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Verfahren zur Wärmeübertragunq von einer Heizquelle an eine einzudampfende
Flüssigkeit mittels eines dritten wärmeüberführenden Mediums.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Eindampfen
von Flüssigkeiten in der Weise, daß die Kondensations-Wärme des komprimierten Heizdampfes
für das Eindampfen benutit wird.
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Rei solchem Verfahren arbeitet man mit sehr niedrigen Temperaturdifferenzen,
und wenn die Wärme an die einzudampfende Flüssigkeit, -ie üblich, bei RVärmeleitung
durch eine feste Trennungsfläche, z.R. eine Rohrwand, übergeführt werden soll, muß
die einzudampfende Flüssigkeit in einer äußerst dünnen Schicht an der festenWandfläche
vorhanden sein, da eine Verdampfung von der Oberfläche oder ein Kochen im Innern
der Flüssigkeit sonst nicht in wirtschaftlichem Maße erzielt werden kann.
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Bei der Verwendung von ganz dünnen Flüssigkeitsschichten tritt aber
der Übelstand auf, daß sich an der festen Trennungsfläche Krusten aus den in der
einzudampfenden Flüssigkeit vorhandenen festen Stoffen (z. B. aufgelösten Salzen
o. dgl.) absetzen. Dies hängt in erster Linie damit zusammen, daß die Wärmezufuhr
zur Flüssigkeitsschicht von innen stattfindet, derart, daß die größte Hitze in der
Rohrwand selbst vorhanden ist und die niedrigste Temperatur an der Flüssigkeitsoberfläche.
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Die Bildung von Krusten wird deshalb hauptsächlich an der Rohrwand
vorkommen, und die Krusten haften an der Rohrwand.
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Das vorliegende Verfahren bezweckt, diesen Überlstand zu beseitigen,
und dies wird dadurch erzielt, daß die Kondensationswärme des komprimierten Abdampfes
zuerst an Ol übertragen wird, von dem die Wärme dann] durch Strahlung o. dg. an
die Oberfläche der einzudampfenden Flüssigkeit übertragen wird.
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Falls durch eine solche Wärmeübertragung trotzdem Krusten gebildet
werden sollten, u-ird die Krustenbildung auf jeden Fall nur da auftreten, wo die
größte Hitze vorkommt, also in diesem Fall in den äußersten Flüssigkeitsschichten.
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Die etwa auftretenden Krusten haben also keine Gelegenheit dazu,
sich an der Rohrwandung festzusetzen und werden ohne weiteres von der strömenden
Flüssigkeit mitgerissen.
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Außerdem braucht man, da die NVärmezufuhr ja an der Oberfläche der
Flüssigkeitsschicht stattfindet, nicht so dünne Schichten zu verwenden, indem der
entwickelte Dampf ja keine Flüssigkeit durchdringen muß, um entweichen zu können.
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Um bei der Verwendung von Öl als Wärmeübertragungsmittel soviel wie
möglich Wärmeübertragungsverluste
zu vermeiden, vollzieht sich
gemäß vorliegender Erfindung die Wärmeübertragung von dem komprimierten Abdampf
an das öl durch unmittelbare Berührung, z. B. in einer Vorrichtung, die einem Strahlkondensator
ähnlich ist, und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß
darin, daß die Wärmeübertragung von der Heizquelle (d. h. von dem komprimierten
Abdampf) an das öl durch unmittelbare Berührung stattfindet, während die Wärmeübertragung
vom öl an die einzudampfende Flüssigkeit durch Strahlung o. dgl. stattfindet, so
daß beide Übertragungsprozesse ohne Wärmedurchgang durch eine feste Wandfläche sich
vollziehen.
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Das Öl, das als Wärmeübertragungsmittel benutzt werden soll, muß
der Bedingung genügen, daß es in der einem Strahlkondensator ähnlichen Wärmeübertragungsvorrichtung
keine Emulsion mit dem Kondenswasser bildet, sondern sich am Boden des Wärmeübertragungsgefäßes
von dem Kondenswasser möglichst vollständig trennt. Solche öle, die sich als Wärmeübertragungsmittel
eignen, sind z. B. schwere und mittelschwere mineralische Schmieröle.
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Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung für die Ausführung des Verfahrens
schaubildlich dargestellt.
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A ist das Eindampfungsgefäß, dessen Oberteil mit einem Kompressor
C verbunden ist, der den Abdampf komprimiert und denselben in komprimiertem Zustand
in den Wärmeiibertragungsbehälter B hineinteitet.
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Durch die Pumpe F wird das als Wärmeübertragungsmittel dienende öl
in den oberen Teil dieses Behälters B hineingepumpt, so daß das öl durch den mit
komprimiertem Abdampf gefüllten Raum dieses Behälters heralzrieselt.
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Der komprimierte Abdampf kondensiert auf den herbrieselnden öltropfen
und gibt seine Kondenswärme an das öl ab.
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In dem unteren Teil des Behälters sammelt sich nun das Kondenswasser
und das öl in zwei getrennten Schichten, indem das öl wegen seines leichteren spezifischen
Gewichtes sich über dem Kondenswasser abscheidet.
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Das durch den komprimierten Abdampf geheizte Öl wird durch die Leitung
L mittels der Pumpe M in die Leitung g hineingepreßt, von welcher es mittels Verteilungsdüsen
N über senkrechte Berieselungsflächen X im Verdampfungsgefäß A verteillt wird.
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Das Kondenswasser wird vom Behälter 1 durch einen Vorwänner D abgezapft.
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Die einzudampfende Flüssigkeit wird durch die Lcitung c in den Vorwärmer
D geleitet und von dort aus durch die Leitungd nach Verteilungsdüsen o, welche die
einzudampfende Flüssigkeit über Berieselungsflächen Y verteilen, die zwischen den
mit dem heißen Öl berieselten Flächen X angeordnet sind.
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Das heiße öl, das sich auf den Berieselungsflächen X befindet, gibt
seine Wärme durch Strahlung an die Oberfläche der einzudampfenden, an den Uberrieselungsflächen
1' herunterströmenden Flüssigkeit ab, avodurch ein Teil dieser einzudampfenden Flüssigkeit
von der Oberfläche aus verdampft, während ein anderer Teil von dem unteren Teil
des Eindampfungsgefäßes A in einem unten angeordneten Sammelbehälter herabfließt.
Der Sammelbehälter H steht einerseits mit einer Absaugleitung p in Verbindung, durch
welche ein Teil der Flüssigkeit mittels Pumpe P durch Leitung K zurück nach den
Düsen 0 im Kreislauf gepumpt wird. Andererseits ist der Behälter H mit einem Abzapfventil
h versehen, durch das ein Teil der durch Eindampfung konzentrierten Flüssigkeit
abgezapft werden kann.
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Das Abzapfventil h bzw. die Pumpe P müssen von Hand oder selbsttätig
in irgendeiner bekannten Weise (z. B. mittels eines Schwimmers im Behälter H) derart
geregelt werden, daß eine willkürlich eingestellte Menge der eingedampften Flüssigkeit
durch das Ventil h abgelassen wird, während der übrige Teil im Kreislauf bewegt
wird.
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Es ist jedoch selbstverständlich, daß die Kreislaufvorrichtung pPK
an sich nicht notwendig ist, und diese Vorrichtung hat nichts mit dem Erfindungsgedanken
zu tun.
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Das längs den Berieselungsflächen herunterströmende öl wird von dem
unteren Teil des Behälters A mittels der früher erwähnten Pumpe F in den oberen
Teil des Behälters 1 zurückgepumpt.