DE2109578B2 - Plattenverdampfer - Google Patents

Description

Gehäuseseitenplatten aufweisen.

Mit dem erfindungsgemäö vorgesehenen Flüssigkeitssammler und -verteiler wird erreicht, daß auch dann, wenn bei der gegenseitigen Ausrichtung der verschiedenen Stufen des Verdampfers keine besondere Sorgfalt angewandt wird, nichtverdampfte Restflüssigkeit und Kondensat sauber getrennt gehalten werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläuten; es zeigt

F i g. I eine Seitenansicht einer einzelnen Verdampfungsstufe mit Flüssigkeitssammler u. -verteiler (Gehäuse entfernt);

F i g. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 von Fig. I:

Fig.3 einen waagerechten Schnitt durch den Verdampfer;

Fig.4 eine perspektivische Teilansicht einer Verdampferstufe mit Ftüssigkeitssammler u. -verteiler;

F i g. 5 das Schema eines vollständigen, mehrstufigen Verdampfers.

Der Verdampfer besitzt ein Gehäuse, das auf der Ober- und auf der Unterseite offen und an zwei gegenüberliegenden Seiten durch Seitenplatten 22 verschlossen ist. Die verbleibenden beiden gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses sind durch elastische, federnde Gummimembranen 44 verschlossen.

Innerhalb des Gehäuses sind mehrere paarweise angeordnete, im wesentlichen senkrecht stehende parallele Platten 10 vorgesehen. Die Platten IO jeden Paares weisen identische Gestalt auf.

lede Platte 10 umfaßt einen mittleren Abschnitt 1Oj. einen oberen Abschnitt IO6und einen unteren Abschnitt 10i·. Die Platten können einstückig sein, sind aber in der Zeichnung als aus drei Teilen hergestellt gezeigt.

Wie am besten aus F i g. 2 zu erseher, ist. ist der Mittelabsehniti 10a jeder Platte 10 abgekröpft. Die oberen Abschnitte 106 erstrecken sich vom oberen Rand des zugehörigen mittleren Abschnittes 10a abwärts und zwar auf der dem unteren Abschnitt 1Olgegenüberliegenden Seite. Die Platten 10 sind paarweise so zusammengefügt, daß die oberen Abschnitte 106 innerhalb des Raumes angeordnet sind, der von den mittleren Abschnitten 10;/ umgeben wird. Die unteren Abschnitte IOr liegen außerhalb des zwischen den mittleren Abschnitten 10;/liegenden Raumes.

Die oberen Abschnitte 106 umfassen einen oberen foil II. der sich parallel zu dem in der Nahe angeordneten, oberen Teil des mittleren Abschnittes 10.7 erstreckt. Sie umfassen außerdem einen nach innen geneigten Teil 12, der im wesentlichen parallel, in Abstand von dem nach außen abgekröpften Teil des mittleren Abschnittes 10a verläuft. Die oberen Abschnitte 106 endigen in einem unteren Teil 13. der im wesentlichen parallel, im Abstand /um oberen Rand des Mauptteiles des mittleren Abschnittes 10a der Platte 10 liegt.

Die oberen Abschnitte 106der Plattenpaare 10 bilden so miteinander einen Behälter 17 für die zu verdampfende Flüssigkeit. Die unteren Teile 13 des oberen Abschnittes 106 bilden miteinander eine schlitzförmige Druekverringerungsöffnung, durch die Flüssigkeit aus tlfin Behälter in ilen Kaum, der /wischen den mittleren Abschnitten 1Oj der beiden Platten 10 liegt. Fließen kanu. Dieser Raum bildet einen zentralen Verdampfuiigskanal .12. der in einer spater noch zn beschreibenden Weise unter einem niedrigeren Druck gehalten wird als der Raum außerhalb jeden Plattenpaares 10.

Wenn die Flüssigkeit auf den Behälter 10 durch die Druckverrinyei ungsöffming in den zentralen Verdampfungsksnal 32 strömt, wird sie teilweise verdampft. Die verbleibende, nichtverdampfte Flüssigkeit bildet einen dünnen F;lm auf der inneren Oberfläche des mittler-n Abschnittes JOa der Plattenpaare 10 und steht in

Wärmeaustausch mit Heizdampf, der im Raum außerhalb der Plattenpaare gehalten wird.

