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Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Heiz- und Verdampfungsrohren
einer Verdampfungs einrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Flüssigkeitsverteilung in Heiz- und Verdampfungsrohren einer Verdampfungseinrichtung,
deren Rohre von außen beheizt und von der zu verdampfenden Flüssigkeit durchströmt
werden.
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Verdampfungsanlagen mit von außen beheizten Rohren weisen bisher
meist eine senkrechte Anordnung der Heiz- und Verdampfungsrohre auf. Diese Anordnung
ergibt jedoch infolge des Fallstromes der zu verdampfenden Flüssigkeit eine große
Bauhöhe, so daß schon bei der Erstellung Schwierigkeiten für die Unterbringung derartiger
Anlagen entstehen. Die senkrechte Anordnung der langen Heiz- und Verdampfungsrohre
bereitet auch Schwierigkeiten für die Reinigung solcher Anlagen. Eine waagerechte
Anordnung der Heiz- und Verdampfungsrohre hat gegenüber der senkrechten Bauart die
Vorteile einer verminderten Bauhöhe, leichteren Zugänglichkeit und leichteren Reinigungsmöglichkeit.
Hierbei ist es jedoch schwierig, eine gleichmäßige Benetzung der Innenflächen der
Heiz- und Verdampfungsrohre mit der zu verdampfenden Flüssigkeit zu erreichen. Um
der Ausdehnung des sich bildenden Dampfes Rechnung zu tragen, muß man den Querschnitt
der flüssigkeitsführenden Rohre groß wählen, was zur Folge hat, daß die Flüssigkeit
den Querschnitt nicht ausfüllt, sondern nur den unteren Teil der Heizfläche benetzt.
Der hierdurch bedingte Verlust an wirksamer Heizfläche, auf den Rohrquerschnitt
bezogen, muß durch eine entsprechende Verlängerung der Rohre ausgeglichen werden,
die sich jedoch in anderer Hinsicht nachteilig auswirkt.
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Die Erfindung ist darauf gerichtet, diese Schwierigkeiten zu vermeiden
und die Strömung der zu verdampfenden Flüssigkeit in den Heiz- und Verdampfungsrohren
einer Verdampfungsanlage so zu beeinflussen, daß unabhängig von der Verlegungsrichtung
der Rohre, also bei senkrechter, waagerechter oder geneigter Anordnung der flüssigkeitsführenden
Heiz- und Verdampfungsrohre, eine gleichmäßige Benetzung der Rohrinnenflächen und,
bezogen auf eine gegebene Rohrlänge, eine Vergrößerung des Strömungsweges der Flüssigkeit
im Rohr, dazu auch eine hohe Turbulenz der Strömung erreicht wird, die das Ansetzen
von Ausschöidungen aus der Flüssigkeit an der RohrWand erschwert. Dies ist insbesondere
für milchwirtschaftliche Verdampfungsanlagen von Bedeutung, weil die Milch zum Sterilisieren
und Eindampfen auf eine Temperatur erhitzt werden muß, bei der sie leicht anbrennt
oder mindestens einen unangenehmen Kochgeschmack annimmt.
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Bei Vakuum-Verdampfapparaten für Feinsalz od. dgl. ist es bekannt,
die Salzlauge in den mit einer Außenbeheizung versehenen zylindrischen Behälter
des Verdampfapparates mit einer am Austritt des zentrischen Zuführungsrohres angeordneten
Leitvorrichtung so in den Behälter einzuleiten, daß sie schraubenförmig in dünnen
Strahlen an der beheizten Innenwand des Verdampfungsbehälters niederfließt.
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Die Flüssigkeit erhält hierbei nur einen geringen Drall, der sich
nicht in dem am Boden des Behälters angeordneten Abflußrohr fortsetzt. Ferner ist
es bekannt, Verdampfapparate, die eine von außen beheizte, stehend oder liegend
angeordnete Verdampfungskammer aufweisen, mit einer in der Verdampfungskammer angeordneten
und sie auf der ganzen Länge des Leitweges durchragenden umlaufenden Trommel zu
versehen, die die zu verdampfende Flüssigkeit in eine kreisende Bewegung versetzt
und sie dabei unter Zentrifugalwirkung in dünner Schicht mit der von außen beheizten
Innenfläche des Verdampfungsbehälters in Berührung hält.
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In Verbindung damit hat man auch vorgeschlagen, die in der Verdampfungskammer
umlaufende Trommel an ihrem Mantel zusätzlich mit axialen Leisten zu versehen, die
etwa haftenbleibende Rückstände beim Umlaufen der Trommel von der beheizten Wand
des Verdampfungsbehälters abschaben sollen. Für enge Leitrohre einer mit einer Vielzahl
von Heiz-und Verdampfungsrohren ausgerüsteten Verdampfungsanlage kommt eine solche
Ausrüstung wegen der mit der Lagerung und mit dem Antrieb der trommelartigen Einsätze
verbundenen Schwierigkeiten nicht in Betracht.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, in engen Heiz-
und Verdampfungsrohren einer Verdampfungseinrichtung eine gleichmäßige Innenbenetzung
der Rohre mit der zu verdampfenden
Flüssigkeit zu erzielen. Dies
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Heiz- und Verdampfungsrohr an seinem
Eintrittsende eine drallerzeugende Leitvorrichtung angeordnet ist, durch die die
Flüssigkeit in eine kreisende Bewegung mit hoher Strömung geschwindigkeit versetzt
wird.
