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Dokumentenidentifikation DE10011972A1 16.11.2000
Titel Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigkeiten
Anmelder Göppel, Karsten, 48607 Ochtrup, DE
Erfinder Göppel, Karsten, 48607 Ochtrup, DE
DE-Anmeldedatum 11.03.2000
DE-Aktenzeichen 10011972
Offenlegungstag 16.11.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.11.2000
IPC-Hauptklasse B01D 1/28
IPC-Nebenklasse B01D 1/30   
Zusammenfassung Bei der Verdampfung von verschmutzten Industrieabwässern und Lösemitteln, beispielsweise Reinigungswässer, Waschwässer, Emulsionen, kommt es bei der Kondensation des Dampfes an den Außenflächen der Rohre eines senkrecht stehenden Wärmetauscherrohrbündels zu einem an der Rohroberfläche ablaufenden Kodensatfilmes, der den Wärmeübergang vom Dampf zum Rohr und somit eine weitere Kodensation behindert. Durch die neue Vorrichtung soll die Dicke dieses Kondensatfilmes auf dem größten Teil der Wärmeübertragungsfläche verringert werden, um den Wärmeübergang zu verbessern.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (20) eine quaderähnliche Form mit einer rechteckigen horizontalen Querschnittsfläche aufweist, der Wärmetauscher (7) quaderförmig gestaltet und im unteren Bereich des Verdampfers (20) so angeordnet ist, daß die Rohre (24) des Wärmetauschers (7) mit einem Winkel (26) zur Senkrechten (25) geneigt sind.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigkeiten mittels mechanischer Brüdenverdichtung mit einem Verdampfer, in dem ein stehendes quaderförmiges Rohrbündel als Wärmetauscher angeordnet und der im Ausdampfbereich mit Strömungshindernissen versehen ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigkeiten mittels mechanischer Brüdenverdichtung gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.

Bei der gattungsmäßigen Verdampfung von verschmutzten Industrieabwässern und Lösemitteln, beispielsweise Reinigungswässer, Waschwässer, Emulsionen kommt es bei der Kondensation des Dampfes an den Außenflächen der Rohre eines senkrecht stehenden Wärmetauscherrohrbündels zu einem an der Rohroberfläche ablaufenden Kondensatfilmes, der den Wärmeübergang vom Dampf zum Rohr und somit eine weitere Kondensation behindert.

In Reinhard Billet: "Verdampfung und ihre technischen Anwendungen" werden auf Seite 135-138 zwei Bauarten von Schrägrohrverdampfern in zylinderförmiger Bauweise mit kreisförmigem Querschnitt beschrieben, in denen der Wärmeübergang auf der Kondensatseite durch eine schräge Anordnung des gesamten Rohrbündels verbessert wurde. Nachteilig bei dieser zylindrischen Bauweise des Rohrbündels ist, daß ein bestimmtes Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Rohrbündels durch eine unterschiedliche Flüssigkeitsbeaufschlagung im oberen Bereich der Verdampferrohre nicht überschritten werden kann, und somit diese Schrägrohrverdampfer nur bei relativ kleinen Verdampungsleistungen eingesetzt werden können.

In der DE 44 09 059 C1 ist eine Vorrichtung zur Verdampfung von schäumenden Flüssigkeiten offenbart, bei der der Verdampfer eine quaderförmige Form mit einer rechteckigen Querschnittsfläche aufweist, deren längere Seite in Richtung des Verdampfungsweges liegt und im Ausdampfbereich mindestens zwei Umlenkbleche angeordnet sind. Nachteilig ist, daß im Ausdampfbereich relativ hohe Dampfgeschwindigkeiten erreicht werden wenn die längere Verdampferseite in Richtung des Verdampfungsweges liegt und somit die Gefahr besteht, daß Schaumteilchen oder Flüssigkeitströpfchen mit der Dampfströmung mitgerissen werden können und somit die Destillatqualität beeinträchtigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigkeiten mittels mechanischer Brüdenverdichtung anzugeben, mit der in einfacher Weise der durch den am Wärmetauscherrohr abfließenden Kondensatfilm beeinträchtigte Wärmeübergang verbessert wird.

