DE345233C

DE345233C - Verfahren und Einrichtung zum Entfernen von Feuchtigkeit aus Gasen oder Daempfen und zum Erhitzen von Gasen und Daempfen

Info

Publication number: DE345233C
Application number: DE1917345233D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1917-01-06
Filing date: 1917-01-06
Publication date: 1921-12-06

Description

Verfahren und Einrichtung zum Enffernen von Feuchtigkeit aus Gasen oder Dämpfen und zum Erhitzen von Gasen und Dämpfen.
Die nachstehend beschriebene Erfindung hat den Zweck, Feuchtigkeit und dampfförmige Bestandteile aus Gasen oder auch den Feuchtigkeitsgehalt aus Dämpfen zu entfernen und gleichzeitig eine Erhitzung der Gase oder eine Überhitzung der Dämpfe zu bewirken. Je nach der besonderen Verwendungsart kann Feuchtigkeitsentfernung oder -Erhitzung hauptzweck sein, in manchen Fällen wird auf die gleichzeitige Erreichung bei der Wirkungen Wert zu legen sein. r Das neue Verfahren verbessert das bekannte Verfahren, nach welchem einem Gemisch von Gasen oder Dämpfen und flüssigen Bestandteilen durch eine Düse mittels mehr oder weniger weitgehender Expansion eine erhebliche lebendige Kraft gegeben und unter inöglichst geringer Störung der lebendigen Kraft, beispielsweise durch Fliehkraftwirlaing die Feuchtigkeit von den gas- oder dampfförmigen Teilen abgeschieden wird und besteht darin, daß die so entfeuchteten Gase oder Dämpfe noch durch einen Diffusor geschickt werden, wodurch in an sich bekannter Weise die Geschwindigkeits- in Druckenergie zurückverwandelt wird und die Gase oder Dämpfe erhitzt werden.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bwsteht demgemäß in der Kombination zweier bekannter Einrichtungen, nämlich einer Düse, in der das zu behandelnde Medium expandiert, und eines mit einer Ableitung für die ausgeschiedene Flüssigkeit versehenen kanals einerseits, durch den das Medium mit der erzeugten Geschwindigkeitsenergie möglichst störungsfrei weiterströmt, und der so ausgebildet ist, beispielsweise durch Krümmung, daß eine Trennung der gas- oder dampfförmigen Teile von den flüssigen Teilen stattfindet, und eines Diffusors anderseits, durch den die lebendige Kraft des gas- oder dampfförmigen Teiles in Druckenergie zurückverwandelt wird.
Die Ausbildung der- Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens und die Wirkungs-Weise seien an Hand der Abbildungen er-Läutern.
Abb. 1 zeigt die Einrichtung in einer beispielsweisen Ausfüûhrungsform: Durch das Rohr a strönlt das zu behandelnde Medium der Düse b zu. In der Düse b wird durch Expansion kinetsiche Energie erzeugt. Mit der erzeugten kinetischen Energie strömt das Aferlium durch den gekrümmten Kanal c weiter. Durch Fliehkraftwirkung trennen sich die flüssigen von den gas- oder dampfförmigen Teilen. Die flüssigen Teile gelangen ; an die Außenseite des Kanals und werden durch den Behälter e aufgenommen.
Die gas- oder dampfförmigen Teile strömen möglichst ungestört in dem Diffusor f, in dem die kinetische Energie in Druckenergie zurückverwandelt wird, und in dem durch die annähernd adiabatische Kompression die Er. hitzung eintritt.
Die Abb. 2 bis 5 moögen zur weiteren Erläuterung der ÄVirkungsweise dienen. Abb. stellt die Einrichtung noch einmal dar; es isl darin nur zum Zwecke der leichteren Veranschaulichung durch die Abb. 3 bis 5 der gekrümmt Kanal c der Abb. I gerade gestreckt worden. Abb. 3 zeigt den Druckverlauf. In der Düse findet die Druckabnahme p1-p2 statt.
In dem Kanal bleibt der Drcuk möglichst unverändert, in dem Diffusor steigt der Druck wieder an, wobei infolge der Reibungsverluste beim Strömen durch den Apparat der erreichte Enddruck um einen geringen Betrag#p niedriger sein wird als der Anfangsdruck p1. Das Geschwindigkeitsschaubild nach Abb. 4 bedarf keiner weiteren Erläuterung. Abb. 5 stellt den Temperaturverlaui dar. Entsprechend der adiabatischen Expansion in der Düse sinkt die Temperatur, bleibt wie der Druck im Kanal annähernd gleich und steigt im Diffusor wieder an, und zwar bei geeigneter Wahl der Expansion bis über die Anfangstemperatur um den Betrag iN hinaus. Die letztere Wirkung ist nicht ohne weiteres einzusehen und sei daher an einem Beispiel näher erläutert Es handle sich um die Trocknung und Überhitzung nassen Wasserdampfes. Der Vorgang ist in Abb. 6 im Temperatur-Entropiediagramm dargestellt. A sei der Anfangszustand, wobei der Feuchtigkeitsgrad durch das Verhältnis AB/CB gegeben ist. In der Düse expandiert der Dampf adiabatisch von A nach D, wodurch bekanntlich der Feuchtigkeitsgrad zunimmt auf DE Durch die Wasserabscheidung FE wird der Zustand der Trockenheit des Dampfes (Punkt E) vollständig oder annähernd erreicht. Durch die von E aus einsetzende annähernd adiabatische Kompression steigt die Temperatur bis G an, wobei J H G die Linie konstanten Druckes p3 darstellt. Daß tatsächlich G höher liegen muß als der AusgangspunktA, geht aus folgender Überlegung hervor. Begännc die Kompression beim Zustande D, also ohne Wasserabscheidung, so könnte die Temperatur bei A erreicht werden, und die bei der adiabatischen Kompression auf das Medium übertragene Wärme würde außer der Temperatursteigerung D A die teilweise Wiederverdampfung der Feuchtigkeit DE/FE bewirken.
Beninnt dagegen die Kompression für das getrocknete Medium im Punkt E, so fällt ein ÄVärmeaufwand für Wiederverdampfung von Feuchtigkeit fort, und der Gesamtbetrag des Ävänuewertes der im Diffusor übertragenen Energie dient zur Temperaturerhöhung.
Als Anwendungsbeispiel für das das Verfahren seien die Trocknung und Überhitzung gesättigten Wasserdampfes sowie die teilweise Ausscheidung des in der atmosphärischen Luft enthaltenen Wasserdampfes und die Erhitzung der getrockneten Luft gekennzeichnet. Auch feste in Gasen oder Dämpfen enthaltende Bestandteile können durch das beschriebene Verfahren ausgeschieden werden.
Zur Kennzeichnung des erreichbaren technischen Fortschrittes diene folgendes Beispiel.
Es handle sich um teilweise Entfernung des in der atmosphärischen Luft enthaltenen Wasserdampfes. Früher bediente man sich dazu gewisser Wasserdampf absorbierender Chemikalien, oder man kühlte die Luft durch Kältemaschinen ab und brachte dadurch den in der Luft enthaltenen Wasserdampf zur teilweisen Kondensation und Ausscheidung.
Gemäß vorliegender Erfindung geschieht die Entfernung des Wasserdampfes in folgender Weise: Es handle sich um atmosphärische Luft von 300 C und 75 Prozent relativer Feuchtigkeit. Der Wasserdampfgehalt ist dabei o;o23 kg/cbm Die Luft expandiert in der Düse von 1,0 Atm. abs. Druck auf 0,5 Atm. abs.
Die dabei pro Kubikmeter erzeugte lebendige Kraft ist 6 450 m/kg, was infolge des adiabatischen Expansionsvorganges einer Wärmeentziehung von etwa 15,0W. E./cbm entspricht.
Die Luft kühlt sich dadurch auf 7° C ab, wobei 6,o W.E. für die reine Abkühlung der Luft, 9,o W.E. für die Ausscheidung von 0, OI 5 kg Wasserdampf dienen. Hierauf findet die Kompression in dem Diffusor statt, die bei verlustfreiem Arbeiten wieder bis auf 1,0 Atm. getrieben werden könnte, wegen der Strömungsverluste jedoch nur bis etwa o,g Atm. abs. möglich ist. Es ist daher ein Druckverlust von nur 1,0-o,0#o, 1 Atm. entstanden, während für die Wasserabscheidung 0,5 Atm. Druckabfall nutzbar gemacht worden ist. Die g, o W E, die für das Kondensieren von 0,015 kg Wasserdampf dienten, erhitzen bei der Kompression im Diffusor die Luft um 340, so daß dieselbe mit 30 + 34 = 640 C zur Verfügung steht, wobei der Wasserdampfgehalt gleichzeitig von o, o23 auf o,oo8 kg vermindert ist. Für Trocknungs-und metallurtische Zwecke ist ein derartiges Ausscheidungs- und Erhitzungsverfahren von außerordentlicher Bedeutung, insbesondere, wenn es in so einfacher und ökonomischer Weise wie gemäß vorliegender Erfindung durchgeführt wird.

