DE1812240A1 - Einrichtung und Verfahren zum Waermeaustausch in der Dampfphase ohne Verwendung waermeaustauschender Flaechen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR-INa-H-NEOENDANK- difl-ino. H. HAUCK · difl-phys. W. SCHMITZ HAMBURG-MÜNCHEN 1812240

ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WALL 41

TBL. se 74 >8 UND »84110

TBLROR. NBGBDAFATBNT HAMBURG

MÜNCHEN 13 · MOZARTSTR. 23

TBL.088OS8«

TBLBOR. NBGBDAFATBNT MÜNCHEN

HAMBURG,

30. Nov. 1968

Montecatini Edison S.p.A. Mailand (Italien)

Einrichtung und Verfahren zum Wärmeaustausch in der Dampfphase ohne Verwendung wärmeaustauschender flächen*

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und ein Verfahren zum Wärmeaustausch im Gegenstrom zwischen zwei Flüssigkeitssäulen vermittels aufeinanderfolgender Verdampfungen und Kondensationen von der einen zur anderen Säule.

-♦

Der Vorteil einer solchen Einrichtung und eines aolchen Verfahrens liegt darin, daß der Wärmeaustausch unter Aufwendung geringer Energie und ohne die Verwendung wärmeaustauschender flächen erfolgen kann»

Durch geeignete Auslegung der Einrichtung und vermittels zusätzlicher Vorrichtungen IaBt sich die Einrichtung der Erfindung für viele unterschiedliche praktische Zwecke verwenden und kann beispielsweise dann

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—» 2 —

eingesetzt werden, wenn eine bestimmte Flüssigkeit oder ein bestimmtes Strömungsmittel ei»©r Wänn&behaTidlung unterworfen werden soll, "beispielsweise ma iie keimtötende Wirkung der Temperatur auszunutzen und Yerunreinigtes Wasser in Trinkwasser überzuführen.

Die Einrichtung eier Erfindung läßt sich weiterhin sehr gut für Wasser ent ealzungsTerfaiirea anwenden. Salzhaltiges oder salines Wasser kann vermittele der Einrichtung auf einfache Weise einer Wärmevosbehandlung unterworfen, werden, um die in dem Wasser enthaltenen Salze zur Ausfällung zu taingenj, welche unter lenperatureinwirkung unlöslich werden® Dabei entstehen keine schädlichen Ablagerungen, die bei Wärmeaustamsclierii bekannter Ausführungen mit wärmeaustauschenden !Flächen unvermeidbar sind.

Unlösliche Salze lassen sich in der Form einer Aufschlämmung leicht aus der Einriciitung nach der Erfindung entfernen und das auf diese Weise gereinigte Wasser kann zum Zwecke der weiteren- Behandlung der Entsalzungsanlage zugeführt werden.

Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein Verfahren zum Wärmeaustausch im Gegenstroii- zwischen zwei Flüssigkeit sströmen vermittels der erflsäimgsgemäSen. Siiij.richtung, in welcher der Wärmeaustausch im Anschluß &n-aufeinanderfolgende yerdampfuagen in einsa Flüssigkeitsstrom mit

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selbsttätigem Wärmeübergang stattfindet, der auf den Druckunterschied zwischen des in jeder Verdampfung erhaltenen Dampf des einen Flttssigkeitsstromee zu dem anderen, beheizten Flüssigkeitsstrom zurückzufUhren ist, in welchem der Dampf durch die unmittelbare Berührung mit dem Flüssigkeitsstrom kondensiert.

Es soll, und darin liegt die Aufgabe der Erfindung, eine einfaohe und leicht verwendbare Einrichtung sun Wärmeaustausch swischen zwei Flüssigkeitsströmen ohne Verwendung wärsnaustausohender Flächen angegeben werden.

Diese Einrichtung soll zum Zwecke des Wärmeaustausche s zwischen der in der Dampfphase befindlichen abzukühlenden Flüssigkeit und der erwärmten Flüssigkeit nur eine geringe Energiezufuhr benötigen.

Weiterhin soll ein Wärmeaustauscher angegeben werden, der nicht mit den Hachteilen bekannter Ausführungen Ton Wärmeaustauschern behaftet ist, die durch Ablagerungen und dergl. hervorgerufen werden, wie beispielsweise bei den bekannten Wärmeaustauschern mit zusammengefaßten Rohrbundein zu beobachten ist.

Außerdem soll ein Verfahren zum Wärmeaustausch zwischen Flüssigkeiten in der Dampfphase vermittels der Einrichtung nach der Erfindung angegeben werden.

Die durch die Erfindung geschaffenen Vorteile, 009808/0235 ~⁴~

. 4 - f8122*0

sowie die Herlnale der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich» welche ©ine Einrichtung zum Wärmeaustausch zwischen Flüssigkeiten in der Dampfphase belnhaltet_f die erfinämngegemäß aus zwei im u-egenstrpm strömenden Flüssigkeitssäule!! bestellt» wobei die flüssigkeit in der einen Säule infolge der Abnahme dee hydrostatischen Bruekee in verschiedenen geometrischen Höhen aufeinanderfolgenden Verdampfungen auegesetzt let, und wobei forrichtungen. vorgeeeliea eini» die dazu ii©nen_f den b©l jeder Terdampfung erzeugten Baiipf s& der anderen Säule zu leiten, in welcher er kondensierte

Die Erfindung wird anhand ier !»!gefügten nungen näher erläutert _v wobei die Zeidmuugen nur ein Ausfuhrujogebeiapiel für die Srfindung iseigexi· In den Zeichnungen ist s

Fig„ 1 eine Aueffihrungeform der Einrichtung der Erfindung in sciieaatiBcher Barstelluiig im Iiängesclniitt_f

fig. 2 ein. Querschnitt - entlang der Linie 2-2

der fig» 1,

fig. 3 eiae sur SrHämag ilenenfle Baretelluuig für die Aiisfiünuigsform nach, der -Mg» 1 _f

fig» 4 eiae echenatische Sarstellusg eimer al)geänderten Aneffttixung ier Platten in der ferdampfersäule,

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eine sehematisohe Darstellung einer abgeänderten Aueführungefora der Einrichtung, in welcher die beiden Säulen durch zwei konzentrische Rohre gebildet werden,

fig. 6 eine sohematische Darstellung einer

Gleichgewichts-Yerdampfungsanlage zum Entsalzen von salinem Vaeaer, wobei die Einrichtung der Erfindung in diese Anlage eingesetzt ist, und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer

Gleichgewichts-Verdampfungsanlage zum Entsalzen von salinem Wasser, in welche mehrere Einrichtungen nach der Erfindung eingesetzt sind.

In den Figuren der Zeichnungen, welche vorstehend beschrieben worden sind, ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, durch welches beabsichtigt ist, eine Flüssigkeit einer Wärmebehandlung zu unterwerfen, wobei die gleiche Flüssigkeit in der einen Säule erwärmt und dann in die andere Säule übergeleitet wird, in welcher sie abgekühlt wird.

Wenn lediglich ein reiner Wärmeaustausch beabsichtigt ist, weist die Anordnung einen getrennten Auslaß und Einlaß für niedrige Temperatur und einen getrennten Auslafi und Einlaß für hohe Temperatur auf.

