DE475054C

DE475054C - Multi-stage vacuum refrigeration machine operated with a lye as refrigerant

Info

Publication number: DE475054C
Application number: DESCH69352D
Authority: DE
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1923-05-03
Filing date: 1924-01-22
Publication date: 1929-04-16
Also published as: DE453974C

Description

Mehrstufige, mit einer Lauge als Kältemittel betriebene Vakuumkältemaschine Nachdem im Patent 453 974 das grundsätzliche Verfahren einer mehrstufigen, mit einer Lauge betriebenen V akuumkältemaschine patentiert wurde, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Ausgestaltung der Apparatur.Multi-stage vacuum chiller operated with a lye as the refrigerant After in patent 453 974 the basic process of a multi-stage, with a Lye-operated vacuum chiller has been patented, the present refers to Invention to the design of the apparatus.

Wie aus Abb. 2 ersichtlich, ist als Zahl der Verdampfer vier angenommen worden, nämlich 1t-1 bis n.,. Praktisch wird man wohl auch kaum über diese Zahl, selbst bei den größten Anlagen, hinausgehen; selbstverständlich kann jedoch die Zahl der Verdampfer grundsätzlich ganz beliebig genommen `-erden.As can be seen from Fig. 2, the number of evaporators is assumed to be four been, namely 1t-1 to n.,. You will hardly get practical about this number, even with the largest plants, go out; of course, however, the The number of vaporizers can basically be taken arbitrarily.

Der Brüden der ersten drei Verdampfer nr.v n2 und ns wird mehr oder weniger mit der bereits abgekühlten Flüssigkeit, die wohl in den meisten FällenEndlauge ist, niedergeschlagen, während der Brüden aus- der letzten Stufe, also aus dem Verdampfer n1, restlos durch die Dampfstrahlpumpen x4 verdichtet werden muß. Von n1, 1a2 und 1a3 wird nur-ein Teil des gebildeten Brüdens niedergeschlagen, da die Endflüssigkeitsmenge um die Menge der ausgeschiedenen Teile kleiner geworden ist wie die frische abzukühlende Flüssigkeitsmenge.The vapor from the first three evaporators nr.v n2 and ns is more or less with the already cooled liquid, which in most cases is probably the final liquor is, precipitated, during the vapors from the last stage, i.e. from the evaporator n1, must be completely compressed by the steam jet pumps x4. From n1, 1a2 and 1a3 only part of the vapor formed is precipitated as the final amount of liquid the quantity of the excreted parts has become smaller than the fresh parts to be cooled Amount of liquid.

Wie im Hauptpatent 453 974 bereits zum Ausdruck gebracht wurde, wird der Brüden sämtlicher Stufen, mit Ausnahme der letzten, teilweise von der Endflüssigkeit niedergeschlagen, wobei diese Endflüssigkeit, unter der wir der Einfachheit halber immer Endlauge verstehen wollen, trotzdem das Verfahren nicht auf Lauge beschränkt ist, zuerst den Brüden des vorletzten Verdampfers kondensiert, dann den des Verdampfers davor usw., bis die Endlauge zuletzt mit dem Brüden des ersten Verdampfers in Berührung kommt und danach abfließt. Die vorliegende Erfindung sieht nun den vollständigen Zusammenbau von Verdampfer und Mischkondensator vor, so daß die Wege des Brüdens außerordentlich kurz werden (Abb. i).As has already been expressed in the main patent 453 974 the vapors of all stages, with the exception of the last, partly from the final liquid dejected, being this final liquid, below which we shall for the sake of simplicity always want to understand final caustic, although the process is not limited to caustic is, first the vapor from the penultimate evaporator is condensed, then that of the evaporator before, etc., until the final liquor finally comes into contact with the vapor from the first evaporator comes and then drains. The present invention now sees it complete Assembly of evaporator and mixing condenser before, so that the ways of the Brüdens become extremely short (Fig. i).

Die abzukühlende Flüssigkeit tritt bei a in das Einlaufrohr ein und wird in einer düsenartigen Erweiterung g des Rohres durch den sich infolge der Druckerniedrigung bildenden Brüden zerstäubt. Die Flüssigkeitsteilchen fliegen dabei in einem kegelförmigen Strahl auf die Flüssigkeitsoberfläche im eigentlichen Verdampferkörper w. Abgekühlte Flüssigkeit und evtl. ausgeschiedene Teile, also bei Laugen Salze, fließen durch das etwas ansteigende Rohr b ab, um in den nächsten Verdampfer zu gelangen, in welchem sich derselbe Vorgang wiederholt.The liquid to be cooled enters the inlet pipe at a and is in a nozzle-like widening g of the pipe through which as a result of the pressure decrease forming vapors atomized. The liquid particles fly in a conical shape Jet onto the liquid surface in the actual evaporator body w. Cooled Liquid and possibly separated parts, i.e. salts in the case of alkalis, flow through the slightly rising pipe b to get to the next evaporator, in which the same process is repeated.

