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Verfahren zum Erhitzen von Flüssigkeiten Das Verfahren ist bestimmt
für das Erhitzen oder Warmhalten von fließbaren Stoffen aller Art, z. B. von Badewasser,
Sole in der Salzsiederei, Wasser für Warmwasserheizungen Laugen und sonstigen Flüssigkeiten
in der chemischen Industrie, von breiigen und schlammigen Stoffen, von Suspensionen.
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Schmelzen u. dgl. zwecks deren Eindampfung oder irgendwelcher sonstiger
thermischen Behandlung.
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Gemäß der Erfindung wird ein guter Wärmeübergang auf diese Stoffe
von dampf-oder gasförmigen Wärmezubringern selbst bei geringerem Temperaturgefälle
dadurch erzielt, daß man die zu erhitzende Flüssigkeit und die Wärmezubringer in
unmittelbarer Berührung in hydraulischen Kompressoren oder in Mammutpumpen arbeiten
läßt.
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Hydrokompressoren und Mammutpumpen sind an sich bekannt, jedoch zu
vorliegendem Zweck, eine innige Mischung heißer Gase mit Flüssigkeiten zwecks deren
Erhitzung zu erzielen, noch nicht benutzt.
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In den Abbildungen sind verschiedene beispielsweise Ausführungsformen
von Einrichtungen dargestellt, bei welchen der Erfindungsgedanke Anwendung findet.
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Der in den Abb. I bis 3 dargestellte hydraulische Kompressor besteht
aus dem Saugkopf s, der am oberen Ende des Fallrohres / in einem Behälter r angeordnet
ist, und dem Abscheidebehälter a am unteren Ende des Fallrohres. In den Behälter
r treten durch w die zu erhitzende Flüssigkeit und durch g die Wärme zubringenden
heißen Dämpfe oder Gase. Beim Durchströmen des Saugkopfes s saugt die Flüssigkeit
die Gase an. Das Gemisch durchsinkt das Fallrohr, und im Abscheidebehälter a trennen
sich die Gase wieder von der Flüssigkeit. Letztere hat auf dem gemeinsam langsam
durchsunkenen Wege im Fallrohre aus den fein verteilt eingemischten heißen Dampf-
oder Gasteilchen die Wärme aufgenommen.
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Zur Wärmelieferung können je nach dem Verwendungszweck irgendwelche
Wärmequellen dienen, in Abb. 1 z. B. Gasfiammen i, deren Verbrennungsgase durch
das bei w zuströmende Wasser angesaugt werden. Diese Einrichtung dient vornehmlich
zum Erwärmen von Badewasser.
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Beim Ansaugen heißer Abgase von Explosions- oder Verbrennungsmotoren
wird deren Arbeitsweise durch Verminderung des Auspullgegendruckes verbessert. Läßt
man durch g die Abgase von Feuerungen aller Art, Kalköfen, Trockenöfen 0. dgl. ansaugen,
so wirkt die Anlage zugleich als Saugzuganlage.
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Diese Ausführungsweise des Erfindungsgedankens dient z. B. zur Beseitigung
von Endlaugen der Kaliwerke durch Eindampfung. Man baut dann das Fallrohr 1 in den
Bergwerksschacht ein, führt über Tage durch w (Abb. 2) die aus der Fabrikation heiß
anfallende Endlauge zu und läßt durch g z. B. Feuergase der Dampfkessel, Salztrockner
oder anderer Feuerstellen, gegebenenfalls
auch Abgase von Motoren
0. dgl. ansaugen.
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Unten im Schacht wird der Abscheidebehälter a angeordnet. Die Lauge
kommt hier hoch erhitzt an, wozu auch noch die Kompressionswärme der infolge der
großen Länge des Fallrohres (bei 500 m Schachtteufe) ; z. B. auf 50 Atm. verdichteten
Gase beiträgt, und wird z. B. durch die Düse m versprüht.
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Die eingedickte Lauge kann bei z abgezogen werden.
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Statt die Wasserentziehung durch Versprühen des Flüssigkeitsgasgemisches
zu bewirken, kann man die Verdampfung auch'unter Druck geschehen lassen, etwa in
einer Einrichtung, wie sie schematisch in Abb. 3 dargestellt ist.
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Der Abscheidebehälter a ist dann geschlossen und mit einem Verdampfer
v verbunden, in welchen die von dem Heizgas getrennte Flüssigkeit übertritt und
hier verdampft. Der gespannte Dampf, dessen Spannung der Höhe der Flüssigkeitsgassäule
in f entspricht, kann bei d zu irgendwelcher Nutzleistung entnommen werden, ebenso
wie die ausgeschiedenen Heizgase bei b. Die Flüssigkeit im Abscheidebehälter a steht
unter demselben Druck; auch ihre Energie kann zur Leistung mechanischer Arbeit ausgenutzt
werden, indem sie z. B. Strahlturbinen beaufschlagt, die etwa Zerstäuberscheiben
für das Zerstäuben der Flüssigkeit in den bekannten Zerstäuberverdampfern antreiben.