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Die schraubenförmig kreisende Flüssigkeitsströmung bewirkt einerseits
eine innige Berührung der Rohrinnenfläche durch die Flüssigkeit mit einem durch
die Fliehkraftauswirkung erhöhten Druck und erzeugt andererseits eine hohe Turbulenz
der Strömung im Rohr, die das Ansetzen und Anbrennen der Flüssigkeit an der Heizfläche
erschwert. Die schraubenförmige Kreis strömung der Flüssigkeit ergibt überdies eine
vielfache Verlängerung ihres Strömungsweges an der Heizfläche, so daß selbst bei
senkrechter Anordnung der Rohre an Rohrlänge und Bauhöhe erheblich gespart werden
kann. Dabei kann die Länge des Strömungsweges an der Heizfläche durch veränderliche
Richtungsgebung im Sinne einer Änderung der Steigung der schraubenförmigen Kreisströmung
der Flüssigkeit im Rohr nach Bedarf geändert werden, so daß sich eine solche Verdampfungsanlage
bei gegebener Rohrlänge und gegebener Heizmitteltemperatur durch diese Anderung
der Länge des Strömungsweges der zu verdampfenden Flüssigkeit im Rohr unterschiedlichen
Wärmeübergangstemperaturen und unterschiedlichen Flüssigkeitsarten bei Bedarf anpassen
läßt.
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Da bei senkrechter Anordnung der Rohre die Stabilität der kreisenden
Flüssigkeitsströmung durch die Fallbeschleunigung der Flüssigkeit nachteilig beeinflußt
wird, soll das Verdampfungsrohr nach der Erfindung in seiner bevorzugten Ausführung
insbesondere für Verdampfungsanlagen mit waagerechter Anordnung der Heiz- und Verdampfungsrohre
angewendet werden, bei denen durch die turbulente Kreisströmung der Flüssigkeit
eine gleichmäßige Benetzung der Heizfläche und somit ein guter Wärmeiibergang unter
entsprechender Verkürzung der Rohre gesichert ist.
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Die schraubenförmige Strömung der Flüssigkeit in den Verdampfungsrohren
wird vorzugsweise durch einen am Eintrittsende des Rohres angeordneten Leitkörper
erzeugt, der den ganzen Querschnitt im Rohreintritt verschließt und an seinem Umfang
eine oder mehrere schraubenförmige Nuten aufweist, die der Flüssigkeit den erstrebten
Drall erteilen. Die Flüssigkeit wird diesem Leitkörper unter Druck zugeführt.
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Die schraubenförmigen Führungsnuten des Leitkörpers sind so bemessen,
daß sich unter Wirkung des Zuführungsdruckes eine hohe Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit in den Führungsnuten einstellen kann. Die Erfindung ist nicht an
eine bestimmte Form der Führungsnuten gebunden. Im Innern des Verdampfungsrohres
können weitere Drall- oder Führungskörper angeordnet sein. Der am Rohreintritt angeordnete
Leitkörper ist zweckmäßig so eingesetzt, daß er zum Zwecke der Reinigung leicht
herausgezogen werden kann.
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An Stelle derartiger Leitkörper können auch andere Mittel zur Erzeugung
der schraubenförmigen Kreis-
strömung der Flüssigkeit in den Heiz- und Verdampferrohren
vorgesehen werden. Insbesondere kann eine tangentiale Zuführung der Flüssigkeit
mit Hilfe von Leitdüsen erfolgen, die von außen oder von innen her in die Heiz-
und Verdampferrohre einmünden.
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Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausbildung eines Verdampferrohres
zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung, und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt
durch das Rohr und Fig. 2 die Vorderansicht dieses Rohres.
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Die zu verdampfende Flüssigkeit wird dem Verdainpferrohr d in Richtung
des Pfeiles a unter hohem Druck zugeführt, z. B. aus einer Kammer, die durch den
Rohrboden e begrenzt ist. Das Rohr d ist an seinem Eintrittsende mit einem abnehmbar
eingesetzten, massiven Leitkörper b versehen, der an seinem Umfang eine schraubenförmige
Nut f aufweist. Im Innern des Rohres ist ein weiterer Drall- oder Führungskörper
c angeordnet, der mit dem Leitkörper b durch eine Stange g verbunden ist, so daß
er zusammen mit dem Leitkörper eingesetzt und zum Reinigen des Rohres abgenommen
werden kann.
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PATENTANSPROCE: 1. Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Heiz-
und Verdampfungsrohren einer Verdampfungseinrichtung, die von außen beheizt und
von der zu verdampfenden Flüssigkeit durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß im Heiz-und Verdampfungsrohr (d) an seinem Eintrittsende (e) eine drallerzeugende
Leitvorrichtung (b) angeordnet ist.