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Mehrgliedriger Verdampfer mit niedrigem Saftstand
Mehrgliedrige Verdampfer
mit niedrigem Saftstand, miteinander verbundenen Heiz-und Flüssigkeitsräumen und
einmaligem Durchgang der Flüssigkeit durch senkrecht stehende Heizrohre sind bekannt.
Bei allen derartigen Verdampfern hat man bisher immer ungefähr 5 bis 7 m lange Rohre
angewandt, die in Rohrbündeln vereinigt und derart nacaeinandergeschaltet wurden,
daß die Rohrbündel oder Teile derselben abwechselnd von unten nach oben und umgekehrt
durchströmt wurden, daß also die zu verdampfende Flüssigkeit das erste Rohrbündel
bzw. einen Teil desselben von unten nach oben, das folgende bzw. einen folgenden
Teil des Bündels von oben nach unten usw. durchfließen mußte. Man hat dabei übersehen,
daß unter diesen Umständen der Weg für die zu verdampfende Flüssigkeit, besonders
für dünnere, leicht zu verdampfende Lösungen, viel zu lang wird und daß die Strömung
von ollen nach unten ungünstig für eine gute und gleichmäßige Benetzung der Heizrohrwände
mit dem im ersten Rohrbündel erzeugten Dampfflüssigkeitsgemisch ist.
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Die Erfindung besteht darin. daß die Gesamtl. cles: Weges, den die
zu verdampfende Flüssigkeit bei dem einmaligen Du rchtlu ß durch die Heizrohre durchströmt,
nur 5 bis 7 m beträgt und daß die in Heizkammern vereinigten Rohre mindestens einmal
durch eine Mischkammer unterbrochen werden, die den oberen Teil des Flüssigkeitsraumes
der vorhergehenden Kammer mit dem unteren Teil der folgenden verbindet.
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Erfindungsgemäß besteht der neue Verdampfer also aus zwei oder mehr
Heizkammern, deren Höhe entsprechend der Aufteilung der Gesamthöchstlänge der Heizrohre
von 5 bis 7 m die Hälfte oder einen geringeren Teil dieser Länge beträgt, und aus
den dazwischen eingebauten Mischkammern, die gleichzeitig die Überleitung für das
in der vorhergehenden Kammer erzeugte Dampfflüssigkeitsgemisch zu der folgenden
bilden.
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Auf diese Weise wird mit Sicherheit die Erhaltung eines möglichst
gleichmäßigen Gemisches über die ganze Länge der Heizrohre und damit eine weitgehende
Ausnutzung der Verdampfungswärme erreicht. Die Aufteilung braucht nicht zu Teilen
von gleicher Heizrohrlänge zu führen: auch ist es nicht nötig, daß die einzelnen
Glieder die gleiche Zahl an Heizrohren haben.
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Auf der Zeichnung ist der Erfin<lungsgegenstand beispielsweise
dargestellt.
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Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Verdampfer mit drei übereinander
angeordneten Heizkammern.
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Abb. 2 einen Verdampfer mit drei nehetleinander aufgestellten Heizkammern.
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In beiden Abbildungen bezeichnen A1, A2, A3 die nacheinandergeschalteten
Heizkammern mit senkrecht stehenden Heizrohren, die je eine Höhe von etwa einem
Drittel der Gesamthöcbstlänge von 5 bis 7 m haben.
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B, und B2 sind die NIischkammerll, die die
Fliii:keitsr.ti!nL'
lr üIi'.k;iitmerii niteinander verbinden, C ist der Trennraum fur Dampf und Flüssigkeit,
a der Flüssigkeitseintritt, b1 die Dampteinführung für die unterste oder erste heizkammer
A1 und b2 bzw. @@ die Dampfüberführung vn dem Dampfraum der einen Heizkammer zur
nächsten, c1, c2, c3, c4 stellen Entlüftungsstutzen au der oberen oder letzten heizkanumer
A3, d1 bis d0 Abführungsstutzen für das in den Heizkammern verdichtete Wasser, e1
und e2 Stutzen zum Anschluß von Zerstaubungseinrichtungen für die in die Mischkammern
B1 und B2 etwa einzuführende dünne l:liissigkeit. t. f1, f2 mit Regelventilen verschene
Leitungen für etwaige Rückleitung von Flüssigkeit aus dem Trennraum C nach den Mischkammern
B1 bzw. B2 und g den Abzugstutzen der eingedickten Flüssigkeit aus dem Trennraum
C dar.
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In beiden Ausführungsbeispielen ist zur Schaffung einer günstigen
NV.:i rmeübertragung vorgesehen. dail der Heizdamipf in die erste Tleizkalnmer durch
eine Reihe übereinanderliegender Stutzen eingeführt wird. Er strömt dann quer zu
den Heizrohren in ungefähr waagerechter Richtung bis zur gegenüber liegenden RVand,
an der sich den Eintrittsstutzen gegenüber ebenso viele Austrittsstutzen befinden.
Von diesen gelangt der in <ler vorhergehenden Heizkammer nicht ver-<lichtete
Dampf in die folgende Heizkammer, die ebenso wie die erste mit einer Reihe übereinanderliegender
Eintritts- und Austrittsstutzen versehen ist. Die letzte Heizkammer hat auf der
Austrittsseite nur kleine Entlüftungsstutzen c1 bis c4, durch die die nicht verdichtbaren
Gase abgeleitet werden.