Die Platten 10 bestehen aus einem dünnen Blech, beispielsweise aus rostfreiem Stahlblech. Daher ist der gesamte Aufbau in gewissem Maße biegsam und

·■> elastisch. Der Zwischenraum zwischen den Teilen 13 kann je nach den herrschenden Bedingungen variieren. Diese Teile 13 können, wie gezeigt, mit nach innen weisenden Vorsprüngen 13a versehen sein, so daß zwischen ihnen dauernd ein minimaler Raum erhalten

·· bleibt. Selbstverständlich können stattdessen auch andere Abstandsglieder vorgesehen werden.

Mit Hilfe von Membranen 22a, die an den Seitenplatten 22 angeordnet sind, können Klemmkräfte auf die oberen Teile der mittleren Abschnitte 10a der

.••.ι äußeren Platten 10 ausgeübt werden. Diese Kräfte werden auf die gesamte Anordr^-rig der Platten 10 übertragen. Hierdurch kann die Breite der Druckverringerungsöffnung so eingestellt werden, daß der Druckabfall am Eintritt in den zentralen Verdampfungs-

; · kanal 32 kontrolliert ist.

Beirr, dargestellten Ausführungsbeispiel sind, wie aus Fi g. I und 2 erkennbar ist. die Hauptteile der mittleren Abschnitte 10a der Platten 10 wellenförmig ausgebildet Die Wellen erstrecken sich in diagonaler Richtung über

jo den mittleren Abschnitt lOa. reichen jedoch nicht vollständig bis zu den Rändern. Wenn also zwei identische Platten 10 mit ihren entsprechenden Seiten aufeinander zuweisen und mit den mittleren Abschnitten 10a in Berührung gelangen, kreuzen sich die Wellen

;^; der jeweiligen Platten. Diese Wellen stehen dann praktisch in Punktberührung miteinander. Auf diese Weise ist eine im wesentlichen unbehinderte Strömung des Flüssigkeitsfilms möglich. Die Stabilität der Platten 10 wird verbessert und ein bestimmter Raum zwischen

tu den aneinanderliegenden Platten aufrechterhalten. Schließlich wird hierdurch der Flüssigkeitsfilm auch besser über die gesamte Breite der Platte 50 verteilt.

Zwischen jedem Plattenpaar 10 ist jeweils eine Unterteilwand 18 vorgesehen. |ede Untertdlwand 18

·> besitzt ungefähr die Gestalt eines umgekehrten U. wie aus F i g. 2 zu erkennen ist. Die senkrechten, plattenähnlichen Seitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 tragen jeweils einen Belag 19' aus wärmedämmendem Material. Die Unterteilwände 18 können aus demselben

··> Material wie die Platten 10 hergestellt sein.

Alternativ können sie auch insgesamt aus einem wärmedämmendem Material bestehen, das die nötige mechanische festigkeit besitzt.

W.e aus F i g. 2 zu erkennen ist, verlaufen die

>> Seitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 zwischen den mittleren Abschnitten 10a und den unteren Abschnitten lOfder Platten 10. Die unteren Abschnitte 10t' sind mit Aussparungen 15a an ihren oberen Ecken versehen. Sie sind selbst in ähnlicher Weise wie die

·?·> mittleren Abschnitte 10a gewellt. Auf diese Weise stehen anernanderliegende untere Abschnitte Wc im wesentlichen in Punktberührung Sie besriun einen solchen Abstand voneinander. ·.!aIJ ■··.:; AuslaHkanal 36 gebildet wird.

