DE323344C

DE323344C - Horizontal evaporator, especially for sugar manufacture

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Publication number: DE323344C
Application number: DE1919323344D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1918-01-11
Filing date: 1919-03-27
Publication date: 1920-07-20

Description

Liegender Verdampfapparat, namentlich für Zuckerfabrikation. Es sind Verdampfapparate bekannt, bei clenen die zu konzentrierende Flüssigkeit in langen senkrechten oder wagrechten Röhren von oben nach unten herabrieselt -und die man als stehende oder liegende Verdampfapparate bezeichnet.Horizontal evaporator, especially for sugar production. There are Evaporators known, with clenen the liquid to be concentrated in long vertical or horizontal tubes trickle down from top to bottom - and the one referred to as vertical or horizontal evaporators.

Die stehenden Verdampfapparate suchte man dadurch zu- verbessern, daß.die nur zum Teil am unteren Rohrende gespeiste Flüssigkeit von unten nach oben durch den beim Heizen entwickelten Dampf kletternd und aus den Röhren herausgetrieben wurde. Dieses Verfahren bedingt einen hochgespannten und daher auch hocherhitzten Dampf, dessen Energie ausreichend ist, um die Flüssigkeit emporzutreiben. Die Apparate, die nach diesem Verfahren arbeiten, sind für eine dampfsparende Verdampfstation mit mehrfacher Dampfausnützung (Multipleeffet) engeeignet, weil das geringe, bei solcher Dampfstation verfügbare Temperaturgefälle nicht ausreicht, um die kletternde Aufwärtsbewegung der zu konzentrierenden Flüssigkeit zustande zu bringen. Daneben besteht besonders für die Zuckerfabrikation die Gefahr, daß der zu konzentrierende Zuckersaft durch den hoeherhitzten Dampf Verfärbung erleidet.An attempt was made to improve the standing vaporizers by dass.the liquid fed only partially at the lower end of the pipe from bottom to top climbing through the steam developed during heating and driven out of the tubes became. This process requires a highly stressed and therefore highly heated one Vapor, the energy of which is sufficient to propel the liquid upwards. The apparatus who work according to this process are in favor of a steam-saving evaporation station with multiple use of steam (Multipleeffet) narrowly suitable because the low, at such steam station available temperature gradient is not sufficient to the climbing To bring about upward movement of the liquid to be concentrated. Besides there is a risk, especially for sugar production, that the to be concentrated Sugar juice suffers discoloration from the heated steam.