Die Endlauge tritt bei e in den ersten ringförmigen Verteilungskörper i des Mischkondensators ein, wobei die Endlauge sowohl schleierförmig über den Tellerrand fällt als auch durch feine Löcher im Boden des Tellers als Regen heraustritt. Der zweite Teller in läßt die Endlauge ebenfalls sowohl als Schleier über den Rand treten als auch durch Löcher im Boden als Regen herunterfallen. Der nächste Ringteller ist zt, für den das eben Gesagte ebenfalls gilt. Als letzter Überfall dient der Teller k, der keine Bodenlöcher besitzt, sondern die Lauge nur über den Rand fallen läßt. k ist so tief angeordnet, daß der über den Rand von k fallende Laugenschleier ein großes Stück in gleicher Höhe mit dem Strahl der aus g austretenden abzukühlenden Lauge liegt. Der sich hieraus bildende Brüden tritt sofort durch den letzten Endlaugenschleier hindurch, wobei ein erheblicher Teil des Brüdens schon niedergeschlagen wird. Der Restbrüden steigt zwischen Schleier und Gefäßwand hoch und ist gezwungen, durch den nächsthöheren Endlaugenschleier hindurchzuströmen, wobei wieder ein Teil des Brüdens niedergeschlagen wird usw. Die Anzahl der Überfälle braucht natürlich nicht gerade vier zu sein und kann größer oder kleiner genommen werden.The final liquor enters the first annular distribution body at e i of the mixing condenser, whereby the final liquor is both veiled over the edge of the plate falls as well as through fine holes in the bottom of the plate as rain steps out. The second plate in also leaves the final liquor as a veil Stepping over the edge as well as falling down through holes in the ground as rain. Of the The next ring plate is zt, for which what has just been said also applies. As last one The dish k, which has no holes in the bottom, only the lye is used for the raid drops over the edge. k is so deep that the over the edge of k falling caustic veil a large piece at the same height as the beam from g escaping lye to be cooled. The resulting vapor occurs immediately through the last final caustic veil, whereby a considerable part the brother is already crushed. The residual vapors rise between veils and the wall of the vessel and is forced through the next higher final lye veil to flow through, with part of the brother again being knocked down, and so on. Of course, the number of raids does not have to be four and can be greater or smaller.

Sollte es sich herausstellen, daß die geschlossenen Schleier dem Brüden zuviel Widerstand entgegensetzen, so können diese durch Zacken in den Tellerrändern in viele einzelne Strahlen aufgelöst und die Regenlöcher möglichst zahlreich genommen werden.It should turn out that the closed veil is the vapor Oppose too much resistance, this can be caused by jagged edges in the plate dissolved into many individual rays and the rain holes taken as numerous as possible will.

Die Flüssigkeit des letzten Schleiers .fällt in eine Rinnel und fließt von hier aus bei f ab. Während die beiden letzten Schleier noch im eigentlichen Verdampferkörper w liegen, sind die nächsten in einem im Durchmesser entsprechend schwächeren Aufbau auf dem Verdampfer untergebracht.The liquid of the last veil falls into a trickle and flows from here at f. While the last two veils are still in the real Evaporator body w lie, the next in one are corresponding in diameter housed weaker structure on the evaporator.

Der ganze Prozeß kann durch Schaulöcher h beobachtet werden. Das Absaugen des Restbrüdens bzw. der Luft geschieht bei d.The whole process can be observed through peepholes h. The suction of the residual vapors or the air happens at d.

Sollte sich der Abfluß b zeitweilig verstopft haben, so ist ein Notauslaß v vorgesehen. Dieser Notauslaß wird durch eine Scheibe r gebildet, die in einem Gehäuse o liegt und bei einer gewissen Drehung eine dem Ouerschnitt von v entsprechende öffnung freigibt, so daß ein rascher Abfluß gewährleistet ist.If the drain b is temporarily blocked, it is an emergency outlet v provided. This emergency outlet is formed by a disc r in a Housing o lies and with a certain rotation a corresponding to the cross section of v Releases opening, so that a rapid drainage is guaranteed.

