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Verfahren zum stoßfreien Erhitzen von klaren und schlammigen Flüssigkeiten
Beim Einleiten von Wasserdampf in kalte Flüssigkeiten entstehen bekanntlich sehr
starke Erschütterungen, Stöße und Geräusche.
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Es wurde verschiedentlich versucht, diesen Nachteil dadurch zu beheben,
daß man den Dampf durch Düsen, die gleichzeitig Luft ansaugen, in die Flüssigkeit
einblies und somit ein Dampf-I. uft-Gemisch zur Einwirkung brachte. Die Miteinführung
von Luft ist indessen in vielen Fällen nicht nur unerwünscht, sondern ausgesprochen
nachteilig. So verursacht in vielen Fällen der Sauerstoffgehalt der Luft erhebliche
chemische Schädigungen, in anderen Fällen wieder ist die Rührwirkung durch die eingeblasene
Luft schädlich, beispielsweise beim Färben und Bleichen von empfindlichen Textilprodukten
usw. Ein Verfahren, welches ausschließlich mit direkt eingeleitetem Dampf eine völlig
stoßfreie und geräuschlose Erhitzung durchführen läßt, war bisher noch nicht bekannt.
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Das neue Verfahren besteht darin, daß man den Dampf nicht unmittelbar
aus dem Dampfzuleitungsrohr, sondern durch eine poröse Wand in die zu erhitzende
Flüssigkeit eintreten läßt. Es wurde gefunden, daß, falls die Poren eng genug sind,
sämtliche Erschütterungen und Geräusche während des Aufkochens vermieden werden
können, auch wenn die zu erhitzende Flüssigkeit anfänglich noch so kalt war. Der
Dampf wird bis zu dem Augenblick, in welchem die Flüssigkeit die Kochtemperatur
erreicht, von der Flüssigkeit so ruhig und gleichmäßig absorbiert, daß man gar nicht
merken kann, daß etwas unterhalb des Flüssigkeitspiegels vorgeht, es sei denn, daß
man mit einem Thermometer die Zunahme der Temperatur ständig nachprüft.
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Erst beim Erreichen des Kochpunktes gerät die Flüssigkeit in Wallung,
doch ebenfalls so gleichmäßig und erschütterungsfrei, daß nach diesem Verfahren
Kochprozesse unbedenklich in solchen Apparaten durchgeführt werden können, die aus
sehr stoßempfindlichen Werkstoffen, wie Quarzglas, Steinzeug usw., bestehen. Dazu
kommt noch, daß man nach dem neuen Verfahren in der Zeiteinheit mehr Dampf in die
zu erhitzenden Flüssigkeiten einblasen kann als früher unter gleichen Bedingungen,
da man mit Rücksicht auf das Fehlen der explosionsartigen Stöße größere Dampfzuleitungsquerschnitte
berücksichtigen kann. Hierdurch spart man nicht nur Zeit, sondern auch die Anheizverluste
werden kleiner.
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Die Abb. I und 2 zeigen die Durchführung des Verfahrens an einem
Ausführungsbeispiel, wobei bemerkt werden soll, daß das Verfahren keineswegs auf
dieses Beispiel beschränkt werden soll. Es ist grundsätzlich gleichgültig, wie die
porösen Mündungen der Dampfzuleitung ausgebildet sind, wenn nur die Poren ausreichend
klein sind. Die ausreichende Kleinheit der Poren ergibt sich aus dem Eintreten der
gewünschten Wirkung.
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Abb. 1 zeigt einen Querschnitt, Abb. 2 eine Längsansicht. A bedeutet
das eigentliche Dampfeinleitungsrohr, welches bei B eine
Auflage
für die gebogenen porösen Platten C besitzt. Mittels der Leisten D werden die porösen
Platten auf dem Rohr festgeklemmt, wozu die Schrauben F dienen. Damit der Dampf
tatsächlich gezwungen wird, den Weg durch die engen Poren zu nehmen, werden die
Fugen E passend abgedichtet.
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Wie aus diesen Ausführungen ersichtlich, handelt es sich um feste,
geformte, d. h. nicht um lockere und geschichtete poröse Schichten, wie etwa Sand,
Kies 0. dgl. Da die Wirksamkeit des Verfahrens von der ausreichenden Kleinheit der
Poren abhängt, müssen entsprechende poröse Körper gewählt werden; die üblichen,
für Filtrierzwecke gebräuchlichen Filtersteine, beispielsweise die aus Kieselgur,
Quarz oder Chamotte geformten und gebrannten, eignen sich für diesen Zweck in der
Regel gut, falls sie nicht so dicht gebrannt sind, daß der Reibungswiderstand innerhalb
der Poren den Dampfstrom zu stark drosselt. Solche geeignete poröse Steine sind
im Handel in den verschiedensten Ausführungen zu erhalten. Nicht geeignet sind dagegen
in der regel die für Bauzwecke benutzten grobporösen gebrannten Tonprodukte, da
ihre Porenweiten meistens sehr groß sind. Die Eignung irgendeines porösen Plattenmaterials
läßt sich durch einen sehr einfachen Vorversuch jederzeit leicht und bequem prüfen.
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Es ist besonders bedeutsam, daß nach dem neuen Verfahren ein ganz
besonders guter Wärmekreislauf erzielt wird, was Gleichmäßigkeit, Schnelligkeit
und Mangel an störenden Wirbelbildungen betrifft. Um dies zu erkennen, genügt es,
die auf der Abb. I angedeuteten Strömungsrichtungen zu betrachten. Da beim Eintritt
des Dampfes in die Flüssigkeit keine Stöße entstehen, müssen zwangsläufig die bisher
so hemmend gewesenen Wirbelbildungen wegfallen. Dies ist außer dem günstigen Einfluß
auf die Wärmeausnutzung beispielsweise für die Textilindustrie von Bedeutung, da
das Fehlen der Stöße und der Wirbelbildungen das zu färbende Gut schont (Verfilzen
der Wolle usw.).
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Das neue Verfahren unterscheidet sich von einem bereits bekannt gewordenen
Heizverfahren, nach welchem in die zu erhitzenden Flüssigkeiten hocherhitzte Heizgase
eingeleitet worden sind, vor allem dadurch, daß nach dem neuen Verfahren die zu
erwärmende Flüssigkeit bis zum Erreichen des Kochpunktes im Ruhezustand bleibt,
indem weder Stöße noch Erschütterungen auftreten; nur die natürliche, fließende
Strömung bleibt bestehen. Auch nach dem Aufwallen der Flüssigkeit beim Erreichen
des Kochpunktes bleibt die Bewegung derselben ganz ruhig und gleichmäßig. Bei dem
bekannten Verfahren dagegen müssen in die zu erwärmende Flüssigkeit mit Rücksicht
auf die geringe Wärmekapazität der Heizgase sehr große Heizgasmengen in der Zeiteinheit
eingeblasen werden, und es ist nicht zu vermeiden, daß hierdurch die Flüssigkeit
ungemein stark durchgewirbelt und erschüttert wird. Man kann somit nach diesem bekannten
Verfahren beispielsweise keine schäumenden, gasabgebenden oder sonshvie empfindlichen
Flüssigkeiten in rationeller Weise erhitzen, denn der Gasstrom würde bedeutende
Teile der Flüssigkeit mitreißen, zu deren Wiedergewinnung kostspielige und umständliche
Maßnahmen getroffen werden miißten.