DE3721132C2 - Mehrstufige Plattenverdampferanlage mit in Reihe geschalteten Stufen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Plattenver­ dampferanlage mit in Reihe geschalteten Stufen gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Plattenverdampfer oder -kondensatoren für derartige Verdampferanlagen sind aus dem Stand der Technik mannigfaltig bekannt.

So zeigt die DE-PS 32 20 774 einen Plattenverdampfer bzw. -kondensator, bei dem die einen Kanal bildenden Durchbre­ chungen für den Zustrom des zu kondensierenden Mediums im mitt­ leren Bereich der Platten liegen, wobei jeweils vier Durchbre­ chungen pro Platte vorgesehen sind. Im oberen Bereich jeder Plat­ te ist stets eine Durchbrechung für das verdampfte Medium vorge­ sehen, wobei diese fluchtenden Durchbrechungen einen durchgehen­ den Kanal bilden.

In dem DE-GM 69 01 589 ist ein als Plattenverdampfer ausgebildeter Flüssigkeitserhitzer offenbart, bei dem das Heiz­ medium und das eingedampfte Produkt über Öffnungen im oberen Plattenbereich zu- bzw. abgeführt werden.

Die DE-OS 15 19 591 zeigt einen Plattenapparat zum Ein­ dampfen von Flüssigkeiten, bei dem diese Öffnungen für die Zu­ führung des Wärmeträgers und für die Abführung des eingedampften Produktes sowie der entstandenen Brüden auf gleicher Höhe am oberen Ende der Platte vorgesehen sind.

Verdampfer dieser Art werden bekanntlich stufenweise betrieben, indem die einzelnen Verdampfer hintereinander geschal­ tet werden. Nach dem Stand der Technik ist jeder Verdampferstufe ein Abscheider zugeordnet. Diese Abscheider können stehend ange­ ordnet sein, wie das beispielsweise aus dem Prospekt "Eindampf­ anlagen" der Firma APV Rosista GmbH (ReG 205/2/5.88) hervorgeht, oder aber auch liegend, wie in Fig. 1 der DE-AS 10 95 785 ge­ zeigt. In den Abscheidern erfolgt die Trennung des den Verdampfer verlassenden Brüden-Konzentrat-Gemisches. Die abgetrennten Brüden werden dem Sammler entnommen und zur Beheizung in den nächstfol­ genden Plattenverdampfer eingeleitet, während das dem Abscheider entnommene Konzentrat als Vorkonzentrat dem nächsten Verdampfer zugeführt wird. Diese bekannten Anlagen machen eine Vielzahl von Verteilerstücken, Rohrbögen und Rohrleitungen bzw. Anschlüssen erforderlich, was zu unnötigen Druckverlusten auf der Brüdenseite führt. Zudem sind die separaten Abscheider raumaufwendig und auch kostspielig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, mehrstufige Plattenverdampferanlagen so zu vereinfachen, daß der bauliche Aufwand auf ein Minimum reduziert wird und gleichzeitig die Druckverluste auf der Brüdenseite verringert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer mehrstu­ figen Plattenverdampferanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß die Verdampferstufen ausgehend von den Durchbrechungen für das zu kondensierende Medium und für das ver­ dampfte Medium über Stutzen an einen gemeinsamen Abscheider ange­ schlossen sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Gegenstand des untergeordneten Anspruchs 2.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme werden die Brüden ohne abrupte Änderung ihrer Strömungsrichtung - also weitgehend stoßfrei - unmittelbar in den nachgeschalteten Abscheider einge­ leitet, der allen Verdampferstufen gemeinsam ist. Hierdurch wer­ den die Druckverluste auf der Brüdenseite auf ein Minimum redu­ ziert. Dieser Vorteil wirkt sich auch auf den thermischen Wir­ kungsgrad insofern positiv aus, da als Folge der weitgehend stoß­ freien Verbindung die Anlage bei gleichem Druck mehrere Stufen aufweisen kann. Dieser Vorteil trägt auch zu einer größeren Wirt­ schaftlichkeit bei.

Auch ist durch diese Maßnahme die Verweilzeit des Pro­ duktes kürzer, ein Umstand, der insbesondere bei hitzeempfindli­ chen Produkten, z. B. Nahrungsmitteln, bedeutsam ist.

Darüber hinaus hat sich auch gezeigt, daß auf die Pumpen zur Förderung der vorkonzentrierten Flüssigkeit in die nächste Verdampferstufe vollständig verzichtet werden kann. Auf­ grund der geringen Druckverluste sowie der kürzeren Verbindungs­ wege reicht nämlich das Druckgefälle zur Förderung der Flüssig­ keit zwischen den einzelnen Stufen aus. Mit dem Fortfall der Pum­ pen reduzieren sich zwangsläufig der Energiebedarf sowie die Er­ satzteilbeschaffung.