Heizdampf bzw Heizflüssigkeit mit geeigneter ''".•"peraUir Lind geeignetem Druck wird zwischen die Plattenpaare 10 und die mittleren Abschnitte 10a dieser Platten eingeleitet. Diese begrenzen zusammen nut den

Seilenabschnitten 19 der Unterteilwände 18 jeweils einen Durchlaß 33. durch den der Heizdampf in Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit im zentralen Verdampfungskanal 32 strömt. Der Dampf im Durchlaß 33 wird teilweise kondensiert und gibt auf diese Weise Wärme an die Flüssigkeit im benachbarten zentralen Verdampfungskanal ab. Dieser steht unter einem niedrigeren Druck, so daß die Flüssigkeit wenigstens teilweise verdampft.

Das Kondensat sammelt sich in den Kanälen 15. die zwischen den mittleren Abschnitten 10a und den unteren Abschnitten 1Or der Platten liegen. Die Seitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 teilen jedoch die Kanäle 15 in eine U-Schenkelanordnung. Der eine Schenkel wird vom jeweiligen Durchlaß 33 und der andere Schenkel von einem äußeren Durchlaß 35 gebildet, der vom Seitenteil 19 und dem unteren Abschnitt 10cbegrenzt wird.

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zentralen Auffangbehälter 31 entfernten Ende, angeordnet sind. Die Rinnen 40 sind an ihren Enden offen, die einen geringfügigen Abstand von der angrenzenden Seitenplatte 22 besitzen. Dies ist in F i g. 2 zu erkennen.

Wenn Teile des Kondensats statt in die Rinnen 40 durch die Lücken 41 gelangt, strömt es durch die Lücken 42 zwischen den oberen Enden der Plattenpaare 10 in die inneren Durchlässe 33.

Der Dampf aus den zentralen Verdampfungskanälen 32 und aus dem Auslaßkanal 36 hat Zugang zu den nachfolgenden Stufen durch die Lücken 41 und 42.

In F i g. 5 sind mehrere Stufen Si. S; und Sj dargestellt, die in einer einzigen Säule angeordnet sind. Jede Stufe enthält die Platten 10 und die Unterteilwände 18 zusammen mit der Flüssigkeitssammel- und Verteilereinrichtung 30. die oben beschrieben wurde. Die zu verdampfende Flüssigkeit wird an der Oberseite der Säule durch eine Einlaßleitung 50 eingeführt und

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der auch innerhalb der zentralen Verdampfungskanäle 32 herrscht. Auf diese Weise wird in den Durchlässen 35 eine Kondensatsäule aufrechterhalten. Der höchste Differenzdruck wird durch die Höhe der unteren Abschnitte lOrbestimmt. Der Dampf der verschiedenen Stufen wird durch die Flüssigkeitssäule getrennt, die über die Aussparungen 15a fließt und zu den Auslaßkanälen 36 gelangt. An den Seiten der Stufe ist jeweils eine Unterteilplatte 18,3 vorgesehen, die nur einen Seitenabschnitt 19a aufweist.

An ihren unteren luden werden die Platten 10 von einer Flüssigkeitssammel- und Verteilereinrichtung 30 abgestützt. Diese umfaßt einen niedrigen, zentralen Auffangbehälter 31. in dem nichtverdampfte Restflüssigkeit aus dem zentralen Verdampfungskanal 32 gesammelt wird. Er erstreckt sich nicht über die gesamte Breite der Platten 10. umfaßt jedoch an den gegenüberliegenden Rändern jeweils im Querschnitt U-förmige Kanäle 34. Wie aus F i g. 2 zu erkennen ist. besitzt die Seitenwand des zentralen Auffangbehälter 31. von dem die Kanäle 34 ausgehen, zinnenförmige Gestalt. Auf diese Weise entstehen voneinander getrennte, rechtwinklige Vorsprünge 37, die in das Innere der Kanäle 34 eingreifen. Auf diese Weise werden die unteren Abschnitte lOcder Platte mit den mittleren Abschnitten 10a verbunden. Die Kanäle 34 sind in entsprechend ausgerichteten Lücken 41 zwischen den Vorsprüngen 37 angeordnet. Sie übernehmen nichtverdampfte Restflüssigkeit aus den zentralen Verdampfungskanälen 32. Die von dem zentralen Auffangbehälter 31 entfernt liegenden Enden der Kanäle 34 sind mit der Membran 44 verschlossen, die an den senkrechten Rändern der Platte 10 und der Unterteilwände 18 anliegt.