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Durch diese Anordnung wird die Geschwindigkeit des Dampfstromes in
den ersten Heizkammern sehr stark erhöht und eine Ansammlung von Luft oder anderen
Gasen verhütet. Letztere werden in vollkommener Weise bis in die letzte Heizkammer
verdrängt und aus dieser ohne wesentliche Dampfverluste durch die Entlüftungsstutzen
entfernt.
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Einen weiteren Vorteil der neuen Bauart des Verdampfers bildet die
Möglichkeit, die erste Heizkammer mit engeren Heizrohren zu versehen als die folgenden.
Dadurch wird der Flüssigkeitsinhalt der Heizrohre in der ersten Kammer, in der sich
erst ein Dampfflüssigkeitsgemisch aus der eintretenden Flüssigkeit bilden muß, gegenüber
ihrer Heizfläche erheblich verkleinert und somit bereits durch geringere Mengen
Dampf eine erhebliche erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit hervorgerufen. In den
folgenden Heizkammern, besonders in der letzten, kann dagegen bei zu engen Rohren
das Verhältnis zwischen Flüssigkeit und Dampf in dem schaumigenGemisch und damit
die Strömungsgeschwindigkeit leicht zu groß werden und zu hohe Druckverluste verursachen.
fit folgedessen ist es vorteilhaft, die Heizrohre von Kammer zu Kammer etwas weiter
zu nehmen.
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Um den Übetstand zu vermeiden, der bei den bekannten Verdampfern
häufig auftritt, daß bei eintretenden Störungen im Flüssigkeitseinzung in die erste
Kammer das Verhältnis von Flüssigkeit zu Dampf in den folgenden Kammern ebenfalls
zu hoch und daher die Benetzung der heizrohrfläche ungenügend wird, sind an den
Mischkammern B1 und B2 Stutzen e1 und e2 angebracht, durch die mittels geeigneter
Zerstäubungseinrichtungen frische Flüssigkeit in kleinen Mengen eingespritzt werden
kann.
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Dem gleichen Zweck dient die Rückleitung eines kleinen Teiles der
eingedampften Flüssigkeit aus dem Trennraum C durch die Leitung f nach der Mischkammer
B2 (Abb. 2) bzm. durch die Abzweigungen (, und f2 1er Leitung f nach den Mischkammern
B1 und B2 (Abb. I). Im allgemeinen werden diese Leitungen durch Regelventile abgesperrt
gehalten; sobald aher der Flüssigkeitseinzug in die erst@ Kammer durch irgendeinen
Umstand verringert wird, werden die Regelventile etwas geöffnet.
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Gegenüber den Kammern mit langen Heizrohren von 5 bis 7 m Länge bietet
der neue Verdampfer schließlich noch den Vorteil. daß das aut den Heizrohren verdichtete
NVasser nur den halben oder dritten Teil des Weges abzulaufen braucht wie bei den
5 bis m langen Rohren. Infolgedessen hat die an der Heizwand anhaftende und herabrieselnde
Wasserschicht eine geringere durchschnittliche Dicke und bietet dem Wärmeübergang
einen merklich geringeren Widerstand.
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Die Leistung eines mehrgliedrigen Verdampfers der beschriebenen Bauarten
ist sehr groß, viel größer als die der bekannten Bauarten. Alle Merkmale der Erfindung,
nämlicll die Aufteilung einer einzigen langen Heizkammer in zwei oder mehr Heizkammern
von entsprechend kleinerer Höhe, der Einbau von Mischkammern und die Einspritzung
oder Einführung von Flüssigkeit in diese sowie die stufenweise Zunahme der Weite
der Heizrohre in den Heizkammern wirken in der gleichen Richtung günstig auf die
Wärmeübertragung ein.
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Das in der ersten Kammer erzeugte Dampfflüssigkeitsgemisch das aus
<len einzelnen Rohren mit einem sehr verschiedenen Verhältnis zwischen Flüssigkeit
und Dampf austritt, wird in der Nfischkammer stark durcheinandergewirbelt, so daß
es als ganz
gleichmäßiges schaumiges Gemisch unter die Heizrohre
der folgenden Heizkammer tritt, wo es gleichmäßig auf alle Rohre verteilt mit großer
Geschwindigkeit eintritt und mit einer <1er lietien l$)aiitp ili ldttiig ill
t [cii Rohren emsprechend vergrößerten Geschwindigkeit weiterströmt. Für eine dauernd
gute Benetzung auch der oberen Heizrohrwände wird durch die Zerstäubung oder Zuführung
kleinerer Flüssigkeitsmengen in die Mischkammern gesorgt.
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Die Heizdampfführung ist so eingerichtet, daß der Dampf mit der größtmöglichen
Durchschnittsgeschwindigkeit im Querstrom zu den Rohren fließt und gleichzeitig
die nicht verdichtbaren Gase vollkommen nach den Entfüftungsstutzen in der letzten
Kammer verdrängt. Der Abfluß des verdichteten Wassers an den Rohren erfolgt in möglichst
dünnen Schichten.
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Durch alle diese Umstände wird die Leistung unter sonst gleichen
Umständen um 50 bis 75% gegenüber der einer gleich großen Heizfläche in einem Einzelverdampfer
der iihiichen Bauart erhöht.