DE69005458T2

DE69005458T2 - Verdampfer und kondensator.

Info

Publication number: DE69005458T2
Application number: DE90916538T
Authority: DE
Inventors: Ralf Blomgren; Niels-Erik Clausen; Mogens Heine; Mauri Kontu
Original assignee: Alfa Laval Desalt AS
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1994-04-14
Anticipated expiration: 2010-10-19
Also published as: FI95414C; DK0500648T3; EP0500648A1; FI95414B; AU6711190A; JP2930413B2; FI921976A7; DE69005458D1; ES2049049T3; IL96028A; RU2072068C1; US5232557A; WO1991006817A1; JPH05501913A; IL96028A0; FI921976A0; EP0500648B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mindestens teilweisen Verdampfen einer Flüssigkeit mittels eines Wärme abgebenden Dampfes, der in mittelbare Berührung mit der Flüssigkeit gebracht und dadurch mindestens teilweise kondensiert wird, wobei die Vorrichtung ein Paket von Wärme übertragenden Platten, die zwischen sich Plattenzwischenräume begrenzen und in denen gemeinsam mit entlang der Kanten der Wärme übertragenden Platten verlaufenden Dichtmitteln in jedem zweiten Plattenzwischenraum ein Verdampfungs- und in allen anderen Plattenzwischenräumen jeweils ein Kondensationskanal gebildet sind, wobei die Wärme übertragenden Platten weiterhin Durchgangsöffnungen enthalten, die einen durch das Plattenpaket verlaufenden Einlaßkanal bilden, durch den den Verdampfungskanälen Flüssigkeit zugeführt wird.
Die GB-A-1 299 481 zeigt eine derartige Vorrichtung, bei der der Wärme abgebende sowie der in der Vorrichtung erzeugte Dampf den Kondensationskanälen zu bzw. von den Verdampfungskanälen abgeleitet wird durch Kanäle, die durch das Plattenpaket verlaufen und von fluchtenden Öffnungen in den Wärme übertragenden Platten gebildet sind.
Der Transport des Wärme abgebenden bzw. des erzeugten Dampfes in den durch das Paket der Wärme übertragenden Platten verlaufenden Kanälen hat mehrere Nachteile. Ein Nachteil ist, daß die Öffnung in den Wärme übertragenden Platten sehr groß sein müssen, um den unnötigen Druckabfall der transportierten Dämpfe zu vermeiden; dies bedeutet, daß viel Plattenmaterial aus den Wärme übertragenden Platten herausgearbeitet werden muß. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Fläche des Dampfeinlasses zu jedem Kondensationskanal - wie auch die Fläche des Dampfauslasses von jedem Verdampfungskanal her - verhältnismäßig klein wird, was einen unerwünschten Druckabfall der Dämpfe erzeugt. Ein dritter Nachteil ist, daß die Druckverhältnisse an den Dampfeinlässen zu den verschiedenen Kondensationskanälen und an den Dampfauslässen der verschiedenen Verdampfungskanäle sich unter den Kanälen im Plattenpaket unterscheiden, was zu verschiedenen Temperaturen in den Kondensations- und in den Verdampfungskanälen führt. Dies bedeutet, daß die Wärmeübertragung nicht in allen Teilen des Plattenpakets gleich ist.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die von den oben angegebenen Nachteilen einer Anordnung nach der GB-A-1 299 481 frei ist und effizienter als diese erstellbar ist.
Dieses Ziel läßt sich mit einer Anordnung der eingangs angegebenen Art erreichen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Paket aus Wärme übertragenden Platten in einem Behälter angeordnet ist, daß eine Trennwandeinrichtung das Behälterinnere so zu zwei getrennten Kammern unterteilt, daß jede Wärme übertragende Platte mit einem Teil ihrer Umfangskante in einer der Kammern und mit einem anderen Teil ihrer Umfangskante in der anderen Kammer liegt, daß die Dichteinrichtungen zwischen den Wärme übertragenden Platten so ausgebildet sind, daß die Verdampfungskanäle gegen eine der Kammern abgeschlossen sind, aber mit der anderen Kammer entlang der Kanten der Wärme übertragenden Platten in Strömungsverbindung stehen, während die Kondensationskanäle mit der einen Kammer entlang den Kanten der Wärme übertragenden Platten in Strömungsverbindung stehen, aber gegen die andere Kammer abgeschlossen sind, und daß die eine Kammer einen Zulauf für Wärme abgebenden Dampf und die andere Kammer einen Ablauf für aus der Flüssigkeit erzeugten Dampf aufweisen.
Zunächst ermöglicht es die Erfindung, daß die Zuläufe zu den Kondensationskanälen sehr groß gemacht werden und daher eine verhältnismäßig niedrige Strömungsgeschwindigkeit des Wärme abgebenden Dampfes in diesen Zuläufen aufrechterhalten werden kann. Dies bedeutet, daß der Dampf beim Eintritt in die Kondensationskanäle einen verhältnismäßig geringen Druckabfall und infolgedessen einen verhältnismäßig geringen unerwünschten Temperaturabfall erfährt.
