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Verfahren- und Einrichtung zur Regelung der Umlaufmenge in Verdampfern
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der Umlaufmenge
in Verdampfern mit senkrechten, außenbeheizten Rohrbündeln und beispielsweise einem
mittleren oder seitlich angeordneten Zirkulationsrücklauf und bezweckt eine automatische
Einstellung des optimalen Flüssigkeitsstandes sicherzustellen.
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Die Einhaltung des optimalen Flüssigkeitsstandes in Verdampfern dieser
Art ist sowohl aus wärmewirtschaftlichen als auch aus verfahrenstechnischen Gründen
erwünscht. Bei zu hohem Flüssigkeitsstand vergrößert sich nämlich das Temperaturgefälle
zwischen Heiz- und Brüdendampf infolge Erhöhung des statischen Druckverlustes und
Verringerung des natürlichen Flüssigkeitsumlaufs. Gleichfalls vergrößert sich die
Flüssigkeitskapazität und damit die Zeitdauer des Aufenthaltes innerhalb der Verdampfer,
was beispielsweise bei Zuckersäften aus Gründen der Farbzunahme nicht vorteilhaft
ist.
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Eine zu geringe Flüssigkeitshöhe hat die gleichen Nachteile, weil
der natürliche Umlauf dann vollständig aussetzt und die Heizfläche wegen mangelnder
Beaufschlagung nur zum Teil wirksam wird.
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Flüssigkeitsteile, welche hochgeschleudert werden und an die unbenetzte
Heizfläche gelangen, erfahren alsdann eine vollständige Eindampfüng und anschließende
Überhitzung auf nahezu die Temperatur des Heizdampfes.
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Die bisher bekannten Flüssigkeitsstandsregelutlgen versuchten den
optimalen Verdampferzustand durch Regelung des scheinbaren Flüssigkeitsstandes herzustellen.
Die Höhe des erforderlichen scheinbaren Flüssigkeitsstandes ist aber starken Schwankungen
unterworfen, da die Länge der in den Rohren - befind-chen Flüssigkeit- Dampf - Gemisch
- Säulen weitgehend durch die Verdampferabmessungen und -leistungen, die Drücke
und Eigensohaften der einzudampfenden Flüssigkeiten beeinflußt wird, welche
von
Fall. zu Fall wie auch-imo Betrieb der -meisten Verdampfer stark wechseln.
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Der optimale Verdampferzustand ist erfahrungsgemäß dann gegeben,
wenn- sich -der Flüssigkeitsniederschlag des aus den oberen Enden der senkrechten
Verdampferrohre auskochenden Flüssigkeit-Dampf-Gemischs auf der oberen Rohrplatte
in solzehen Grenzen hält, daß er in einer dünnen Schicht in den Zirkulationsrücklauf
zurückströmt, also das sogenannte schwache Hochkochen stattfindet.
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Damit sich dieser Idealzustand im Betrieb der Verdampfer selbsttätig
als Dauerzustand erhält, ohne daß Regelungen oder Ventileinstellungen von außen
erforderlich sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die aus den Heizrohren heraiiskochende
Flüssigkeit je nach ihrer Steighöhe und Turbulenz in zwei Teilströme zu untertgilen,
von denen der eine, nämlich die Flüssigkeit geringer, Steighöhe und Turbulenz, unmittelbar
in den benachbarten Zirkulationsrücklauf übertritt und der andere, nämlich die Flüssigkeit
größerer Steighöhe und Turbulenz, größtenteils nach außen abgeleitet wird.
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Auf diese Weise reguliert sich die Arbeitsweise des Verdampfers selbsttätig
auf den Idealzustand ein, indem, sobald der Zustand des schwachen Hoclhkochens-
überschritten wird und somit der -Zirkula- -tionsrücklauf nicht mehr in der angestrebten
dünnen Schicht erfolgen würde, die mehr anfallende Flüssigkeit aus dem Kreislauf
des Verdampfers abgezogen wird.
