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Verdampfer mit Umlaufpumpe Verdampfer werden mit zwangsläufigem Umlauf
betrieben, um die Verkrustung der Heizrohre zu verringern, um beliebig kleine Temperaturgefälle
zwischen Heizstoff und verdampfender Flüssigkeit anwenden und um die Lösung auf
hohe Konzentrationen eindampfen zu können. Bild 1 zeigt den Aufbau eines solchen
Verdampfers. In ihm bedeuten a den Heizkörper, b den Brüdenraum, c das Flüssigkeitsrücklaufrohr,
d das Flügelrad der Umlaufpumpc, e den Flüssigkeitszulaufstutzen, den Flüssigkeitsablaufstutzen,
g den Dampfzufuhr-, Ii den Kondensatablauf- und i den Entlüftungsstutzen, ferner
k den Anschlußstutzen, durch welchen die im Brüdenraum abgeschiedenen Dämpfe abziehen.
Die Umlaufpumpe mit dem Flügelrad d drückt die Lösung durch das Innere der im Heizkörper
a eingebauten Rohre, die von außen beheizt sind. Es ist bekannt, daß bei den anzuwendenden
Flüssigkeitsgeschwindigkeiten die Flüssigkeit im Rohr überhaupt nicht oder nur im
obersten Rohrteil zum Sieden kommt.
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Der Nachteil dieses Eindampfverfahrens ist der große Leistungsbedarf
der Umwälzpumpe, der mit steigender Flüssigkeitsgeschwindigkeit am Rohreintritt
wächst. Der Leistungsbedarf ist gegeben durch das Produkt aus dem Gewicht der von
der Pumpe geförderten Flüssigkeitsmenge und aus der Eörderhöhe der Pumpe.
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Die Erfindung bezweckt die Erniedrigung des Leistungsbedarfes der
Pumpe. Die Vorrichtung der Erfindung besteht in einem Verdrängerkörper o in Bild
2. Dieser ist in jedes Verdampferrohr p eingebaut, welches in den Rohrböden q1 und
q2 befestigt ist. Der Verdrängerkörper soll im allgemeinen wie die Verdampferrohre
kreisförmigen Querschnitt besitzen. Seine Länge kann so bemessen werden, daß die
Flüssigkeit dort zu sieden beginnt, wo sie aus dem Ringspalt zwischen Rohr und Verdrängerkörper
austritt.
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Die durch die Erfindung erreichbare Erniedrigung des Leistungsbedarfes
ist in fol -genden Tatsachen begründet. Die zu fördernde
Flüssigkeitsmenge
wird auf einen Bruchteil verringert, weil die Durchströmfläche im unteren Teil der
Rohre durch die V^erdrängekörper verkleinert wird. Ferner wird die kleinere Menge
an Flüssigkeit an einer tiefer liegenden Stelle auf Siedetemp eratur erhitzt als
die den vollen Rohrquerschnitt ohne Verdrängerrohre mit gleicher Geschwindigkeit.
durchströmende Lösungsmenge. Wird der Siedebeginn im Rohr nach unten verlegt, dann
helfen die in den Verdampferrohren gebildeten Dampfblasen mit, die Flüssigkeit nach
dem Mammutpumpenprinzip zu fördern.
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Dadurch nimmt die Förderhöhe der Pumpe ab.
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Um die Richtigkeit der durch die Erfindung erzielbaren Vorteile zu
beweisen, wurden Versuche mit den folgend mitgeteilten Ergebnissen durchgeführt.
Der Versuchsverdampfer nach Bild I hatte Verdampferrohre aus Messing mit 2000 mm
Länge, 30 mm Inngen-und 35 mm Außendurchmesser. Der Heizdampf hatte eine Kondensationstemperatur
von 1250 c, und das als Versuchsflüssigkeit verwendete Wasser siedete im Brüdenraum
bei 100° C. Die von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsmenge wurde mit einer Düse
gemessen und so eingeteilt, daß die Geschwindigkeit am Eintritt der Rohre 2 m/s
betrug, wie sie praktisch viel verwendet wird. Bei den Versuchen ohne Verdrängerkörper
ergab sich eine Förderhöhe von 55 mm Quecksilbersäule. Die Wärmedurchgangszahl hatte
einen Wert von 3000 kcal/m2 C Iz. Die dann eingebauten Verdrängerkörper hatten die
Form nach Bild 2, wiesen eine zylindrische Länge von 500 mm und einen Außendurchmesser
von 26,5 mm auf. Dadurch wurde die Durchströmfiäche am Eintritt eines Rohres von
7,o6cm2 auf 1,53cm2 verkleinert. Die Plüssigkeitsmenge wurde so eingestellt, daß
die Geschwindigkeit am Eintritt in den Ringspalt wieder 2 m/s betrug, und die Flüssigkeit
floß wieder mit der im Brüdenraum herrschenden Siedetemperatur den Rohren zu. Bei
den Versuchen mit den Einhängekörpern wurde eine Förderhöhe von 32 mm Quecksilbersäule
gemessen. Die Leistungsbedarfe in den beiden Fällen mit und ohne Einhängekörper
verhalten sich also wie 7,o6X55 zu I,53X32.
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Durch die Einhängerohre ist also der Leistungsbedarf auf rund 1J8
verringert worden.
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Es kommt hinzu, daß die Wärmedurchgangszahl nach Einbau der Verdrängerkörper
auf 3250 kcal/m2 # h #° C stieg, was einer Vermehrung der Leistung des Apparates
entspricht. Dies ist darin begründet, daß die Geschwindigkeit in dem Rohrteil oberhalb
des Verdrängerkörpers wesentlich vergrößert wurde. Sie steigt an der Stelle plötzlich
an, wo die Dampfbildung einsetzt.
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Der Gegenstand der Erfindung hat für jede beliebige Lage der Heizrohre
(senkrecht, waagerecht, schräg) Gültigkeit, wobei die Einhängerohre Vollkörper oder
auch Hohlkörper darstellen können, die von innen unbeheizt oder beheizt sein können.
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Feststehende oder bewegliche Einhängerohre wurden auch für Verdampfer
ohne Umlaufpumpe vorgeschlagen. Durch diese sollte wegen der kürzeren Wärmeleitstrecken
in der Flüssigkeit die Wärmeübergangszahl in der Flüssigkeitsanwärmzone im Rohr
vergrößert und der Siedebeginn tiefer gelegt werden. Es zeigte sich aber, daß die
Leistung eines solchen Verdampfers verschlechtert wurde, weil der obere Teil der
Rohre durch Dampfblasen auf der Flüssigkeitsseite verdeckt wurde und weil sehr starke
Verkrustungen auftraten. Deshalb hat man die Einhängerohre bei Verdampfern mit selbsttätigem
Umlauf längst wieder verlassen. Ihr Zweck war auch verschieden von dem der unbeweglichen
Einhängerohre gemäß der Erfindung.