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Eine andere Ausführungsweise des Erfindungsgedankens ergibt sich
durch die Verwendung der Mammutpumpe, die ebenso wie der Hydrokompressor sich zur
innigen Vermischung von Flüssigkeiten mit Gasen eignet.
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In Abb. 4 ist schematisch eine Mammutpumpe dargestellt. Die als Wärmezubringer
dienenden heißen Gase werden durch g mit der erforderlichen Spannung der am Fuße
des Förderrohres o in bekannter Weise angeordneten Mischeinrichtung n zugeführt,
in die auch die Flüssigkeit z. B. aus dem Behälter k eintritt. Das Gemisch wird
in bekannter Weise durch die Steigleitung o gefördert. Auf dem Förderweg erwärmen
die Gase dann die Flüssigkeit.
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Man kann auch zwecks höherer Erhitzung der Flüssigkeit weitere Wärmemengen
zufügen, indem man bei dem Hydrokompressor die aus a entnommene, unter Druck stehende
Flüssigkeit einen Strahlapparat betreiben läßt, welcher neue Mengen heißer Gase
ansaugt, wobei sich die Flüssigkeit mit diesen mischt und weiter erhitzt.
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Genügt einmaliger Durchgang der Flüssigkeit durch den Hydrokompressor
oder die Mammutpumpe nicht für eine genügende Erhitzung, so kann man z. B. bei der
Anordnung nach Abb. 1 aus dem dann ganz zu schließenden Abscheidebehälter a die
Flüssigkeit einem zweiten Hydrokompressor etwa durch ein Steigrohr lt zuführen oder
einer Mammutpumpe und durch diese einem folgenden Hydrokompressor oder wiederum
einer Mammutpumpe.
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Da die bei den Beispielen mit Hydrokompressor im Abscheidebehälter
a unter Druck stehenden und die im Strahlapparat unter Druck gesetzten Gase noch
die Temperatur der Flüssigkeit haben, können sie als Treibmittel für die Mammutpumpe
dienen und so weiter nutzbar gemacht werden, z. B. zum Vorwärmen von Flüssigkeiten,
aber auch, um die im Hydrokompressor erhitzte Flüssigkeit höher zu erhitzen. Zu
letzterem Zweck müssen dann diese Abgase irgendwie weiter erhitzt werden.
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Neben der Erhitzung können beim Durchgang der Flüssigkeiten und Gase
durch die 1-1 ydrokompressoren oder Mammutpumpen auch andere Einwirkungen, z. B.
chemischer Art, wie Absorptionen, Adsorptionen o. dgl., erfolgen.
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Statt der Hydrokompressoren mit Betrieb von in Fallrohren niedersinkenden
Flüssigkeiten können für vorliegenden Zweck auch mechanisch angetriebene Verdichter
verwendet werden, welche das Gemisch von Gas und Flüssigkeit ansaugen und weiterfördern.
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Ein Beispiel hierfür zeigt schematisch Abb. 5. Die Kreiselpumpe p
saugt durch Saugkopf s ein Gemisch aus der durch w zufließenden zu erhitzenden Flüssigkeit
und durch g zuströmenden heißen Abgasen etwa des Trommeltrockners t an und fördert
dieses Gemisch einer höher liegenden Verwendungsstelle durch das Steigrohr q zu.
Während der Förderung wird die Flüssigkeit erwärmt.
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Auch diese Einrichtungen können mit Mammutpumpen und Hydrokompressoren
mit Fallrohren zusammengeschaltet werden zwecks weiterer Erhitzung der Flüssigkeiten.
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Die Verwendung des Hydrokompressors oder der Mammutpumpe als Einrichtung
zum Erhitzen bringt neben der ausgezeichneten thermischen Wirkung, welcher auch
noch die Kompressionswärme zugute kommt, für chemische Fabriken und andere Betriebe
noch folgende Vorteile: Durch Verwendung ein und derselben Einrichtung zugleich
zu verschiedenen Zwecken werden die Anlagen vereinfacht. Der Erhitzungsapparat dient
zugleich als Transportmittel für die Flüssigkeiten zwischen verschieden hochliegenden
Arbeitsstellen, indem z. B. beim Fallrohrkompressor die ZuAußstelle IV zu erhitzende
Laugen, die in tieferen Fabrikteilen weiterverarbeitet werden sollen, an höheren
Stellen aufnimmt. Der Kreiselkompressor oder die Mammutpumpe umgekehrt fördern während
der Erhitzung die Flüssigkeiten zu höher liegenden
Arbeitsstellen.
Die potentielle Energie von nach tieferen Stellen abzulassenden Flüssigkeiten kann
in dem Druck der Gase und Flüssigkeiten im Abscheidebehälter des Kompressors wieder
nutzbar gemacht werden. Der Hydrokompressor kann mit seiner Ansaugefähigkeit andere
Saugeinrichtungen entbehrlich machen.