Ein Ausführungsbeispiel einer mehrstufigen Plattenver­ dampferanlage mit in Reihe geschalteten Stufen ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher veranschaulicht. In dieser zeigen in rein schematischer Weise:

Fig. 1 eine Ansicht einer Platte für das zu verdampfen­ de Medium eines in einer erfindungsgemäßen Ver­ dampferanlage eingesetzten Plattenverdampfers,

Fig. 2 eine Ansicht einer Platte für das zu konden­ sierende Medium eines in einer erfindungsmäßen Verdampferanlage eingesetzten Plattenverdamp­ fers,

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung eines aus den Platten nach Fig. 1 und 2 zusammengesetzten Plattenver­ dampfers, und

Fig. 4 eine isometrische Darstellung einer erfindungs­ gemäß ausgeführten mehrstufigen Plattenverdamp­ feranlage.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ansicht einer Platte, wobei in Fig. 1 eine Platte 1 für das zu verdampfende Medium (Produkt) und in Fig. 2 eine Platte 2 für das zu kondensierende Medium (Dampf) dargestellt sind.

Die aus Blech bestehenden Platten 1, 2 sind im wesent­ lichen rechteckig und in einem Rahmengestell zwischen einer Gestellplatte 4 und einer Deckelplatte 3 fluchtend geführt und Fläche an Fläche lösbar zu einem Stapel gespannt.

Die Platten 1, 2 sind in bekannter Weise mit einer Profilierung versehen und können über in die Räume für das zu verdampfende Medium liegende, mit Abstand zueinander an­ geordnete Sicken und durch in den Räumen für das zu konden­ sierende Medium angeordnete Entfernungsteile gegeneinander abgestützt sein. Es ist auch eine andere Profilierung der Platten 1, 2 möglich.

Die Platten 1, 2 bilden in bekannter Weise mittels zwischen ihnen angeordnete Dichtungen 5 abwechselnd für das zu verdampfende Medium (Produkt) sowie das zu kondensierende Medium (Dampf) geschlossene Strömungsräume, die über mitein­ ander fluchtende, von Durchbrechungen der Platten 1, 2 gebil­ dete Zu- und Abströmöffnungen mittels entsprechender Ausbildung der Dichtungen mit dem jeweiligen Medium beschickbar sind.

Mit 6 sind die Durchbrechungen für den Zustrom des zu verdampfenden Mediums (Produkt) angedeutet, wobei eine jede Durchbrechung 6 im unteren Teil der entsprechenden Platte 1 bzw. 2 vorgesehen ist. Der Abstrom des zu verdampfenden Me­ diums (Produkt) erfolgt über die Durchbrechungen 7, durch wel­ che sowohl das Konzentrat als auch die Brüden abgeführt werden.

Die fluchtenden Durchbrechungen 6 bzw. 7 bilden Kanäle, durch welche die entsprechenden Medien hindurch­ geführt werden.

Mit 8 sind die Durchbrechungen für das zu kondensieren­ de Medium (Dampf) bezeichnet, welche miteinander fluchten und ebenfalls einen durchgehenden Kanal bilden, während mit 9 Durchbrechungen angedeutet sind, durch welche das Kondensat des Dampfes abströmt.

Wie namentlich die Fig. 3 der Zeichnung deutlich macht, liegen die einen Kanal bildenden Durchbrechungen 8 für den Zustrom des zu kondensierenden Mediums (Dampf) im Bereich des oberen Endes einer jeden Platte 1, 2 während die Durchbrechungen 7 für das zu verdampfende Medium (Produkt) einschließlich Brüden neben und etwa in gleicher Höhe der Durchbrechungen 8 liegen.

Die Arbeitsweise eines einzigen Plattenverdampfers oder -kondensators einer Verdampferanlage soll anhand der Fig. 3 näher erläutert werden. Dabei ist mit 10 die Anfangs­ platte und mit 11 die Endplatte bezeichnet.

Das zu verdampfende Medium (Produkt) wird über die Durchbrechung 6 der Gestellplatte 4 eingeleitet (Fig. 3) und durchsetzt die Durchbrechungen 6 der beiden nächstfolgenden Platten 10 und 2. Durch entsprechende Ausbildung der Dich­ tung 5 im Bereich der Durchbrechung 6 der nächstfolgenden Platte 1 wird das zu verdampfende Medium (Produkt) diagonal nach oben geleitet und dabei von dem zu kondensierenden Me­ dium (Dampf) erwärmt. Des Produkt wird dann zusammen mit dem Brüden über die Durchbrechungen 7 nach vorne ausgetragen.

Hingegen strömt das zu kondensierende Medium (Dampf) durch die Durchbrechungen 8 der Gestellplatte 4 sowie die Durchbrechung 8 der folgenden Anfangsplatte 10 und beaufschlagt anschließend daran die nächstfolgende Platte 2. Das sich aus dem Dampf bildende Kondensat wird dann über die Durchbrechungen 9 nach vorn abgeführt.

