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Kessel zum Kochen und Verdampfen von Flüssigkeiten Gegenstand der
Erfindung ist ein Kessel zum Kochen und Verdampfen von Flüssigkeiten, dessen Boden
zu leinem langen, spitzen Kegel ausgezogen ist und in welchem lein oder mehrere
trichterförmige, oben und unten offene, mit der Verjüngung nach oben gerichtete
Einsätze angeordnet sind. Die Mantel fläche des Einsatzes, die zum Durchtritt des
aus der Flüssigkeit entwickelten Dampfes vorzugsweise mit Lochungen versehen ist,
kann eben oder gewölbt sein. Der dem Kessel ansitzende Rand des Einsatzes ist gelocht
oder gezahnt.
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Die Anordntmg von trichterförmigen Einsätzen hat eine bedeutende
Leistungssteigerung des Kessels zur Folge. Die vorteilhafte Wirkung der Einsätze
ist nach den Feststellungen des Erfinders darauf zurückzuführen, daß durch den Einsatz
der Umlauf der Flüssigkeit im Kessel unterbrochen wird. Bei einem üblichen Kessel
von großem Durchmesser und entsprechender Höhe entsteht nämlich die weitaus größte
Dampfmenge am Mantel; der Dampf strömt am Mantel von unten nach oben und reißt Flüssigkeit
mit an die Flüssigkeitsoberfläche, wo sich die Flüssigkeit vom Dampf trennt und
dann nach der Mitte des Kessels abströmt. In dem mittleren Teil des Kessels strömt
infolgedessen die Flüssigkeit von oben nach unten zur Mitte des Kesselbodens und
von dort wieder zum Mantel. Der auf diese Weise im Kessel entstehende Flussigkeitsumlauf
ist so groß, daß die Rodenfläche nur zur Anwärmung der Flüssigkeit, aber nicht auch
zur Verdampfung ausreicht, was aus nachfolgender Berechnung verständlich wird.
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Bei einem Kessel von beispielsweise 3 m und 3 m Höhe und einem spez.
Gewicht der Flüssigkeit von etwa I,8 (angenommen ist hier die 96 O/oige Schwefelsäure)
beträgt der Druckunterschied zwischen dem Flüssigkeitsspiegel und dem Kesselboden
0,54 ata; herrscht oben Data, so ist unten I,54 ata vorhanden; der Siedepunkt ist
oben 3150,. unten
335. Da die spezifische Wärme der 96%igen Schwefelsäure
= o*35 ist, so muß also jedem Kilo Säure beim Entlangströmen am Kesselhoden von
der Mitte zur Kesselwand eine Wärmemenge von (335-315)x0,35 = 7 kcal zugeführt werden.
Nimmt man die Wärmeübertragung für den Fall der Feuergase gegen langsam strömende
Flüssigkeit mit rund 1 5000 kcal Im- h an, so würden die 7 m-Bodenfl äche 105000
kcal/ii übertragen; diese Wärmemenge entspridit 15 ooo kg Säureumlauf je Stunde
oder rund 8 300 llh.
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Unterbriellt man gemçiß der Erfindung durch die Anordnung eines trichterförmigen
Einsatzes den Flüssigkeitsumlauf, so steigt die Leistung des Kessels erheblich,
weil auch am Boden eine lebhafte Verdampfung einsetzt und die Verdampfung der Flüssigkeit
einen sehr viel besseren Wärmeübertragungskoeffizienten als die Anwärmung der F]üssigkeit
hat. Durch praktische Versuche wurde festgestellt, daß z. B. die Leistung eines
Schwefelsäurekonzentrationskessels durch den Einbau eines trichterförmigen Einsatzes
von 14 t auf 20 t pro Tag gesteigert werden kann.
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Die Entwicklung von Dampfblasen am Boden hat den weiteren Vorteil,
daß sich am Boden keine Salze, Schlamm oder sonstige Stoffe absetzen können; es
werden infolgedessen die gefürchteten Inkrustierungen vermieden, die häufig die
Ursache für Sherhitzungen, das stoßweise Kochen oder sogar für das Durchbrennen
des Kesselbodens sind.
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Die trichterförmigen Einsätze haben ferner zur Folge, daß die aus
der kochenden Flüssigkeit entwickelten Dämpfe auf den ganzen Flüssigkeitsinhalt,
insbesondere aber auf den mittleren Teil des Kesselquerschnitts, wo sonst keine
Durchwirbelung der Flüssigkeit durch Dampfblasen erfolgt, verteilt werden, so daß
Siedeverzüge nicht mehr auftreten.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
dargestellt.
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In dem zu einem spitzen Kegel ausgezogenen, in der heißesten Feuerzone
liegenden Bodenteil 1 des Kessels sind die trichter förmigen, oben und unten offenen,
mit der Verjüngung nach oben gerichteten Einsätze 2, 3 und 4 angeordnet. Der Rand
der Einsätze 5 ist gelocht; ihre Mantelfläche ist gleichfalls mit Lochungen 6 versehen.
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Die Zahl der trichterförmigen Einsätze richtet sich nach der Größe
des Kessels und den jeweiligen Erfordernissen des besonderen Falles. Die Zu- und
AbLeitung der zu verdampfenden Flüssigkeit kann auf bekannte Art und Weise erfolgen;
so kann der Kessel z. B. auch mit einem Dephieginator verbunden sein.
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Es ist bekannt, in einzudampfide Flüssigkeiten Gase, überhitzten
Wasserdampf u. dgl. zum Zwecke des Rührens, Erhitzens und auch z. B. zur Oxydation
einzuleiten. Bei den Kesseln vorliegender Erfindung ist die Eintrittssteile für
die Gase u. dgl. an der Spitze des kegelförmigen Bodens vorgesehen.