Zweites ermöglicht es die Erfindung, die Ausläufe der Verdampfungskanäle sehr groß zu machen, so daß der erzeugte Dampf in diesen Kanälen einen verhältnismäßig geringen Strömungswiderstand erfährt. Dies bedeutet, daß sich in den Verdampfungskanälen ein verhältnismäßig niedriger Dampfdruck und daher eine verhältnismäßig niedrige Verdampfungstemperatur aufrechterhalten lassen.
Folglich sind erfindungsgemäß Bedingungen geschaffen worden, um im Plattenwärmetauscher die größtmögliche Temperaturdifferenz zwischen dem Wärme abgebenden und dem erzeugten Dampf bei vorbestimmten Dampfdrücken in den beiden Kammern des vorerwähnten Behälters aufrechtzuerhalten.
Dies bedeutet, daß eine erfindungsgemäß aufgebaute Vorrichtung im Betrieb sehr wirkungsvoll ist. Sie laßt sich daher mit Vorteil in Prozessen einsetzen, in denen der in ihr erzeugte Dampf bzw. ein Teil desselben nach der Kompression erneut als Wärme abgebender Dampf genutzt werden soll. Ein Beispiel hierfür ist die Erzeugung von Frischaus Meerwasser, bei der in ein und demselben Wärmetauscher das Meerwasser verdampft und der erzeugte Dampf zu Frischwasser kondensiert werden. Bei einer erfindungsgemäß konstruierten Vorrichtung muß der erzeugte Dampf nur geringfügig komprimiert werden (bspw. von einem Druck von 0,15 bar auf einen Druck von 0,19 bar), um als Wärme abgebender Dampf genutzt werden zu können. Eine solche Kompression läßt sich mit einem herkömmlichen Hochdruckgebläse verwirklichen.
Eine erfindungsgemäß konstruierte Anordnung läßt sich sowohl bei der Riesel- als auch bei der Steigschichtverdampfung einsetzen. In beiden Fällen ist zweckmäßig, daß die Wärme übertragenden Platten im wesentlichen vertikal angeordnet sind, daß die Trennwandeinrichtung im wesentlichen waagerecht verläuft und gegen die Kanten der Wärme übertragenden Platten auf einer bestimmten Höhe im Behälter dicht abgeschlossen ist und daß die Zu- und Abläufe der Verdampfungs- und der Kondensationskanäle für deren Wärmetauschmittel so liegen, daß die Verdampfungsflüssigkeit und der Kondensationsdampf auf der genannten Höhe im Gleichstrom durch die jeweiligen Plattenzwischenräume geleitet werden.
In einer als Steigschichtverdampfer erfindungsgemäß konstruierten Vorrichtung können die Wärme übertragenden Platten im Oberteil Durchgangslöcher enthalten, die einen oder mehrere durch das Plattenpaket verlaufende Auslaufkanäle für nichtkondensierte Anteile des Wärme abgebenden Dampfes bilden. Kondensat kann abwärts ab- und in den Behälter auslaufen. Alternativ zu solchen durch dar Plattenpaket verlaufenden Ablaufkanälen kann der Wärme abgebende Dampf mit Führungsrippen oder dergl. auf geeignete Weise durch die Kondensationskanäle und an deren unterem Ende aus ihnen heraus zur unteren Kammer im Behälter geleitet werden. Diese untere Kammer ist dann in ein Zulaufabteil für Wärme abgebenden Dampf und ein Ablaufabteil für dessen nichtkondensierte Anteile zu unterteilen.
Soll die Vorrichtung für die Rieselschichtverdampfung verwendet werden, verläuft der Zulaufkanal für Verdampfungsflüssigkeit vorzugsweise durch den oberen Teil des Plattenpakets, wobei die Wärme übertragenden Platten im unteren Teil Durchgangslöcher enthalten, die einen oder mehrere durch das Plattenpaket verlaufende Auslaufkanäle bilden, um Kondensat aus den Kondensationskanälen abzuleiten.
Auch in diesem Fall kann die Kammer im Behälter, die mit den Kondensationskanälen des Plattenwärmetauschers in Strömungsverbindung steht, zu einem Zu- und einen Ablaufabteil unterteilt werden.
Herkömmliche Wärme übertragende Platten, die man mit Vorteil in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet, sind oft langgestreckt. Ein Paket solcher Wärme übertragender Platten kann erwünschtenfalls mit waagerecht verlaufenden langen Plattenseiten im Behälter angeordnet werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch dadurch gekennzeichnet, dar langgestreckte Wärmeübertragungsplatten mit ihren landen Seiten vertikal angeordnet sind, daß die Trennwandeinrichtung über die Ebene der Platten verläuft und gegen die beiden langen Seiten der Platten dicht abgeschlossen ist und daß die Dichtmittel zwischen den Wärme übertragenden Platten zwischen nebeneinanderliegenden Wärme übertragenden Platten entlang deren langen Seiten Schlitze freilassen, so daß sowohl die Verbindung zwischen den Kondensationskanälen und der einen Kammer als auch die Verbindung zwischen den Verdampfungskanälen und der anderen Kammer in wesentlichen Teilen jeweils entlang der langen Seiten der Wärme übertragenden Platten erhalten werden.