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Obwohl die in den hler beschriebenen Beispielen in den beiden Säulen umlaufende Flüssigkeit äie gleiche ist, muß darauf hingewiesen werden, dai die Einrichtung der Erfindung nach der Vornahme entsprechender iaderoageii, die dem Pachmanii durchaus geläufig sinc3„ oime weiteres auch dazu verwendet werden taan_f im den belien, Säulen Flüssigkeiten untersciiieiliclier Besetaffesiieit umlaufen sau las8en«

Wie aus den ]?Ig# 1 und 2 ersichtlich^besteht die Einrichtung der Erfindung, äie aueh als "Apparat" bezeichnet werden kann, aus einem Rohr 1, üae im wesentlichen senkrecht angeordnet ist und d,essen obere Eaien, 2 und 3 in einander entgegengesetzten Richtungen uisgebogeE. sincL Bie "beiden Bndea gehesi in swei Abschnitte 4 und 5 über, die durch eine hydraulische Dichtung mit- den beiden Gefäßen 6 und 7 verbund&η sind, äerea freie !Tassigkeitsoberflächen einen durch ¹H' bezeichneten Höhenunterschied aufweisen. Das Gefäß 6 stellt die Einlaßseite des* Einrichtung für dia zu behandelnde !flüssigkeit, walireai das Gefäß 7 äie Auslaßssite für die flüssigkeit darstellt. Die freie Flüssigkeitsoberfläuhe des ClefäSes β befindet · "sich auf einer größeren Höhe in bezug auf die Oberfläche des Gefäßes 7 auf der AuslaSseite, so daß äer Hüssigkeitastrom durch die Einrichtung auf matürlichem Wege aufrechterhalten wird j so-feald die Einrichtung "gezündet⁰, d.h. in Betrieb gesetst worden ist,

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Der Höhenunterschied Ή* der beiden Flüssigkeitsspiegel ist von I¹SJLl cn Fall verschieden und hängt insbesondere Ton der Dichte der in der Einrichtung umlaufenden Flüssigkeit und von deren Strömungsgeschwindigkeit ab.

In ihre« oberen Ende ist die Rohrleitung oder das Rohr 1 Über die beiden oberen Enden 2 und 3 mit einer Absaugvorrichtung verbunden, die nicht nur sum "Zünden" der Einrichtung dient, sondern auch den Flüssigkeitsumlauf verbessert und gestattet, die nicht-kondensierten oder nicht kondtfhsierbaren Stoffe, wie beispielsweise Luft absusaugen. Indes im oberen Teil der oberen Enden 2 und 3 vermittels der Absaugvorrichtung 8 ein geeigneter Unterdruck hervorgerufen wird, kann Flüssigkeit auf natürliche Weise duroh das Rohr 1 in Umlauf kommen.

Das Rohr 1 ist von kreisförmigem Querschnitt und in seiner Länge vermittels einer Wand 9 in zwei Abschnitte oder Säulen 10 und 11 unterteilt, welche die beiden Säulen bilden, in denen ia verschiedenen Höhen die aufeinanderfolgenden Yerdampfungen und Kondensationen auftreten, welche den Wärmeaustausch bewirken. Die beiden Säulen und 11 stehen über eine Öffnung 12 miteinander in Verbindung. Die öffnung 12 befindet sich am unteren Ende der Wand 9 und gestattet, daß die Flüssigkeit von der Säule 10 sur Säule 11 gelangen kann. Durch weitere öffnungen 13, die in der Wand 9 in verschiedenen Höhen angeordnet

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— β —

sind; kann in der Säule 11 erzeugter Dampf zu der Säule 10 gelangen, In welcher er kondensiert.

In Jedem Anschnitt dee Rohre 1 herrscht ©in Druck, der in erster Näherung von der Höhe des betreffenden Abschnittes abhängt. Daher erfährt durch das Rohr 1 umlaufende Flüssigkeit Druckänderungen, die zwischen sswei vorbestimmten Werten liegen. In dem Abschnitt 4 auf der Einlaßseite tritt eine !hase der Druckrermiaderung auf» wodurch Luft entwickelt wird, die zu den oberen Zonen des Röhrendes 2 geht und von diesen vermittele der Absaug™ vorrichtung θ entfernt wird.

Am unteren Ende des Rohres 1 befindet sich eine Wärmequelle 14» welche Wärme in ausreichender Menge zu« führt, um die in dieser Zone befindliche Flüssigkeit auf eine Temperatur zu erwärmen, die bei dem an dieser Stelle herrschenden Druck gerade unterhalb des Siedepunktes liegt. Wenn daher die Flüssigkeit in, d@r Säule 11 nach oben su steigen beginnt, wird sie infolge dee Druckabfalles verdampft.

Derjenige Teil des Strifmiingekreislaufes, äur in der Säule 10 .. von dem auf barometrischem Druck befindlichen EinlaSabscimitt 4 bis zn der tiefet©» Stelle 12 dee Systems reicht, soll Kondensator säule genannt werden.

Derjenige Seil äes Strömnngskreislaufes» der eich

in der Säule 11 τοη der tiefeten Stelle 12 bis zu de»

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Anfang dee unter barometrischem Brück stehenden Auslaßabsohnittes 3 erstreckt, soll Verdampfereäule genannt werden.

Innerhalb der Kondensatorsäule 10 bzw. der Verdampf ersäule 11 befinden sich Ablenkbleche, von denen eine Ausführungsform schematisch in Fig. 1 dargestellt und durch die Bezugszeichen 15 und 16 bezeichnet ist. Biese Ablenkbleche haben u. a. die Aufgabe, mit Platten 17 zusammenzuwirken, deren Hauptzweck noch im weiteren Teil der Beschreibung erläutert wird, um den Flüssigkeitsweg in den beiden Säulen 10 und 11 sinusförmig auszubilden, wie in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet ist.

Wie Fig. 2 zeigt, welche einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 darstellt, haben die Ablenkbleche 15 und 16, sowie die Platten 17_t sofern das Rohr 1 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, die Gestalt von Kreissegmenten und sind auf irgendeine bekannte Meise innerhalb des Rohreβ 1 befestigt. Bie Platten 17 und die Ablenkbleche 15 und f6 sind innerhalb der Säulen zur Senkrechten geneigt angeordnet, wobei ihre Neigungswinkel zur Senkrechten Oi t ß und V sind. Biese Neigungswinkel können, entgegen der Darstellung der Fig. 1 , auch voneinander unterschiedlich sein.

Damit die Platten und die Ablenkflächen die ihnen zugedachte Aufgabe erfüllen können, müssen die Neigungs-

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winkel οέ der Platten 1? weniger ale 90° betragen wad die Neigungswinkel β . und J^ eollen vorzugsweise ebenfalls weniger als 90° betragen.

Die Fig. 1 enthält weiterhin die folgenden Bezugszeichen: 18 bezeichnet iie Anzapfpunkte Ib den Ablenkbleche» 15» äas Bezugszeichen 19 bezeichnet die Scheidegrenze toh flüssigkeit unö Dampf; iie gestrichelten Pfeile 20 zeigen flen Dampf weg.* walareai iie la ausgezeichneten linien dargestellten Pfeile 21 den Elfissigkeitsweg angeben; 14 bezeichnet öle Wärmequelle; 22 'bezeichnet eine Vorrichtung für die Afegabe imlSslicher Salze, öle sich auf dem Boäen'des Rohrs 1 niederschlagen.

Es braucht hier nicht besonders erwähnt zu werden, daß innerhalb des durch die Erfindung gesteckten Rahmens aucli andere .4nordnungen tos. Ablenkblechen und Platten Yerwenäiing finden kennen« Inebesoaclere Irönneii im allgemeinen lall üie AblenkblBche und die Platten in der Eondensatorsäule anders ausgebildet sein als die Ablenkbleche und die Platten in 4er Verdampfersäule.. Wie bereite erwähnt_$ steüen die beiflea Säulea aber Öffnungen 13 miteinander in Verbindung, die, wie Is fisr Zeichnung darges«ollt, unterhalb der flatten ι? angeordnet sind und dazu dieneiij die Ableitung des Dampfes tob. der Verdampfersäule, in. welcher er erzeugt wirä, zu ermöglichen, ao iaß der 35arapf allmählich zu der Kondensatorsäule gelangen kann, in welcher er kondensiert. Die

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beiden vorgenannten Säulen können beispielsweise durch den kreisförmigen Ringratni «wischen swei zueinander konsentrisohen Rohren gebildet werden, wie ganz allgemein und schematisoh in der Fig. 5 dargestellt ist. In der in dieser figur dargestellten lnordnung wird die Kondensatorsäule 10 durch den «wischen den konzentrischen Rohren 28 und 29 liegenden Ringraum gebildet, während die Verdampf ersäule 11 duroh das Rohr 29 gebildet wird. In dieser Ausführungeform haben die Platten 17 der Verdampfersäule 11 eine ringförmige Vorm und die Ablenkbleche 16 sind kreisförmig ausgebildet. Die Ansahl der unter einer Platte befindlichen öffnungen 13 kann unterschiedlich sein und ist abhängig von den jeweiligen Erfordernissen.

