DE2135685B2

DE2135685B2 - Mehrstufiger entspannungsverdampfer

Info

Publication number: DE2135685B2
Application number: DE19712135685
Authority: DE
Original assignee: Kaliningradskij Technitscheskij Institut Rybnoj Promyschlennosti I Chosjajstva, Kaliningrad (Sowjetunion)
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1971-07-16
Publication date: 1977-07-21
Also published as: DE2135685C3; DE2135685A1

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Entspannungsverdampfer mit einem vertikalen zylindrischen, mit Rohrstutzen zum Zuführen des zu entsalzenden Salzwassers und zum Ableiten des nicht verdampften Salzwassers versehenen Gehäuse, in dessen Innerem koaxial zu dem Verdampfungsringraum ein Kondensator mit Mantel angeordnet ist, der öffnungen zum Durchlauf von Dampf, Destillat und nicht kondensierbaren Gasen aufweist.

Es ist bereits ein Verdampfer mit einem mehrteiligen Flüssigkeitsraum bekannt (DT-AS 10 66 541), wobei in den einzelnen Flüssigkeitsräumen Siederohre angeordnet sind. Dieser bekannte Verdampfer dient zum Eindampfen von Lösungen, wobei die Übertrittsquerschnitte der noch nicht verdampften Lösung zwischen den einzelnen Flüssigkeitsräumen einstellbar sind.

Das Problem, das durch den bekannten Verdampfer gelöst wird, besteht darin, bei gleicher Leistung die Oberfläche der Rohre zu verringern oder bei gleicher Rohroberfläche die Leistung zu steigern, was dadurch erreicht wird, daß zwischen dem wärmeabgebenden Dampf, der als Primärdampf bezeichnet wird, und der siedenden Lösung eine gewisse Steigerung der Temperaturdifferenz herbeigeführt wird. Da die Siedetemperatur der Lösung proportional ihrer Konzentration ist, ermöglicht die Aufteilung der Siedezone in mehrere Stufen bei gleichem Druck des durch die siedende Lösung gebildeten Sekundärdampfes tatsächlich eine gewisse Steigerung der Temperaturdifferenz in den ersten Stufen um 1° bis 3° C.

Dieser Verdampfer hat den Nachteil, daß eine Rückgewinnung der Wärme des Sekundärdampfes fehlt. Der Gesamtwärmeverbrauch des Verdampfers ist deshalb sehr hoch.

Zum Stand der Technik zählen außerdem eine Reihe von Aüsführungsformen von Entspannungsverdampfern (Lueger, Lexikon der Technik, Band 16, Seite 320,321).

Eine dieser Ausführungsformen beschreibt einen einstufigen Entspannungsverdampfer mit einem vertikalen zylindrischen Gehäuse, welches Rohrstutzen zum Zuführen des zu entsalzenden Salzwassers und zum Ableiten des nicht verdampften Salzwassers aufweist. Im Gehäuse sitzt koaxial zu dem Verdampfung*™* raum ein Kondensator mit einem Mantel. Durch den Verdampfungsringraum wird der Dampf geführt, der s beim Verdampfen des überhitzten Salzwassers entsteht. Am Mantel sind öffnungen zum Durchgang von Dampf, Destillat und nicht kondensierbaren Gasen vorgesehen. Eine andere Ausführungsform beschreibt einen mehrstufigen Entspannungsverdampfer, dessen Gehäuse rechteckig ist und Stutzen zum Zuführen des zu entsalzenden angewärmten Salzwassers und zum Ableiten des nicht verdampften Salzwassers aufweist. Der Innenraum des Gehäuses ist durch vertikale Trennwände in Stufen unterteilt. Eine jede Stufe hat .< eine Verdampfungskammer, einen Kondensator und öffnungen für den Durchlauf des Dampfes des zu verdampfenden Salzwassers, des Destillates und der nicht kondensierbaren Gase. Die diesem Verdampfer zuzuführende Wärme zum Erhitzen des Salzwassers im Heizgerät vor dem Entsalzen ist erheblich kleiner, da die Verdampfungswärme zum Vorwärmen des Salzwassers, welches in den Rohren des Kondensators fließt, ausgenutzt wird. Solche mehrstufigen Entspannungsverdampfer eignen sich besonders für die Erzeugung w von über 1001 destilliertem Wasser pro Tag.