Um größtmögliche Zuläufe zu den Kondensationskanälen und größtmögliche Abläufe aus den Verdampfungskanälen zu er reichen, sollten die Dichtmittel zwischen den Wärme übertragenden Platten Schlitze auch zwischen den jeweiligen kurzen Seiten der nebeneinanderliegenden Wärmeübertragungsplatten freilassen.
Die Erfindung ist unten anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, in der die
Fig. 1 einen Behälter und einen in diesem angeordneten Plattenwärmetauscher, die
Fig. 2 einen Schnitt aus der Ebene II-II der Fig. 1, die
Fig. 3 einen Schnitt aus der Ebene III-III der Fig. 1, die
Fig. 4 einen Schnitt-durch den Oberteil eines Plattenwärmetauschers nach Fig. 1 aus der Ebene IV-IV der Fig. 2 entsprechend der Linie IV-IV der Fig. 3 und die
Fig. 5 ein Flußdiagramm einer Anlage zur Herstellung von Frisch- aus Meerwasser zeigen.
Fig. 1 zeigt einen geschlossenen Behälter 1 in Form eines zylindrischen Druckgefäßes mit Stirnwänden sowie einen im Behälter angeordneten Plattenwärmetauscher. Der Plattenwärmetauscher weist zwei Endplatten 2, 3 und ein Paket aus Wärme übertragenden Platten 4 auf, die auf herkömmliche Weise zwischen den Endplatten festgespannt sind. Die Endplatten 2, 3 sowie die Wärmeübertragungsplatten 4 sind im Behälter mit einem in der Zeichnung nicht gezeigzen Rahmen so gehaltert, daß sie vertikal verlaufen. Abstandselemente, die vorzugsweise auf herkömmliche Weise in die Wärmeübertragungsplatten eingepreßt sind, halten dies auf gegenseitigem Abstand, so daß zwischen den Platten Zwischenräume entstehen, durch die die Wärmetauschfluide strömen können.
Eine waagerechte Trennwand 5 verläuft im Behälter 1 vollständig um den Plattenwärmetauscher herum, so daß sie das Behälterinnere zu einer oberenKammer 6 und einer unteren Kammer 7 unterteilt. Die obere Kammer 6 hat einer Zulauf 8 für Wärme abgebenden Dampf und die untere Kammer 7 einen Ablauf 9 für im Plattenwärmetauscher erzeugten Dampf. An seinem Boden hat der Behälter 1 einen weiteren Ablauf 10 aus der unteren Kammer 7, der gedacht ist für zugeführte, aber im Plattenwärmetauscher nicht verdampfte Flüssigkeit.
Durch eine Stirnwand des Behälters verlaufen ein Rohr 11 und zwei Rohre 12, wobei das Rohr 11 den Zulauf des Plattenwärmetauschers für dort zu verdampfende Flüssigkeit und die Rohre 12 Abläufe für im Plattenwärmetauscher entstandenes Kondensat bilden.
Zwischen den Wärme übertragenden Platten 4 sind Dichtelemente unterschiedlicher Art angeordnet. Diese sind unten anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben.
Die Fig. 2 zeigt eine Seite einer Wärme übertragenden Platte 4. Wie ersichtlich, hat die Wärme übertragende Platte eine langgestreckt rechteckige Gestalt und ist im Behälter 1 so angeordnet, daß ihre langen Seiten vertikal und ihre kurzen Seiten horizontal verlaufen. Die Trennwand 5 verläuft auf einer bestimmten Höhe im Behälter 1 von beiden langen Seiten der Wärme übertragenden Platten horizontal zur umgebenden Wandung des Behälters 1.
Auf der in Fig. 2 gezeigten Seite weist die Wärme übertragende Platte 4 eine erste Dichtung 13 auf, die auf einer langen Plattenseite entlang der Plattenkante von der Höhe der Trennwand 5 aufwärts, entlang der oberen kurzen Seite der Platte und dann abwärts zurück entlang der anderen langen Seite zur Höhe der Trennwand 5 verläuft. Wie in Fig. 2 ersichtlich, verläuft die Dichtung 13 entlang den langen Seiten der Wärme übertragenden Platte horizontal bis an die entsprechenden Teile der Trennwand 5 heran.
Eine zweite Dichtung 14 verläuft parallel zur oberen kurzen Seite der Wärme übertragenden Platte zwischer den vertikalen Teilen der Dichtung 13, so daß ein Bereich 15 der oberen Teils der Wärme übertragenden Platte von den Dichtungen 13, 14 vollständig umgeben wird. Wenn die Dichtungen 13, 14 an der in Fig. 2 gezeigten sowie an der nächstfolgenden Platte im Plattenwärmetauscher anliegen, entsteht im Zwischenraum zwischen den Platten eine sogen. Verteilungskammer in einem Bereich 15, der sich über die gesamte Breite der Wärme übertragenden Platten erstreckt.
Im Bereich 15 enthält die Wärme übertragende Platte 4 - wie alle Wärme übertragenden Platten im Plattenwärmetauscher - eine DurchgangsÜffnung 16. Die Öffnungen 16 bilden gemeinsam einen Zulaufkanal, der durch das Paket der Wärme übertragenden Platten 4 verläuft und sowohl mit dem vorerwähnten Zulauf 11 (Fig. 1) für zu verdampfende Flüssigkeit als auch mit jeder der Verteilungskammern in Strömungsverbindung steht.
