DE3028913A1 - Verfahren zum vorwaermen von luft - Google Patents

Verfahren zum vorwaermen von luft

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DE3028913A1 DE19803028913 DE3028913A DE3028913A1 DE 3028913 A1 DE3028913 A1 DE 3028913A1 DE 19803028913 DE19803028913 DE 19803028913 DE 3028913 A DE3028913 A DE 3028913A DE 3028913 A1 DE3028913 A1 DE 3028913A1
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Jacques Jean Ciboit
Eric Charles Pradines
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    • B01D1/26—Multiple-effect evaporating
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    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23C—DAIRY PRODUCTS, e.g. MILK, BUTTER OR CHEESE; MILK OR CHEESE SUBSTITUTES; MAKING THEREOF
    • A23C1/00—Concentration, evaporation or drying
    • A23C1/12—Concentration by evaporation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/001—Heating arrangements using waste heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
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Description

Verfahren zum Vorwärmen von Luft
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorwärmen von Luft, die in einer Anlage umgewälzt und benutzt wird, welche einerseits einen Mehrstufenverdampfer zum Eindicken eines flüssigen Produkts, insbesondere eines Lebensmittelprodukts, wie beispielsweise eines Milchprodukts, und andererseits eine Trockeneinheit enthält, in der das aus dem Verdampfer stammende Konzentrat oder jedes andere Konzentrat behandelt wird.
Die vorzuwärmende Luft wird vorzugsweise Luft sein, die in der Trockeneinheit benötigt wird, welche vor allem aus einem Warmlufttrockner, wie beispielsweise einem Zerstäubertrockner, besteht.
Bekannte Verfahren dieser Art bestehen im allgemeinen darin, die Kondensate der letzten Stufe des Verdampfers zu entnehmen und diese Kondensate in einen Wärmetauscher zu leiten, in
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welchem sie die Luft vorwärmen, die schließlich in einem Aufwärmer auf die gewünschte Endtemperatur gebracht wird. Diese Kondensate haben jedoch eine relativ niedrige Temperatur und gestatten daher nur eine geringe Vorwärmung, und die gewünschte Endtemperatur kann dann in dem Endaufwärmer nur auf Kosten eines hohen Energieverbrauches erreicht werden, was wenig wirtschaftlich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen, und zu diesem Zweck schafft die Erfindung ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Kondensate aus dem Mehrstufenverdampfer durch ein Fluid aufgewärmt werden, das aus dem Verdampfer stammt und wärmer ist als die Kondensate, und daß dann die so aufgewärmten Kondensate in einen Wärmetauscher geleitet werden, in welchem sie die Luft vorwärmen.
Die Kondensate, die aufgewärmt werden, bestehen zum Teil oder ganz aus den Kondensaten einer Stufe des Verdampfers oder aus einem Gemisch von Kondensaten aus mehreren Stufen.
Es ist auf diese Weise möglich, durch Ausnutzung von aus dem Verdampfer stammender billiger Wärme Kondensate und somit ein Wasser zu erhalten, das eine Temperatur besitzt, die größer ist als die der aus der letzten Stufe des Verdampfers stammenden Kondensate. Der Energieverbrauch in dem Endaufwärmer wird deshalb umso geringer sein.
Das Fluid, mit dessen Hilfe die Aufwärmung durchgeführt wird, besteht aus wärmeren Kondensaten, die aus dem Verdampfer stammen. Die Aufwärmung kann dann im Inneren des Verdampfers durchgeführt werden, d.h. im Inneren einer Stufe. Die Aufwärmung kann aber ebenso auch-außerhalb des Verdampfers durchgeführt werden, beispielsweise in' einem Mischbehälter, in welchem die kältesten Kondensate mit den heißesten Kondensaten zusammengebracht werden.
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Gemäß einer Variante werden die aufgewärmten Kondensate, bevor sie in den Wärmetauscher geleitet werden, mit Dampf vermischt, der aus dem Verdampfer stammt und wärmer ist als die aufgewärmten Kondensate. Die gemäß dieser Variante schließlich erhaltenen Kondensate oder die einfach durch Aufwärmung mit Hilfe von heißeren Kondensaten erhaltenen Kondensate können dann bei Bedarf und vor dem Einleiten in den Wärmetauscher erneut mit anderen, heißeren Kondensaten vermischt werden.
Oben ist angegeben worden, daß das Aufwärmfluid aus aus dem Verdampfer stammenden Kondensaten bestand. Dieses Fluid kann jedoch auch aus Dampf bestehen, der heißer ist und aus dem Verdampfer stammt.
