DE494108C

DE494108C - Verfahren zum Verdampfen durch Gasstroeme unter Wiedergewinnung von Waerme

Info

Publication number: DE494108C
Application number: DES71741D
Authority: DE
Original assignee: Evaporation Procedes Prache &
Current assignee: Evaporation Procedes Prache &
Priority date: 1924-10-31
Filing date: 1925-10-03
Publication date: 1930-03-22
Also published as: FR601554A; GB242259A

Description

Es ist bekannt, Flüssigkeiten, ohne sie zu kochen, durch vorgewärmte Luftströme zu verdampfen. Bei derartigen Vierfanren geht jedoch die zugeführte Verdampfungswärme verloren, so daß, wenn nicht Abwärme oder kostenlose Wärmequellen zur Verfügung stehen, das Verfahren unwirtschaftlich ist. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem ein erheblicher Teil der Verdampfungswärme zurückgewonnen wird, und zwar dadurch, daß das zu behandelnde Gut durch einen Gasstrom verdampft wird, der in geschlossenem Kreislauf in Berührung mit dem vorgewärmten Gut und alsdann mit'Kondenswasser kommt, um an dieses "Wasserdampf und die von ihm aufgenommenen Wärmemengen abzugeben, worauf letztere von dem Kondenswasser in einer Wärmeaustauschvorrichtung an das zu behandelnde Gut abgegeben werden, während das abgekühlte Kondenswasser erneut dem Gasstrom entgegengeführt wird. Eine zusätzliche Wärmequelle deckt die Wärmeverluste.
Die Vorteile des neuen Verfahrens sind die Rückgewinnung größerer Wärmemengen, die Möglichkeit, mit geringeren Temperaturunterschieden und bei niederen Temperaturen zu arbeiten. Man kann daher besonders vorteilhaft gegen Überhitzung empfindliche Stoffe eindampfen.

Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Anlage kann bei atmosphärischem Druck und ohne Verwendung von Vakuumpumpen u. dgl. arbeiten, so daß die Anlage selbst sehr einfach in der Bauart ist.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Anlagen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt, und es ist:

Abb. ι eine Ansicht der ersten Ausführungsform der Anlage gemäß der Erfindung und

Abb. 2 eine Ansicht der zweiten Ausführungsform¹.

Der Verdampfer 1 ist unten mit einem Rost 2 versehen und beinahe bis zum oberen Ende mit Kontaktstoffen 3, z. B. Koks, Metallringe, Metallspiralen, Eisenspäne u. dgl. gefüllt.

Durch eine Pumpe 4 wird kalte Luft durch den Rohrstutzen 5 hindurch, in den Verdampfer ι gedrückt, während durch ein Rohr 6 die zu verdampfende Flüssigkeit zugeführt wird. Das bei der Verdampfung sich bildende Dampfluftgemisch wird durch ein Rohr 7 abgeleitet und durch einen Rohrstutzen 8 nach dem unteren Teil eines Kondensators 9 geführt, der dem- Verdampfer 1 in der Bauart ähnlich ist.

Das warme, durch den Rohrstutzen 8 'einströmende Dampfluftgemisch streicht durch

die aufgeschichteten Kontaktstoffe des Kondensators 9 und kommt dort mit kaltem Wasser in Berührung, das durch, das Rohr 27 zugeführt wird.

Die durch Abkühlung von dem Dampf befreite Luft wird durch das Rohr 11 hindurch von der Pumpe 4 abgesaugt, die sie wieder der Anlage zuführt.

Die in der Wanne 12 enthaltene, zu konzentrierende Flüssigkeit wird durch das Rohr 13 in die Leitung 14 gefördert, die den unteren Teil des Verdampfers 1 mit einer Pumpe 15 verbindet. Der Flüssigkeitsstand in dem Verdampfer 1 wird durch den Hahn 16 geregelt.

Die Pumpe 15 drückt die Flüssigkeit durch das Rohr 17 in eine Warmeiaustauschvorrichtung 18 und durch das Rohr 19 in einen Vorwärmer 20. Aus letzterem strömt die Flüssigkeit durch das Rohr 21 und gelangt warm durch das Rohr 6 in den oberen Teil des Verdampfers i. Nachdem sie durch die Kontaktstoffes geflossen ist, gelangt sie in den unteren Teil des Verdampfers 1, worauf der *5 gleiche Kreislauf sich wiederholt.

Der Vorwärmer 20 erhält direkten Dampf durch den Rohrstutzen 22, das Kondenswasser wird durch den Rohrstutzen 23 abgeleitet.