Rohr 1, welches die beiden Säulen 10 und 11 bildet, hat in der Ausführung der Fig. 1 kreisförmigen Querschnitt. Es können jedoch je nach den Erfordernissen auch andere Querschnitte verwendet werden. Außerdem können die beiden Säulen aus einem einsigen, U-förmig gebogenen Rohr bestehen, dessen beide Arme entsprechend der Platten durch Terbindungsrohre miteinander verbunden sind.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Einriohtung nach der Erfindung 1st wie folgt: Die Temperatur der in der Kondensatorsäule 10 befindlichen Flüssigkeit liegt an allen Stellen etwas unterhalb des Siedepunktes, der duroh den an dieser Stelle herrschenden Druck vorgegeben ist, welcher seinerseits von der geome-

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irischen Höhe des Punktes bzw. der Stelle abhängt* Sie durch die Säule hindurchströmende Flüssigkeit wird auf ihrem Durchgang infolge der Kondensation des von der Verdampfersäule 11 zugeleiteten Dampfes erwärmt« Die Temperatur der in der Verdampfersäule 11 befindlichen Flüssigkeit liegt an allen Stellen etwas überhalb des Siedepunktes, der durch den an dieser Stelle herrschenden Druck vorgegeben ist, weicher seinerseits von der geometrischen Höhe der Stelle abhängt. Die durch diese Säule hindurchströmende Flüssigkeit wird infolge der aufeinanderfolgenden Verdampfungen allmählich abgekühlt. In einer bestimmten Höhe der Terdampfersäul® ist die Temperatur etwas höher als die Temperatur auf der gleichen Höhe in der Kondensatorsäule. Aus diesem Grunde ist die Temperatur der aus dem System an dem AüslaS bei eiern Gefäß 7 austretenden Flüssigkeit höher als die Temperatur der Flüssigkeit an dem Einlaßgefäß 6, wobei die Differenz der Wärmeinhalte offenbar gleich ist der Wärmemenge _t welche dem System an der Stelle 12 zugeführt worden ist, an welcher die Flüssigkeit vermittels der Wärmequelle 14 an der tiefsten Stelle in die Verdampfersäule 11 einströmt.

An dem an der niedrigsten Stelle liegenden Einlaß tritt daher die Flüssigkeit mit einer Temperatur in die Verdampfersäule 11 ein, bei welcher sie gerade zu kochen beginnt. Während die Flüssigkeit durch diese Säule hin» durchströmt, verliert sie allmählich ihren Druck und Y@rdampft fiabei iii einea solchen Maße, wie notwendig ist, um

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sich auf eine later tiefere Temperatur abzukühlen, die dem jeweils vorherrschenden Druck entspricht.

Der auf diese Weise in verschiedenen Höhen in der Verdampfersäule 11 entwickelte Dampf wird durch die Platten 17, welche in der Säule angeordnet sind, zurückgehalten und bildet an diesen Flatten Dampftaschen. Der Druck in einer solchen Dampftasche entspricht dem auf der Höhe der Scheidegrenze 19 der flüssigkeit herrschenden Druck und ist somit höher als der Druck in der Kondensatorsäule 10 auf der Höhe der Durchflußöffnung 13, welche sich an einer höheren Stelle als diese Scheidegrenze 19 befindet (Pig. 4).

In fig. 4t in welcher zwei aufeinanderfolgende Platten der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt sind, stellt /± H die Höhendifferenz zwischen der Mittellinie 25 der öffnung 13 und der Verdampfungsgrenze 19 dar. Diese Höhendifferenz gestattet, wie bereits erwähnt, das Abströmen des in der Zone 26 der Verdampfersäule befindlichen Dampfes zu der auf der linken Seite befindlichen Kondensatorsäule 10. Außerdem ist in Pig. 4 eine etwas andere Ausführungsform der Platten 17 dargestellt, welche ebenfalls innerhalb des Rahmens der Erfindung liegt.

In der in Fig. 4 dargestellten Anordnung haben die Platten

in der Kondensatorsäule 17'/die gleiche Gestalt wie die der Anordnung der Fig. 1 und weisen in bezug auf die Senkrechte einen Neigungswinkel Oo auf, der kleiner ist als 90° , wohingegen die

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Platten 17 in der Verdampfersäule 11 unter einem Winkel von 90° zur Senkrechten angeordnet sind und in diesem Falle jedoch einen unterschnittenen Hand 27 aufweisen, wobei die Unterschneidung sich auf die Aufstiegsrichtung der Flüssigkeit in der Verdampfersäule bezieht und die* Ausbildung einer Dampftasche in der Zone 26 unter der Platte 17 gestattet.

Die in der Verdampfersäule befindlichen Platten 17 können in bezug auf die Senkrechte sogar um einen Winkel von mehr als 90° geneigt sein, vorausgesetzt, daß sie mit einer Unterschneidung 27 versehen sind. Zur Ausbildung der Dampftaschen ist erforderlich, daß die Platten 17 in bezug auf die Senkrechte einen im wesentlichen konkav ausgebildeten Raum bilden. Auf diese Weise kann der so gebildete und in der Tasche angesammelte Dampf zur Kondensatorsäule abströmen.

Me Abmessungen und die Ausgestaltung der Platten der Verdampfersäule, wie auch die Durchflußöffnungen müssen in einer solchen Weise gewählt sein, daß gewährleistet ist j daß die üresmmgs- oder Scheidegrenze zwischen Flüssigkeit und Dampf nicht bis an den unteren Rand 23 der Platte 17 gelangen kann, da sonst a.uf diesem Mege Dampf in die nächste Stuf3 gelangen waü, den Wirkungsgrad des Systems herabsetzen könnte» Der Dampf, der sieh dagegen entsprechend der Flüssigkeit im DarelifluSabselmitt gebildet hat» wird in die nächste Stufe abgezogen.

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Die auf diese Weise von der Verdampfer- an die Kondensatorsäule abgegebenen Dampfmengen treffen im Gegenatroa auf inter kältere Flüssigkeit und werden daher früher oder später kondensiert. Die Platten der Kondeneatorsäule Bussen in ihren Abmessungen und in ihrer Ausgestaltung so gewählt sein, daß gewährleistet ist, daß diese Kondensationen stattfinden bevor der Dampf den oberen Rand 24 der Platte 17 erreicht, da der Dampf ansonsten in die nächste Stufe gelangen und den Wirkungsgrad des Systems herabsetzen würde. Die Ablenkplatten 15 und 16 haben die Aufgabe, den Weg der Flüssigkeit in den beiden Säulen su verlängern und damit die Verdampfung und die Kondensation au begünstigen, sowie auch als Ablenkvorriohtungen su wirken, welche das Abströmen des Dampfes su der nachfolgenden Stufe verhindern, indem sie ihn vorzugsweise unter die Platten 17 leiten ( vermittele der Ablenkbleche 16) , und möglicherweise nichtkondensierten Dampf und Luft sammeln und über die Anzapf punkte 18 der nächsten Stufe zuführen ( vermittels der Ablenkbleche 15).

