DE1052950B - Mehrstufiger Verdampfer - Google Patents

Mehrstufiger Verdampfer

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Publication number
DE1052950B
DE1052950B DER20888A DER0020888A DE1052950B DE 1052950 B DE1052950 B DE 1052950B DE R20888 A DER20888 A DE R20888A DE R0020888 A DER0020888 A DE R0020888A DE 1052950 B DE1052950 B DE 1052950B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
openings
chambers
chamber
liquid
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DER20888A
Other languages
English (en)
Inventor
Adolf Frankel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westgarth & Co Ltd
Original Assignee
Westgarth & Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westgarth & Co Ltd filed Critical Westgarth & Co Ltd
Publication of DE1052950B publication Critical patent/DE1052950B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/26Multiple-effect evaporating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im oberen Teil der Kammern sind Auslässe 1& vorgesehen, durch die der Dampf die Kammern verläßt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

  1. PATENTANSPROCHE: 1. Mehrstufiger Verdampfer mit einer Anzahl von nebeneinanderliegenden Verdampfungskammern, die unten miteinander durch Öffnungen in Reihe geschaltet sind, so daß erwärmte Flüssigkeit die Kammern durchlaufen kann, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil jeder Kammer (10) ein Wehr (20, 28) vorgesehen ist, dessen Über-Raufkante oberhalb der Öffnungen (12, 14) liegt.
  2. 2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (10) rechteckige Form haben und die Wehre (20, 28) aus Platten bestehen.
  3. 3. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufkante der Wehre (28) so angeordnet ist, daß sekundäre Öffnungen (32) gebildet werden
  4. 4. Verdampfer nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Öff- nungen (32) im Querschnitt kleiner sind als die primären Öffnungen (14).
  5. 5. Verdampfer nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der primären Öffnung (14) wenigstens doppelt so groß ist wie der der sekundären Öffnung (32).
  6. 6. Verdampfer nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der sekundären Öffnungen (32) Prallplatten (34) vorgesehen sind.
DER20888A 1956-04-04 1957-04-01 Mehrstufiger Verdampfer Pending DE1052950B (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1258359B (de) * 1959-09-14 1968-01-04 Richardsons Westgarth & Co Mehrstufen-Entspannungsverdampfer
US3367845A (en) * 1965-04-16 1968-02-06 Westinghouse Electric Corp Flash evaporation apparatus and method
DE1299565B (de) * 1960-07-05 1969-07-17 Aqua Chem Inc Mehrstufenverdampfer zur Gewinnung von Suesswasser
DE1299564B (de) * 1961-06-29 1969-07-17 Aqua Chem Inc Mehrstufenschnellverdampfer

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