Erfindungsgemäß ist der Verdampfer in einer quaderänlichen Form mit einem rechteckigen horizontalen Querschnittsfläche ausgebildet, wobei die Rohre des Wärmetauschers stehend mit einer Neigung zur Senkrechten angeordnet sind.

Durch diese Neigung der Rohre wird erreicht, daß das Kondensat nicht als Film an der Außenseite der Wärmetauscherrohre abfließt sondern nur an der Unterseite der geneigten Rohre, wodurch es nicht zu einer Beeinträchtigung des Wärmeübergangs zwischen Dampf und Rohrwand kommt.

Das Wärmetauscherrohrbündel des erfindungsgemäßen Verdampfers besitzt eine quaderförmige Form, wodurch der Einbau in den erfindungsgemäßen quaderänlichen Verdampfer platzsparend möglich ist. Der Vorteil des quaderförmigen Wärmetauscherrohrbündels besteht darin, daß eine Begrenzung der Leistungsgröße durch das Verhältnis von Länge zu Durchmesser wie beim zylinderförmigen Schrägrohrverdampfer nicht vorhanden ist. Das Verhältnis von Länge (Höhe) zu Breite ist zwar auch begrenzt, aber die Tiefe läßt sich beliebig erhöhen. Dadurch kann das Wärmetauscherrohrbündel des erfindungsgemäßen Verdampfers problemlos für größere Leistungen eingesetzt werden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß mit einfachen konstruktiven Mitteln eine Leistungssteigerung gegenüber Verdampfern mit mechanischer Brüdenverdichtung und senkrecht stehendem Rohrbündel erzielt wird.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipfließbild eines Verdampfers mit mechanischer Brüdenverdichtung,

Fig. 2 im Querschnitt einen erfindungsgemäßen Verdampfer,

Fig. 3 im Querschnitt einen erfindungsgemäßen Verdampfer.

Fig. 1 zeigt in Form eines Prinzipfließbildes die wesentlichen Elemente einer Verdampferanlage mittels mechanischer Brüdenverdichtung. Sie besteht aus einem Verdampfer 1, dem über eine Leitung 2 die zu reinigende Schmutzware 3 zugeführt und über ein in eine Leitung 4 angeordnetes Ablaßventil 5 der Rückstand 6 abgezogen wird. Im Verdampfer 1 ist ein Wärmetauscher 7 angeordnet, in dem die heißen Brüdendämpfe kondensieren und das Destillat über eine Leitung 8 einem weiteren Wärmetauscher 9 zugeführt wird. Nach Durchlauf durch den Wärmetauscher 9 wird das abgekühlte Destillat über eine Leitung 10 einem Vorratsbehälter 11 zugeführt. Bei Erreichen einer bestimmten Füllhöhe wird das Destillat 12 über eine Leitung 13 abgezogen. Die im Verdampfer 1 aufsteigenden Brüdendämpfe werden über eine Leitung 15 vom flüssigkeitsgekühlten Verdichter 16 angesaugt. Für die Kühlung des üblicherweise als Wälzkolbengebläses ausgeführten Verdichters 16 wird ein Teil des im Vorratsbehälter 11 gespeicherten Destillats verwendet. Dazu ist der Vorratsbehälter 11 über eine mit einem Ventil 18 versehene Leitung 17 mit dem Verdichter 16 verbunden. Die Brüdendämpfe werden durch den Verdichter 16 von einigen hundert Millibar und einer Temperatur größer 100°C auf etwa Atmosphärendruck verdichtet. Nach der Verdichtung strömen die heißen Brüdendämpfe über eine Leitung 19 durch den Wärmetauscher 7 und kondensieren darin.