Die theoretischen Überlegungen, vermittels deren sich diese Phänomene quantitativ erfassen lassen, sollen hier nicht im einseinen dargelegt werden, es sollen jedoch sum besseren Verständnis einige Schlußfolgerungen angegeben werden, die sioh aus diesen theoretischen Überlegungen ergeben: a) Der von dem System benötigte spezifische Wärmebedarf

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um die Flüssigkeit der gewünschten Wärmebehandlung zu unterwerfen,ist gegeben durch das Produkt des Durchflusses (der Durchflußrate) der durch das System strömenden Flüssigkeit mit der spezifischen Wärme der Flüssigkeit» multipliziert mit der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Platten 17 in der höheren Zone des Systems selbst bestehenden Temperaturdifferenz (d.h. bei einem niedrigeren Druck). Diese Temperaturdifferenz iat abhängig von dem Abstand dieser Platten. Diese Menge läßt sich beliebig verkleinern, indem der Abstand zwischen den verschiedenen Platten verringert wird, wobei natürlich die technologischen Gegebenheiten berücksichtigt werden müssen. In der Praxis muß der vorstehend angegebene Wärmebedarf mit einer zwischen 1 und 2 liegenden Zahl multipliziert werden, die ihrerseits von den Abmessungen der Einrichtung abhängig ist.

b) Sobald bestimmte Abmessungen des Systems und ein bestimmter Abstand zwischen den Platten in der Süefdruckzone festgelegt worden sind, ist auch der spezifische Wärmebedarf festgelegt. In diesem Falle wird die größte Wirtschaftlichkeit oder Einsparung an der Anzahl der verwendeten Platten dann erzielt, wenn der Abstand der Plat-

ten unterschiedlich ist und zum unteren Ende der Säule hin allmählich zunimmt.

Die geringste Anzahl von Platten ergibt sich dann, wenn die Platten in einer solchen Weise angeordnet sind, daß die Temperaturdifferenz der Flüssigkeit zwischen d©r Tem-

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peratur auf der Höhe einer Platte und der Temperatur auf der Höhe der nachfolgenden Platte konstant ist und zwar auch dann, wenn In jeder Stufe zwischen zwei aufeinanderfolgenden Platten die gleiche Dampfmenge verarbeitet wird.

c) Der Ertrag der Anlage, betrachtet als Beziehung zwischen der verbrauchten Wärme und der ausgetauschten Wärme, ist im allgemeinen ganz gut und nimmt, wenn alle anderen Umstände (darunter vor allem der vorstehend bereits erwähnte Mindestabstand zwischen den Platten) unverändert bleiben, zu :

- mit der Zunahme der Differenz zwischen den extremen Temperaturen des Systems, d.h. mit der Höhe der Säulen;

- mit der Abnahme des für eine bestimmte Flüssigkeit gegebenen Verhältnisses zwischen spezifischer Wärme und Verdampfungswärme;

- mit zunehmender Einflußtemperatür;

- mit abnehmender Flüchtigkeit und abnehmender Dichte der Flüssigkeit.

d) Zur Erzielung eines guten Ertrages ist es ausschlaggebend, wenn der Ausgestaltung der Platten in der Tiefdruckzone besonderes Augenmerk geschenkt wird, besonders dann, wenn die Einflußtemperatur niedrig ist.

e) Das System selbst entwickelt eine Flüeeigkeits-Antriebskrafty die einen Umlauf des Wassers in dem System hervor* ruft.

f) Der Stromkreis, d*h» der Kreislauf ist in bezug auf

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jede Störung selbststabilisierend. Diese Stabilität kann durch geeignete Drosselklappen am Einlaß der Kondensatorsäule oder am Auslaß der Verdampfersäule erhöht werden.

Die vermittels eines Prototyps der vorstehend beschriebenen Einrichtung durchgeführten Versuche haben die Ergebnisse der theoretischen Überlegungen bestätigt und haben wertvolle praktische Hinweise geliefert.

) Dabei hat sich in der !Tat gezeigt, daß die Platten

der Kondensatorsäule einwandfrei arbeiten, wenn sie entsprechend der schematischen Darstellung der Fig. 1 ausgebildet sind, auch wenn die Platten nur eine geringe Neigung zur Senkrechten aufweisen. Ein gewisser Vorteil ließ sich durch Abrundung der äußeren Bänder 24 und 23 der Platten erreichen, wenn diese jeweils nach oben bzw. nach unten hin abgerundet waren.

Im Hinblick auf die Platten der Terdampfersäulen \ hat die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform gute Ergebnisse geliefert. Offenbar stellt ein Verhältnis von 0,4 für den Querschnitt des Durchlasses A der flüssigkeit, die in die Verdampfersäule gelangt, zu dem Gesamtquerschnitt B der Verdampfersäule einen geeigneten Wert dar»

Es hat sich auch gezeigt, daß die Anlage am besten solche Abmessungen aufweist, die die Gewähr dafür geben, daß die Geschwindigkeit des Wasserdurchflusses zwischen

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den engeren Abschnitten A der Yerdampfersäule den Wert yon O_f25 m/sec nicht übersteigt. In der Anlage, in welcher die Versuche durchgeführt wurden, hatten die Säulen einen Durchmesser von 270 mm und die hochstzulässige Durchflußrate sollte deshalb aus den oben angegebenen Gründen den Wert τοη 20 m/h nicht überschreiten.

Weiterhin hat es sich für die Stabilisierung des Systems, insbesondere während der Inbetriebnahme und während des Abschaltens, für notwendig erwiesen, einen Rand 27 der in Fi$. 4 dargestellten Ausbildung vorzusehen. Die Ausbildung dieses Randes ermöglicht die Lösung des Problems, nämlich die optimale Lösung für jeden einzelnen

Pail konstruktiv zu ermitteln.

Bei den Versuchen wurde die Beobachtung gemacht, daß es nützlich ist, eine bestimmte Turbulenz in der Kondensatorsäule zu haben, wodurch e£n Belaetungsverlust(Druckv.) von etwa 40 bis 50 cm Wasser hingenommen werden muß. Die Turbulenz wird vermittele der Ablenkbleche 15 erzielt. TJm die verschiedenen Druckabfälle auf Null zu bringen, ist es günstig, an der Basis der Säulen an der Stelle, an welcher das Wasser der Kondensatorsäule in die Verdampfersäule übergeht, eine Pompe niedrigen Pörderdruckes einzusetzen.

Zum besseren Verständnis der durch die erfindungsgemäße Einrichtung gewonnenen Vorteile wird im Folgenden ein numerisches Ausführungsbeispiel beschrieben, das

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lediglich zur Erklärung der Erfindung dient.

Beispiel 1 s

Für die Ausführung dieses Anwendungebeispieles wurde ein aus einer abfallenden Kondensatorsäule und einer aufsteigenden Verdampfersäule gebildetes System verwendet, bei welchem die beiden Säulen (die im Folgenden der Kürze halber kurz als "Verdampfer¹* und "Kondensat orⁿ bezeichnet werden sollen) in Reihe hintereinandergeschaltet waren. Die umlaufende Flüssigkeit ist Wasser. Me beiden Säulen waren aus einem Kohlenstoff-Stahlrohr hergestellt, das einen Außendurchmesser von 273 mm hatte. Dieses Rohr ist U-förmig gebogen und die ganze Vorrichtung mißt, gemessen von ihrem höchsten zu ihrem tiefsten Funkt, etwa 25 m. Am oberen Ende der Kondensatorsäule befindet eich eine Absaugvorrichtung, welche den Druck der einströmenden Flüssigkeit konstant auf etwa 0,13 ata hält. Die beiden Säulen sind jeweils mit einer Reihe von Platten versehen, welche in dem Verdampfer die Ansammlung des in diesem entwickelten.Dampfes, und in dem Kondensator die Ansammlung der örtlichen Kondensation des von dem Verdampfer kommenden Dampfes gestatten. Damit der Dampf von dem Verdampfer zu dem Kondensator gelangen kann, stehen die beiden Säulen entlang ihrer ganzen Länge über eine Reihe von Durchlässen miteinander in Verbindung, wobei ein Durchlaß für jede Platte vorgesehen ist. Der Dampfübergang wird gewährleistet durch den Druckunterschied von

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etwa A H gleioh 25 mi Wassersäule (Pig. 4)» der durch den Höhenunterschied In dem Verdampfer zwischen der Verdampfungsoberfläche der unter der Kollektorplatte befindlichen flüssigen Phase und der Achse des entsprechenden Verbindungsrohra gegeben ist.