Diese Operation kann in dem Verdampfer selbst ausgeführt werden. In diesem Fall werden die aufzuwärmenden Kondensate in eine wärmere Stufe geleitet, in welcher sie mit Verdampfungsdampf zusammengebracht werden, der in einer vorangehenden Stufe erzeugt worden ist. Diese Operation kann außerdem auch außerhalb des Verdampfers ausgeführt werden, beispielsweise in einem Kondensator, in welchem eine innige Vermischung zwischen den aufzuwärmenden Kondensaten und dem in einer Stufe des Verdampfers erzeugten Verdampfungsdampf erfolgt.
Die so durch den Dampf aufgewärmten Kondensate können dann bei Bedarf und vor dem Einleiten in den Wärmetauscher mit anderen Kondensaten vermischt werden, die heißer sind oder dieselbe Temperatur haben.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in welchen die Fig. 1 bis 4 schematisch eine Anlage mit einem Vierstufenverdampfer zeigen, in welcher die aufzuwärmende Luft zur Benutzung in einem Warmlufttrock-
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ner der Zerstäubertrockner-Bauart bestimmt ist, wobei die Aufwärmung mit Hilfe von heißem Wasser erfolgt, das erhalten wird in dem Fall von:
Fig. 1 durch Mischung der Kondensate der drei
letzten Stufen des Verdampfers, wobei diese Mischung außerhalb des Verdampfers vorgenommen wird;
Fig. 2 durch Aufwärmung der Kondensate der letzten
Stufe mit Hilfe von in der ersten Stufe erzeugtem Verdampfungsdampf, wobei diese Aufwärmung außerhalb des Verdampfers vorgenommen wird;
Fig. 3 durch Aufwärmung der Kondensate der letzten
Stufe mit Hilfe des in der ersten Stufe erzeugten Verdampfungsdampfes, wobei diese Aufwärmung in der zweiten Stufe vorgenommen wird, und
Fig. 4 durch Aufwärmung der Kondensate einer Stu
fe mit Hilfe von Dampf, wobei diese Aufwärmung in der vorhergehenden Stufe vorgenommen wird.
Fig. 5 zeigt schematisch eine Anlage, die einen
Fünfstufenverdampfer enthält, in welchem die aufzuwärmende Luft zur Benutzung in einem Warmlufttrockner der Zerstäubertrockner-Bauart bestimmt ist, wobei diese Vorwärmung mit Hilfe von heißem Wasser erfolgt, das durch Aufwärmung der Kondensate einer Stufe mit Hilfe von Dampf erhalten worden ist, welcher dieselbe Temperatur wie die Kondensate der vorangehenden Stufe hat, und wobei diese Aufwärmung außerhalb des Verdampfers vorgenommen wird.
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Fig. 1 zeigt einen Fallstromverdampfer mit vier Stufen 1, 2, 3 und 4. Diese vier Stufen sind mit Dampf-Flüssigkeitsscheidern 5, 6, 7 bzw. 8 verbunden. Das einzudickende flüssige Produkt, welches in dem vorliegenden Fall entrahmte Milch ist, wird über eine Leitung 9 dem oberen Ende der ersten Stufe 1 zugeführt, dann von der Basis dieser ersten Stufe 1 aus dem oberen Ende A der zweiten Stufe 2, von der Basis dieser zweiten Stufe 2 aus dem oberen Ende B der dritten Stufe 3 und von der Basis dieser Stufe 3 aus dem oberen Ende C der letzten Stufe 4, und zwar über Leitungen 10, 11 bzw. 12, die jeweils eine Umwälzpumpe 13, 14 bzw. 15 enthalten. Schließlich wird die eingedickte entrahmte Milch von der Basis der letzten Stufe 4 aus über eine Leitung 16, die eine Umwälzpumpe 17 enthält, zu dem oberen Teil eines Zerstäubertrockners 17' geleitet, wobei die Leitung 16 an ihrem freien Ende mit einer geeigneten Zerstäubungsvorrichtung (nicht dargestellt) versehen ist.
Der in der ersten Stufe 1 erzeugte Verdampfungsdampf durchquert den Scheider 5 und gelangt über eine Leitung 18 in den Heizkörper 19 der Stufe 2. Ebenso durchqueren der in der Stufe 2 erzeugte Verdampfungsdampf, der in der Stufe 3 erzeugte Verdampfungsdampf und der in der Stufe 4 erzeugte Verdampfungsdampf die Scheider 6, 7 bzw. 8 und gelangen über Leitungen 20, 21 bzw. 22 in den Heizkörper 23 der Stufe 3, in den Heizkörper 24 der Stufe 4 bzw. in einen Kondensator (nicht dargestellt). Von der Leitung 20 zweigt die Ansaugleitung 25 eines Thermokompressors 26 ab, dessen Druckleitung 27 in den Heizkörper 28 der Stufe 1 mündet. Es sei angemerkt, daß der Druck von der ersten zur -letzten Stufe abnimmt.