Bekannt sind schließlich noch Entspannungsverdampfer bei welchen der beim Verdampfen des Salzwassers erzeugte Dampf im Kompressor verdichtet und dann zu der Heizeinrichtung geführt wird. Neben dem durch den ίο Kompressor erforderlichen Aufwand werden außerdem große Heizoberflächen erforderlich. Außerdem besteht die Gefahr einer schnellen Belegung mit Kesselstein.

Wenn die vorstehend beschriebenen Entspannungs-

verdampfer für kleinere Leistungen, also für eine

.15 Erzeugung von weniger als 501 destilliertem Wasser

pro Tag verwendet werden sollen, haben sie den

Nachteil,' daß sie sehr viel Platz erfordern, was

insbesondere beim Einbau auf Schiffen ein großer

Nachteil ist. Außerdem ist die erzeugte Süßwassermen-

ge bezogen auf ihr Gewicht sehr klein.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen mehrstufigen Entspannungsverdampfer der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der bei geringem Platzbedarf, bezogen auf sein Gewicht, die Erzeugung einer großen Süßwassermenge ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei dem mehrstufigen Entspannungsverdampfer der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Gehäuse und der Kondensator so mit seinem Mantel über die ganze Höhe durch radial verlaufende Trennwände in einzelne Stufen unterteilt sind, wobei Öffnungen zum Durchlaufen des Salzwassers, des Destillats und der nicht kondensierbaren Gase in jeder Stufe vorgesehen sind.

Der erfindungsgemäße mehrstufige Entspannungsverdampfer hat den Vorteil, daß sich mit ihm, bezogen auf das Gewicht, große Süßwassermengen erzeugen lassen und der Platzbedarf sehr klein ist, so daß sich der Einbau des Entspannungsverdampfers auf Schiffen für die Süßwassergewinnung besonders eignet. Ein Entspannungsverdampfer mit acht bis zehn Stufen erzeugt bei einem Wärmeverbrauch von 150 bis 180 kcal/kg täglich etwa 30 t Süßwasser. Ein Entspannungsverdampfer mit fünf bis sechs Stufen erzeugt bei einem Wärmeverbrauch von 200 bis 220 kcal/kg täglich 5 bis 101 Süßwasser. Der Raumbedarf der ersteren Ausführung ist um 30%, der der letzteren Ausführung um 40 bis 45% kleiner als der der bekannten Entspannungsver-

(f

dämpfer rechteckiger Bauweise mit derselben Stufen- Entspannungsverdampfers gegenüber gegenwärtig ver-

Zahl· . Wendeten VppHnmnfnrn inr Ρ.ηικίηηιιηίτ »ιΛη CllftiuaccAi"

Der Vorteil des erfindungsgemäßen mehrstufigen Tabelle

wendeten Verdampfern zur Gewinnung von Süßwasser aus Salzwasse- ist aus der folgenden Tabelle ersichtlich.

	Produkt	Land	Lei stung	Stu fe ii-	Spe7ifischer Dtimpf-	Abmessungen in	Breite	mm	Höhe	Volumen des Ver	Anfallendes Destillat	Gewicht im Be
φ			in	zahl	verbrauch	Lange			dampfers	bezogen auf das Ver	triebs
									in	dampfer	zustand in
ft										volumen in t/m^Jh
f			t/Tag		kg/kg		1320	2125	m»	5,21	t
I	Erfindung	UdSSR	25	6	0,31	1710	2419	2621	4,8	1,33	2,5
I	WEIR	England	20	2	0,88	2413	2419	2621	15,0	2,0	5,8
»	F-T	England	30	2	0,88	2413	2130	2280	15,0	2,36	6.1
	BUCKLEY	England	25	3	0,75	2130			10.6
	&TAYLOR						2210	2280		2,61
b	AQUAFLASCH	England	30	3	0,725	2280	1680	2360	11,5	3,32
	CLEAVER BROOKS (Aqua-Chem)	USA	31	2	0,85	2360			9,34