Zusätzlich zur Öffnung 16 enthält jede Wärme übertragende Platte im Bereich 15 nahe an der Dichtung 14 und über die Plattenbreite verteilt vier kleinere Löcher 17. Vertikal unter jedem Loch 17 befindet sich auf der anderer Seite der Dichtung 14 ein weiteres kleines Durchgangsloch 18. Schließlich befinden sich nahe der großen Öffnung 16, aber unter der Dichtung 14 zwei kleine Durchgangslöcher 19.
Jede Wärme übertragend Platte enthält in ihrer urteren Ecke zwei Durchgangslöcher 20, 21, die auf der in Fig. 2 gezeigten Seite von zwei Dichtringen 22 bzw. 23 umgeben sind. Die Löcher 20, 21 in den Wärme übertragenden Platten bilden zwei Kanäle, die durch das Plattenpaket verlaufen und in Strömungsverbindung mit den Ausläufen 12 des Plattenwärmetauschers für kondensierte Flüssigkeit stehen, aber von den Dichtringen 22 bzw. 23 gegen die Plattenzwischenräume, in denen diese Dichtringe sich befinden, abgeschlossen sind.
Die Fig. 3 zeigt eine Seite einer Wärme übertragenden Platte 4, die hinter einer Platte nach Fig. 2 angeordnet werden soll. Wie ersichtlich, enthält auch die Platte der Fig. 3 im Oberteil eine verhältnismäßig große Öffnung 16 und erheblich kleinere Löcher 17, 18 und 19. Weiterhin enthält die Platte der Fig. 3 in ihren unteren Ecken Durchgangslöcher 20 und 21. In dieser Hinsicht entsprechen also die Platten der Fig. 2 und 3 einander. Bei der Platte der Fig. 3 sind jedoch die Dichtungen anders angeordnet als bei der der Fig. 2.
Im Oberteil der Platte in Fig. 3 sind die Öffnung 16 und die beiden kleinen Löcher 19 von einer ersten Dichtung 24 umgeben. Weiterhin befinden sich im Oberteil der Platte vier waagerecht beabstandete Dichtungen 25. Diese umgeben jeweils einen kleinen Bereich der Platte, in dem sich sowohl ein Loch 17 als auch ein Loch 18 befinden.
Im unteren Teil der Fig. 3 verläuft eine Dichtung 26 auf einer langen Plattenseite von der Höhe der Trennwand 5 entlang der Plattenkante abwärts, dann entlang der unteren kurzen Plattenseite und wieder aufwärts entlang der anderen langen Plattenseite bis zur Höhe der Trennwand 5. Wie ersichtlich, erstreckt sich die Dichtung 26 auf der Höhe der Trennwand 5 waagerecht bis zu den entsprecheinden Teilen derselbe heran. die Löcher 20, 21 in den unteren Plattenecken befinden sich innerhalb, d.h. über der Dichtung 26.
Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den oberen Teil einer Anzahl von Wärme übertragenden Platten auf der Linie IV-IV der Fig. 2 und einer entsprechenden Linie IV-IV der Fig. 3.
In jedem zweiten Plattenzwischenraum ist in Fig. 4 ein Schnitt durch den oberen Teiner Dichtung 13 (Fig. 2) und ein Schnitt durch eine Dichtung 14 (Fig. 2) gezeigt. Zwischen den Dichtungen 13, 14 ist in jedem dieser Plattenzwischenräume eine Verteilungskammer 27 gebildet, die sich über die gesamte Breite der Wärme übertragenden Platten erstreckt. Die Verteilungskammer 27 steht in Strömungsverbindung mit dem durch das Plattenpaket verlaufenden Kanal, den die Öffnungen 16 in den Platten 16 bilden.
Unter der Dichtung 14 ist in jedem dieser Plattenzwischenräume ein Verdampfungsraum 28 gebildet, in dem Flüssigkeit verdampft wird. Jeder Verdampfungsraum 28 ist gegen die obere Kammer 6 im Behälter 1 durch die vertikalen Teile der Dichtung 13 (Fig. 2) abgeschlossen, steht aber mit der unteren Kammer 7 im Behälter 1 durch die Schlitze zwischen den Kanten der Wärme übertragenden Platten entlang den unteren Teilen der langen Plattenseiten sowie entlang der unteren kurzen Seiten der Platten in Strömungsverbindung; vergl. die Pfeile in Fig. 2.
In allen anderen Plattenzwischenräumen zeigt die Fig. 4 einen Schnitt durch eine Dichtung 25 (Fig. 3), die zusammen mit den beiden Wärme übertragenden Platten, an denen sie dicht abschließend anliegt, eine übertragungskammer 29 bildet. Außerhalb der Dichtung 25 ist im Zwischenraum zwischen zwei Wärmeübertragungsplatten ein Kondensationsraum 30 gebildet. Der Kondensationsraum 30 steht mit der oberen Kammer 6 im Behälter 1 über die Schlitze zwischen zwei Wärme übertragenden Platten entlang deren oberen kurzen Seiten und entlang den oberen Teilen ihrer langem Seiten in Strömungsverbindung. Dies ist in Fig. 3 mit Pfeilen gezeigt. Dampf in der Kammer 6 kann also von beiden Seiten des Plattenpakets und von oben zwischen aufeinanderfolgenden Dichtungen 25 hindurch in jeden Verdampfungsraum 30 einströmen.
Jeder Kondensationsraum 30 ist von der Dichtung 26 (Fig.3) gegen die untere Kammer 7 im Behälter 1 abgeschlossen.
