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Umlaufverdampfer, insbesondere für Speisewasser Es sind Umlaufverdampfer
bekannt, bei welchen die umgewälzte Flüssigkeit durch ein beheiztes Rohrbündel herabrieselt.
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Es sind ferner Umlaufverdampfer bekannt, bei welchen die umlaufende
Flüssigkeit überhitzt wird und bei Austritt derselben in den Entspannungsraum eine
Dampfbildung erfolgt, so daß dann dieser Dampf als Kondensat gewonnen werden kann.
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In beiden Fällen ist infolge der geringen Geschwindigkeit der Flüssigkeit
im Heizkörper mit niedrigen Wärmeübertragungsziffern zu rechnen. Es sind also einerseits
große Heizflächen erforderlich, und um das Wasser auf diese Heizflächen gleichmäßig
zu verteilen, muß jedes einzelne Rohr eine düsenartige Einrichtung haben mit kleiner
Öffnung, die sich dann aber leicht durch Kesselstein verstopft. Außerdem ist eine
große Pumpenarbeit erfonderlich, da, wie bekannt, 30 bis 50 cbm Wasser stündlich
umgewälzt werden müssen, um 1 cbm Wasser zu verdampfen.
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Nach der Erfindung wird nun vor der eigentlichen Verdampferheizfläche
die zu verdampfende Flüssigkeit gegebenenfalls unter Verwendung besonderen Zusatzdampfes
fein zerteilt, so daß für gleichmäßige Verteilung dieses Dampfflüssigkeitsgemisches
auf die einzelnen Rohre des Rohrbündels besondere Einrichtungen, die sich zusetzen,
nicht erforderlich sind.
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Außerdem ist die Heizfläche und der Querschnitt des Verdampferrohrbündels
so bemessen, daß durch das Volumen des bei der Beheizung sich bildenden Dampfes
das Dampfflüssigkeitsgemisch eine hohe Geschwindigkeit annimmt. Gegebenenfalls kann
besonderer Zusatzdampf vor dem Rohrbündel zugesetzt werden, der dann durch sein
Volumen entsprechend den Querschnitten des Rohrbündels die verlangte hohe Geschwindigkeit
herbeiführt. Dieser Zusatzdampf kann aber auch durch Entspannen gebildet werden,
indem in die Umlaufleitung ein Oberflächenvorwärmer oder ein Mischvorwärmer eingebaut
wird, der, mit Dampf beheizt, die umlaufende Flüssigkeit überhitzt, so daß beim
Durchfluß durch eine Drosselstelle oder durch eine Düse eine Entspannung der umlaufenden
Flüssigkeit und dabei die Bildung des Zusatzdampfes erfolgt, der nun wieder durch
sein Volumen die Beschleunigung des Gemisches auf eine hohe Geschwindigkeit in dem
zweiten beheizten Rohrbündel, also in der eigentlichen Verdampferheizfläche, bewirkt.
Der Vorteil dieser neuen Einrichtung liegt darin, daß die Heizfläche des Verdampfers
infolge der hohen Geschwindigkeit und der hohen Wärmeübertragungsziffer, die sich
dabei ergeben, sehr klein sein kann; daß ferner bei den hohen Geschwindigkeiten
Kesselsteinbildner sich in den Rohren nicht mehr absetzen können, da die hohe Dampf-und
Wassergeschwindigkeit an der Heizfläche bereits reinigend wirkt, so daß ein einfaches
und billiges Rohrbündel mit kleinen und dünnwandigen Heizrohren verwendet werden
kann.
Ferner wird die Umwälzpumpenarbeit verringert, da im Verdampferrohrbündel ein grol3er
Teil der Umlaufflüssigkeit verdampft, also nicht nur das geringe Gewicht des bei
der Entspannung entstehenden Dampfes als Kondensat gewonnen wird.