Durch dieses System wird das in dem Kondensator absteigende Wasser praktisch gesättigt gehalten und erhöht seine Eigentemperatur von 50,67 ⁰C auf 125,93 ⁰O auf Kosten des von dem Verdampfer abgesaugten Dampfes, wobei das aufsteigende Wasser eine Temperatur hat, die von 126,79 ⁰C am unteren Ende bis zu 51168 ⁰O am oberen Ende abfällt. IAq einen ununterbrochenen Kreislauf zu gewährleisten, ist es notwendig, die Temperatur des aus dem Kondensator herausströmenden Wassers (125,93 ⁰C) auf die Temperatur des in den Verdampfer hineinströmenden Wassers (126,79 ⁰C) zu erhöhen. Die dafür erforderliche Wärmemenge wird am unteren Ende der Einrichtung durch Einblasen von gesättigtem Dampf unter 3 ata zugeführt.

Die Mindestwärmemenge, die zugeführt werden muß, beträgt :

^{p s} «n ^{tne ~ *ηο> · ^w0*^ei

Q_n s die Durchfluörate beim Ausströmen aus dem Kondensator und beim Einströmen in den Verdampfer, ausgedruckt in kg/h.,

*ne* ^die 3taBperatu? am unteren Ende dee Verdampfers in ⁰C,

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t = die Temperatur an dem unteren Ende des Kondensators,

. o«
gemessen in C.

Daraus folgt (wenn die Daten der nachstehenden Tabelle berücksichtigt werden), daß :

P = 46880 (126,79 - 125,93 ⁰C) = 40371 kcal/h.

Der gesättigte Dampf unter 3 atg bringt die Flüssigkeit von 125,93 ⁰O auf 126,79 ⁰C und liefert dabei :

650,3 - 127,2 = 523,1 kcal/kg.

Die Mindestdampf menge, die am Boden, d.h. am unteren Ende der Einrichtung eingeblasen werden muß, beträgt daher :

= 77,07 kg/h. .

Die Säulen dieses Ausführungsbeispieles sind in Fig. 3 der Zeichnungen schematisch dargestellt.

In der nachfolgenden Tabelle sind die entsprechenden numerischen Daten angegeben (die durch die durchgeführten Versuche angenähert bestätigt worden sind und im Gegensatz dazu sich theoretisch bei Nichtvorhandensein von Druckverlusten herleiten lassen), wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ν = 0,25 m/sec beträgt und ρ = der Druck, wenn die infolge des Wasserumlaufes auftretenden Druckverluste vernachlässigt werden, t-j ss die Temperatur, gemessen an der Verdampfungsflache des Wassers (Scheidegrenze 19), t₂ = die Temperatur, gemessen in der Flüssigkeit unmittelbar unterhalb der Verdampfungsfläche, h = der angenommene Abstand zwischen den Platten, welcher bei der Konstruktion in den verschiedenen Zonen der Säulen zugrundegelegt wird, und Q =Durchflußrate.

00980Ö/023S _₂₃

- 23
TABELLE

Kondensatorsäule Verdampfersäule

P₀ ata

kg/h

"ο	cm
»ι	ata
	1 °°
«ϊ'	kg/h
η1	cm
	ata
	kg/h
	om
	ata
	3 °°
ι*·	kg/h
	cm

ata

Qk	kg/h
hk	cm
Pn	ata
*1
t2
Qn	kg/h

0,13
50,67
40.000
5

0,137 51,45 51,43 40.054

5,2.

0,735 90,6 90,6 43.000
21,6

1,33 107,1 107,1 45.160
36,5

1,92 118,3 118,3 46.120
49,8

2,50 125,93 125,93 46.880
60,8 0,137 51,68

52,14 40.054 5,2 0,735 90,7 91,53 43.000 21,6

1,33 107,1 107,99 45.160

36,5

1,92 118,35 119,17 46.120
49,8

2,50 125,93 126,79 46.880
60,8

Sie Indexe der Symbole beziehen sich auf die allgemeinen Höhenlagen der Zonen 0, 1, i, j, k und n, die in der schematischen Darstellung der Fig. 3 angegeben sind.

00980870235 - 24 -

Wie bereits ausgeführt wurde, kann die Einrichtung der Erfindung vorteilhaft bei Entsalzungsverfahren für salines oder salzhaltiges Wasser verwendet werden, um dieses Wasser einer Erwärmung auszusetzen, welche die Ausfällung dieser Salze hervorruft, zu denen beispielsweise Kalziumsulfat zu rechnen ist, dessen Wasserlöslichkeit mit steigender Temperatur abnimmt, wodurch die Ablagerung dieser Salze in der Entsalzungsanlage verhindert wird, die sich ansonsten in der Form schädlicher Ablagerungen oder Yerkrustungen auf den zum Wärmeaustausch dienenden Flächen absetzen wurden, wodurch sich wiederum die dem Fachmann wohlbekannten Nachteile ergeben.

In diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, daß beispielsweise bei Entsalzungsanlagen mit Gleichgewichts-Verdampfung, d.h. den Anlagen des sogenannten "Flash-Typs" die Ablagerungen auf den Wärmeaustauschrohren ein die Wirkungsweise erheblich beeinträchtigendes Problem darstellen. Als Folgeerscheinung wird die Lebensdauer der Anlage erheblich verkürzt und es ergibt sich in jedem Falle ein oberer Grenzwert für die erreichbare Betriebstemperatur. Wenn sich dagegen höhere Betriebstemperaturen erreichen ließen, könnten die Betriebskosten der Anlage gleichbleibend gesenkt werden.

Biese Ablagerungen sind auf die Salze zurückzuführen, welche bei höherer Temperatur eine geringere Löslichkeit aufweisen, worunter insbesondere Kalziumsulfat

00980Ö/023S " ²⁵ "

fällt. Aus diesem Grunde werden Lösungen, die bei einer niedrigen !Temperatur untersättigt sind, bei einer höheren Temperatur übersättigt, so daß infolgedessen diese Salze ausgefällt und Ablagerungen auf den zum Wärmeaustausch dienenden Oberflächen der Anlage gebildet werden.

Venn das zu behandelnde Wasser, d.h. das saline Wasser, vor der Zufuhr zu einer normalen Flash-Anlage vorbehandelt wird, um es von den obengenannten Salzen zu befreien, wurden die erwähnten Nachteile nicht auftreten und es wäre möglich, in der Flash-Anlage selbst höhere !Temperaturen zu erreichen. Eine solche Vorbehandlung kann in einer Erwärmung des Wassers (selbstverständlich ohne Verwendung metallischer Wärmeaustauschflächen, da sich auf diesen sonst Ablagerungen bilden würden) auf einfache und billige Weise vermittels der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgen, die aufgrund ihrer Ausbildung keine Austauschoberflächen benötigt. In diesem Falle genügt es, das saline Wasser auf eine Temperatur vorzuwärmen, die höher oder zumindest gleich ist der Temperatur, die in der Flash-Anlage erreicht wird. In jedem Fall muß dag saline Wasser jedoch auf eine Temperatur gebracht werden, welche der Temperatur der geringsten Löslichkeit dieser Salze entspricht.