Alle Kondensationsräume 30 bildenden Plattenzwishenräume sowie die obere Kammer 6 im Behälter 1 sind von den Dichtungen 24 (Fig.3) abgeschlossen gegen den durch das Plattenpaket verlaufenden Kanal, den die Öffnungen 16 in den Wärme übertragenden Platten bilden.
Wie die Pfeile in Fig. 4 zeigen, steht jede Verteilungskammer 27 über gegenüberliegende Löcher 17 in zwei nebeneinanderliegenden Wärmeübertragungsplatten mit zwei Übertragungskammern 29 in Verbindung. Über gegenüberliegende Löcher 18 in den gleichen Wärmeübertragungsplatten stehen die beiden übertragungskammern 29 mit dem zwischen zwei Wärmeübertragungsplatten gebildeten Verdampfungsraum 28 in Verbindung. Die Löcher 18 haben eine etwas größere Durchtrittsfläche als die Löcher 17.
Die Anordnung nach Fig. 1 bis 4 soll auf folgende Weise arbeiten.
Zu verdampfende Flüssigkeit wird vorgewärmt durch das Zulaufrohr 11 (Fig. 1) in den durch das Paket dei Wärme übertragenden Platten verlaufenden Kanal gepumpt, den die Öffnungen 16 in den Platten bilden. Aus diesem Kanal strömt die Flüssigkeit in die verschiedenen Verteilungskammern 27 (Fig. 4), die sich über die gesamte Breite der Wärmeübertragungsplatten (vergl. den Bereich 15 in Fig. 2) erstrecken. Aus den Verteilungskammern 27 strömt die Flüssigkeit durch die Löcher 17 in den Platnten in den verschiedenen Übertragungskammern 29 und dann durch die Löcher 18 in die Verdampfungsräume 28. Gleichzeitig strömt Flüssigkeit durch die Löcher 19 aus den Plattenzwischenräumen, in denen die Dichtungen 24 (Fig. 3) die Öffnungen 16 und Löcher 19 umgeben, direkt in die Verdampfungsräume 28. In den Verdampfungsräumen 28 läuft die Flüssigkeit dann in dünnen Schichten auf den Wärme über tragenden Platten, die diese beiderseits bedecken, abwärts.
Gleichzeitig wird der oberen Kammer 6 im Behälter 1 durch den Zulauf 8 ein Wärme abgebender Dampf zugeführt, der durch die Schlitze zwischen den Kanten der Wärme übertragenden Platten, wie in Fig. 3 gezeigt, in die Kondensationsräume 30 einströmt. Der Wärme abgebende Dampf kondensiert in den Kondensationsräumen 30, wenn er die Wärme übertragenden Platten berührt und folglich Wärme an sie abgibt. Dies bewirkt ein Verdampfen der auf den beiden Seiten der Platten in den Verdampfungsräumen 28 herablaufenden Flüssigkeit. Der in den Verdampfungsräumen 28 gebildete Dampf strömt sowohl seitlich als auch abwärts in die untere Kammer 7 des Behälters 1 aus, wie mit Pfeilen in Fig. 2 gezeigt. Der erzeugte Dampf verläßt die Kammer 7 durch den Ablauf 9, während nicht verdampfte Flüssigkeit sich am Boden des Behälters sammelt und - stetig oder intermittierend - durch den Bodenabfluß 10 (Fig. 1) abgelassen wird.
in den Kondensationsräumen 20 vom Wärme abgebenden Dampf gebildetes Kondensat strömt entlang den Wärme übertragenden Platten abwärts und verläßt die Kondensationsräume durch die beiden Kanäle, die die Löcher 20, 21 in unteren Teil der Wärme übertragenden Platten bilden. Diese Kanäle sind gegen die Verdampfungsräume 28 durch die Dichtungen 22, 23 (Fig. 2) abgeschlossen. Auch nichtkondensierte Anteile des Wärme abgebenden Dampfes verlassen die Kondensationsräume 30 durch diese Kanäle und werden gemeinsam mit dem Kondensat durch die Abflüsse 12 (Fig. 1) ausgegeben.
Wie bereits erwähnt, sind die Löcher 18 etwas größer als die Löcher 17. Die Lochgrößen sind so gewählt, daß im Betrieb der Anordnung eine Teilverdampfung der Verdampfungsflüssigkeit erfolgt, wenn Flüssigkeit durch die Löcher 17 tritt. Die Löcher 18 werden groß genug gemacht, daß der in den Übertragungskammern 29 herrschende Dampfdruck den in den Kondensationsräumen 30 herrschenden Dampfdruck nicht übersteigt. Der Zweck dieser Maßnahme ist, daß evtl. an den Dichtungen 25 vorbeileckendes Fluid in die Übertragungskammern 29 gelenkt wird, nicht aus diesen hinaus. Wird insbesondere die erfindungsgemäße Anordnung zur Erzeugung von Frisch- aus bspw. Meerwasser eingesetzt, ist es besser, wenn der Dampf in das Meerwasser eindringt als daß Meerwasser in das Frischwasser gerät.
In der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform der Wärme übertragenden Platten 4 enthält jede Platte Löcher 17 - 19 beiderseits (links und rechts) der Öffnung 16. Falls erwünscht, können die Löcher 17 - 19 in jeder zweiten Platte auf einer Seite der Öffnung 16 und in den restlichen Platten auf der anderen Seite von deren Öffnungen 16 entfallen. Alternativ können die Löcher 17 in jeder zweiten Platte auf einer Seite der Öffnung und die Löcher 18, 19 auf der anderen Seite der Öffnung 16 entfallen, während in den restlichen Platten die Löcher 17 auf der anderen Seite und die Löcher 18, 19 auf der einen Seite der Öffnung entfallen können. Auch in diesen Fällen wird die Flüssigkeit in jedem der Verdampfungsräume 28 über die gesamte Plattenbreite verteilt.
