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Vorrichtung zur Vakuum-Entgasung, Vorwärmung und Speicherung von Flüssigkeiten
mit doppelter Entgasung
Das von Oberflächenkondensatoren unter Vakuum mit dem Druck
p anfallende Kondensat ist immer gaschaltig, weil Luft und Gase immer noch im Kondensator
mit dem Partialdruck pL zurückbleiben, so daß der Dampf lediglich den PartialdruckpD
besitzt; p = PL + PD. Infolgedessen kondensiert hier der Dampf nicht bei der dem
Vakuumdruck entsprechenden Siedetemperatur t, sondern mit einer tieferen Temperatur
tD. Je tiefer das Vakuum ist, um so geringer wird der Partialdruck PD des Dampfes
im Verhältnis zum Vakuumdruck p und um so mehr Gase enthält das herabrieselnde Wasser.
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Die Gasaufnahmefähigkeit der Flüssigkeit wird in den meisten Fällen
noch durdl eine stattfindende Unterkühlung der Flüssigkeit verstärkt, weil die auf
die unteren und viel kälteren Kühlrohrreihen herabrieselnde Flüssigkeit dadurch
noch weiter unter tD abgekühlt wird.
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Bekannt ist, daß die Einblasung von Heizdampf mittels Sifelb,rohrei
in mit dem I(onldielnlsator zusammenhängende Behälter die Verhältnisse verbessert,
jedoch zu keinen voll befriedigenden Ergebnissen hinsichtlich der Entgasungswirkung
und Wärmewirtschaft führt, weil hierbei erstens die Mischung des Dampfes mit dem
Wasser zu kurzzeitig und grobfädig erfolgt, zweitens weil der mit den ausgetriebenen
Gasen abziehende unvermeidlitze Brüdendampf an die Kühlrohre anprallt, hier
unter
nutzloser Wärmeabgabe kondensiert wird und drittens weil eine den Sonderverhältnissen
des Vakuumbetriehes angepaßte Regelung auf sparsamste Heizmittelzufuhr fehlt.
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Bekannt sind ferner Umlaufentagser, di:e mit atmosphärischem oder
Überdruck so arbeiten, daß bei zwangsläufiger, reichlicher Umwälzung mit gleichzeitiger
Aufwärmung auf volle Siedetemperatur sowie nachträglicher Ausdampfung auf genügend
großer Oberfläche die gelösten Gase restlos durch den abziehenden Dampfüberschuß
ausgetrieben werden, und zwar insbesondere dann, wenn die Umwälzung mittels eines
Dampfstrahlers bewirkt wird, der zufolge der auftretenden Wirbelströme eine innigste
Vermischung des Dampfes mit der zu entgasenden Flüssigkeit besorgt. Immerhin sind
aber selbst bei diesen Anlagen die Regelbedingungen auf sparsamsten Dampfzusatz
so schwierig, daß ein gewisser Brüdenüberschuß zugelassen werden muß, welcher allerdings
meist keinen Wärmeverlust verursache, da er durch vorgeschaltete Kaskaden oder Vorwäriner,
welche vom Wasser durchflossen sind. leicht kondensiert werden kann.
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Nicht bekannt und Gegenstand der Erfindung sind VakuumvEntgasunfgsanlagen,
welche, sich an die vorerwähnten Umlaufentgaser anlehnen, aber darüber hinaus die
besonderen Eigenheiten des Vakuumbetriebes dadurch verwerten, daß unter Benutzung
des Kondensatorkörpers nutzlose Wärmeverluste an den Kühlrohren vermieden und daß
als Heizquelle außer Dampf auch Heißwasser, wie es als Kondensat von Hilfsmaschinen
und Heizungen häufig zur Verfügung steht, oder sonstige geeignete Heizmittel verwendet
werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise Ausführungen der Erfindungsgedanken.
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Abb. I zeigt erfindungsgemäß ein Ausführungsbeispiel eines solchen
Vakuum-Entgasers, bei welchem im Oberflächenkondensator 1 mit dem Vakuumdruck p
der eintretende Dampf durch die Kühlrohrsysteme 2 kondeisert und sodann durch die
Leitbleche 3 über Rieseleinsätze 4 zum Kondensatorsumpf 5 herabrieselt. Ein Strahler
oder eine sonstige geeignete Luftpumpe 6 befreit den Kondensatorraum so gut als
möglich von Luft. Trotzdem bleibt aber immer noch ein Luftrest mit dem Druck zurück,
so daß für den Dampf nur der Partialdruck PD verbleibt; PL + PD = p. Aus den einleitend
erwähnten Gründen ist daher das Kon densat kälter, als es der Siedetemperatur t
des vorherrschenden Vakuums p entspricht, und somit noch gashaltig.