Damit das Absperrorgan von v keine falsche Luft eindringen läßt, ist das Gehäuse o rund um die zum Drehen von r dienende Welle q zu einem Rohr p zusammengezogen. q ist wiederum an dem Rohrstück s befestigt, das den unteren Teil von p umschließt. Dreht man nun durch ein Handrad t das Rohrstück s, so drehen sich ebenfalls q und damit auch r, während das Rohr p - weil am Gehäuse o befestigt - stehenbleibt. p und q sind nun so lang, daß die durch p hindurchtretende Flüssigkeit entsprechend dem barometrischen Luftdruck in einer gewissen Höhe in s stehenbleibt. Es kann also bei einer Betätigung des Abschlußorgans niemals Luft eintreten oder Flüssigkeit austreten.So that the shut-off device of v does not allow false air to enter, the housing o is drawn together around the shaft q, which is used to rotate r, to form a pipe p. q is in turn attached to the pipe section s that encloses the lower part of p. If you now turn the pipe section s with a handwheel t, q and thus also r turn, while the pipe p - because it is attached to the housing o - stops. p and q are now so long that the liquid passing through p stops at a certain height in s according to the barometric air pressure. Air can therefore never enter or liquid can escape when the closing element is actuated.

Wie ersichtlich, muß der letzte Verdampfer anders ausgebildet werden als die drei vorhergehenden, da der ganze Brüden der letzten Stufe zunächst verdichtet wird. Hierzu sind bei großen Anlagen eine ganze Anzahl Brüdenstrahlverdichter nötig. Um diese Strahlapparate unterzubringen, wird der Verdampf erkörper n, (Abb. 2) durchdrungen von zwei Zylindern ml und m2. An diese Zylinder setzen sich die Strahlapparate an, die den verdichteten Brüden wiederum in zwei Zylinder y1 und y 2 ausstoßen, die parallel zu in, und m2 sind.As can be seen, the last evaporator must be designed differently than the three previous ones, since all the vapor from the last stage is initially compressed will. A large number of vapor jet compressors are required for this in large systems. In order to accommodate these jet devices, the evaporator body n, (Fig. 2) is penetrated of two cylinders ml and m2. The jet devices attach to these cylinders, which in turn eject the compressed vapors into two cylinders y1 and y 2, which are parallel to in, and m2.

Aus den Verdampfern nl, n2 und - zt, wird der Restbrüden durch Dampfstrahläpparate x1, x2 und x3 abgesaugt.Nl from the evaporators, n2 and - zt, the residual vapors by Dampfstrahläpparate x1, x2 and x3 is sucked.

Da die Verdampfer mit fortschreitender Stufe immer tiefer liegen, so muß die zum Niederschlagen des Brüdens dienende Endlauge in die Mischkondensatoren gepumpt werden. Hierzu dienen die Pumpen p, p2 und p3. Die Pumpen werden so tief aufgestellt, daß sie immer unter Druck stehen und sich bezüglich der Menge der geförderten Endlauge ganz dem Zufluß anpassen.Since the evaporators lie deeper and deeper as the stage progresses, so the final liquor which is used to precipitate the vapors must go into the mixing condensers be pumped. The pumps p, p2 and p3 are used for this. The pumps get so deep established that they are always under pressure and that they are aware of the amount of funding Adjust the final liquor completely to the inflow.

Sowohl der Brüden, der durch die kleineren Strahlapparate xl, x2 und x3 verdichtet wird, als auch die großen durch die Strahlapparate x4 verdichteten. Brüdenmengen der letzten Stufe werden in Mischkondensatoren -niedergeschlagen. Die ersten beiden Verdämpfer n, und it, haben ihre eigenen kleinen Mischkondensatoren r, bz-%v. r2. Der Restbrüden aus der vorletzten Stufe st", der durch x$ verdichtet wird; gelangt in einen der beiden großen Mischkondensatoren, also z. B., wie in der Abb. 2 angedeutet, in h.Both the vapors emitted by the smaller jet devices xl, x2 and x3 is compacted, as well as the large ones compacted by the blasting devices x4. Vapors from the last stage are precipitated in mixing condensers. the first two evaporators n, and it, have their own small mixing capacitors r, bz-% v. r2. The residual vapors from the penultimate stage st ", which is condensed by x $ will; gets into one of the two large mixing capacitors, so z. B., as in of Fig. 2 indicated, in h.