Oben ist angenommen, daß die zwischen den Wärme übertragenden Platten angeordneten Dichtelemente elastische Gummi- oder Kunststoffdichtungen der üblicherweise mit Wärme übertragenden Platten aus dünnem gepreßtem Blech verwandten Art sind. Natürlich können hier auch Dichtelemente jeder anderen geeigneten Art Verwendung finden. Als dichter Abschluß kann auch eine permanente Verbindung der Wärme übertragenden Platten entlang der Linien dienen, die in den Fig. 2 und 3 den Verlauf der verschiedenen Dichtelemente zeigen. Die Wärme übertragenden Platten können so gepreßt sein, daß sie entlang diesen Linien in den jeweiligen Plattenzwischenräumen aneinanderliegen, so daß der dichte Abschluß zwischen ihnen bzw. ggf. ihre Verbindung erleichtert wird.
Infolge der Konstruktion der vorgehend beschriebenen Anordnung erhält man den geringstmöglichen Druckabfall der Arbeitsdämpfe beim Eintritt in den und beim Verlassen des Plattenwärmetauschers. Dies macht die Anordnung im Betrieb wirkungsvoll und kostengünstig.
Die Fig. 5 zeigt ein Flußdigramm einer Anlage, in die die beschriebene Anordnung aufgenommen ist. Die Anlage ist für die Erzeugung von Frisch- aus Meerwasser gedacht. Die Fig. 1 zeigt also den Behälter 1 mit seinem Zulauf 8 für Wärme abgebenden Dampf seinem Zulauf 11 für zu verdampfende Flüssigkeit, d.h. Meerwasser, seinem Ablauf 9 für erzeugten Dampf, seinem Ablauf 10 für konzentrierte Flüssigkeit, d.h. nichtverdampftes Meerwasser, die sogen. Sole, und seinem Ablauf 12 für Kondensat, d.h. Frischwasser, und nichtkondensierte Anteile des Wärme abgebenden Dampfes.
Mittels einer Pumpe 31 wird Meerwasser in die Anlage eingepumpt. Hinter der Pumpe 31 wird das Meerwasser bei 32 zu zwei Zweigströmen aufgeteilt. Ein Zweig läuft durch einen Wärmetauscher 33, der andere durch einen Wärmetauscher 34. Die Zweigströme werden bei 35 zusammengeführt und über einen weiteren Wärmetauscher 36 zum Zulauf 11 des Behälter 1 gepumpt. Der den Behälter am Ablauf 9 verlassende erzeugte Dampf wird über einen Verdichter 37 auf dem Zulauf 8 für Wärme abgebenden Dampf gegeben. Als Verdichter kann ein herkömmliches Hochdruckgebläse dienen.
Sie sogen. Sole, d.h. nicht im Behälter 1 verdampftes Meerwasser, wird mit der Pumpe 38 durch den Bodenablauf 10 des Behälters 1 aus diesem herausbefördert und bei 39 zu zwei Zweigströmen unterteilt. Ein Zweig wird zum Behälterzulauf 11 für zu verdampfende Flüssigkeit zurückgeführt, während eine Pumpe 40 den anderen Zweig durch den Wärmetauscher 33 und aus der Anlage hinauspumpt. Im Wärmetauscher 33 gibt diese Zweigströmung einen Teil ihre Wärme an einen der Zweigströme des zuströmenden Meerwassers ab.
Ein Gemisch von Frischwasser, d.h. Kondensat aus dem am Zulauf 8 zugeführten Wärme abgebenden Dampf, und nichtkondensierten Resten dieses Dampfes werden über den Ablauf 12 aus dem Behälter 1 abgeführt. in einen Trennvorrichtung 41 werden die gasförmigen Anteile des Gemischs getrennt und mittels einer Saugpumpe 42 durch den Wärmetauscher 36 und aus der Anlage abgesaugt. Im Wärmetauscher 36 geben sie einen Teil ihrer Wärme an das bereits teilweise vorgewärmte zuströmende Meerwasser ab.
Aus der Trennvorrichtung 41 wird das Frischwasser mit einer Pumpe 43 durch den Wärmetauscher 34 und aus der Anlage hinausgepumpt. Im Wärmetauscher 34 gibt das Frischwasser einen Teil seiner Wärme an einen Zweigstrom des zuströmenden Meerwassers ab.
In der beschrieben Anlage wird das zuströmende Meerwasser vorzugsweise bis fast auf eine Temperatur vorgewärmt, die seinem Siedepunkt beim demjenigen Verdampfungsdruck entspricht, der in den Verdampfungsräumen des Plattenwärmetauschers herrschen soll. Bspw. kann man das Meerwasser so vorwärmen, daß es am Behälterzulauf 11 eine Temperatur von 55 ºC hat. Der erzeugte Dampf kann im Behälterauslauf 9 eine 55 ºC nur unwesentlich übersteigende Temperatur sowie einen Druck von bspw. 0,15 bar haben. Danach kann man den Dampf so komprimieren, daß er im Behälterzulauf 8 und in der Kammer 6 einen Druck von ca. 0,19 bar und eine Temperatur von ca. 59 ºC hat.
Anhand der Fig. 5 ist oben eine Saugpumpe 42 beschrieben worden, die im Behälter 1 einen erwünschten Unterdruck aufrechterhalten soll. Falls erwünscht, kann zum gleichen Zweck eine Saugpumpe alternativ oder zusätzlich an das obere Abteil 6 im Behälter 1 angeschlossen werden.