An der Basis des Heizkörpers 28 ist eine Entnahmeleitung 29 vorgesehen, die eine Förderpumpe 30 enthält, welche mit ei-
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nem Dampfkessel (nicht dargestellt) in Verbindung steht, in welchem der für den Betrieb des Thermokompressors 26 erforderliche Dampf erzeugt wird. Es ist klar, daß an der Lehre der Erfindung nichts geändert würde, wenn lediglich ein Bruchteil der Kondensate der Stufe 1 dem Heizkörper 28 entnommen worden wäre, während der übrige Teil in den Heizkörper 19 der Stufe 2 geleitet worden wäre.
Die in den Heizkörpern 19, 23 und 24 erzeugten Kondensate werden ihrerseits über eine Leitung 31 mit einer Förderpumpe 32, über eine Leitung 33 mit einer Förderpumpe 34 bzw. über eine Leitung 35 mit einer Förderpumpe 36 entnommen. Die Leitungen 31, 33 und 35 münden in eine Leitung 37, welche mit einer Abzweigleitung 38 versehen ist, die ihrerseits an die Leitung 29 angeschlossen ist. Die Leitung 37 mündet in einen indirekten Wärmetauscher 39, in welchem die Mischung der aus den Leitungen 31, 33, 35 und 38 stammenden Kondensate ihre Wärme an die Luft abgibt, die über eine Leitung 40 in diesen Wärmetauscher eingeleitet wird, und die abgekühlten Kondensate werden über eine Leitung 41 aus diesem Wärmetauscher abgeführt. Die so aufgewärmte und aus dem Wärmetauscher 39 austretende Luft wird dann über eine Leitung 42 in einen zweiten indirekten Wärmetauscher 43 geleitet, in welchem sie auf die gewünschte Endtemperatur gebracht wird, wobei diesem zweiten Wärmetauscher Frischdampf über eine Leitung 44 zugeführt wird, während die Kondensate den zweiten Wärmetauscher über eine Leitung 45 verlassen. Die aus dem Wärmetauscher 43 austretende heiße Luft wird über eine Leitung 46 zum oberen Ende des Zerstäubertrockners 17 * geleitet. Die eingedickte entrahmte Milch, die über die Leitung 16 zugeführt und in dem Zerstäubertrockner 17' zerstäubt wird, wird durch diese heiße Luft getrocknet, wodurch Milchpulver erhalten wird. Das Milchpulver und die Luft verlassen die Basis des Zerstäubertrockners 17' über Leitungen 47 bzw. 48. Es sei angemerkt, daß dieser Zerstäubertrockner bei Bedarf ein Konzentrat verarbeiten kann, bei welchem es sich nicht um ein aus der Stufe 4 stammendes Kon-
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zentrat handelt.
Fig. 2 zeigt eine Anlage, die Elemente 1 bis 24, 17", 28 bis 30 und 39 bis 48 enthält, die denen von Fig. 1 gleichen. Im übrigen zweigt von der Leitung 18 die Ansaugleitung 49 eines Thermokompressors 50 ab, dessen Druckleitung 51 in den Heizkörper 28 der Stufe 1 mündet. Die Kondensate, die in dem unteren Teil des Heizkörpers 19 vorhanden sind, werden über eine Leitung 52 in den Heizkörper 23 geleitet. Ebenso werden die an der Basis des Heizkörpers 23 gesammelten Kondensate über eine Leitung 53 in den Heizkörper 24 geleitet. Schließlich werden die an der Basis des Heizkörpers 24 gesammelten Kondensate über eine Leitung 54, welche eine Umwälzpumpe 55 enthält, zu dem oberen Teil eines Kondensators 56 geleitet, der in seinem unteren Teil über eine von der Leitung 49 abzweigende Leitung 57 mit Dampf versorgt wird. Auf diese Weise werden die Kondensate der letzten Stufe 4, die eine Temperatur von 55 0C haben, in dem Kondensator 56, d.h. außerhalb des Verdampfers, durch den in der Stufe 1 erzeugten Dampf, der eine Temperatur von 69 0C hat, aufgewärmt. Diese Kondensate, die so die Temperatur von 69 0C erreichen, werden an der Basis des Kondensators über eine Leitung 58, die eine Förderpumpe 59 enthält, abgeführt und in den Wärmetauscher 39 geleitet.