Claims

PATENT-ANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Entfernen von dampfförmigen Bestandteilen aus Gasen oder von Feuchtigkeit aus Dämpfen oder Gasen und zum Erhitzen von Gasen und Dämpfen, wobei durch eine Düse 0. dgl. lebendige Kraft erzeugt und die Ausscheidung durch Fliehkraftwirkung herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, tlaß nach Erzeugung der lebendigen Kraft und der danach erfolgten Ausscheidung von Flüssigkeit die Gase oder Dämpfe durch einen Diffusor geschickt werden, wodurch in an sich bekannter Weise die Geschwindigkeits- in Druckenergie zurückverwandelt wird, und die Gase oder Dämpfe crhitzt werden.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeiclinet durch die Kombination einer Düse, ill der das zu behandelnde Medium expandiert, und eines mit einer Ableitung fi die ausgeschiedene Flüssigkeit versehene Kanals einerseits, durch den das Mediu: mit der erzeugten Geschwindigkeit energie möglichst störungsfrei weite strömt, und der so ausgebildet ist, be spielsweise durch Krümmung, daß ei Trennung der gas- und dampfförmige Teile von den flüssigen Teilen stattfinde und eines Diffusors anderseits, durch de die lebendige Kraft des gas- oder damp förmigen Teiles in Druckenergie zurücl rerwandelt wird.