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Aus 5 wird das gashaltige Kondensat über ein Rückschlagventil 7 und
die Leitung 8 von einem H-Meter unter dem Wasserspigel liegenden Dampfstrahler 9
abgesaugt, der durch den bei 10 über ein Regelventil 1 1 mit höherem Druck eintretenden
Dampf angetrieben ist und sowohl die Förderung als auch die Anwärmung der zu entgasenden
Flüssigkeit besorgt. Nach dem Strahlanwärmer g tritt die entsprechend der Höhe H
bereits auf Siedetemperatur angewärmte und mit dem Dampf innigst vermischte Flüssigkeit
über eine weitere Mischvorrichtung 12 in das eigentliche Entgasungsabteil I3 ein,
in welchem sie bei ihrem Auü stiegsweg die überschüssige Wärme zusammen mit den
frei gewordenen Gasen abgibt und gut entgast durch eine Leitvorrichtung 14 nahe
zur Absaugestelle 15 der Entnahmepumpe zugeführt wird.
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Durch die Leitung mit eingebautem Regulierorgan kann aus dem Speicherraum
I7 bereits einmal entgaste Flüssigkeit dem Dampfstrahle.r g zusätzlich zugeführt,
in dauernder Umwälzung gehalten und so wirksam nachentgast werden.
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Die im Entgasungsabteil I3 frei werdenden Gase werden über eine Blende
IS oder ein sonstiges geeignetes Regulierorgan durch die Leitung 19 in den Kondensatorsumpf
5, und zwar unterhalb der Rieseleinsätze 4 eingeführt, dort durch das herabrieselnde
kältere Kondensat abgekühlt bzw. kondensiert, während die abgekühlten Gase selbst
durch den Strahler oder eine sonstige geeignete Luftpumpe 6 weggesaugt werden.
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Der Strahler g besorgt also bei diesem Aus führungsbeispiel sowohl
die Förderung als auch die Umwälzung und Aufwärmung der zu entgasenden Flüssigkeit.
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An das Entgasungsabteil I3 ist wasserseitig eine enge, zuerst nach
unten und dann entsprechend hoch nach oben führende Leitung 20 angeschlossen, welche
dampfseitig gleichfalls, und zwar durch die Leitung 2I mit dem Kondensatorsumpf
5 so in Verbindung steht, daß der Anschluß unterhalb der dort eingebauten Rieseleinsätze
4 erfolgt.
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In der Leitung 20 ist entsprechend dem gewollten Druckunterschied
zwischen Entgasungsabteil 13 und dem Kondensator auf Höhe h über dem Wasserspiegel
ein Schwimmer 22 mit Ubertragungsvorrichtung 23 so angeordnet, daß die Dampfzufuhr
bei 10 durch das Regelventil II immer so erfolgt, daß im Entgasungsabteil ein der
Höhe h entsprechender Überdruck gegenüber dem Kondensatordruck erzeugt wird. Die
über 18 und 19 abströmende Gas-und Brüdnmenge wird konstant sein, solange der erwähnte
Druckunterschied zwischen Entgasungsabteil und Kondensator eingehalten ist. Sobald
die anfallende Kondensatmenge zurückgeht, gelangt über 10 und ii zuviel Heizdampf
in das Entgasungsabteil, was einen entsprechenden Druckanstieg bei gleichzeitiger
Vergrößerung der Höhe h zur Folge hat, so daß der Schwimmer 22 steigt und die Dampfzufuhr
bzw. mittels der Übertragung 23 das Regelventil II entsprechend drosselt. Umgekehrt
wird bei steigendem Kondensatanfall der Überdruck im Entgasungsabteil gegenüber
dem Kondensatordruck unter die gewollte Höhe h absinken, und es wird sofort mittels
dets 5 Schwimmers 22 und der vorgesehenen Übertragungsvorrichtung 23 entsprechend
mehr Dampf durch 11 in das Entgasungsabteil eingeführt.
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Dabei wird, gesteuert vom Regelventil I I, immer so viel Dampf zugesetzt,
daß das Kondensat in größerer Menge umgewälzt als verspeist wird und nach dem Dampfstrahler
g höher angewärmt ist als der Siedetemperatur t des Vakuumdruckes p entspricht.
Erfahrungsgemäß genügen hier tSbertempe-
raturen t von I bis 50
C (im Mittel etwa 30 C) für restlose Entgasung und arbeiten die bekannten Dampfstrahler
bei zweckmäßiger Anordnung so sparsam, daß mit dem erforderlichen Aufwärmedampf
die Umwälzmenge stets überreichlich gegeben ist.