Bei den bekannten liegenden Verdampfapparaten, in welchen die Flüssigkeit von oben nach unten durch untereinander liegende Schichten von wagrechten Röhren mittels Eigengewicht herunterrieselt, wurde das Heben der Flüssigkeit durch den entwickelten Dampf gänzlich vermieden, und man verfolgte bei solchen Apparaten nur den Zweck, das unregelmäßige, stürmische Kochen der Flüssigkeit beim Übertritt aus dem einen in den nächsten Körper dadurch zu beseitigen, da.ß zwischen den einzelnen Körpern einer Mehrkörperverdampfstation je ein Zwischenapparat eingeschaltet ist, in welchem die abzudampfende Flüssigkeit fein verteilt auf die in dem nächsten Körper herrschende Temperatur herabgeht. Der Effekt solcher bekannten liegenden Verdampfapparate ist jedoch kein günstiger. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit in den Röhren, namentlich wenn diese von geringem Durchmesser sind, wird durch den ausströmenden Dampf beim Eintritt der Flüssigkeit in die Röhren stark gehemmt, so daß die Wirksamkeit der Heizfläche vermindert wird, wozu noch der Umstand beiträgt, daß sich die Rohre infolge der kleinen Geschwindigkeit der Flüssigkeit durch Verunreinigungen rasch verstopfen. Nur wenn die Rohre nicht zu lang sind, keinen zu kleinen Durchmesser besitzen und mit einer sehr dünnen Schicht Flüssigkeit am Boden berieselt werden, ist dieser Apparat einigermaßen betriebsfähig. Falls aber die Berieselungsschicht in den obersten Rohren. im Verhältnisse zum Rohrdurchmesser gering gehalten wird, damit der entwickelte Dampf frei zu beiden Seiten abströmt, um' in den Rohren regelmäßige Konzentration der Flüssigkeit zu erreichen, so werden die unteren Röhren immer weniger und weniger Flüssigkeit erhalten, und der Apparat kann verhältnismäßig wenig Flüssigkeit verarbeiten.In the known horizontal evaporators in which the liquid from top to bottom through layers of horizontal tubes lying one below the other trickling down under its own weight, the liquid was lifted by the The development of steam was avoided entirely, and such apparatus was only followed the purpose of the irregular, stormy boiling of the liquid when it passes over to eliminate the one in the next body by the fact that between the individual Bodies of a multi-body evaporation station each have an intermediate device switched on, in which the liquid to be evaporated is finely divided into that in the next body the prevailing temperature goes down. The effect of such known horizontal evaporators however, it is not a cheaper one. The velocity of the liquid in the tubes, namely if these are of small diameter, the escaping steam will cause the Entry of the liquid into the tubes is greatly inhibited, so that the effectiveness of the Heating surface is reduced, to which the fact that the pipes as a result also contributes The low speed of the liquid can quickly become clogged by impurities. Only if the pipes are not too long, do not have a diameter that is too small and be sprinkled with a very thin layer of liquid on the floor, this is this Apparatus reasonably operational. But if the sprinkling layer is in the top Pipes. is kept small in relation to the pipe diameter so that the developed steam flows freely on both sides in order to 'regular concentration of the in the pipes To reach liquid, the lower tubes become fewer and fewer Receive liquid, and the apparatus can process relatively little liquid.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Abschaffung dieser Übelstände. Der neue Apparat besitzt wie die bekannten liegenden Verdampfapparate ebenfalls an jedem Ende eine geschlossene Flüssigkeitskammer - mit wagrechten Rinnen an den Außenseiten der Rohrböden, wird jedoch aus den Kammerböden gespeist, und die unterste Rohrschicht mündet mit ihren Rohrenden in die an. Kammerboden befindliche Flüssigkeit. Die Rohre sind nicht wagrecht sondern schräg und mit schwacher Steigung gegen den anderen Rohrboden angeordnet, bei dem sie oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Rinne münden. Das untere Rohrende ist nur auf eine geringe Länge mit Flüssigkeit gefüllt, deren Spiegel sich zufolge der schwachen Steigung der Rohre jedoch weit am Boden der Rohre erstreckt. Im Ruhezustande bleibt das obere Rohrende trocken. Wird der Apparat mit Dampf beheizt, so entwickelt sich in den Rohren Dampf, welcher am oberen Rohrende in die Flüssigkeitskammer ungehindert ausströmen kann und dabei die am Rohrboden befindliche Flüssigkeit bis über den oberen Bodenrand treibt, so daß sie in die darunter befindliche Rinne ausfließt. In dieser Rinne steht der Flüssigkeitsspiegel über der unteren Mündung der nächstoberen Rohrschicht, welche gegen das andere Ende ebenfalls schwach ansteigt und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Rinne ausmündet. Dieser Vorgang wiederholt sich bis in die oberste Rinne.The present invention aims to remedy these inconveniences. Like the well-known horizontal evaporators, the new device also has it a closed liquid chamber at each end - with horizontal channels at the Outside of the tube sheets, however, is fed from the chamber floors, and the bottom one The pipe layer opens with its pipe ends into the. Liquid located in the chamber bottom. The pipes are not horizontal but inclined and with a slight slope towards the arranged another tube sheet, in which it is above the liquid level of the Open to the gutter. The lower end of the pipe is only a short length with liquid filled, the level of which, however, is wide due to the weak slope of the tubes extends at the bottom of the tubes. The upper end of the pipe remains dry in the resting state. If the apparatus is heated with steam, steam develops in the pipes, which can flow out unhindered at the upper end of the tube into the liquid chamber and thereby the liquid located on the tube sheet drifts above the upper edge of the base, so that it flows out into the channel below. The liquid level is in this channel over the lower mouth of the next upper pipe layer, which is towards the other end also rises slightly and opens out above the liquid level of the channel. This process is repeated up to the topmost channel.