Das saline Wasser wird auf diese Weise auf eine Temperatur gebracht, bei welcher die Ausfällung der Ablagerungssalze in einer solchen Zone der Anlage (bei-

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spielsweise in der Einrichtung der 3?ig. 5) erfolgt, in welcher die Salze keine- Ablagerungen bilden können und sich stattdessen in einer Aufschlämmung ansammeln, die ihrerseits auf verschiedene Weisen entfernt werden kann, beispielsweise vermittels eines unteren Auslasses oder durch Filtrierung eines geeigneten Umlaufstromes· Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung tat es möglich, an ihrem unteren Ende ein Gefäß anzuordnen, in welches das Wasser der Kondensatorsäule eingeleitet und aus dem das Wasser abgezogen wird, welches in den Terdaapfer eintritt, wobei die Ausfällung und das Abziehen der Aufschlämmung innerhalb dieses Gefäßes erfolgen.

Versuche mit Seewasser, insbesondere Meerwasser, und mit anderem Wasser, das absichtlich mit Zusätzen ysrsetzt worden ist und Kalziumsulfat enthielt, haben bestätigt, daß das Einblasen von Dampf in die Flüssigkeitsmasse die vorhergesagte Wirkung zeitigt und die Konzentration der die Ablagerungen hervorrufenden Salze infolge der Ausfällung ihres Übersättigungsanteils wesentlich herabgesetzt wird.

Dabei hat sich gezeigt, daß die Wirksamkeit der im Torstehenden beschriebenen Reinigung unter der Bedingung gegeben ist, daß das zu behandelnde Wasser bei der Behandlungstemperatur eine bestimmte Zeit in Ruhe verweilen kann.

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ORIGINAL INSPECTED

Da die Ablagerungen in einer Anlage des Flash-Typs bei bestimmten Temperaturen auftreten und diese allgemein mit T^ bezeichnet werden, kann die zur Vorbehandlung des Wassers dienende Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise entsprechend des Schemas der Flg. 6 eingesetzt werden. In dieser schematischen Darstellung ist die Anlage des Flash-Typs in zwei Abschnitte unterteilt, von denen sich der eine Abschnitt auf einer unterhalb von T^ liegenden Temperatur befindet, wobei keine Reinigungswirkung erforderlich ist, und sich der andere auf einer höheren Temperatur befindet, bei welcher Wasser verwendet wird, das bereits vorbehandelt ist. Das Auffüllen mit Sole oder Salzwasser, die Entnahme der Sole und die Erneuerung derselben in diesem Abschnitt der Anlage erfolgt vermittels einer weiteren Flash-Leitung, indem zu diesem Zweck eine Einrichtung oder ein Apparat 30 nach der Erfindung zwischen dem unter niedriger Temperatur stehenden Sinleitungsabschnitt und dem angenommenen, unter hoher Temperatur stehenden Abschnitt zwischengeschaltet wird.

In der schematischen Darstellung der Fig. 6 (wie < ebenfalls in Fig. 7) befinden sich zwei Flash-Abschnitte auf einer niedrigen Temperatur und ein Flash-Abschnitt auf einer hohen Temperatur.

Die Speise- und Auffüllgeechwindigkeit für den auf hoher Temperatur befindlichen Abschnitt entspricht

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gerade der Durchflußrate durch die Einrichtung 30. Um das Druckverhalten in den verschiedenen Stellen der Kreisläufe zu verfolgen, muß die Höhenausrichtung der Anlage berücksichtigt werden, wobei sich die unteren Enden der Säulen in der Einrichtung auf der gleichen (oder einer etwas größeren) Höhe als die Flash-Abschnitte befinden sollen und daher ihre Wärme in einer Höhe entsprechend höher ist.

Hierbei ist zu beachten, daß bei einer solchen Anordnung die der Einrichtung zugeführten Kalorien in dem durch die Einrichtung wiedergegebenen Wasser wiedergefunden werden und diese Kalorien daher tatsächlich für den unter hoher Temperatur stehenden Abschnitt der Anlage verloren sind (der andererseits ohne das Vorhandensein der Einrichtung definitionsgemäß nicht vorhanden sein könnte), jedoch für den unter niedriger Temperatur stehenden Flash-Abschnitt vollständig wiedergewonnen werden können, wobei der letztgenannte Abschnitt der Anlage den einzigen Teil derselben darstellt, welcher auch ohne das Vorhandensein der Einrichtung vorgesehen sein kann.

Folglich stört oder belastet der Einbau der erfindungsgemäßen Einrichtung die Wirtschaftlichkeit einer hypothetischen Flash-Anlage mit den ihr eigenen Beschränkungen der Temperatur nicht, sondern gestattet bei gleichem Gebamtwäriüeverbrauch die Erzeugung von Frischwasser

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in dem unter höheren Temperaturen stehenden Abschnitt der Anlage, wobei die Einrichtung selbst diese höhere !Temperatur ermöglicht.

Hierzu muß bemerkt werden, daß zur Erreichung der hohen Temperaturen in der Flash-Anlage ähnliche Temperaturen an den Basen der in der Einrichtung befindlichen Säulen erzielt werden müssen. Ba diese Temperaturen höheren Drücken und daher auch größeren Höhen der Säulen selbst entsprechen, können sich unter Umständen gewisse technologische Schwierigkeiten ergeben. Wenn beispielsweise die Temperatur T^ bei 100 °c liegt und die- höchste Betriebstemperatur 180 ⁰C betragen soll, der ein Brück von 10,2 ata entspricht, müßte die entsprechende Höhe der Säulen angenähert 90 m betragen.

Bas sich Infolge dieser Übergroßen Höhe ergebende Problem kann vermittels der in Pig. 7 dargestellten schematisohen Anordnung gelöst werden, indem die Höhe beispielsweise auf die beiden Einheiten 30-· und 30«· aufgeteilt ist. Einer Extrapolation der in diesem Schema verwirklichten Idee in Richtung einer größeren Anzahl solcher Säulen steht nichts im Wege. In dem vorgeschlagenen Fall ist es beispielsweise möglich, die erforderliche Gesamthöhe von 90 m in vier Einrichtungen mit einer Höhe von Jeweils 22,5 m zu unterteilen, wobei die Hochsία rücke nur in den letzten Säulen erreicht werden. Auf diese Weise lassen sich die Säulen viel einfacher und

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und billiger herstellen und aufbauen.

Im Nachfolgenden soll eine ausführlichere Beschreibung der in den Fig, 6 und 7 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele gegeben werden, um die Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichfcung auf eine Anlage des Flash-Typa für die Entsalzung von Meerwasser näher zu erläutern.

In Fig. 6 stellt 'a' den Einlaß dar Anlage dar, durch den das zu behandelnde Meerwasser zugeführt wird, 'b' zeigt die Abgabe der Sole (Wasser mit einer hohen Salzkonzentration), ¹C¹'ist die Abgabe des entsalzten Wassers, 'd¹ die Abgabe der durch die Auswirkungen der mit der Einrichfcung 30 der Erfindung unlöslich gemachten Salze (wio z.B. GaSO,), »31' ist ein herkömmlicher Wärmeaustauscher, welcher die von der Anlage benötigte Wärme durch Dampf in den Spiralen 32 zuführt,

Die Anlage besteht aus einer Flash-Leitung unter niedriger Temperatur zwischen Tq und T^ , welche mit ¹A¹ bezeichnet werden soll und durch ein Spiralensystem 32 gebildet wird, da3 durch den Dampf der Flash-Anlage bzw, durch die entsprechenden Druckentnahmeleitungen der Sols 33 und des Kondensates 34 erwärmt wird. Die Sole wird vermittels einer Pumpe 35 teilweise umgewälzt, wobei ein Teil der Sole, der mit 'b¹ bezeichnet ist, unmittelbar zum Meer zurückgeleitet und das Kondensat 'c¹ ge-

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wonnen wird. Die Leitung ¹A* wird dadurch gefüllt, daß Meerwasser angesaugt und vermittels einer Pumpe in die Spiralen 32 der Flash-Leitung ¹A¹ gefördert wird. Die Leitung ¹A* erhält an ihrem Kopfende Wärme von der letzten Stufe der mit ¹B¹ bezeichneten Flash-Leitung, welche bei einer zwischen T* und T_f liegenden Temperatur arbeitet und welcher Wärme von einer äußeren Wärmequelle zugeführt wird.

