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Mehrstufiger Verdampfer Bei mehrstufigen Verdampfern ist es üblich,
eine Reihe von Verdamp-fungskarnmern vorzusehen, in denen ein Teil der erwärmten
Flüssigkeit verdampft wird. Die erwärmte Flüssigkeit läuft von Kammer zu Kammer
durch Öffnungen, die die unteren Teile der senkrecht nebeneinander angeordneten
Verdampfungskammern verbinden. Der Dampf strömt nach oben und verläßt jede Kammer
durch ein in ihrem oberen Teil befindlichen Auslaß.
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Eine Eigenschaft dieser Verdampfer liegt darin, daß während des normalen
Betriebs der Druck und die entsprechende Sättigungstemperatur in den Verdampfungskammern
von Kammer zu Kammer abnimmt. Vom Standpunkt einer wirksamen Betriebsweise des Verdampfers
ist es daher höchst erwünscht, daß zwischen nebeneinanderliegenden Kammern kein
Dampfentweichen durch die Öffnungen stattfindet, die für den Durchlauf der zu verdampfenden
Flüssigkeit vorgesehen sind.
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Dieses Entweichen kann durch eine solche Be messung der Öffnungen
vermieden werden, daß der Flüssigkeitsstand, der für den Durchlauf der Flüssigkeitsmenge
von Kammer zu Kammer erforderlich ist, die stromaufwärts liegende Seite der die
beiden Kammern verbitndenden Oeffnungen: abdeckt. Dieser Flüssigkeitsstand ändert
sich jedoch mit den Änderungen der Leistung des Verdampfers. Bei voller Leistung
besteht die Druckhöhe, die die Flüssigkeit durch die Öffnung strömen läßt, aus der
statischen D ruckhöhendiffereaz zwischen den Flüssigkeitsständen in den beiden nebeneinanderliegenden
Verdampfungskammern plus der Druckhöhe, die sich aus dem Dampfdruckunterschied in
den beiden Kammern ergibt. Demgegenüber ist bei Nulleistung oder geringer Leistung
im wesentlichen kein Dampfdruckunterschied von Kammer zu Kammer vorhanden, und der
Druckabfall, der für das Durchdrücken der Flüssigkeit durch die Öffnung erforderlich
ist, beruht dann nur auf dem Unterschied in den statischen Flüssigkeitsständen,
die vor und hinter den Öffnungen vorhanden sind.
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Im allgemeinen sind die die Verdampfungskammern verbindenden Öffnungen
auf die volle Leistung abgestimmt. Dies hat jedoch den Nachteil, daß bei Nullleistung
oder kleiner Leistung (beispielsweise beim Inbetriebsetzen des Verdampfers) der
Unterschied in den Flüssigkeitsständen von Kammer zu Kammer um den Betrag an Dampfdruckhöhe
steigt, der bei voller Leistung zur Verfügung steht, jedoch zunächst noch nicht
vorhanden ist. Da diese Wirkung in jeder Stufe eintritt, summieren sich die Wirkungen,
und der Flüssigkeitsstand in den Kammern mit hohem Druck kann auf ein solches Maß
steigen, daß ein starker lDblergang von Flüssigkeit in das Destillat stattfindet
oder
sogar etwas Flüssigkeit aus den Verdampfungskammern in die zugehörigen Heizkammern
übertritt und das Destillat beeinträchtigt.
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Gemäß der Erfindung ist im unteren Teil jeder Verdampfungskammer
ein Wehr vorgesehen, dessen Überlaufkante oberhalb der Öffnungen in der Kammer liegt,
durch die die erwärmte Flüssigkeit in die Kammer eintritt und diese verläßt.
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Durch diese Wehre in den Verdampfungskammern wird ein übermäßiges
Ansteigen des Flüssigkeitsstandes in den Kammern bei Nulleistung oder geringer Leistung
vermieden. Gleichzeitig verhindern die Wehre einen Abfall des Flüssigkeitsstandes
bei voller Leistung in solchem Ausmaß, daß kein Dampf von Kammer zu Kammer entweichen
kann Die Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Anzahl von Kammern eines Verdampfers,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer einzelnen Kammer nach Fig. l, Fig. 3 einen
Schnitt entsprechend Fig. 1 durch eine andere Ausführungsform.