Die nichtverdampfte Restflüssigkeit aus der Stufe über der Flüssigkeitssammel- und Verteilereinrichtung 30 fließt so in den zentralen Auffangbehälter 31. Dieser ist mit nach unten verlaufenden, schlitzförmigen Auslaßöffnungen 39 versehen, die zu den Behältern 17 der nächstfolgenden Stufe des Verdampfers führen. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit von Stufe zu Stufe durch den Verdampfer geführt

Das über die Aussparungen 15a an den unteren Abschnitten 10c der Platte 10 fließende Kondensat fließt zu den Auslaßkanälen 36. Die unteren Enden der Auslaßkanäle 36 sind zwischen den Kanälen 34 angeordnet, weiche, wie geschildert nichtverdampfte Restfiüssigkeit auffangen. Das Kondensat wird in sich jeweils quererstreckenden Rinnen 40 gesammelt die unterhalb der Kanäle 34. benachbart deren vom

identisch mit den Flüssigkeitssammel- und Verteilereinrichtungen ist. Die zu verdampfende Flüssigkeit wird kaskadenförmig durch die Stufen geführt. Das Konzentrat wird aus einem Bodenkasten 52 durch Auslaßrohre 53 mittels der Pumpe 54 abgezogen. Sie wird zum oberen Teil der Säule zurückgeführt, nachdem sie mit frischer, zu verdampfender Flüssigkeit vermischt wurde. Ein Teil der konzentrierten, nichtverdampften Restflüssigkeit vird kontinuierlich über das Auslaßrohr 56 abgezogen. Auf diese Weise wird die Lösungskonzentration der zum Einlaßrohr 50 strömenden Flüssigkeil auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten.

Zwischen der Pumpe 54 und dem Einlaßrohr 50 gelangt die zu verdampfende Flüssigkeit durch drei Wärmetauscher 57, 58 und 59. Die ersten beiden Wärmetauscher 57 und 58 sind mit Dampf gefüllt, der aus der zweiten und dritten Stufe S? bzw. Sj über Dampfleitungen 60 und 61 abgeleitet wird. Der abgeleitete Dampf gibt auf diese Weise einen Teil seiner Wärme an die einströmende Flüssigkeit ab. kondensiert hierbei und kann dem Kondensat zugeführt werden, das aus dem Bodenkasten 52 am Boden der Säule abgelassen wird. Der letzte Wärmetauscher 59 ist mit Dampf oder einem anderen geeigneten Heizmedium beaufschlagt und erhöht die Temperatur der einströmenden Flüssigkeit auf die Verdampfungstemperatur, die in dem Kasten 51 an der Oberseite der Säule herrscht.

Der in der Säule herrschende Dampfdruck fällt zwischen aufeinanderfolgenden Stufen vom Wen P, im Kasten 51 an der Oberseite der Säule über die Werte P₂ und P) in den Stufen S? und Sj zu einem Endwert ."* im Bodenkasten ab. Der Dampf mit dem Druck A im Bodenkasten wird abgeführt und durch einen Verdichter 64 geleitet Er wird dann zum Kasten 51 an der Oberseite der Säule über die Leitung 65 zurückgeführt.

Bei dem in F i g. 5 gezeigten Aufbau wird zur Speisung des Wärmetauschers 59 nur eine kleine Menge Dampf benötigt Der zurückgeführte, wieder verdichtete Dampf, der vom Kompressor 64 abgegeben wird, reicht aus, den Verdampfer in kontinuierlichem Betrieb zu halten.