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Die über die Blende I8 abziehende Gas- und Brüdenmenge kann konstant
oder auch durch ein geeignetes Regulierorgan leistungsabhängig gesteuert sein. Normalerweise
wird aber eine leistungsabhängige Steuerung der abziehenden Gas-und B:ni.dnmeigen.
nicht erforderlich sl:lin, weil heii geringerer dampfseitiger Beaufschlagung des
Kondensators die in der Regel konstant gehaltene und durch die Kühlsysteme 2 strömende
KÜhlwassermenge im Verhältnis zur kondensierten Dampfmenge wesentlich größer als
bei sehr starker dampfseitiger Kondensatorbeaufschlagung wird. Somit kann bei geringerer
Belastung verhältnismäßig mehr Wärme in den Kondensatorsumpf 5 zurückgeleitet werden,
weil dann die Unterkühlung des Kondensates wesentlich größer sein wird als bei höherer
dampfseitiger Beaufschlagung des Kondensators.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel
nach Abb. I in der Hauptsache dadurch, daß der Strahlanwärmer g lediglich nur die
Umwälzung und Anwärmung der zu entgasenden und nachzuentgasenden Flüssigkeit besorgt,
weil für die eigentliche Förderung des frisch anfallenden Kondensates eine Förderpumpe
24 vorgesehen ist, die das im Kondensatorsumpf 5 anfallende Kondensat absaugt und
durch das Rückschlagventil 25 sowie die Leitung 26 über einen Brüdenkühler 27 in
das Entgasungsabteil I3 fördert.
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Außerdem unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel 2 von dem vorher
beschriebenen dadurch, daß zur weitgehenden Vermeidung von Wärmeverlusten der Brüdenkühler
27 vorgesehen ist, der dampfseitig einerseits direkt mit dem Entgasungsabteil I3
durch die Leitung 28 in Verbindung steht und andererseits über eine Blende I8 oder
ein sonstiges Regulierorgan durch die Leitung 19 an den Dampfraum des Kondensatorsumpfes
5 angeschlossen ist. Der aufsteigende Teil lt, der Leitung 19 ist dabei kleiner
als dem Druckunterschied lt zwischen Entgasungsabteil und Kondensator entspricht.
Ferner ist der Brüdenkübler 27 entsprechend tief unter dem Wasserspiegel des Entgasungsabteiles
angeordnet, damit eine möglichst hohe Anwärmung und somit gute Abkühlung der aus
dem Entgaser entweichenden Brüden- und Gasmengen stattfindet.
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Ein weiterer Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel 2 und I
besteht noch darin, daß der durch die Leitungen 20 und 2I mittels der ,Blende oder
dem Regulierorgan I8 gewollte Druckunterschied unmittelbar über einen Regulierkolben
29 auf das Regelventil II durch die Verbindungsleitungen 30 und 3I so einwirkt.
daß beim Ansteigen des Überdruckes im Entgasungsabteil die Dampfzufuhr bei 10 gedrosselt
und umgekehrt geöffnet wird, wenn der Druckunterschied zwischen Entgasungsabteil
und Kondensator unter das gewollte und der Höhe h entsprechende Maß abgesunken ist.
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Außerdem beste'ht zwischen Ausführungsbeispiel I und 2 noch der Unterschied,
daß bei Ausführungsbeispiel 2 nicht nur Dampf, sondern auch Heißwasser oder ein
sonstiges geeignetes Heizmittel zur Umwälzung, Anwärmung und Entgasung der Flüssigkeit
verwendet werden kann.
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Die in Abb. I dargestellte und schwimmergesteuerte Heizmittelregulierung
kann auch bei der Ausführung nach Abb. 2 verwendet werden, und umgekehrt kann auch
die in Abb. 2 dargestellte Drucksteuerung bei der Ausführung nach Abb. I Verwendung
finden.
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Abb. 3 zeigt ein weiteres und entsprechend vereinfachtes Nusführungsbeispiel
bei konstant gehaltenem Vakuum im Kondensator I. Hierbei steht dann das Entgasungsabteil
unter demselben und stets gleich hoch gehaltenem Vakuum wie der Kondensator selbst.
Da bei konstant gehaltenem Vakuum die sonst durch das veränderliche Vakuum hervorgerufenen
größeren Temperaturschwankungen in Fortfall kommen, genügt eine leistungsablhängige
Regulierung der Heizmittelzufuhr, die entweder durch das Regulierorgan II von Hand
aus oder mittels eines besonderen Temperaturreglers 32 mit wenigstens zwei Fühlorganen
33 und 34 automatisch so gesteuert wird, daß auch hierbei eine dauernde Umwälzung
und wirksame Nachentgasung der Flüssigkeit herbeigeführt wird.
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Für den Druckausgleich zwischen dem Dampfraum des Kondensatorsumpfes
5 und dem Entgasungsabteil I7 sorgt die Öffnung 35. Das frisch anfallende Kondensat
fließt hierbei aus dem Kondensatorsumpf 5 durch eigenes Gefälle über die Öffnung
36 von unten her dem Entgasungsabteil I3 über die Mischvorrichtung 12 zu.