In Fig. 2 und in Fig. 3 ist in einem Querschnitt durch die kürzere Seite ein erfindungsgemäßer Verdampfer 20 dargestellt. Die geometrische Figur ist im wesentlichen ein Quader (Fig. 2) oder hat eine quaderähhiche Form (Fig. 3) mit einer rechteckigen horizontalen Querschnittsfläche. Der Wärmetauscher 7 ist wie in Fig. 1 im unteren Bereich des Verdampfers 20 angeordnet, wobei die Zufuhr der Schmutzware so gesteuert wird, daß der Wärmetauscher 7 immer voll bedeckt ist. Die vollständige Bedeckung ist in diesen Darstellungen durch das Füllstandssymbol 21 gekennzeichnet. In dem über dem Wärmetauscher 7 liegenden Ausdampfbereich sind beispielsweise ein oder mehrere Tropfenabscheider, hier dargestellt als Prallglockenabscheider 22 und einer Füllkörperschicht 23. Diese Abscheider dienen der Rückhaltung von Flüssigkeitströpfchen und Schaum. Die Rohre 24 des Wärmetauschers 7 sind erfindungsgemäß so angeordnet, daß sie zur Senkrechten 25 geneigt sind, hier gekennzeichnet durch den Winkel 26. Durch diese Neigung der Rohre 24 zur Senkrechten 25 wird erreicht, daß das Kondensat an den Rohraußenflächen nicht als geschlossener Film, der den Wärmeübergang vom Dampf zum Rohr 24 behindert, sondern nur an der Rohrunterseite abläuft. Dadurch ist der größte Teil der Rohraußenfläche frei von Kondensat und der Wärmeübergang vom Dampf zum Rohr 24 wird verbessert. Das Rohrbündel des Wärmetauschers 7 besitzt erfindungsgemäß eine quaderförmige Form, wodurch eine Leistungsbegrenzung wie beim zylinderförmigen Rohrbündel nicht vorhanden ist und der Einbau in den erfindungsgemäßen Verdampfer 20 platzsparend möglich ist.

In Fig. 2 ist der Wärmetauscher 7 des erfindungsgemäßen Verdampfers 20 als quaderförmiges Rohrbündel gerade in den erfindungsgemäßen Verdampfer 20 eingebaut, wobei der Wärmetauscher 7 so gestaltet ist, daß die Rohre 24 mit einem Winkel 26 zur Senkrechten 25 geneigt in den Wärmetauscher 7 eingebaut sind.

In Fig. 3 ist der Wärmetauscher 7 des erfindungsgemäßen Verdampfers 20 als quaderförmiges Rohrbündel mit senkrecht eingebauten Rohren 24 ausgeführt, wobei der Wärmetauscher 7 selbst mit einem Winkel 26 zur Senkrechten 25 geneigt in den erfindungsgemäßen Verdampfer 20 eingebaut ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigkeiten mittels mechanischer Brüdenverdichtung mit einem Verdampfer, in dem ein stehendes quaderförmiges Rohrbündel als Wärmetauscher angeordnet und der im Ausdampfbereich mit Strömungshindernissen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (20) eine quaderänliche Form mit einer rechteckigen horizontalen Querschnittsfläche aufweist, der Wärmetauscher (7) quaderförmig gestaltet und im unteren Bereich des Verdampfers (20) so angeordnet ist, daß die Rohre (24) des Wärmetauschers (7) mit einem Winkel (26) zur Senkrechten (25) geneigt sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (7) gerade in den Verdampfers (20) eingebaut ist, wobei die Rohre (24) mit einem Winkel (26) zur Senkrechten (25) in den Wärmetauscher (7) eingebaut sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (7) mit einem Winkel (26) zur Senkrechten (25) in den Verdampfer (20) eingebaut ist, wobei die Rohre (24) senkrecht in den Wärmetauscher (7) eingebaut sind.






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