Wie aus den obigen Ausführungen zu erkennen ist besitzt der dargestellte Verdampfer eine besonders einfache Bauweise. Es ist nur eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Teilen erforderlich, die sehr schnell zusammengebaut werden können. Lediglich die äußeren Unterteilplatten 18a müssen mit den Seitenplatten 22 verbunden werden. Die Platten 10 werden durch die

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Flüssigkeitssammel- und Verteilereinrichtungen 30 Seitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 durch die

getragen und stützen ihrerseits die Unterteilwände 18 Wellen ausgeübt wird, groß genug, um die Unterteil-

ab. Die Seitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 wände 18 mit einer kleinen lichten Weite zwischen den

werden zwischen den Wellen der mittleren Abschnitte unteren Finden der Unterteilwände und den Streifen 14

10a und der unteren Abschnitte 10c der Platten 10 '< festzuhalten, festgehalten. Normalerweise ist die Kraft, die auf die

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. : Patentanspruch;

   Verdampfer zum Verdampfen einer Flüssigkeit mit Hilfe von Heizdampf mit mindestens einem Paar von senkrecht angeordneten, in Abstand zueinander liegendem parallelen Platten, die zusammen jeweils einen Vejdampfungskanal begrenzen und jeweils in einen oberen Abschnitt, einen Mittelabschnitt und einen unteren Abschnitt unterteilt sind, wobei die mittleren Abschnitte gemeinsam den zentralen Verdampfungskanal bilden, während die oberen Abschnitte nach innen und aufeinander 7" gebogen sind und hierbei gemeinsam eine die zu verdampfende Flüssigkeit aufnehmende und in Richtung auf den zentralen Verdampfungskanal öffnende Druckverringerungsöffnung bilden und die unteren Abschnitte nach außen umgebogen sind und auf diese Weise Heizräume bilden, mit Unterteilwänden, die sich jeweils in einen der Heizräume erstrecken und hierbei zusammen mit den Wänden dieses Heizraumes diesen U-förmig derart gestalten, daß mit dem Mittelabschnitt der Platte ein Bereich für den Heizdampf gebildet wird, mit weiteren Dichtungsmitteln, die nachgiebig an den Seitenkanten der Platten und Unterteilwänden angreifen, so daß die Unterteilwände zusammen Tiit einer bestimmten Menge des Heizdampfkondensats in jedem U-Schenke! jeweils den Heizraum in eine rste Druckzone verhältnismäßig honen Druckes, die den Bereich für den Heizdampf umfaßt, und eine /weite Druckzone ■ erhältnismäßig niedrigen Druckes unterteilen, zu der auch <ler zen'rale Verdampfungskanal gehört, derart, daß das Hei/dampfkondensat infolge des Druckunterschied·:; wischen den beiden Zonen vom Heizraum zu einem hinter dem unteren Abschnitt gelegenen AusIaUkanal überströmt, wobei er mit benachbarten gleichen Verdampfern in Reihe übereinander verbunden ist, in der Weise, daß die nichtvcrdampfte Restflüssigkeit aus dem benachbarten oberen Verdampfer durch die Druckverringerungsöffnung b/w. -öffnungen des unterhalb angeordneten Verdampfers strömt, während d.:r Dampf der Flüssigkeit und Hci/dampfkondcnsat vom oberen Verdampfer zum I lei/.dampfbereieh des unteren Verdampfers strömen, nach Patent 16 01225, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei der übereinanderliegenden Verdampfereine Flüssigkcilssammel- und -verteilereinrichtung (30) zur Aufnahme und Weiterleitung der nichtverdampften Restflüssigkeit vorgesehen ist. die aus einem niedrigen zentralen Auffangbehälter (Jl) besteht, der auf die Verdampfungskanäle des folgendem Verdampfers gerichtete Atislaßöffnungeii

   (39) besitzt und an den sich nach beiden Seiten unter Einhüllung von Lücken (41) Kanüle (34) /um Auffangen und Zuführen der Restfliissigkeil /um Auffangbehälter (31) anschließen, daß unterhalb der Kanäle (34) am vom zentralen Auffangbehälter (31) entfernten F.nde sich qucrerstrcc'kcnde Rinnen (40) vorgesehen sind, welche Kondensat, das über Aussparungen (15;;; und die AuslaUkaniile (36) des Verdampfers strömt, aufnehmen, und daß die Rinnen

   (40) offene Luden in der Naht· der feststehenden (■ehäiiseseiletipliillen(22)aufweisen.