Varianten der Anlage, die vorstehend beschrieben worden ist, bestünden beispielsweise darin, die über die Leitung 54 in den Kondensator 56 geleiteten Kondensate mit Hilfe des Verdampfungsdampfes, der eine Temperatur von 65 0C hat und in der Stufe 2 erzeugt worden ist, statt mit Hilfe des in der Stufe 1 erzeugten Dampfes aufzuwärmen oder aber die eine Temperatur von 6 5 0C aufweisenden Kondensate, die in der Stufe 3 vorhanden sind, aufzuwärmen, indem letztere in den Kondensator 56 geleitet werden, in welchem ihre Temperatur durch den in der Leitung 57 zirkulierenden Dampf auf 69 0C gebracht wird.
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Die Anlage von Fig. 3 enthält Elemente 1 bis 24, 17', 28
bis 30, 39 bis 51 und 53 bis 55, die mit denen von Fig. 2
identisch und so wie in Fig. 2 angeordnet sind, mit der
Ausnahme, daß die Leitung 54 nicht in einen Kondensator
mündet, sondern in den oberen Teil des Heizkörpers 19 der
Stufe 2. Auf diese Weise wird eine Aufwärmung der Kondensate der letzten Stufe 4, die eine Temperatur von 55 °C haben, durch den Dampf mit einer Temperatur von 69 0C unterstützt, der in dem Heizkörper 19 vorhanden ist, wobei die Kondensate schließlich die Temperatur dieses Dampfes annehmen. Diese aufgewärmten Kondensate werden an der Basis des Heizkörpers 19 über eine Leitung 60 entnommen, die eine Förderpumpe 61 enthält und in den Wärmetauscher 39 mündet. Eine Variante dieser Anlage bestünde beispielsweise darin, die eine Temperatur von 55 °C aufweisenden Kondensate der letzten Stufe 4 nicht zu dem oberen Teil des Heizkörpers 19 zu leiten, sondern zu seinem unteren Teil, d.h. direkt mit den
Kondensaten in Berührung zu bringen, die dort bereits vorhanden sind. Unter diesen Umständen verweilen die eine Temperatur von 55 0C aufweisenden Kondensate im allgemeinen nicht ausreichend lange in dem Heizkörper 19, um die Temperatur
dieses Körpers (69 0C) zu erreichen. Eine andere Variante bestünde darin, die Kondensate der letzten Stufe 4 nicht zu dem oberen Teil des Heizkörpers 19 zu leiten, sondern zu dem oberen (oder unteren) Teil des Heizkörpers 23.
Die Anlage von Fig. 4 enthält Elemente 1 bis 30, 17' und 39 bis 48, die mit denen von Fig. 1 identisch und in derselben Weise angeordnet sind. Im übrigen leitet eine Förderleitung 62, die mit der Basis des Heizkörpers 24 in Verbindung steht und eine Förderpumpe 63 enthält, die eine Temperatur von 55 0C aufweisenden und in dem Heizkörper 24 vorhandenen Kondensate zu dem oberen Teil des Heizkörpers 23, in welchem sie aufgewärmt werden, bis sie eine Temperatur von 64 0C erreichen. Ebenso leitet eine Förderleitung 64, die mit der Basis des Heizkörpers 23 in Verbindung steht und eine Förderpumpe 65
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enthält, die eine Temperatur von 64 0C aufweisenden und in diesem Heizkörper 23 vorhandenen Kondensate zu dem oberen Teil des Heizkörpers 19, wo sie aufgewärmt werden, bis sie eine Temperatur von 68 0C erreichen, bevor sie aus diesem Körper über eine Förderleitung 66 abgeführt werden, die eine Förderpumpe 67 enthält und in den Wärmetauscher 39 mündet.