Ausführungsbeispiele des Apparates nach der Erfindung sind auf der Zeichnung dargestellt. Fig. i ist ein senkrechter Längsschnitt, Fig. 2 ein senkrechter Querschnitt. Fig. 3 zeigt die Saftzirkulation in den Röh; ren. Fig.4, 5 und 6 veranschaulichen schematisch verschiedene Abänderungen der Röhrenanordnung mit angedeuteter Saft- und Dampfzirkulation.Embodiments of the apparatus according to the invention are on the Drawing shown. Fig. I is a vertical longitudinal section, Fig. 2 is a vertical section Cross-section. Fig. 3 shows the juice circulation in the roe; Ren. Fig.4, 5 and 6 illustrate schematically different modifications of the tube arrangement with indicated juice and steam circulation.

i ist der kastenartige Körper des Verdampfapparates. a, z sind senkrechte Röhrenböden, in welche die Röhren 3 eingewalzt sind. 4, 4 sind die beiden vor den Böden angebrachten Flüssigkeitskammern. Die Röhren 3 werden iaußen vom Heizdampf umspült, wobei die zu verdampfende Flüssigkeit durch diese Röhren .zirkuliert. Die Röhren 3 sind abwechselnd in schwach: ansteigenden Schichten übereinander angeordnet. Jede. von diesen Rohrschichten besitzt auf der Außenfläche der Böden befestigte wagrechte und trichterförmige Rinnen 5, welche sich über die ganze Breite des Röhrenkörpers erstrecken. Die Rohre sind in jeder Schicht parallel angeordnet. Wenn der Apparat im Gang ist, so befindet sich die abzudampfende Flüssigkeit sowohl am Boden der beiden Flüssigkeitskammern, als auch in den wagrechten Rinnen. Die Röhren können auch svmmetriscli angeordnet werden, so daß jede Röhrengruppe zwei Reihen schräger Röhren enthält.i is the box-like body of the vaporizer. a, z are perpendicular Tube bottoms into which the tubes 3 are rolled. 4, 4 are the two in front of the Liquid chambers attached to the floors. The tubes 3 are exposed to the heating steam washes around, the liquid to be evaporated circulating through these tubes. the Tubes 3 are alternately arranged in slightly rising layers one above the other. Every. possessed of these pipe layers attached to the outer surface of the floors horizontal and funnel-shaped grooves 5, which extend over the entire width of the tubular body extend. The tubes are arranged in parallel in each layer. When the apparatus is in progress, the liquid to be evaporated is both at the bottom of the both liquid chambers, as well as in the horizontal channels. The tubes can also svmmetriscli can be arranged so that each group of tubes is two rows sloping Contains tubes.

Lim bei Verwendung von langen und dünnen Röhren 3 diese zu versteifen, könn;n in der Mitte senkrechte Versteifungsplatten 6, welche von den Rohren 3 in gleichmäßiger Verteilung durchdrungen werden, a1#lgeordnet sein.Lim when using long and thin tubes 3 to stiffen them, can; n in the middle vertical stiffening plates 6, which from the tubes 3 in be penetrated evenly distributed, be a1 # lordered.

Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende: Die zu verdampfende Flüssigkeit wird in eine der beiden Flüssigkeitskammern 4 durch den Stutzen 8 eingezogen, bis sich"die unteren Mündungen der tiefsten Röhrenlage unter dem Flüssigkeitsspiegel befinden. Die Flüssigkeit füllt dann die unteren Teile aller Röhren dieser Röhrenlage, und infolge der Beheizung der Röhren von außen fängt sie aii zu kochen. Der sich entwickelnde Dampf entweicht durch die schräg aufsteigenden Röhren 3 und reißt die Flüssigkeitsteilchen mit, so daß aus dem höherliegenden Ende jedes Rohres ein Gemisch von Dampf und Flüssigkeit in die Rinne 5 stromartig hineinfließt. Der Dampf steigt dann durch die Kammern hinauf zum Saftfänger. Die Flüssigkeit wird in -beschriebener Weise weiter befördert, bis sie unter stetiger Dampfentwicklung in die oberste Röhrenlage gelangt. Durch die fast bis zu den Stirnwänden verlängerten oberen Mündungen 3" der obersten Röhrenlage fließt der eingedickte Saft, durch am unteren Ende zwec'.tmäßig abgebogene Schutzwände 7 gegen Zerspritzen geschützt, herunter in die Bodenrinnen 9, aus denen er nach Bedarf durch die Stutzen io zum nächsten Verdampf körper abgezogen wird, oder er fließt über den oberen Rand der Trennungswand herüber in die Bodenabteilung i i, von der aus er von neuem den Weg durch die Röhren 3 antritt.The operation of the apparatus is as follows: The liquid to be evaporated is drawn into one of the two liquid chambers 4 through the nozzle 8 until "the lower mouths of the deepest tube layer are below the liquid level. The liquid then fills the lower parts of all tubes of this tube layer, and as a result of the heating of the tubes from the outside it begins to boil. The developing steam escapes through the sloping tubes 3 and entrains the liquid particles, so that from the higher end of each tube a mixture of steam and liquid flows into the channel 5 flows in. the vapor then rises up through the chambers to the juice trap. the liquid is further conveyed in -beschriebener manner until it passes under constant development of steam in the uppermost tube row. by almost to extended to the end walls upper mouths 3 "of the uppermost tube row flows the thickened juice, through at the lower end zwec'.tmä Protected against splashing, bent protective walls 7, down into the floor channels 9, from which it is withdrawn as required through the nozzle io to the next evaporator body, or it flows over the upper edge of the partition wall over into the floor compartment ii, from which it is from new the way through the tubes 3 begins.