Sinngemäße Vorgänge spielen sich in den beiden Platten 1, 2 vor der Endplatte 11 ab. Da das Prinzip des Wärmeaustausches bei Plattenverdampfern dieser Art an sich bekannt ist, kann hier auf weitere Einzelheiten verzichtet werden.

Die besonderen Vorteile einer erfindungsgemäß ausge­ führten Verdampferanlage sind aus Fig. 4 der Zeichnung ersicht­ lich. Diese Figur zeigt eine dreistufige Plattenverdampferanlage, wobei die einzelnen Stufen I-III durch einen Plattenverdampfer gebildet sind, wie er oben beschrieben wurde. Es ist klar, daß die Erfindung auf die dreistufige Ausführung keineswegs be­ schränkt ist; vielmehr sind mehr aber auch weniger als drei Stu­ fen der Verdampferanlage möglich und denkbar.

Den drei Stufen I-III der Anlage ist ein einteiliger Abscheider zugeordnet, der aus den Teilen 12a, 12b und 12c be­ steht, wobei zwischen den Teilen 12a und 12b bzw. 12b und 12c Zwischenplatten 13 bzw. 14 angeordnet sind, während den Abschluß des Abscheiders in Fig. 4 der Zeichnung links die Stirnplatte 15 bildet. Die Durchbrechung 7 jeder Gestellplatte 4 der Anlage wird von einem Anschlußstutzen 16 umgeben, welcher in den zugeordneten Teil 12a bzw. 12b bzw. 12c des Abscheiders weitgehend stoßfrei einmündet.

Die gleichen Überlegungen gelten sinngemäß für die Durchbrechung 8, welche - bis auf die entsprechende Durch­ brechung des ersten Plattenverdampfers - von einem Anschluß­ stutzen 17 umgeben ist, der in den zugeordneten Teil 12b bzw. 12c des Abscheiders weitgehend stoßfrei einmündet.

Die Arbeitsweise der Verdampferanlage ist die folgende:
In Stufe I der Anlage wird das verdampfte Medium, also das Konzentrat zusammen mit den Brüden über den Anschluß­ stutzen 16 in den Teil 12a des Abscheiders eingeleitet. Die Brüden gelangen von da aus entsprechend dem angedeuteten Pfeil in den Anschlußstutzen 17 der Stufe II und dienen dort als Heizmedium. Hingegen wird das Konzentrat dem Teil 12a des Ab­ scheiders mittels der Pumpe 18 entnommen und in die Durch­ brechung 6 der Stufe II als Vorkonzentrat eingeführt. Sinn­ gemäß erfolgt die weitere Behandlung der die Stufe II ver­ lassenden Brüden bzw. des Konzentrates.

Durch die besondere Lagerung der Durchbrechungen 7 und 8 bzw. der sie umgebenden Anschlußstutzen 16 und 17 sowie deren kurze und weitgehend auch stoßfreie Verbindung mit dem zugeordneten Teil, z. B. 12a, 12b des Abscheiders, werden die dem thermischen Wirkungsgrad der Anlage beeinträchtigenden Druckverluste auf ein Minimum reduziert.

Claims (2)

1. Mehrstufige Plattenverdampferanlage, mit in Reihe geschal­ teten Stufen, bei denen jeweils die aus Blech be­ stehenden und mit einer Profilierung versehenen, im wesent­ lichen rechteckigen Platten in einem Rahmengestell zwischen einer Gestellplatte und einer Deckelplatte des Rahmengestells fluchtend geführt Fläche an Fläche lösbar zu einem Stapel gespannt sind, wobei die Platten mittels zwischen ihnen an­ geordneten Dichtungen abwechselnd für ein zu verdampfendes Medium und ein zu kondensierendes Medium geschlossene Strö­ mungsräume bilden, die über miteinander fluchtende, von Durch­ brechungen der Platten gebildete Zu- und Abströmöffnungen mittels entsprechender Ausbildung der Dichtungen mit dem je­ weiligen Medium beschickbar sind und die einen Kanal bilden­ den Durchbrechungen für den Zustrom des zu kondensierenden Mediums im Bereich des oberen Endes der Platten etwa höhen­ gleich neben den einen Kanal für das verdampft Medium bil­ denden Durchbrechungen angeordnet sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verdampferstufen ausgehend von diesen Durchbrechungen (8 bzw. 7) über Stutzen (17 bzw. 16) an einen gemeinsamen Abscheider an­ geschlossen sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abscheider mittels Zwischenplatten (13, 14) in einzelne Kammern (12a, 12b, 12c) so unterteilt ist, daß das der Vorstufe (z. B. I) über den Stutzen (16) entnommene, ver­ dampfte und über den Stutzen (17) der nachfolgenden Stufe (z. B. II) als zu kondensierendes Medium eingeführte Medium von dem den Stutzen (16) der nachfolgenden Stufe (II) verlassenden verdampften Medium getrennt ist.