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Die in Fig. 1 dargesteIlte Vorrichtung besteht aus einer Reihe von
rechteckigen Kammern 10, die senkrecht stehend nebeneinander angeordnet sind. Erwärmte
Flüssigkeit die in den Kammern teilweise verdampft werden soll, tritt in die erste
Kammer durch das Rohr 12 ein und strömt von Kammer zu Kammer durch Öffnungen 14
am unteren Rand der Wände 16.
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Im oberen Teil der Kammern sind Auslässe 1& vorgesehen, durch
die der Dampf die Kammern verläßt.
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Wie aus Fig. 1 und 2 hetvorgeht, befindet sich im unteren Teil jeder
Kammer ein Wehr 20 in Form einer Platte, die sich durch die Kammer erstreckt und
an ihren Enden mit den Kammerwänden verbunden ist.
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Die Ubèrlaufkanten dieser Wehre 20 liegen oberhalb der Öffnungen 14
und dienen- dazu, dien Flùssigkeitsspiegel in den -Kammern 10 in der nachfolgend
beschriebenen Weise zu regeln.
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Bei jedem vorhandenen -Betriebszustand stellt sich der Flüssigkeitsspiegel
- stromaufwärts vor jeder Öffnung 14 von selbst so ein, daß der Unterschied der
statischen Druckhöhe im Bereich der Öffnung plus der Druckdifferenz des Dampfes
auf jeder Seite der Wand 16 ausreichend ist, um die Flüssigkeit durch die Öffnung
und über die Uberlaufkante des stromabwärts von der Öffnung liegenden Wehrs 20 zu
fördern. Es ist natürlich möglich, jede Öffnung 14 in solcher Weise zu bemessen,
daß der benötigte Druckabfall zum Durchdrücken der umlaufenden Flüssigkeitsmenge
durch die Öffnung die gleiche Größenordnung oder weniger hat als der Unterschied
im Dampfdruck, der bei voller Leistung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Verdampfungskammern
10 zur Verfügung steht. Unter diesen Bedingungen kann die Anordnung so getroffen
werden, daß der statische Flüssigkeitsstand stromabwärts von der oeffnung 14 tatsächlich
höher ist als der statische Flüssigkeitsstand stromaufwärts von der Öffnung, und
zwar um den Betrag, um den der erwähnte Unterschied im Dampfdruck größer ist als
der Druckabfall an -der Öffnung. Ein Teil der verfügbaren totalen Druckhöhe wird
dann durch das Überfließen der Flüssigkeit über die Uberlaufkante des Wehrs 20 zerstört,
d. h. ganz unabhängig von dem Energieverlust in der Öffnung. Dieser zusätzliche
Energieverlust am Wehr bedeutet, daß die Öffnung größer auszubilden ist, d. h. einen
kleineren Druckabfall gibt, als sonst benötigt würde, jedoch gewährleistet das Wehr,
daß der Flüssigkeitsstand in der stromaufwärts liegenden Stufe die Öffnung immer
vollständig abdeckt und einen Übergang von Dampf von Stufe zu Stufe verhindert.
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Bei Teilleistung oder Nulleistung, wobei die Druckdifferenz von Stufe
zu Stufe klein oder Null ist, beginnt der Flüssigkeitsspiegel in den Kammern zu
steigen, wie bereits ausgeführt wurde. Sobald jedoch der Flüssigkeitsspiegei sfromanfwärts
von einer Öffnung 14 sich über die Uberlaufkante des in der entsprechenden Kammer
befindlichen Wehrs 20 gehoben hat, hört in diesem Fall der Energieverlust am Wehr
auf, und es steht dann der ganze aze Unterschied der statischen Druckhöhe zur Verfügung,
der die zirkulierende Flüssigkeit durch die Öffnung 14 drückt, die nun so ausgebildet
ist, daß~ sie, wie bereits beschrieben, einen kleinen Druckabfall- gibt. Die Flüssigkeitsspiegel,
die sich bei Nulleistung in den Kammern einstellen, sind bei 22 in Fig. 1 ersichtlich.
Hierdurch wird sichergestellt, daß das Heben der Flüssigkeitsspiegel in den Kammern
bei Nulleistung oder geringer Belastung innerhalb tragbarer Grenzen gehalten wird
und in jedem FalI wesentlich geringer ist, als sich ohne die Wehre ergeben würde.