Je nach dem gewählten' Neigungswinkel der Röhren 3 sind verschiedene Abänderungen möglich. In Fig. i ist eine symmetrische Anordnungsweise abgebildet, bei welcher der Saft fortschreitend stets in die nächsthöhere der Rinnen 5 g?elangt. Nach Fig.4 ist der Steigungswinkel etwas steiler, die Rinnenlagen 5 jedoch gegenseitig etwas der Höhe nach versetzt, so daß auch hier der Saft noch immer fortschreitend in die nächsthöhere Rinne gelangen muß. Nach Fig. 5 sind die Rinnen 5 auf beiden Seiten symmetrisch angeordnet, der Saft gelangt jedoch infolge entsprechend größeren Steigungswinkels der Röhren 3 nach seiner Rückkehr zur selben Kammerseite um zwei Rinnen höher, so daß in jeder Röhrenlage zwei voneinander getrennte Saftströme, zweigängigem Gewinde ähnlich, zirkulieren. Fig. 6 veranschaulicht schematisch eine Anordnungsweise rnit dreigängiger Zirkulation.Depending on the chosen angle of inclination of the tubes 3 are different Changes possible. In Fig. I a symmetrical arrangement is shown, in which the juice always progresses into the next higher of the channels 5. According to FIG. 4, the slope angle is somewhat steeper, but the channel layers 5 are mutually exclusive slightly offset in height, so that here too the juice is still advancing to the next higher Must reach gutter. According to Fig. 5 are the gutters 5 arranged symmetrically on both sides, but the juice arrives accordingly larger angle of inclination of the tubes 3 after its return to the same side of the chamber two gutters higher, so that in each tube layer two separate juice flows, similar to a double thread. 6 schematically illustrates a Arrangement with three-pass circulation.

Die Vorteile dieser Bauart lassen sich wie folgt zusammenfassen: i. Da die Länge der Röhren, deren Durchmesser klein sein kann, nicht beschränkt ist und die Rohrböden die Stirnwände des Apparates vollständig einnehmen können, ist ' es möglich, in einem Körper der beschriebenen Bauart mindestens eine doppelt so große Heizfläche. unterzubringen, wie in einem liegenden oder stehenden Apparate gewöhnlicher Bauart und gleicher Größe. Somit ist i m= Heizfläche bedeutend billiger.The advantages of this design can be summarized as follows: i. Since the length of the tubes, the diameter of which can be small, is not limited and the tube sheets can completely occupy the end walls of the apparatus 'It is possible to have at least one double in a body of the type described large heating surface. to be accommodated, as in a lying or standing apparatus common design and same size. Thus, i m = heating surface is significantly cheaper.