Es ist nun die Anordnung so. getroffen, daß: möglichst weitgehend die tiefen Kühlwassertemperaturen der kalten Jahreszeit ausgenutzt werden. Bei verhältnismäßig warmem Kühlwasser ist der Betrieb folgender: rl, r2 und 1l werden mit Wasser beschickt und 12 mit der Endlauge, die bei oi aus dem ersten Verdampfer austritt. Diese Endlauge ist also am wärmsten, und da ihre Temperatur immer noch niedriger als die Kühlwassertemperatur ist, wird sie für sich im Mischkondensator 1, ausgenutzt. Hierdurch läßt es sich erreichen, daß in 1, ein besseres Vakuum herrscht als in h, so daß -die Strahlapparate, die auf 1, arbeiten, einen besseren Dampfverbrauch besitzen als die, die auf. 1l arbeiten und deren Brüden mit Kühlwasser niedergeschlagen wird.The arrangement is now like this. made that: the low cooling water temperatures of the cold season are used as much as possible. In the case of relatively warm cooling water, the operation is as follows: r1, r2 and 1l are charged with water and 12 with the final liquor that emerges from the first evaporator at oi. This final liquor is therefore the warmest, and since its temperature is still lower than the cooling water temperature, it is used for itself in the mixing condenser 1 . In this way it can be achieved that in 1, a better vacuum prevails than in h, so that the jet devices that work at 1 have a better steam consumption than those that work at. 1l work and their vapors are precipitated with cooling water.

Steht kälteres- Kühlwasser zur. Verfügung, das ungefähr die Temperatur der bei il in den ersten Verdampfer eintretenden Endlauge besitzt, so wird je nach der Tiefe der Kühlwassertemperatur entweder nochmals Wasser durch die Leitung g in den Mischkondensator-von n, zugesetzt oder die Pumpep, wird stillgesetzt und der Mischkondensator von n, nur mit Kühlwasser betrieben. Auf jeden Fall aber wird jetzt bei Zuhilfenahme von kälterem Kühlwasser der ganze Brüden der ersten Stufe niedergeschlagen. Der Kühlwasserzufluß in den kleinen Mischkondensator r,. hört ganz auf, wenn Wasser für den Mischkondensator von ra,, benutzt wird.Is colder cooling water available. Disposal, that roughly has the temperature of the final liquor entering the first evaporator at il, so, depending on the depth of the cooling water temperature, water is either passed through again the line g in the mixing condenser-from n, added or the pump p, is shut down and the mixing condenser of n, operated only with cooling water. In any case With the help of colder cooling water, the entire vapor is now the first Level down. The cooling water inflow into the small mixing condenser r ,. stops completely when water is used for the co-condenser of ra ,,.

Die Absaugung der Luft geschieht durch die jetzt nicht- mit Betriebsdampf beschickten Diffusoren der Strahlapparate hindurch mit der gewöhnlichen Wasserstrahlluftpumpe sj, die auch bei dem in Betrieb befindlichen Mischkondensator r1 der Luftabsaugung aus diesem diente. Sollte ,s1 nicht ausreichend sein, so erhält der Mischkondensator von n-, für diese Betriebsart eine eigene Wasserstrahlluftpumpe. -Bei noch kälterem Kühlwasser wird auch in den Mischkondensator von n., Wasser zugesetzt, so daß auch hier der ganze Brüden niedergeschlagen wird. Evtl. kann auch die Pumpe p2 stillgesetzt werden.The air is extracted by the now non-operating steam fed through the diffusers of the jet devices with the usual water jet air pump sj, which is also the case with the mixed condenser r1 of the air suction that is in operation for this served. If, s1 is not sufficient, the mixing capacitor receives from n-, a separate water jet air pump for this operating mode. -If it is even colder Cooling water is also added to the mixing condenser by n., Water, so that too here all the vapors are knocked down. Possibly the pump p2 can also be stopped will.

Da die Brüdentemperatur von na zu tief sein wird, um jemals die Niederschlagung mit Wasser in Frage kommen zu lassen, so wird der Brüden aus dem Verdichter x3 in einen der großen Mischkondensatoren 1, bzw. l.= geleitet.Since the temperature of na is too low to ever crack down with water, the vapor from the compressor is x3 in one of the large mixing capacitors 1, or 1. = conducted.