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Entspannungsverdampfers·,

F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 11-11 von Fig. 1;

Fig.3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines mehrstufigen Entspannungsverdampfers im Längsschnitt;

F i g. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 1II-I11 von F i g. 3.

Der in F i g. 1 und 2 gezeigte mehrstufige Entspannungsverdampfer hat ein zylindrisches Gehäuse 1 und eine Heizeinrichtung 2. !n dem Gehäuse ist koaxial zu dem Verdampfungsringraum ein Kondensator 3 mit einem Mantel 4 angeordnet. Das Gehäuse 1 und der Kondensator 3 mit dem Mantel 4 sind über die ganze Höhe durch radial verlaufende Trennwände 5 in einzelne Stufen unterteilt, wobei jeder Stufe ein Abschnitt des Verdampfungsringraums und ein Kondensator zugeordnet sind. Durch die Rohrstutzen 6 wird dem Gehäuse 1 das zu entsalzende Salzwasser zugeführt. Der Rohrstutzen 7 dient zum Abführer des nicht verdampften Salzwassers.

An seiner Stirnseite ist der Kondensator 3 durch Deckel 8 und 9 abgeschlossen, welche mit nicht gezeigten Kanälen zum Überlauf des Salzwassers aus dem Kondensator einer Stufe in den der anderen Stufe vorgesehen sind. Auf dem Deckel 8 des Kondensators 3 ist der Rohrstutzen 10 zum Zuführen des kalten Salzwassers befestigt.

Am Unterteil des Mantels 4 sind ein Rohrstutzen 11 zum Abführen des Süßwassers und ein Rohrstutzen 12 zum Abführen von Luft und nicht kondensierbaren Gasen angebracht.

Jede Trennwand 5 mit Ausnahme der letzten Trennwand der aufeinanderfolgenden Stufen hat an ihrem von Destillat umspülten Unterteil eine öffnung 13 zum Überlauf des Destillats, oberhalb des Destillatspiegels eine öffnung 14 zum Überströmen der Luft und der nicht kondensierbaren Gase und an dem vom Salzwasser umspülten Trennwandteil eine öffnung 15 für den Überlauf des Salzwassers aus einer Stufe in die nächste Stufe. An dem Mantel 4 sitzt ein Separator 16 zum Abscheiden der vom Dampf mitgeführten Salzwas-

Dieser mehrstufige Entspannungsverdampfer arbeitet folgendermaßen. Durch den Rohrstutzen 10 im Deckel 8 des Kondensators 3 wird kaltes Salzwasser zugeführt, das nacheinander durch die Rohre des Kondensators 3 fließt, erwärmt und anschließend der Heizeinrichtung 2 für die weitere Erhitzung zugeführt wird. Das erhitzte Salzwasser fließt dann durch den Rohrstutzen 6 im Gehäuse 1 in den Verdampfungsringraumabschnitt der ersten Stufe. In diesem Ringraumabschnitt wird ein Druck eingehalten, der unter dem Sättigungsdruck liegt, welcher der Temperatur des zugeführten Salzwassers entspricht, d. h. das Salzwasser wird überhitzt Das überhitzte Salzwasser verdampft teilweise adiabatisch und kühlt sich dabei ab. Das nicht verdampfte Salzwasser läuft durch die öffnung 15 in der Trennwand 5 in den Verdampfungsringraumabschnitt der nächsten Stufe, wobei ebenfalls eine adiabate Verdampfung eintritt, die sich nacheinander in den folgenden Stufen wiederholt. Aus der letzten Stufe wird das nicht verdampfte Salzwasser durch den Rohrstutzen 7 am Gehäuse 1 nach außen abgeführt. Der durch die Verdampfung gebildete Dampf, mitgeführte Salzwassertropfen und gebildete nicht kondensierbare Gase werden in den Separator 16 geführt. Der dort von den Salzwassertropfen befreite Dampf wird in den Kondensator 3 geführt, wo er an den Rohroberflächen zu Destillat kondensiert, das zum Unterteil der Kondensatoren 3 fließt und durch die öffnung 13 in der radial verlaufenden Trennwand 5 in die nächste Stufe überläuft. Aus der letzten Stufe wird das Destillat in Form von Süßwasser durch den Rohrstutzen 11 im Gehäuse 4 für den Verbrauch abgeführt.