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In der Zeichnung sind in den Abb. I bis 3 drei verschiedene Ausführungsbeispiele
einer im Sinne der Erfindung wirksamen Einrichtung dargestellt.
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Abb. I zeigt ein Beispiel einfachster Form, in welchem der Grundgedanke
veranschaulicht ist.
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In einem zylindrischen Gefäß I>sind zwei Rohrböden 2 und 3 druckdicht
eingesetzt, zwischen denen sich ein Rohrbündel 4 erstreckt.
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Zwischen den einzelnen Rohren befinden sich sonach innerhalb des
durch die Rohrböden 2 und 3 und den Behälter I umgrenzten Raumes freie Teile, die
von dem durch die Leitung 5 zugeführten Heizdampf ausgefüllt werden.
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Der Heizdampfzufluß wird durch das Ventil 6 geregelt, während durch
die Leitung 7 das Kondensat iiber den Dampfwasserableiter 8 abfiießt. Der Behälter
I ist an seinem oberen Ende durch den Deckel g und an seinem unteren Ende durch
den trichterförmigen Boden 10 abgeschlossen. In den Deckel g mündet die Zuleitung
11 für die zu verdampfende Flüssigkeit. Durch einen Zerteilungskopf I2 wird die
Flüssigkeit den Rohren 4 zugeführt. Die Flüssigkeit wird sonach auf die Rohre gleichmäßig
verteilt, die durch den Heizdampf beheizt sind und in denen sonach die Dampfbildung
im Sinne der Erfindung durchgeführt wird. Durch den Dampf, der sich bei der sofort
beginnenden Verdampfung bildet, wird infolge der Bemessung des Querschnittes des
Rohrbündels eine hohe Geschwindigkeit des Flüssigkeitsgemisches erreicht. Dabei
kann durch an sich bekannte Nilittel, beispielsweise Wirbelstreifen, noch dafür
gesorgt werden, daß die zu verdampfende Flüssigkeit der Rohrwandung, also der Heizfläche,
besonders zugeführt wird.
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Unterhalb der Wand 2 befindet sich der Auslaß 13 für den erzeugten
Brüdendampf.
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Die nicht verdampfte Flüssigkeit sammelt sich im Boden I0 des Behälters;
der sich absetzende Schlamm u. dgl. kann durch die Leitung I4 abgezogen werden.
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Um die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit weiter zu erhöhen,
kann ferner oberhalb des Zerteilungskopfes 12 an die Leitung 1I noch eine Dampfleitung
15 über ein Absperrventil I6 angeschlossen sein, nach dessen öffnen sonach ein Dampfflüssigkeitsgemisch
durch den Kopf 12 ausströmt.
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Die nicht verdampfte Flüssigkeit wird aus dem Boden 10 durch eine
Leitung I7 und eine in diese geschaltete Umlaufpumpe 18 der Leitung II zugeführt,
so daß auf diese Weise eine Behandlung der Flüssigkeit im Kreislauf erfolgt.
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Im Falle der Abb. 2 findet sich das Wesentliche der Einrichtung nach
Abb. 1 wieder, nur ist die Einrichtung nach verschiedenen Richtungen hin noch vervollständigt.
Soweit die Einzelteile in ihrer Wirksamkeit mit denwenigen der Abb. I übereinstimmen,
sind sie mit entsprechend gleichen Bezugszeichen versehen. Vor dem in diesem Falle
waagerecht angeordneten Behälter I mit dem Rohrbündel 4 ist eine Vorkammer 19 und
vor diese wiederum ein Mischvorwärmer 20, der in bekannter Weise gleichzeitig als
Reiniger für die zu behandelnde Flüssigkeit dienen kann.