Die Anlage von Fig. 5 enthält Elemente 1 bis 30, 17' und bis 48, die mit denen von Fig. 1 identisch sind. Indessen mündet die Leitung 22, statt in einen Kondensator zu münden, wie es in der Anlage von Fig. 1 der Fall ist, in den Heizkörper 68 einer fünften Stufe 69, in welcher der Druck kleiner als der in der Stufe 4 herrschende ist. Der Verdampfungsdampf, der in dieser fünften Stufe erzeugt wird, geht durch einen dieser Stufe zugeordneten Dampf-Flüssigkeitsscheider 70 hindurch, bevor er über eine Leitung 71 zu einem Kondensator (nicht dargestellt) geleitet wird. Im übrigen leitet die Leitung 16 die eingedickte entrahmte Milch aus der Stufe 4 nicht zu dem Zerstäubertrockner 17', wie es in der Anlage von Fig. 1 der Fall ist, sondern zum oberen Ende D der letzten Stufe 69, und diese eingedickte entrahmte Milch wird dann von der Basis dieser Stufe 69 mit Hilfe einer eine Pumpe 73 enthaltenden Leitung 72 zum oberen Ende des Zerstäubertrockners 17' geleitet. Die Kondensate, die sich in dem unteren Teil des Heizkörpers 66 angesammelt haben, werden über eine eine Umwälzpumpe 75 enthaltende Leitung 74 in den oberen Teil eines Kondensators 76 geleitet, in den außerdem eine Leitung 77 mündet, die an die Leitung 21 angeschlossen ist. Auf diese Weise werden die Kondensate (mit einer Temperatur von 52 0C) der letzten Stufe 69 in diesem Kondensator durch den in der Stufe 3 erzeugten Dampf, der eine Temperatur von 59 0C aufweist, aufgewärmt. Die so·aufgewärmten Kondensate werden von der Basis des Kondensators 76 über eine Leitung 78 abgeführt, die in den oberen Teil eines zweiten Kondensators 79 mündet, in dessen oberen Teil außerdem eine Leitung 80 mündet, welche eine Umwälzpumpe 81 enthält und
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die Kondensate zuführt, die sich in dem unteren Teil des Heizkörpers 24 angesammelt haben. In den Kondensator 79 mündet außerdem eine Leitung 82, die an die Leitung 20 angeschlossen ist. Die Kondensate (mit einer Temperatur von 59 0C) aus den Leitungen 78 und 80 werden somit in dem Kondensator 79 durch den in der Stufe 2 erzeugten Dampf, der eine Temperatur von 65 0C aufweist, aufgewärmt. Diese Kondensate werden dann von der Basis des Kondensators 79 über eine Leitung 83 abgeführt, die in den oberen Teil eines dritten Kondensators 84 mündet, in dessen oberen Teil ausserdem eine Leitung 85 mündet, die eine Umwälzpumpe 86 aufweist und die Kondensate zuführt, die sich an der Basis des Heizkörpers 23 angesammelt haben. In diesen Kondensator 84 mündet außerdem eine Leitung 87, die an die Leitung 18 angeschlossen ist. Die eine Temperatur von 65 0C aufweisenden und aus den Leitungen 83 und 85 stammenden Kondensate werden somit in dem Kondensator 84 durch den in der Stufe 1 erzeugten und eine Temperatur von 70 0C aufweisenden Dampf aufgewärmt. Diese so auf eine Temperatur von 70 0C aufgewärmten Kondensate werden dann von der Basis des Kondensators 84 durch eine Leitung 88 abgeführt, die eine Förderpumpe 89 enthält und in die eine Leitung 90 mündet, welche eine Umwälzpumpe 91 enthält und die Kondensate (mit 70 0C) zuführt, welche sich an der Basis des Heizkörpers 19 angesammelt haben. Schließlich mündet die Leitung 88 in den Wärmetauscher 39.
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Claims (8)

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Vorwärmen von Luft, die in einer Anlage Niingewälzt und benutzt wird, welche einerseits einen Mehrstufenverdampfer enthält, der zum Eindicken eines flüssigen Produkts, insbesondere eines Lebensmittelprodukts, wie beispielsweise eines Milchprodukts, bestimmt ist, und andererseits eine Trockeneinheit, in der das aus dem Verdampfer stammende Konzentrat oder jedes andere Konzentrat bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensate des Mehrstufenverdampfers durch ein Fluid, das aus dem Verdampfer stammt und heißer ist als die Kondensate, aufgewärmt werden und daß dann die so aufgewärmten Kondensate in einen Wärmetauscher geleitet werden, in welchem sie die Luft vorwärmen .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid aus Kondensaten besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgewärmten Kondensate, bevor sie in den Wärmetauscher
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geleitet werden, mit Dampf vermischt werden, der aus dem Verdampfer stammt und heißer als die aufgewärmten Kondensate ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schließlich erhaltenen Kondensate, bevor sie in den Wärmetauscher geleitet werden, mit heißeren Kondensaten vermischt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid aus Dampf besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgewärmten Kondensate, bevor sie in den Wärmetauscher geleitet werden, mit Kondensaten vermischt werden, die heisser sind oder dieselbe Temperatur aufweisen.
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwärmung entweder in einer Stufe des Verdampfers oder außerhalb des Verdampfers erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermischung in einer Stufe des Verdampfers oder außerhalb des Verdampfers erfolgt.
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