Der Flüssigkeitsstrom x-k+i, welcher in den Spulen 32 der Flash-Leitung ¹A¹ umgewälzt wird (wobei "i" der in der Leitung 41 der Flash-Leitung B kondensierende Strom ist), wird, und zwar getrennt, weitergepumpt, indem der Anteil ¹I¹ in die Spiralen 36 der Leitung B und der Anteil z-k in die Soleleitung der Leitung ¹A¹ gepumpt wird. Der in den Spiralen 36 der Leitung ¹B* umgewälzte Flüssigkeitsstrom ist dann x+i.

Weiterhin ist eine dritte Flash-Leitung vorgesehen, die mit dem Bezugszeichen ¹C bezeichnet werden soll und den beiden erwähnten Flash-Leitungen ähnlich aufgebaut ist (wobei ihre Aufgabe darin besteht, die davorliegende Leitung ¹B* aufzufüllen). In dieser dritten Flash-Leitung ¹C* wird ein Neerwasserstrom 'k' in das Spiralensystem 37 mit einem solchen Druck eingeleitet, daß der am Auslaß des Systems herrschende Flüssigkeitsdruck ausreicht, um die Flüssigkeit auf die Höhe des Kopfes der Einrichtung 30 zu bringen und diese in die

009808/02 3 5 ,... - 32 -

entsprechende Kondensatorsäule einzuführen. Dieser Flüssigkeitsstrom erwärmt sich auf seinem Durchgang durch die Säule nach unten in der bereits beschriebenen Weise, bis er eine Temperatur erreicht hat» die auereicht, um die erforderliche Reinigungswirkung hervorzurufen, welche die Toraussetzung dafür ist, daß sich die Flüssigkeit in einer geeigneten Form befindet, wenn sie anschließend in die unter hoher temperatur stehende Flash-Leitung ¹B' eingeführt wird. In der Praxis ist der Flüssigkeitsstrom an der Basis der Einrichtung 30 auf einer !Temperatur, die etwas höher ist als T_f. Nachdem das Wasser in der Kondensatorsäule der im Vorstehenden bereits beschriebenen Reinigung unterworfen worden ist, und nachdem es von der Außenseite her durch den in den Spiralen 32 befindlichen Dampf aufgewärmt worden ist, strömt es in die Verdampfersäule und wird beim Verlassen derselben in die Spiralen 36 der Flash-Leitung ¹B* eingeleitet.

Dieser Flüssigkeitsstrom k wird zu dem von der Soleleitung 39 kommenden Strom z-k+i aus der Flash-Leitung B addiert und wird vermittels der Pumpe 33 in" die entsprechenden Spiralen eingeleitet, wobei der Flüssigkeitsstrom dann insgesamt x+i beträgt.

Der Flüssigkeitsstrom x+i wird auf die Temperatur T_£ erwärmt und dann in die entsprechende Soleleitung eingeleitet. Von dieser Soleleitung wird an einem Punkt,

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an welches eine geeignete Temperatur herrscht, ein Flüssigkeitsstrom k abgezogen und in die Soleleitung der Flash-Leitung 'C eingeleitet. Das von der letzteren abgegebene Wasser wird unmittelbar und ohne eine erneute Umwälzung zum Meer zurückgeführt.

Die in Fig. 7 dargestellte Anlage besteht aus vier Flash-Leitungen A, B, B¹ und C, welche denen der Fig. 6 entsprechen. Gleiche Bezugszeichen wie in Fig. bezeichnen einander entsprechende Teile, Ströme usw. In der Anordnung der Fig. 7 ist jedoch die Höhe des in Fig. 6 dargestellten Apparates oder der Einrichtung 30 in zwei Einheiten unterteilt worden, die mit 30* und 30" bezeichnet sind. In der Leitung ¹A* strömt, in gleicher Weise wie bei der Anordnung der Fig. 6, durch die Spiralen 32 ein Flüssigkeitsstrom x-k+i (wobei i der Durchfluß durch die Kondensationsleitung 41 der Flash-Leitung ¹B* ist) und die gleiche Umwälzung, Einleitung und Wärmezufuhr von der Leitung ¹B¹ auftritt, wie bereite in Verbindung mit der Anordnung der Fig. 6 dargelegt worden ist.

In den Spiralen 36-der Leitung ¹B¹ wird ein Flüssigkeitsstrom x+i umgewälzt, dessen Anteil i-k-ofk+i vermittels der Pumpe 33 in die Spiralen 36 der Leitung B (wobei oi. k derjenige Anteil des Wassers ist, um welchen der Flüssigkeitsstrom k in der Einrichtung 30' angereichert worden ist, wie noch erläutert werden soll), und dessen Anteil k* oC k in die Verdampf ersäule der Ein-

OO&8O0/O2 3S _

richtung 30· eingeleitet wird. Nachdem der letztgenannte Flüssigkeitsstrom durch diese Säule hindurchgegangen ist und in der Zwischenzeit zu k geworden ist, wird er vermittels der Pumpe 38 zusammen mit dem Strom x-k+i, der aus der Soleleitung 39 der Flash-Leitung B* kommt und für den Anteil i aus den Spiralen 32 der Leitung ¹A* stammt, in die Spiralen 36 der Leitung B gepumpt. Die Soleleitung 39 der Leitung ¹B¹ (welche eine Verlängerung der Soleleitung 39* der Flash-Leitung ¹B* bildet) wird durch einen Strom x+i gespeist, der von den Spiralen 36* der Flash-Leitung ¹B¹ kommt und durch den Wärmeaustauscher 31 von der Außenseite her aufgewärmt worden ist. Von der Soleleitung 39 von B wird an einer geeigneten Stelle ein Strom k abgezogen, welcher zur Speisung der Soleleitung 40 in der Flash-Leitung ^tG¹ dient.

Das Meerwasser für den Flüssigkeitsstrom k wird in die Spiralen 37 der Leitung ¹O¹ gepumpt und wird beim Verlassen derselben in den Kopf der Kondensatorsäule der Einrichtung 30* eingeleitet. Wenn dieser Strom an der Basis des Kondensators wieder herauskommt, ist er infolge des zugeführten Dampfes zu l£+o6 k geworden und wird vermittels der Pumpe 42 zu dem Kopf des Kondensators 30*' gepumpt, geht durch diesen hindurch, wird auf eine Temperatur höher als T^ erwärmt, wird in der beschriebenen Weise von den sich ablagernden Salzen gereinigt und wird, nach einer von der Außenseite her erfolgenden Erwärmung

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vermittels des Dampfes in den Spiralen 36 in die Spiralen 36* der Leitung B* eingeleitet, und «war zusammen mit dem Strom x-k- c6 k+ i (der bereits beschrieben wurde), welcher aus der Leitung B kommt, so daß ein Strom z+i gebildet wird. Der Strom i+i strömt durch die Spiralen 36* der Leitung B¹, wird dabei bis auf die Temperatur T-erwärmt und wird dann in die Soleleitung 39* der Flash-Leitung B¹ eingespeist, welche daraufhin die Soleleitung 39 der Flash-Leitung B wird, von welcher, wie bereits erwähnt, ein Strom k abgesogen und in die Soleleitung 40 der Flash-Leitung ¹C gespeist wird.