Das Arbeitswasser der Wass, rstrahlluftpumpen der Kondensatoren r-1 und r; bzw. der Mischkondensatoren von n1 und n, wird in einem Behälter t gesammelt und dient als Betriebswasser für die tiefer gelegenen Wasserstrahlluftpumpen s3 der Mischkondensatoren 1, und l,. Reicht das in t verfügbare Wasser nicht aus, so erhalten 1l und Z, Zusatzstrahlapparate, die mit Frischwasser die restliche Luft absaugen.The working water of the water jet pumps of the condensers r-1 and r; or the mixing condensers of n1 and n, is collected in a container t and serves as process water for the lower-lying water jet air pumps s3 of the mixing condensers 1, and 1,. If the water available in t is insufficient, 1l and Z, additional jet devices are used, which extract the remaining air with fresh water.

Das aus dem letzten Verdampfer bei Z" austretende Salzlaugengemisch fließt in den kontinuierlichen Salzausscheidere. Die Stempelpumpe k zieht aus dem Behälter f die konzentrierte Trübe kontinuierlich ab und drückt sie in den kleinen kontinuierlichen Klarer rc. Aus diesem gelangt die Restflüssigkeit ebenfalls in den Mischkondensator von ias. Der Schlamm aus u wird mit einer neutralen Flüssigkeit verrührt und, nachdem die neutrale Flüssigkeit einen Teil der Kälte des Schlair.-mes aufgenommen hat, diese in den Mischkondensator von n1 oder n2 geleitet (in Abb. Z ist es n1).The brine mixture exiting the last evaporator at Z "flows into the continuous salt separator. The plunger pump k continuously draws the concentrated pulp from the container f and pushes it into the small, continuous clarifier rc. From this the residual liquid also passes into the co-condenser of ias The sludge from u is mixed with a neutral liquid and, after the neutral liquid has absorbed part of the coldness of the hose, it is fed into the mixing condenser of n1 or n2 (in Fig. Z it is n1).

Die Anschlußorgane sämtlicher Wasser-und Laugenleitungen, durch deren evtl. Undichtigkeiten hindurch Luft in die Verdampfer oder in die Kondensatoren gesaugt werden könnte, werden so tief angeordnet, daß an den Abschlußorganen immer Überdruck herrscht, so daß bei Undichtigkeiten wohl Flüssigkeit austreten, aber keine Luft ausgesaugt werden kann.The connecting organs of all water and lye lines, through their possible leaks through air into the evaporator or into the condensers could be sucked, are arranged so deep that at the closure organs always Overpressure prevails, so that in the event of leaks, liquid will escape, but no air can be sucked out.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Multi-stage vacuum refrigeration machine operated with a lye as the refrigerant in accordance with patent 453 974, in which the cold final lye flowing from the evaporator of the last stage condenses part of the vapors from the evaporators of the other stages in mixing condensers, characterized in that the evaporator and associated mixing condenser are each in a common space, the evaporator condenser, are arranged. z. Device according to claim i, characterized in that the liquor to be cooled by evaporation is introduced at the level of the last, ie the lowest, liquid curtain formed by the liquor which serves as cooling liquid and which falls in several stages in the evaporator condenser. 3. Apparatus according to claim i, characterized in that the evaporator condensers each have an emergency vent, which carries a closing element that neither air .einbruch nor lye can escape. .l. Apparatus according to claim i, characterized in that the pumps for the liquor serving as cooling liquid are set up so deep that they always work under pressure and automatically adjust to the inflow with regard to the delivery quantity. 5. Apparatus according to claim i, characterized in that all steam jet devices are followed by a mixing condenser acted upon by the cooling water. 6. Apparatus according to claim i, characterized in that the first evaporator condensers each receive a fresh water inflow line through which they can receive additional water when the cooling water is cold. 7. Apparatus according to claim i, characterized in that the mixing condensers downstream of the steam jet devices can be switched off when the cooling water is cold. B. The apparatus of claim i, characterized in that the from the first, so wärmstenVerdampferkonden- Bator emerging - flowed through heated end liquor again one of the condensers of the last, that is the coldest evaporator as a cooling liquid. G. Device according to Claim i, characterized in that the last evaporator is penetrated by two cylinders to which the jet devices are connected. ok Apparatus according to claim i, characterized in that the operating water of the jet devices of the first evaporator condensers arranged above and exposed to water is used to operate the jet device of the last evaporator arranged further below. i i. Apparatus according to claim i, characterized in that the residual liquid from the sludge and a neutral liquid mixed with the sludge are introduced into the mixing condensers of the evaporators corresponding to the temperature.