Claims

1. Vorrichtung zum mindestens teilweisen Verdampfen einer Flüssigkeit mittels eines Wärme abgebenden Dampfes, der in mittelbare Berührung mit der Flüssigkeit gebracht und dadurch mindestens teilweise kondensiert wird, wobei die Vorrichtung ein Paket von Wärme übertragenden Platten (4) aufweist, die zwischen sich Plattenzwischenräume begrenzen und in diesen gemeinsam mit entlang der Kanten der Wärme übertragenden Platten verlaufenden Dichtmitteln (13, 26) in jedem zweiten Plattenzwischenraum einen Verdampfungskanal (28) und in allen anderen Plattenzwischenräumen jeweils einen Kondensationskanal (30) bilden, wobei die Wärme übertragenden Platten (4) weiterhin Durchgangsöffnungen (16) enthalten, die einen durch das Plattenpaket verlaufenden Einlaßkanal bilden, durch den den Verdampfungskanälen (28) Flüssigkeit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Paket aus Wärme übertragenden Platten 4) in einem Behälter (1) angeordnet ist, daß

- eine Trennwandeinrichtung (5) das innere dem Behälters (1) so zu zwei getrennten Kammern (6, 7) unterteilt, daß jede Wärme übertragende Platte (4) mit einem Teil ihrer Umfangskante in einer (6) der Kammern und mit einem anderen Teil ihrer Umfangskante in der anderen Kammer (7) liegt daß

- die Dichteinrichtungen (13, 26) zwischen den Wärme übertragenden Platten (4) so ausgebildet sind, daß die Verdampfungskanäle gegen eine der Kammern abgeschlossen sind, aber mit der anderen Kammer (7) entlang der Kanten der Wärme übertragenden Platten in Strömungsverbindung stehen während die Kondensationskanäle (30) mit der einen Kammer (6) entlang der Kanten der Wärme übertragenden Platten in Strömungsverbindung stehen, aber gegen die andere Kammer (7) abgeschlossen sind, und daß

- die eine Kammer (6) einen Zulauf (8) für Warme abgebenden Dampf und die andere Kammer (7) einen Ablauf (9) für aus der Flüssigkeit erzeugten Dampf aufweiser.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wärme übertragende Platte (4) mit Teilen ihrer Umfangskante in einer Kammer (6) und mit dem Rest der Umfangskante im wesentlichen in der anderen Kammer (7) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme über tragenden Platten (4) im wesentlichen vertikal angeordnet sind, daß die Trennwandeinrichtung (5) im wesentlichen horizontal verläuft und auf einer bestimmten Höhe im Behälter (1) gegen die Kanten der Wärme übertragenden Platten (5) dicht abgeschlossen ist und daß die Verdampfungskanäle (28) und die Kondensationskanäle (30) mit ihren Zu- und Ablaufenden für das jeweilige Wärmetauschfluid so angeordnet sind, daß Verdampfungsflüssigkeit und Kondensationsdampf au der genannten Höhe im Behälter (1) im Gleichstrom durch die je weiligen Plattenzwischenräume geführt werden.

4. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme übertragenden Platten (4) im wesentlichen vertikal angeordnet sind, daß der Zulaufkanal für Flüssigkeit durch den oberen Teil des Plattenpaekts verläuft und daß die Wärme übertragenden Platten (4) in Unterteil Durchgangslöcher (20, 21) enthalten, die mindestens einen durch das Plattenpaket verlaufenden Ablaufkanal zum Abführen von Kondensat aus den Kondensationskanälen (30) bilden.

5. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme übertragenden Platten (4) langgestreckt und mit ihren langen Seiten im wesentlichen vertikal angeordnet sind, daß die Trennwandeinrichtung (5) sich über die Plattenebenen erstreckt und gegen beide lange Seiten der Platten dicht abgeschlossen ist und daß die Dichteinrichtungen (13, 26) zwischen den Wärme übertrgenden Platten zwischen aufeinanderfolgenden Platten entlang denen langen Seiten Schlitze belassen, so daß man sowohl die Verbindung zwischen den Kondensationskanälen (30) und der einen Kammer (6) als auch die Verbindung zwischen den Verdampfungskanälen (28) und der anderen Kammer (7) zu wesentlichen Teilen entlang beider langen Seiten der Wärme übertragenden Platten erhält.

6 Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinrichtungen (13, 26) zwischen den Wärme übertragenden Platten (4) Schlitze zwischen aufeinanderfolgenden Platten auch an deren kurzen Seiten belassen, so daß man die Verbindung zwischen den Kondensationskanälen (30) und der ersten Kammer (6) und die Verbindung zwischen den Verdampfungskanälen (28) und der anderen Kammer (7) entlang sowohl den langen als auch den kurzen Seiten erhält.

7. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kammer (6) mit den Kondensationskanälen (30) entlang im wesentlichen dem gesamten Teil jeder Wärme übertragenden Platte (4) in Strömungsverbindung steht, der sich in dieser Kammer (6) befindet, während die andere Kammer (7) mit den Verdampfungskanälen (28) entlang im wesentlichen dem Rest des Umfangs jeder Wärme übertragenden Platte (4) in Strömungsverbindung steht.

8. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme übertragenden Platten (4) im Paket lösbar zusammengespannt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinrichtungen (13, 26) aus elastischen Dichtungen bspw. aus Gummi oder Kunststoff bestehen.

10. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (8) der einen Kammer (6) für Wärme abgebenden Dampf in Strömungsverebindung steht mit dem Ablauf (9) der anderen Kammer (7) für erzeugten Dampf wobei Mittel (37) vorgesehen sind, um erzeugten Dampf vom Ablauf (9) unter Kompression an den Zulauf (8) zu führen, so daß in der einen Kammer (6) ein höherer Dampfdruck aufrechterhalten wird als in der anderen Kammer (7)

11. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- die Wärme übertragenden Platten (4) im wesentlichen vertikal angeordnet sind, daß

- Dichteinrichtungen (13, 14) Verteilungskammern (27) im Oberteil der Verdampfungskanäle (28) bildenden Plattenzwischenräumen begrenzen, wobei jede der Verteilungskammern (27) mit dem von den Öffnungen (16) gebildeten Zulaufkanal in Strömungsverbindung steht und mehrere separate Verbindungen mit mindestens einem Verdampfungskanal (28) aufweist, daß

- mindestens zwei Dichteinrichtungen (25) im Oberteil jedes einen Kondensationskanal (30) bildenden Plattenzwischenraums angeordnet sind, die entlang den Wärme übertragenden Platten (4) waagerecht beabstandet sind und jeweils zwischen den Wärme übertragenden Platten (4) ein Übertragungskammer (29) begrenzen, die gegen andere Teile des Kondensationskanals (30) dicht abgeschlossen ist daß

- jeder Kondensationskanal (30) in Strömungsverbindung mit der einen Kammer (6) über die Spalte steht, die zwischen den Dichteinrichtungen (25) zur Aufnahme von Wärme abgebendem Dampf von oben gebildet sind, und daß

- die Wärme übertagenden Platten (4) Durchgangslöcher (17, 18) enthalten, die mit den übertragungskammern in Struomungsverbindung stehen, wobei jede Übertragungskammer (29) über mindestens ein erstes Loch (17) mit einer Verteilungskammer (27) und über mindestens ein zweites Loch (18) mit einem Verdampfungskanal (30) in Strömungsverbindung steht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens jede zweite Wärme übertragende Platte (4) paarweise angeordnete Löcher (17, 18) enthält, wobei ein Loch (17) eines Lochpaars eine Übertragungskammer (29) mit einer Verteilungskammer (27) und das andere Loch (18) die gleiche Übertragungskammer (29) mit einem Verdampfungskanal (28) verbinden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wärme übertragende Platte (4) vertikale und horizontale Kantenabschnitte hat, daß jede der Verteilungskammern (27) horizontal zwischen den vertikalen Kantenabschnitten der Wärme übertragenden Platten sich erstreckt und daß der Zulaufkanal für Verdampfungsflüssigkeit im wesentlichen mittig zwischen den vertikalen Kantenabschnitten durch das Plattenpaket verläuft.

14. Plattenverdampfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Loch (17) kleiner ist als das andere Loch (18).