Die vermittels der Einrichtung und des Verfahrens ersielbaren Torteile der Erfindung sind für den Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung und den angegebenen Insführungsbeispielen ohne weiteres ersichtlich.

Die technischen Einzelheiten der Einrichtung und des Verfahrens nach der Erfindung können abgeändert oder weiter ausgestaltet werden, ohne dafi dadurch der durch die Erfindung vorgegebene Rahmen verlassen wird.

- Patentansprüche : -

009808/0235 " ⁵⁶ -

Claims (1)

1. Patentansprüche :

   1. Einrichtung zum Wärmeaustausch zwischen Flüssigkeiten in der Dampfphase, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (1, 30, 30^f, 30¹¹) zwei hintereinandergeschaltete Säulen (10, 11), durch welche die Flüssigkeit im Gegenstrom strömen kann, wobei die Flüssigkeit in der einen Säule infolge der Abnahme des hydrostatischen Druckes in verschiedenen geometrischen Höhen aufeinanderfolgenden Verdampfungen ausgesetzt ist, und Vorrichtungen (13, 15, 16) aufweist, die dazu dienen, den bei jeder Verdampfung erzeugten Dampf zu der anderen Säule (10) zu leiten, in welcher er kondensiert werden kann*

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Säulen (10, 11) aus einem im wesentlichen senkrecht angeordneten Rohr (1) bestehen, in welchem in Längsrichtung des Rohrs eine Trennwand (9) angeordnet ist, die an ihrem unteren Ende eine Öffnung (12), durch welche ein Flüssigkeitsstrom hindurchtreten kann, und auf verschiedenen Höhen Vorrichtungen (13f 15, 16) aufweist, durch welche Dampf von der einen zur anderen Säule geleitet werden kann.

   3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Säulen durch zwei zueinander kon-

   - 37 -009808/0235

   zentrisch angeordnete Rohre (28, 29) gebildet sind, die an ihren unteren Enden miteinander in Verbindung stehen und in verschiedenen Höhen Vorrichtungen (13, 17) aufweisen, durch welche Dampf von der einen zur anderen Säule geleitet werden kann.

   4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dad die beiden Säulen (10, 11) durch die beiden Arme eines U-förmig gebogenen Rohrs (1) gebildet sind und die beiden Arme in verschiedenen Höhen durch Vorrichtungen (13, 17) miteinander in Verbindung stehen, durch welche Dampf von der einen zur anderen Säule geleitet werden kann.

   5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen, die dazu dienen, den Dampf von der einen zur anderen Säule su leiten, aus Platten (17), die in verschiedenen Höhen der Verdampfersäule (11) angeordnet sind, und unmittelbar unterhalb jeder ein*einen Platte befindlichen Verbindungselementen (13) bestehen, welche die Verdampfereäule mit der Kondensatorsäule verbinden«

   6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (17) der Verdampfereäule in bezug auf die Senkrechte unter einem Winkel U von weniger als 90^Q geneigt sind.

   009808/0235 " ³⁸ "

   7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (17) in bezug auf die Senkrechte im Wesentlichen konkav ausgebildet sind.

   8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekenn-* zeichneb, daß die konkave Ausgestaltung der Platte darin besteht, daß der eine Rand der Platte in bezug auf die Aufstiegsrichbung der verdampfenden flüssigkeit eine Unterschneidung (27) aufweist.

   9. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Achse der Verbindungselemente (13) in einer größeren Höhe als die entsprechende Scheidegrenze (19) zwischen !flüssigkeit und Dampf liegt, welche jeder Platte der Verdampfersäule zugeordnet ist.

   10. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (13) aus Öffnungen, Rohren oder entsprechenden Durchflußvorrichtungen bestehen.

   11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5-10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite der Kondensatorsäule (10) und unmittelbar oberhalb der Verbindungselemente (13) Platten angeordnet und insbesondere in bezug auf die Senkrechte unter einem Winkel OC geneigt sind, der kleiner ist als 90° .

   009808/0235 - 39 -

   12. Einrichtung nach eines der Ansprüche 5—11 * dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorsäule mit Ablenkblechen versehen ist, die insbesondere in bezug auf die Senkrechte unter einem Winkel A geneigt sind, der kleiner ist als 90°.

   13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfersäule mit Ablenkblechen versehen ist, die insbesondere in bezug auf die Senkrechte unter einem Winkel >*" geneigt sind, der kleiner ist als 90°.

   14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Säulen an ihren oberen Enden jeweils einen unter barometrischem Druck stehenden Arm (2, 3) aufweisen und die beiden Arme über eine hydraulische Dichtung mit Gefäßen (6, 7) in Verbindung stehen, deren freie Oberflächen auf verschiedenen Höhen zueinander liegen, wobei sich der Pegelstand der freien Oberfläche des mit dem barometrischen Arm (2) der Kondensatoreäule (10) verbundenen Gefäßes auf einer größeren Höhe befindet.

   15« Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaßarm der Kondensatorsäule ein druckverminderndes System (8) und an dem niedrigsten Punkt der Verdampfersäule eine Vorrichtung

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   (H) angeordnet ist, die dazu dient, ausreichend Wärme zuzuführen, damit die Flüssigkeit auf eine etwas über der Siedetemperatur liegende !Temperatur gebracht werden kann, welche dem Druck an der betreffenden Stelle entspricht.

   16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-13» dadurch gekennzeichnet, daß an der niedrigsten Stelle der Einrichtung ein System für die Abgabe der festen Stoffe vorgesehen ist, die von der in der Einrichtung behandelten flüssigkeit ausgefällt werden.

   17. Verfahren für die Behandlung von salinem Wasser und für die Ausfällung der Salze, deren Löslichkeit mit steigender Temperatur abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß zu diesem Zweck die Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 verwendet wird.

   18. Verfahren zum Wärmeaustausch zwischen Flüssigkeiten in der Dampfphase, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 verwendet wird..

   19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit in der Einrichtung von dem Einlaß zu dem Auslaß umgewälzt wird, so daß

   a) die Temperatur der Flüssigkeit in der Kondensatorsäule an jedem Punkt etwas unterhalb des Siedepunktes

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   liegt» der dem Druck an diesem Punkt aufgrund der geometrischen Höhe entspricht, und die durch die Säule hindurchgehende Flüssigkeit auf ihrem Durchgang infolge der in ihr erfolgenden Kondensation des von der 7erdampfersäule zugeführten Dampfes erwärmt wird,

   b) die Temperatur der Flüssigkeit in der Verdampfersäule an jedem Punkt etwas oberhalb des Siedepunktes liegt, der dem Brück an diesem Funkt aufgrund der geometrischen Höhe entspricht, und die durch die Säule hindurchgehende Flüssigkeit auf ihrem Durchgang infolge der aufeinanderfolgenden Verdampfungen abgekühlt wird,

   c) in einer bestimmten Höhe der Verdampfersäule eine etwas höhere Temperatur als in der gleichen Höhe in der Kondensatorsäule herrscht und die Auslaßtemperatur der aus dem System austretenden Flüssigkeit demzufolge höher ist als die Einlaßtemperatur, wobei der Unterschied der Wärmeinhalte offensichtlich gleich ist der Wärme, welche dem System an dem Einlaßpunkt an,der tiefsten Stelle sugeführt worden ist.

   20. Einrichtung und Verfahren, welche im wesentlichen der Beschreibung und den Ausfuhrungsbeispielen entsprechen und für die angegebenen Zwecke verwendet werden.

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