Der untere Teil des Kondensators 9 erhält das Kondenswasser des in der Luft enthaltenen Dampfes, welches von der Pumpe 24 durch' das Rohr 25 angesaugt und alsdann durch das Rohr 26 in die Wärmeaustausch,-vorrichtung 18 gedrückt wird. Aus letzterer gelangt das Wasser abgekühlt in den Rohrstutzen 27a um den oben beschriebenen Kreislauf von neuem zu beginnen.

Durch ein Überlauf rohr 28 wird das über- -schüssige Kondenswasser in das Rohr 29 abgeleitet und der Wasserspiegel im unteren Teil des Kondensators 9 auf gleicher Höhe gehalten.

In gleicher Weise wird durch ein an dem Verdampfer 1 vorgesehenes, in das Rohr 31 mündendes Üb erlauf rohr 30 der Überschuß an zn konzentrierender Flüssigkeit bzw. die konzentrierte Flüssigkeit nach außen abgeleitet.

Durch ein in der Leitung der Pumpe 4 angeordnetes Sicherheitsventil 32 wird die im Kreislauf überschüssige Luft nach außen abgeleitet und der Druck auf konstanter Höhe begrenzt.
Die Arbeitsweise ist folgende:

Beim gewöhnlichen Betrieb sind drei Kreisläufe in Betracht zu ziehen, nämlich:

a) der Kreislauf der Luft unter dem Einfluß der Pumpe 4,

b) der Kreislauf der zu konzentrierenden Flüssigkeit unter Wirkung der Pumpe 15,

c) der Kreislauf des Kondens wassers unter dem Einfluß der Pumpe 24.

In dem Kreislauf der Luft gelangt die abgekühlte Luft in den unteren Teil des Verdampfers i, erwärmt sich allmählich auf dem Wege durch die Kontaktstoffe und .entnimmt der durch das Rohr 6 zugeleiteten Flüssigkeit Dampf, wodurch die Flüssjjgkeit sich konzentriert. Die in dieser Weise mit Dampf gesättigte Luft gelangt im zweiten Teil ihres Kreislaufes durch das Rohr 7 und den Rohrstutzen 8 in den Kondensator 9, woselbst sie mit abgekühltem Kondenswasser zusammentrifft, das durch das Rohr 10 zugeführt wird, und auf den Kontaktstoffen herunterriieselt. Bei der Berührung mit diesem Wasser kühlt sich die Luft ab, gibt dem Wasser ihren Dampf in Form von Wasser ab und gelangt endlich nach "der Abkühlung in den unteren Teil des Verdampfers 1. Bei dem Kreislauf der zu konzentrierenden Flüssigkeit wird die abgekühlte Flüssigkeit am unteren Teil des Verdampfers 1 entnommen und durch die Wärmeaustauschvorrichtung 18 hindurchgeleitet, in welcher sie durch das durch die Kondensation des Dampfes in dem Kondensator 9 gebildete warme Wasser vorgewärmt wird. Hierdurch wird ein Teil der Wärmemengen wiedergewonnen, mit wielchem dfe aus dem Verdampfer 1 kommende gesättigte Luft beladen war.

Da die Wiedergewinnung niemals vollständig sein kann, weil in der Wärmeaustauschvorrichtung ein gewisser Temperaturverlust erfolgt, da es ferner nötig ist, die Strahlungsverluste auszugleichen und in den meisten Fällen die eingeführte, zu konzentrierende Flüssigkeit bis zu einem gewissen Grad vorzuwärmen, um sie auf die Betriebstemperatur zu bringen, muß die Vorwärmung der aus der Austauschvorrichtung kommenden Flüssigkeit ergänzt werden; diese Zusatzvorwärmung erfolgt durch den Vorwärmer 20, der unmittelbar mit Dampf gespeist wird.

In dem Kreislauf des Kondenswasser wird das im unteren Teil des Kondensators 9 vorhandene warme Wasser von der Pumpe 24 angesaugt und durch das Rohr 26 in die Wärmeaustauschvorrichtung 18 gedruckt, worauf es nach Abgabe seines Wärmeinhaltes an die zu konzentrierende Flüssigkeit durch Rohr 27 nach dem oberen Teil dies Kondensators geleitet und wieder erwärmt wird.

Infolge dieses dreifachen Kreislaufes kann die Menge der vom Vorwärmer 20 zu liefernden Wärmemengen sehr gering sein.

Statt Dampf kann auch ein sonstiges geeignetes Heizmittel, wie elektrische Energie, Heißgase u. dgl. verwendet werden; ebenso kann statt Luft ein beliebiges;, der zu konzentrierenden Flüssigkeit angepaßtes Gas in den

Verdampfer ι geleitet werden, und endlich kann der in der Anlage herrschende. Druck gleich, niedriger oder höher als atmosphärischer Druck sein.