2. Die Verdampfung geht unter außerordentlich günstigen Verhältnissen vor sich, weil zunächst der Saft, welcher mittels des entwickelten Dampfes durch die Röhren getrieben wird, sich in sehr dünnen Schichten auf die Heizfläche verteilt, so daß die Verdampfung schneller erfolgt als bei den bisher bekannten Berieselungsapparaten. Ferner wird die Saftgeschwindigkeit in den Röhren gegenüber der bisher üblichen wesentlich vergrößert, weil das Gewicht des Saftes nur mit einer verschwindend kleinen Komponente der Saftzirkulation entgegenwirkt, wogegen bei den bisherigen Einrichtungen mit stehenden Röhren das ganze Gewicht der Flüssigkeit zur Geltung kommt. Außerdem tritt bei den stehenden Apparaten der Übelstand auf, daß die emporgeschleuderte Flüssigkeit in die Röhre, aus welcher -sie herauskam, zurückfällt, wodurch die Saftgeschwindigkeit wiederum ungünstig beeinflußt- wird. Dies ist bei der vorliegenden Bauart nicht möglich, da der Saft, der einmal die Röhre passiert hat, unbedingt in die nächsten Rohre gelangen muß, was für die gleichmäßige Zirkulation und Erreichung der größtmöglichen Saftgeschwindigkeit von Bedeutung ist.2. The evaporation takes place under extraordinarily favorable conditions in front of him, because first of all the juice, which by means of the developed steam passes through the tubes are driven, distributed in very thin layers on the heating surface, so that the evaporation takes place faster than with the previously known sprinklers. Furthermore, the speed of the juice in the tubes is compared to the previous one significantly increased because the weight of the juice is only infinitely small Component of the juice circulation counteracts what in the previous facilities with upright tubes the entire weight of the liquid comes into its own. aside from that the inconvenience of the stationary apparatus occurs that the one that is thrown upwards Liquid falls back into the tube from which it came out, increasing the speed of the juice is again adversely affected. This is not the case with the present design possible, since the juice that has passed the tube once is necessarily in the next Pipes must get what for the uniform circulation and achieving the greatest possible Juice speed matters.

3. Die geringe Steigung, die der Saft beim Durchströmen der Röhren zu überwinden hat, bietet ferner den Vorteil, daß die Zirkulation bereits bei ganz mäßigem Temperaturgefälle vor sich geht, wogegen bei stehenden Apparaten ein stürmisches Kochen herbeigeführt «-erden muß, um die Zirkulation einzuleiten und zu erhalten. Der vorliegende Apparat wird somit auch bei ganz geringem Wärmegefälle tadellos arbeiten, was in Verbindung mit der oben erwähnten Möglichkeit, in einem Körper ungewöhnlich große Heizflächen unterzubringen, die Ausnützung des Heizdampfes in 'Mehrkörperapparaten ganz bedeutend steigert.3. The slight slope that the juice takes as it flows through the tubes has to overcome, also has the advantage that the circulation is already at whole moderate temperature gradient takes place, whereas with stationary apparatus a stormy one takes place Boil must be brought about in order to initiate and maintain the circulation. The present apparatus is therefore faultless even with a very small heat gradient work what in conjunction with the above-mentioned possibility in a body to accommodate unusually large heating surfaces, the utilization of the heating steam in 'Increases multi-body apparatus quite significantly.

Der Saftinhalt des ganzen Körpers ist ein sehr geringer, und es sind fast gar keine toten Räume vorhanden, so daß der gesamte Saft sich stets in einer gleichmäßigen Zirkulation befindet. Dadurch wird jedes unnötige Verweilen des Saftes im Apparate vermieden, was namentlich bei den Körpern mit hohen Heizdampftemperaturen von Wichtigkeit ist, da eine Verfärbung des Saftes nicht stattfinden kann.The juice content of the whole body is a very small one, and there are almost no dead spaces at all, so that the entire juice is always in one even circulation. This will remove any unnecessary lingering of the juice Avoided in the apparatus, especially in the case of bodies with high heating steam temperatures It is important that the juice cannot be discolored.

5. Der Apparat kann unter jedem Druck, und auch unter Vacuum, vorteilhaft arbeiten.5. The apparatus can be operated under any pressure and also under vacuum work.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Horizontal evaporator, especially for sugar production, characterized in that the steam pipes (3) arranged in layers are weak rise and in on the outside of the tube sheets (a, 2) within the liquid chambers (q) attached horizontal channels (5) open so that they open with the lower end of the pipe lie below and the upper one above the relevant liquid level and the liquid to be evaporated from the bottom (8) of the chambers (4) by means of the from it developed steam one after the other through the pipe layers from below to is promoted above. Horizontal evaporation apparatus according to claim i, characterized in that that the steam pipe layers alternate from one tube sheet to the other in such a way are arranged so that they cross in the middle without touching each other, and there by means of a common vertical connecting wall (6) which is penetrated by all steam pipes (3), or by means of horizontal iron rods be supported, for the purpose of long tubes of small diameter in large numbers and thereby increase the heating surface ztt.