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Dies kann erfindungsgemäß dadurch geschehen, daß im Zirkulationsrücklauf
ein an dessen oberem Ende ausmündender überlauf unter Freilassung eines ausreichenden
Zirkulationsquerschnitts zwi- -schen Zirkulationsrücklauf und Überlauf angeordnet
ist, indem dann die Flüssigkeit von größerer Steighöhe und Turbulenz in den saugend
wirkenden Über-. lauf zurückfällt und durch ihn nach außen bzw. in den folgenden
Verdampfer abgeleitet wird. Zur Sicherung des Dampfabschlusses des Flüssigkeitsablaufs
durch den Überlauf wird diesem zweckmäßig ein U-Rohr-Abschluß nachgeschaltet.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht.
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Abt 1 ist-eme schematische Darstellung einer Verdampferanordnung;
Abb. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab die Anordnung des überlaufs.
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In den Zirkulationsrohren der Verdampferaggregate 2 und 3 ist jedesmal
ein Überlaufrohr 4 angeordnet, das etwa in der Höhe der Rohrplatte 5 in einem Trichter
6 ausmündet.
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Der Überlauf gewährleistet die Einhaltung des günstigsten Flüssigkeitsstandes
bei allen Betriebsverhältnissen, indem er zum Unterschied von den bisher bekannten
Flüssigkeitsstandsregelungen in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand selbst wirksam
ist.
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Der optimale Verdampferzustand wird erzeugt, indem das aus den oberen
Rohrenden der Verdampferrohre 7 auskochende Flüssigkeit-Dampf-Gemisch, insoweit
es die Flüssigkeit angeht, auf die obere Rohrplatte 5 bzw. nach dieser Richtung
hin zurückfällt, jedoch dann zwei Wege nimmt, je nachdem das Flüssigkeit-Dampf;Gemisch
stärker oder schwächer aus den Verdampferrohren 7 herauskocht.
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Der eine Weg führt längs des Zirkulationsrücklaufes I, wofür nur die
mit schwacher Vehemenz aus den Verdampferrohren 7 auskochende Flüssigkeit in Betracht
kommt, wäihrend alle hochgetragene Flüssigkeit mehr oder weniger inden Uberlauf
6, 4 gelangt. Es ist somit gemäß der Erfindung nicht mehr notwendig, die Einhaltung
des Zustandes des schwachen Hochkochens laufend zu beobachten, um eine ideale Arbeitsweise
zu sichern, sondern auch bei starkem Hochkochen können sich keine ungünstigen Flüssigkeitsstände
einstellen, die ein Abgehen von den idealen Arbeitsbedingungen eines Verdampfers
durch gestörten Zirkulationsrücklauf zur Folge haben würden. Die angestrebte vollständige
Benetzung der Heizfläche bei geringstem Flüssigkeitsstand ist so für alle Betriebsverhältnisse,
d.h. für dieunterschiedlichsteniVerdampferabmessungenund -leistungen, Drücke und
Eigenschaften der einzudampfenden Flüssigkeiten, wie auch bei den größten Schwankungen
im Flüssigkeitszulauf gewährleistet.
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Das nachgeschaltete U-Rohr 8 dient dem sicheren Abschluß des Flüssigkeitsablaufes
gegen die sich in den Verdampfern entwickelnden Dämpfe.
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Die Regelung gemäß der Erfindung hat den Vorzug, den physikalischen
Verhältnissen zu entsprechen, ohne bewegliche Teile, wie Ventile, Schwimmer u. dgl.
aufzuweisen und keine schädlichen Räume, d. h. solche, in denen Flüssigkeit stagnieren
oder kristallisieren könnte, zu besitzen.
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PATENTANSPRACHE: I. Verfahren zur Regelung der Umlaufmenge in Verdampfern
mit senkrechten, außenbeheizten Rohrbündeln und beispielsweise einem mittleren oder
seitlich angeordneten Zirkulationsrücklauf, dadurch gekennzeichnet, daß die aus
den Heizrohren herauskochende Flüssigkeit je nach ihrer Steighöhe und Turbulenz
in zwei Teilströme unterteilt wird, von denen der eine, nämlich die Flüssigkeit
geringer Steighöhe und Turbulenz, unmittelbar in den benachbarten Zirkulationsrücklauf
übertritt und der andere, nämlich die Flüssigkeit größerer Steighöhe und Turbulenz,
größtenteils nach außen abgeleitet wird.