Die Flüssigkeitsspiegel in den Kammern bei voller Belastung sind bei 24 und 26 in
Fig. 1 veranschaulicht.
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Die in Fig. 3 dargestellte Bauart unterscheidet sich von der nach
Fig. 1 und 2 dadurch, daß die Kammern mit Wehren 28 versehen sind. die dicht an
den Kammerwänden30 in solcher Weise liegen, daß an oder dicht an den Üherlaufkanten
der Wehre sekundäre Öffnungen 32 gebildet werden. Es ist natürlich möglich und kann
in bestimmten Fällen zweckmäßig sein,
solche sekundäre Öffnungen zu bilden, ohne
daß die Wände 30 einen Teil ihrer Begrenzung bilden. Bei der diargestetllten Ausführung
sind die sekundären Öffnungen 32 kleiner als die primären Öffnungen 14, und sie
übernehmen die Regelung des Flüssigkeitsflusses von Kammer zu Kammer. Die eintretende
Wirkung ist, daß der Ausdampfungsvorgang hauptsächlich stattfindet, während die
Flüssigkeit aus den sekundären Öffnungen 32 aus tritt, und dies verursacht, daß
die in jede Kammer eintretende erwärmte Flüssigkeit durch die sekundären Öffnungen
nach oben geschleudert wird, was die Verdampfung erleichtert. Darüber hinaus kann
eine bestimmte Dampfmenge in den Raum innerhalb der Wehre, d. h. zwischen den primären
Öffnungen 14 und den sekundären Öffnungen 32, eintreten, wenn der volle Druckunterschied
im Bereich der Kammern zur Verfügung steht, jedoch die durch das System laufende
Flüssigkeitsmenge unter die Menge bei voller Leistung gesenkt wird. Dieser Dampf,
selbst wenn er nur in sehr kleinen Mengen vorhanden ist, vermindert die Dichte des
Flüssig.keit-Dampf-Gemisches, das aus der sekundären Öffnung 32 austritt, beträchtlich,
und diese Wirkung vergrößert bei einem gegebenen Massenstrom durch die Öffnung den
Druckabfall, der für das Ausschleudern der Mischung aus - der Öffnung benötigt wird.
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Die Anordnung ergibt also eine stabilisierende Wirkung beim Strömen
der erwärmten Flüssigkeit von Kammer zu Kammer, weil ein Dampfverlust an der primären
Öffnung 14 ein beträchtliche Erhöhung im Druckabfall bewirkt, der für das Ausschleudern
eines bestimmten Massenilüsses durch die sekundäre Öffnung 32 erforderlich ist,
und dies bedingt weiterhin -eine Erhöhung des statischen. Flüssigkeitsstandes vor
der primären Öffnung 14, um die notwendige Erhöhung im Dfuckâbfall zu ergeben. Diese
letztere Wirkung vermindert wiederum die Neigung zu erhöhten Dampfverlusten durch
die primären Öffnungen 14 mit herabgesetzter Zirkulation, während alle oben beschriebenen
Vorteile bezüglich der Verhinderung des überlaufens beibehalten werden, wenn die
volle Flüssigkeitsmenge durchläuft, jedoch über den Bereich der Kammern kein Druckabfall
vorhanden ist.
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Wie bereits erwähnt, sind die sekundären Öffnungen 32 kleiner als
die primären Öffnungen 14. Vorzugsweise ist der Querschnitt der Öffnungen 14 wenigstens
doppelt so groß wie der der Öffnungen 32, so daß der Druckabfall im Bereich der
Öffnung reduziert wird, wenn beim Anfahren des Verdampfers Flüssigkeit durch sie
durchläuft, d. h. wenn kein Dampfdruckunterschied zwischen den Kammern vorhanden
ist.
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Prallplatten 34 können oberhalb der Öffnungen 32 in solcher Weise
vorgesehen werden, daß die aus den sekundären Öffnungen herausgeschleuderte Flüssigkeit
auf diese Platten auftrifft. Die Prallplatten verhindern, daß die Flüssigkeit in
größeren Mengen übermäßig hoch geschleudert wird, und sie unterstützen auch die
Verdampfung, indem sie eine Ausbreitung der Flüssigkeitsteilchen bewirken.