Die bei der Verdampfung frei gewordenen, nicht kondensierbaren Gase strömen durch die öffnung 14 in der Trennwand 5 von einer Stufe in die andere und werden durch den Stutzen 12 am Mantel 4 aus der letzten 2lufe entfernt.

Die in den F i g. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den F i g. 1 und 2 gezeigten dadurch, daß in jeder Stufe ein Kondensator 3 mit einem Mantel 4 sitzt, wobei jeder Kondensator an seinen Stirnseiten durch die Deckel 8 und 9 abgeschlossen ist. Der Deckel 8 eines jeden Kondensators 3 einer jeden Stufe hat einen Rohrstutzen 17 für die Zuführung und einen Rohrstutzen 18 für die Abführung des Salzwas-

sers. Am Unterteil des Mantels 4 einer jeden Stufe ist mit Ausnahme der ersten Stufe, der das erhitzte Salzwasser aus der Heizeinrichtung 2 zugeführt wird, der Rohrstutzen 19 zum Hinführen des Destillates aus der vorhergehenden Stufe angebracht. Der Rohrstutzen 11 für das Abführen des Destillates aus jeder Stufe sitzt ebenfalls am Mantel 4. Am Mantel 4 einer jeden Stufe ist ein Separator 16 angebracht.

Die in den F i g. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform des Entspannungsverdampfers arbeitet im wesentlichen wie die anhand der Fig. 1 und 2 beschriebene. Ein Unterschied besteht darin, daß das kalte Salzwasser dem Kondensator 3 einer jeden Stufe durch den Rohrstutzen 17 im Deckel 8 zugeführt wird, der Überlauf des Salzwassers aus dem Kondensator der einen Stufe in den der nächsten Stufe erfolgt über den Rohrstutzen 18 im Deckel 8. Das Destillat im Kondensator 3 wird durch den Rohrstutzen 11 im Mantel 4 dem Rohrstutzen 19 am Mantel 4 der nächsten Stufe zugeführt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die einzelnen Kondensatoren einzeln gewartet werden können. Außerdem ist der Verdampfer leichter an das thermodynamisch günstigste Betriebsverhalten anzupassen.

Hierzu 2 Blatt Zciclinunsicn

Claims

Patentanspruch:

Mehrstufiger Entspannungsverdampfer mit einem vertikalen zylindrischen, mit Rohrstutzen zum Zuführen des zu entsalzenden Salzwassers und zum Ableiten des nicht verdampften Salzwassers versehenen Gehäuses, in dessen Innerem koaxial zu dem Verdampfungsringraum ein Kondensator mit Mantel angeordnet ist, der öffnungen zum Durchlauf von Dampf, Destillat und nicht kondensierbaren Gasen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) und der Kondensator (3) mit seinem Mantel (4) über die ganze Höhe durch radial verlaufende Trennwände (5) in einzelne Stufen unterteilt sind, wobei öffnungen (15, 13, 14) zum Durchlauf des Salzwassers, des Destillats und der nicht kondensierbaren Gase in jeder Stufe vorgesehen sind.