüche

1. Verdampfer für Flüssigkeiten mit einem Dampfkasten, einer Reihe von vertikalen,durch den Kasten sich erstreckenden Rohren, deren Enden offen sind, einem unterhalb des Kastens liegenden Sammler und einem oberhalb des Kastens liegenden Sammler, dadurch gekennzeichnet , dass nahe der Reihe von Rohren (13, 43) ein Fallrohr (21) angeordnet ist, das sich im wesentlichen längs der gesamten Länge der Rohrreihe erstreckt und den unteren und oberen Sammler (17, 18) miteinander verbindet.

2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Kasten und das Fallrohr

(21) rechteckförmig sind und eine gemeinsame Trennwand besitzen.

3. Verdampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Rohre (13,43) voneinander in Abstand liegen.

4. Verdampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Rohre rechteckförmig sind und durch längliche, rechteckförmige, unterteilte Kanäle

(43) gebildet werden,und dass der Dampfkasten aus ähnlichen, jedoch nicht unterteilten, länglichen, rechteckförmigen Dampfkanälen (44) besteht, wobei je ein Kanal (43) auf einen Kanal

(44) folgt.

5. Verdampfer nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass eine quer sich erstreckende, vertikale Leitwand @o)über der Rohrreihe (13, 43) und dem Fallrohr (21) vorgesehen ist.

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6. Verdampfer nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass eine quer sich erstreckende vertikale Leitwand am unteren Sammler (17) vorgesehen ist.

7. Verdampfer nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Antimitreiss-Anordnung, die vom oberen Sammler (18) zu einem Dunstauslass

(24) führt, wobei die Anordnung enthält: eine sinusförmige Dunstpassage, wenigstens eine Öffnung in der äusseren Passagenwand an einer Biegung derselben, die zu einer Flüssigkeits-Fes tkörperpas sage (31) führt, und ein Flüssigkeits-Festkörperfallrohr (32),das von der Passage (31) nach unten zur Flüssigkeitsmasse im Verdampfer führt.

8. Verdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Passage an ihrer Innenwand wenigstens einen Flansch (33) aufweist, der nach unten in Richtung der Dunstströmung geneigt ist.

9. Antimitreiss-Anordnung für einen Verdampfer, g e kennzeichnet durch eine sinusförmige Dunstpassage, wenigstens eine Öffnung (26Ä, 27A, 3o) in der Aussenwand der Passage an einer Biegung derselben; eine Flüssigkeits-Festkörperpassage (31), welche mit dem durch die Öffnung hindurchgelangenden Material beaufschlagt wird; und ein Flüssigkeits-Festkörperfallrohr (32), das von der Passage (31) nach unten zur Flüssigkeitsmasse im Verdampfer führt.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein abstehender Flansch (33) an einer Wand der Passage vorgesehen ist, der in Richtung der Dunstströmung geneigt ist.

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