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Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von Flüssigkeiten.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zum Eindampfen von Flüssigkeiten mittels ungesättigter oder teilweise gesättigter
Gase beliebiger Temperatur.
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Es ist bereits bekannt, die beim Verdampfen von Flüssigkeiten durch
den Dampf mitfortgeschleppte Wärme mehrere Male zum Verdampfen neuer Flüssigkeitsmengen
zu benutzen. Jedoch werden hierbei nur Dämpfe, keine Gase benutzt.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Flüssigkeiten mittels die
Feuchtigkeit aufnehmenden Gasen einzudämpfen, jedoch wird dabei zur Trocknung des
die Verdunstung bewirkenden Gases eine besondere, dieFeuchtigkeit absorbierende
Flüssigkeit benutzt. Dahei wird also nur mit einer Stufe gearbeitet, d. h. das mit
der Feuchtigkeit in Berührung gcl,rachte und dadurch feucht gewordene Gas wird durch
eine besondere Flüssigkeit ge trocknet und dann aufs neue durch die Vorrichtung
geschickt.
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Das vorliegende Verfahren dagegen arbeitet mit mehreren Stufen, wobei
die Benutzung einer besonderen Flüssigkeit zum Trocknen des feuchten Gases überflüssig
wird.
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Zu diesem Zwecke werden die zur Dampfaufnahme benutzten Gase ein
oder mehrere £\Male in beliebigen Grenzen mit Feuchtigkeit mehr oder weniger gesättigt
und wiederum entsättigt unter Ausscheidung von Kondensat, wobei die Verdunstung
und somit die Sättigung der Gase an der einen Seite von die Wärme gut leitenden
Blechen, die ganze oder teilweise Entsättigung der Gase jedoch an der Rückseite
dieser Bleche vorgenommen wird. Die Wärmeaustauschfläche wird also nur auf der einen
Seite zwangläufig mit Flüssigkeit, und zwar mit der zu verdunstenden bzw. einzudickenden
Flüssigkeit benetzt.
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Gegenüber den bekannten Verfahren, bei denen beide Seiten der Wärmeaustauschfläche
zwangläufig mit Flüssigkeit benetzt werden, hat das neue Verfahren den Vorteil,
daß nur mit einer Flüssigkeit, nämlich mit der einzudickenden, gearbeitet zu werden
braucht und daß das feuchte Gas unmittelbar mit der XVärmeaustauschfläche in Berührung
kommt, so daß die bei der Kondensation frei werdende Wärme auf kürzestem Wege zum
Trocknen ausgenutzt wird.
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Die Erfindung kann bei Trockenvorgängen angewandt werden und zur
Ausnutzung der
Feuerungsgase dienen. Dabei können die Gase vor Eintritt
in den Verdampfer oder aber auch in demselben von Begleitstoffen, wie z. B. Flugasche,
oder von einem oder mehreren Bestandteilen der Gasmischung befreit werden.
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Das benutzte Gas wird mehrere Male in. beliebigen Grenzen mit Feucht1gkeit
mehr oder weniger ge- und entsättigt, d. h., wie oben gesagt, es wird in mehreren
Stufen gearbeitet.
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Selbstverständlich wird dabei in den einzelnen Stufen nicht so viel
Flüssigkeit verdunstet wie bei den bekannten nur mit einer Stufe arbeitenden Verfahren,
jedoch bietet sich bei der Erfindung, selbst wenn mit mehreren Stufen nur so viel
Flüssigkeit wie sonst mit einer verdunstet wird, der Vorteil, daß keine Trockentlüssigkeit
verwendet zu werden braucht.
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Zur möglichst schnellen Temperatursenkung oder vqllständigen Sättigung
oder Reinigung des Gases kann nach Bedarf in den Gasstrom auch Flüssigkeit eingesprüht
werden, oder aber die Gase können durch die Flüssigkeit selbst hindurchgeleitet
werden.
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Naturlich muß stets dafur gesorgt werden, daß das anfallende Kondensat
nicht wieder in die einzudampfende Flüssigkeit gelangt.
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Eine Vorrichtung für eine Ausführungsart des neuen Verfahrens ist
in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
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Abb. I zeigt die Vorrichtung in einem senkrechten Schnitt; Abb. 2
ist ein Schnitt nach Linie A-B bzw.
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C-D der Abb. I.
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In dem Behälter e befindet sich die einzudampfende Flüssigkeit. Der
Behälter e ist durch Wände f, f1, f2, f3, f4 in die Kammerne e1, e2, e3, e4, e5
unterteilt, von denen ein Teil, nämlich e,, e3, e ;, zur Aufnahme der einzudamptenden
Flüssigkeit dient und daher zweckmäßig einen gemeinsamen Raum bildet oder z. IS.
nur durch hanaleg1, g2 miteinander in Verbindung steht. Das hat den Vorteil, daß
ein möglichst großer Raum für die zu verdampfende Flüssigkeit entsteht und nur eine
Zirkulationspumpe erforderlich ist. Für manche Fälle kann man aber auch absichtlich
von einer Kommunikation der Räume e,, e3, e5 absehen, wodurch man die Möglichkeit
erhält, in demselben Apparat gleichzeitig mit verschiedenen Flüssigkeiten sowie
mit verschiedenen Konzentrationen arbeiten und z. B. das Eindampfen kontinuierlich
gestalten zu können; auch könnte man z. B. in dem Raum e5 Flugasche abscheiden,
z. B. niederbrausen. Die Räume e2, e4 dienen zur Bildung und Aufnahme des Kondensates
und können ebenfalls miteinander in Verbindung stehen oder nicht. Die Oberkanten
der Wänden, fl, f2, f3, f4 denen zweckmäßig gleichzieting zur Lagerung der Heizflächen
h, h1, h2, h3, h4, die man natürlich auch an der Decke oder auf Konsolen oder Rippen
oder sonstwo lagern könnte. Rohr h5 ist hier z. B. auf einem Gestell o gelagert.
