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Verfahren und Vorrichtung zur Beförderung des Verdunstungs- oder Verdampfungsvorganges
bei flüssigen oder breiigen Stoffen Die Behandlung flüssiger oder breiiger Stoffe
durch Gase, z. B. die Eindickung und Kristallisation oder die Kühlung von Laugen,
die Trocknung oder Kühlung von schlammigen oder flüssigen Stoffen (Kartoffelbrei,
Milch, Blut o. dgl.) oder die Rückkühlung von Kondensatorkühlwasser, hat man bisher
in Drehtrommeln, auf Walzen oder Bändern, in Kaminen, Schächten, Kanälen oder Rieseltürmen
vorgenommen. Hierbei hat man bisher das die Flüssigkeit bestreichende Gas (z. B.
Luft) einfach im Gleiche, Gegen- oder Kreuzstrom über die Oberfläche des zu behandelnden
Stoffes hinweggeführt, ohne die Frage einer optimalen Bemessung der Weglängen bei
der Stoff- und Gasberührung sowie diejenige der günstigsten Berührungsdauer zu lösen.
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Erfinderin hat nun durch eingehende experimentelle Untersuchungen
festgestellt, daß die Zeit, in welcher jedes Stoffteilchen dem Gasstrom ausgesetzt
werden muß, um beispielsweise eine bestimmte Wasserverdunstung zu erreichen, sehr
wesentlich für den Erfolg ist.
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Erfinderin hat gefunden, daß die Wirkung des Gasstromes auf den Stoff
während einer sehr kurzen Berührungszeit, und zwar beim Beginn der Berührung, besonders
groß ist und sich bei längerer Berührungsdauer bis zur Wirkungslosigkeit verlangsamt.
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Es ergibt sich daraus, daß kurze Berührungszeiten und kurze Weglängen
(Meter) anzustreben sind. Hierauf stützt sich der Erfindungsgedanke der vorliegenden
Erfindung, die durch kurze Berührungswege von 20 mm oder weniger zwischen Gas und
Flüssigkeit gekennzeichnet ist. Die kurzen Berührungswege können einmalig angewendet
werden unter Anordnung vieler paralleler Wege, z. B. bei Anwendung kalter atmosphärischer
Luft als diffundierendes Gas. In vielen Fällen jedoch wird es zweckmäßig sein, eine
stufenartige Wiederholung der kurzen Berührungswege anzuordnen. Diese findet da
Anwendung, wo das Gas (z. B. vorgewärmte Luft) noch unter einem größeren Wärmegefälle
ausgenutzt und in höherem Maße gesättigt werden soll, als es beispielsweise in einer
Stufe, also bei einmaliger Berührung der Verdunstungsoberfläche möglich ist.
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Diese Anordnung wird in der Weise vorgenommen, daß man das Gas nach
dem erstmaligen Passieren von der Verdunstungsfläche abhebt und an einer anderen
oder der gleichen Stelle erneut in Berührung bringt und dies so oft wiederholt,
bis der gewünschte Sättigungsgrad oder das gewünschte Temperaturgefälle erreicht
ist. Jede einmalige Berührung der Verdunstungsfläche wird als eine Stufe bezeichnet.
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Gemäß der Erfindung wird dies durch Anordnung von Lenkwänden im Gasstrom
erreicht Zwecks Einregulierung auf die günstigste Wirkung könnendiese Lenkwände
verstellbar angeordnet sein.
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In der Zeichnung sind in den Abb. I bis 5 verschiedene Anwendungsarten
beispielsweise dargestellt.
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Abb. 1 zeigt den Aufriß eines Verdunstungsapparates, wie er beispielsweise
zur Kühlung von Laugen mittels kalter Luft Verwendung finden kann.
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Abb. 2 zeigt den zu Abb. 1 gehörigen Grundriß.
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Bei dieser Konstruktion ist eine Anzahl nebeneinanderliegender Lenkwände
a angewendet worden, die zwischen ihren unteren Kanten (Abb. I) und der Verdunstungsfläche
der Flüssigkeit e einen Zwischenraum zur Hindurchführung des Gases frei lassen.
Das Gas wird in Pfeilrichtung b auf der einen Seite der Lenkwände a zur Verdunstungsfläche
e geführt, passiert hier unter Zurücklegung des einmaligen kurzen Berührungsweges
d den Spalt zwischen den unteren Lenkwandkanten und der Verdunstungsfläche und entweicht
auf den anderen Seiten der Lenkwände in Pfeilrichtungc in den darüber befindlichen
Schacht mittels natürlichen oder künstlichen Zuges.
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Diese mehrfache Anordnung von Lenkwänden, die zweckmäßig die ganze
Verdunstungsoberfläche bedecken, ermöglicht auch bei sehr großen Verdunstungsflächen
ganz kurze, einmalige Berührungswege und bietet ferner den Vorteil, daß dabei große
Gasmengen zur Verdunstung verwendet werden können.
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Abb. 3 zeigt einen Apparat, der mit stufenartiger Wiederholung der
kurzen Berührungswege betrieben wird. Die Lenkwände a stehen hierbei mit der zu
behandelnden Flüssigkeit in Berührung. Sie liegen zur Gasströmung quergestreift
und wiederholen sich in Gasrichtung in mehrfacher Folge, so daß der Gasstrom bei
jeder Lenkwand aufgestört und von der Verdunstungsfläche abgehoben wird. Dieser
Apparat ist z. B. für vorgewärmte Luft geeignet, deren Diffusionsfähigkeit bis zu
einem bestimmten Temperaturgefälle ausgenutzt werden soll.
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Abb. 4 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der jedoch die Lenkwände
nicht mit der Verdunstungsfläche in Berührung stehen, sondern zwecks Hindurchführung
des Gases einen Zwischenraum zwischen Lenkwänden und Verdunstungsfläche der Flüssigkeit
e frei lassen. Im übrigen ist die Anordnung der Lenkwände so gewählt wie bei Abb.
3. Bei dieser Konstruktion wird das in Richtung b, c hindurchgeführte Gas in wiederholten
kurzen Abständend durch diePrallwirkung der Lenkwände gegen dieVerdunstungsfläche
gedrückt und durch die hinter den Lenkwänden folgende Wirbelbildungwieder abgehoben.
Durch diese periqdische Wiederholung der Herandrückung des Gases unter kurzen Berührungswegen
d an die Verdunstungsfläche wird das gleiche erstrebte Ziel erreicht.
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Abb. 5 zeigt die Anwendung einer Walze, auf deren Oberfläche e flüssige
oder breiige Stoffe (z. B. Kartoffelbrei, Milch, Blut, Laugen usw.) aufgetragen
werden können. Die Oberfläche der Walze ist von einem Gehäuse umgeben, welches die
Lenkwände a trägt, die in gleicher Weise wirken wie beim Apparat der Abb. 4.
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Wenn als diffundierendes Gas der gleiche Stoff verwendet wird, wie
ihn die zu verdunstende Flüssigkeit darstellt, so tritt an Stelle der Verdunstung
die Verdampfung ein, z. B. bei überhitztem Wasserdampf als Gas und bei Wasser als
zu behandelnder Stoff.
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Das vorliegende Verfahren und die gewählten apparativen Beispiele
finden Verwendung bei allen Verdunstungs-, Verdampfungs-und Kühlungsprozessen.