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In dem Vorwärmer sind waagerecht angeordnete Rieselbleche 2.1 und
22 angeordnet. Die zu behandelnde Flüssigkeit tritt wiederum durch die Leitung II
und den Zerteilungskopf I2 in den Vorwärmer 20. Sie sammelt sich im unteren Teil
des Vorwärmers, dessen Boden 23 wiederum trichterartig sich verjüngend in eine Abführungsleitung
24 für Schlamm und Lauge endigt. Die zu behandelnde Flüssigkeit gelangt weiter durch
die Leitung 25 iiber ein Absperrventil 26 in eine in die Vorkammer 19 hineinreichende
Leitung 27, die mit Düsen 28 besetzt ist. Durch diese Düsen erfolgt eine Entspannung
der Flüssigkeit, wodurch die Dampfbildung bereits eingeleitet wird. In Form eines
Dampfflüssigkeitsgemisches gelangt das zu verdampfende Mittel nunmehr in das beheizte
Rohrbündel 4.
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Die nicht mitgerissene Flüssigkeit sammelt sich im unteren Teil der
Vorkammer I9, deren kegelförmig gestalteter Boden 29 zur Aufnahme einer Leitung
30 dient, in welche nach Durchtritt durch eine Abscheidungshaube 3' die Flüssigkeit
zur erneuten Behandlung einer Umlaufleitung I7 im Sinne der Abb. 1 zugeführt wird,
die also dafür sorgt, daß die Flüssigkeit erneut behandelt werden kann. Die sich
im Grunde der Vorkammer 19 absetzenden Bestandteile können wiederum durch eine Leitung
14 abgezogen werden, die mit einem Abschlußventil 32 versehen ist. Zur Entlüftung
der Vorkammer 19 ist an ihrem oberen Ende eine Leitung 33 mit einem Absperrglied
34 angeschlossen.
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Der Heizdampf wird dem Behälter I wieder durch die Leitung 5 zugeführt.
Er verläßt sie durch die Leitung 35, die zum Mischvorwärmer 20 führt.
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Der durch die Leitung I3 abziehende Brüdendampf gelangt in diesem
Falle noch durch einen Abscheider 36 und verläßt ihn durch
den Stutzen
37. Die abgeschiedene Flüssigkeit wird durch eine Leitung 38 der Umlaufleitung I7
zugeführt.
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Im Falle der Abb. 3 ist der Behälter I senkrecht angeordnet und mit
einer senkrechten Scheidewand 39 versehen, durch welche der durch die Leitung 5
zuströmende Heizdampf genötigt wird, eine Umkehrbewegung zu vollführen. Der Behälter
reicht außerdem in einen zweiten Behälter 40 hinein, und in dem ringförmigen Zwischenraum
zwischen beiden Behältern ist ein Dampfreiniger 41 angeordnet, welchem der Dampf
nach Durchgang durch das Rohrbündel 4 zugeführt wird. Die nicht verdampfte Flüssigkeit
sammelt sich wiederum in dem Bodenteil 42 des Behälters 40. Der Spiegel dieser Flüssigkeit
wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch einen bekannten Flüssigkeitsstandregler
+3 beherrscht, der mittels eines Anschiußstückes 44 an die Zuflußleitung II angeschlossen
ist, die weiter in die Umlaufleitung I7 mündet. Die zu behandelnde Flüssigkeit wird
einem Oberflächenvorwärmer 45 zugeführt, der seinerseits mittels einer vom Behälter
I ausgehenden Leitung 46 den nötigen Heizdampf für'sein Rohrbündel 47 erhält, während
die Heizkondensatabführung durch die Leitung 48 erfolgt.
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Vom Vorwärmer 45 aus gelangt die Flüssigkeit durch die Leitung 49
über eine Drosselstelle 50 in den Zerteilungskopf I2, wobei durch die Drosselstelle
50 für Entspannung gesorgt wird und die Dampfbildung erfolgt, durch die eine hohe
Strömungsgeschwindigkeit im Rohrbündel 4 erreicht wird. Die weitere Behandlung des
Dampfflüssigkeitsgemisches erfolgt in bereits erwähnter Weise.