   Die Erfindung betrifft einen Verdampfer zum Verdampfen einer Flüssigkeit mit Hilfe von Heizdampf mit mindestens einem Paar von senkrecht angeordneten, in Abstand zueinander liegenden parallelen Platten, die zusammen jeweils einen Verdampfungskanal begrenzen und jeweils in einen oberen Abschnitt, einen Mittelabschnitt und einen unteren Abschnitt unterteilt sind, wobei die mittleren Abschnitte gemeinsam den zentralen Verdampfungskanal bilden, während die oberen Abschnitte nach innen und aufeinander zu gebogen sind und hierbei gemeinsam eine die zu verdampfende Flüssigkeit aufnehmende und in Richtung auf den zentralen Verdampfungskanal öffnende Druckverringerungsöffiiung bilden und die unteren Abschnitte nach außen umgebogen sind und auf diese Weise Heizräume bilden, mit Unterteilwänden, die sich jeweils in einen der Heizräume erstrecken und hierbei zusammen mit den Wänden dieses Heizraumes diesen U-förmig derart gestalten, daß mit dem Mittelabschnitt der Platte ein Bereich für den Heizdampf gebildet wird, mit weiteren Dichtungsmitteln, die nachgiebig an den Seitenkanten der Platten und Unterteilwänden angreifen, so daß die Unterteilwände zusammen mit einer bestimmten Menge des Heizdampfkondensats in jedem U-Schenkel jeweils den Heizraum in eine erste Druckzone verhältnismäßig hohen Druckes, die den Bereich für den ,Hei/dampf umfaßt, und eine /weite Druckzone verhältnismäßig niedrigen Druckes unterteilen, zu der auch der zentrale Verdampfungskanal gehört, derart, daß das Heizdampfkondensat infolge des Druckunterschicties zwischen den beiden Zonen vom Heizraum zu einem hinter dem unteren Abschnitt gelegenen AusIaUkanal überströmt, wobei er mit benachbarten gleichen Verdampfern in Reihe übereinander verbunden ist, in der Weise, daß die nichtverdampfte Restflüssigkeit aus dem benachbarten oberen Verdampfer durch die Druckverringerungsöffnung b/w. -öffnungen des unterhalb angeordneten Verdampfers strömt, während der Dampf der Flüssigkeit und Heizdampfkondensat vom oberen Verdampfer /um Heizdampfbereich des unteren Verdampfers strömen, nach Patent IbOI 225.

   Beim Gegenstand des Hauptpatentes müssen die übereinanderliegenden Stufen sehr sorgfaltig zueinander ausgerichtet werden, damit sichergestellt ist. daß nichtvcrdampfte Kestflüssigkc't und Kondensat beim Fließen von einer Stufe /ur anderen getrennt bleiben.

   Aufgabe der vorliegenden t'rfindung ist es. den eingangs genannten Verdampfer derart weiterzubilden, daß die beiden genannten Flüssigkeiten auf ihrem Weg durch die verschiedenen Stufen des Verdampfers in zuverlässiger Weise gel rennt bleiben.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß /wischen jeweils zwei der übereinanderliegenden Verdampfer eine Flüssigkeitssäule!· und -verteilereinrichtung zur Aufnahme und Weiterleitung der nichtverdampften Restflüssigkeit vorgesehen ist. die aus einem niedrigen /entralen Auffangbehälter besteht, der auf die Verdampfungskanäle des folgenden Verdampfers gerichtete Auslaßctfftumgen besitzt und an ilen sich nach beiden .Seilen unter hiiirmliung von !,ticken Kanäle /um Auffangen und Zuführen der Rcstflüssigkeit /um Auffangbehälter anschließen, daß unterhalb der Kai'ale am vom /entralen Auffangbehälter einlernten Lnde sieh (|iiererstieckende Kinnen virgesehen sind, welche Kondensat, das über Aussparungen und die Aiislaßkana Ie des Verdampfers strömt, aufnehmen, und daß die Rinnen offene Luden m der Nähe der feststehenden