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Durch das Rohr h3 denke man sich die Gase, z. B. heiße Rauchgase,
eingeführt, die alsdann über die durch die Heizflächen 11, h1, 2, h3,h4 gebildeten
Räume el, e2, e3, e4, e5 die Vorrichtung durchlaufen, um z. B. über Raum e6-und
bei Abzug e7 auzutreten. Auch an anderen Stellen können Gase zugeführt oder erneut
zugemischt werden. Ein Teil der Heizflächen, z. B. h1,h3,h5, muß dabei gegenüber
dem Deckeli einen Abschluß bilden und anderseits Öffnungen l1, l2 zum Durchlassen
der Gase bzw. des Dampfgemisches besitzen.
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Zur Durchführung des Verfahrens werden während der Beschickung mit
Gas die die Verdampferräume e1, e3, e5 $umschließenden Seiten der Heizflächen mit
der zu verdampf enden Flüssigkeit benetzt, wozu die Pumpe m5 mit den Spritzleitungen
m1, m2, m3 benutzt werden kann. Pumpe S5 würde also durch die Saugleitung m6 über
die Druckleitung 1114 die einzudampfende Flüssigkeit umwälzen und die angegebenen
Heizflächenseiten mit einer entsprechenden Flüssigkeitsschicht in beliebiger Weise,
z. B. mit schräg gerichteten, sich überdeckenden Strahlen benetzen. Infolge dieser
Anordnung wird die Verdampfung an den genannten Heizflächen erzwungen, wobei die
nicht verdampfte Flüssigkeit in den Behälter e zurückläuft, um den Kreislauf von
neuem zu beginnen.
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Die Anordnung der Spritzleitungen kann so sein, daß die Gase beim
Verlassen der Sättigungsräume die Einspritzflüssigkeit durchlaufen, also eine nachträgliche
Sättigung erfahren können. Die mehr oder weniger gesättigten Gase werden ferner
jeweils an den nicht mit der zu verdampfenden Flüssigkeit benetzten Heizflächenwänden
vorbeigeführt, wobei die Gase infolge eintretender Dampfkondensation wieder mehr
oder weniger entsättigt werden. Dieser Vorgang findet hier an den die Räume e2,
e4, r6 umschließenden Seiten der Heizwände statt. Die Kondensate können z. B. durch
die Leitung abgezogen werden.
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Die Lagerung der Heizflächen h, ll, 113, h3, h4 auf den Wänden f,
f1, f2, f3, f4 muß so vorgenommen werden, daß die einzudampfende Flüssigkeit sowie
das ausgeschiedene Kondensat nicht wieder zusammenlaufen können.
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Auch die Öffnungen 11, 12 müssen dieselbe Bedingung erfüllen. Zu diesem
Zweck werden die Öffnungen 11, 12 mit Einsätzen versehen, welche die an den Wänden
herablaufende
Flüssigkeit um die Öffnungen herumleiten, und die
Heizfläden werden an ihrer Lagerung so gestaltet, daß sie ihre Lagerung beiderseits
umspannen. Die Gase könnte man natürlich auch von außen nach innen durch die Vorrichtung
führen.
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Das beschriebene Verfahren kann z. B. bei Verwendung von Feuergasen
zum Eindampfes von Ablauge der Celluloseindustrie usw. benutzt werden. Flugasche
ist dabei nicht störend, sofern die eingedickte Lauge verbrannt wird. In anderen
hallen kann sie entfernt werden. Die ileizilächen können belieblg gestaltet, z.
B. auch gewellt oder gerippt sein, damit gute Wärmeubertragung stattfindet. Die
Räume e2, e4, e6 können Leitvorrichtungen er halten, welche die Gase dicht an die
Helztlächen heranleiten.
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Das neue Verfahren gewährt den Vorteil, daß die gleiche Gasmenge
wiederholt zur Dampfbildung benutzt werden kann und daß sie berm Verlassen der Vorrichtung
nochmals entsprechend ihrer Temperatuer Feuchtigkeit enttuhrt. Höchst erreichbare
Verdamptung ist die Folge. Auch die mittlere Temperatur der zu verdampfenden Flüssigkeit
stellt sich durch die Wärmerückgewinnung höher ein, als wenn mit einfacher Sättigung
der Gase ohne Wämerückgewinnung gearbeitet wird.
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Da aber die Gase um so mehr Feuchtigkeit aufnehmen und entführen können,
je hoher ihre Temperantur ist, so bewirkt auch eine höhere Temperatur der Flüssigkeit
eine größere Leistungsfähigkeit der Vorrichtung.