5. Abb. 2 zeigt beispielsweise eine abgeänderte Ausführungsform der Anlage, bei welcher die in dem Kondensator 9 wiedergewonnenen Wärmeeinheiten, statt durch eine mit einem Vorwärmer verbundene Austauschvorrichtung auf die zu verdampfende Flüssigkeit übertragen zu werden, durch eine Verdampfer-Kompressor-Kondensatorgruppe mit Hilfsflüssigkeit, wie Ammoniak, schweflige Säure u. dgl. bzw. einer sonstigen, dem Kreislauf der Kältemaschinen ähnlichein Flüssigkeit fortgeleitet werden.

Bei einem derartigen Kreislauf werden die dem Kühler bzw. Verdampfer enmommenen Wärmeeinheiten bekanntlich nach dem Kondensator übertragen, wobei sich ihre Temperatur erhöht und diese sich um das ganze Äquivalent der dem mechanischen Kompressor gelieferten Motorarbeit vermehren.
In Abb. 2 ist 33 ein Wärmeaustauscher, durch den das Wasser des Kondensatorkreislaufes geführt wird. In diesem Wärmeaustauscher ist eine Rohrschlange 34 angeordnet, in der die Hilfsflüssigkeit verdampft; 35 ist der Kompressor, der das in der Rohrschlange 34 verdampfte Mittel ansaugt und nach Verdichtung durch Rohr 37 in die Rohrschlange 38 drückt, die in dem Wärmeaustauscher 39 liegt. In letzteren strömt die zu konzentrierende Flüssigkeit durch Rohr 17 ein und fließt durch das Rohr 21 aus. Das in der Rohrschlange 38 kondensierte Mittel wird in der Flasche 40 gesammelt und verdampft nach seiner Entspannung durch den Reduzierhahn 41 in der Rohrschlange 34.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens noch insofern erhöht wird., als bei der Wärmeübertragung der Wärmeverbrauch, welcher der vom Kompressor aufgenommenen Arbeit gleichkommt, nur einen Bruchteil der vom Kühler 34 zum Kondensator 38 übertragenen Wärmemengen bildet, dessen Wert durch den Carnotschen Kreislauf bestimmt wird, und daß diese Einrichtung sich außerdem¹ besonders zur Verdampfung bei sehr tiefen Temperaturen eignet.

Die Wärmeübertragungsvorrichtung könnte auch aus einer Vorrichtung bestehen, welche nach dem Kreislauf der Absorptions- bzw. Luftkältemaschinen arbeitet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verdampfen durch Gasstrom mit Wiedergewinnung der Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Gut durch einen Gasstrom verdampft wird, der in geschlossenem Kreislauf in Berührung mit dem vorgewärmten Gut und alsdann mit Kondenswasser kommt, um an dieses Wasserdampf und die von ihm aufgenommenen Wärmemengen abzugeben, worauf letztere von dem Kondenswasser in einer Wärmeaustausch-Vorrichtung an das zu behandelnde Gut abgegeben werden, während das abgekühlte Kondenswasser erneut dem Gasstrom entgegengeführt wird und eine zusätzliche Wärmequelle die Wärmeverluste deckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des Wärmeinhalts des Kondenswassers auf das zu behandelnde Gut eine Anordnung Verwendung findet, die nach einem ähnlichen Kreislauf wie die Kältemaschinen arbeitet.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere bzw. untere Ende eines Verdampfers (i) mit dem unteren bzw. oberen Ende eines Kondensators (9) durch Leitung (7) bzw. Leitung (11) mit Pumpe (4) verbunden ist und zwischen den Vorrichtungen (1, 9) ein Vorwärmer (20) und eine Wärmeaustauschvorrichtung (18) vorgesehen sind, von denen erst ere durch Leitung (25, 26), ■ Pumpe (24) und Leitung (19, 21) mit dem unteren bzw. oberen Teil der Vorrichtungen (9, 1) und letztere durch Leitungen (14, 17), Pumpe (15) und Leitung (27) mit dem unteren bzw. oberen Ende der Vorrichtungen (1,9) verbunden ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertraguingsvorrichtung aus einer Verdampfer-Kompressor-Kondensatorgruppe mit Nebenflüssigkeit oder aus einer sonstigen Vorrichtung besteht, ähnlich den bekannten Vorrichtungen bei Absorptions- oder Kornpressionskältemaschinen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen