149940. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és készülék oldatok besűrítésére
149.940 3 működtetésével áramlik összekötő vezetékeken keresztül a forrcsövekbe aszerint, hogy az oldat áramoltatása a forrcsövekben felfelé, vagy lefelé történik. A találmány szerinti eljárás és készülék előnyei a következők: A kiszorító orsó menetes kiképzésével kialakított áramlási kényszerpálya, illetve az orsón elhelyezett perdítők olyan nagy sebességű (az oldat bevezetésénél kb. 3 m/sec., a folyadék-gőz kivezetésénél kb. 15 m/sec.) keringő mozgást adnak a folyadékgőz-keveréknek, mely keringő mozgás folytán eredményeződő centrifugális erő a gőznél nehezebb folyadékrészecskéket a cső falához tereli. Ez nemcsak azzal az előnnyel jár. hogy a csőfal állandó nedvesítésével az oldc-tt anyagnak a cső falára való „ráégését” akadályozza meg. hanem azzal is, hogy a csőfal mentén nagy sebességgel áramló folyadéknak vékony rétegben történő elgőzölögtetése nagymértékben javítja a hőközlést (a hőátbocsátási együtthatót) és így kisebb fütőgőz-oldat hőmérsékletkülönbség (J t) mellett is kedvező oldószer elpárologtatási hatást lehet elérni. A folyadék-gőz térfogatarány a találmány szerinti eljárás és készülék alkalmazásánál az eddigi legmagasabb 1/300-as arányról 1,6000-re. sőt 1/7000-re növelhető. Ily módon alacsony nyomás mellett is, amikor tehát a gőz fajlagos térfogata igen nagy, a besűrítés a forrcsövön történő egyszeri átvezetéssel a kívánt mértékben elérhető. A folyadék nagy áramlási sebessége nemcsak a hőátbocsátási együtthatót javítja, hanem csökkenti a lerakódást is. A kúpos kiszorító orsó megakadályozza, hogy a forrcső — tengelyébe eső — legbelső részében folyadék áramoljon. Ha a cső teljes keresztmetszetében áramolna a folyadék, a forrcső tengelye körüli legbelső részeiben áramló folyadék a hőátvételben közvetlenül nem venne részt. A csőbe behelyezett orsóval élért folyadékkiszorítás amellett, hogy csökkenti a hőhatás miatt bomlásnak kitett folyadékmennyiségeket, elősegíti a forrcsövekben a folyadék-gőz áramlását is, mert a forrcsöveken belül a folyadék-gőz keverék által okozott nyomás kisebb, mintha a forrcsőben — kiszorítás hiányában — a felesleges folyadék súlya is növelné a nyomást. Ily módon a szintszabályozó edényben levő léállás hidrosztatikus nyomása kedvező áramlási viszonyokat tud létrehozni. A felesleges folyadék kiszorítása kedvező befolyást gyakorol továbbá az oldat forrpont alakulására is a felesleges folyadék súlya által okozandó hidrosztatikus nyomásemelkedés elkerülésével. A kiszorító orsó kúpos kiképzésével az áramlási irányba folyamatosan növekszik az áramlási keresztmetszet és így bár — a folyadéknak a páratér felé haladása közben — a melegítés hatására a forrcsőben a gőz mennyisége állandóan nő, az ai'amlási sebesség fokozódása nem haladja meg a kívánt mértéket. A keresztmetszet növekedése az áramlás irányában előnyös annyiban is. hogy mind a fokozottabb mértékű gőzképződée folytán nem keletkezik olyan nagymérvű ellenállás, ami forrpontemelkedést jelentő hidrosztatikus effektust okozna. A kívánt besűrítés mértékét az oldatnak a forrcsövön való egyszeri — 'nagy sebességgel történő — átvezetésével már el tudjuk érni és ily módon a rövid átfutási idő (az eddigi 15—30 perc helyett 3—4 mp) következtében az oldott anyag bomlása — vagy aromavesztesége — magas (pl. cukoroldatnál 130 C° feletti) hőmérséklet mellett is minimális lesz. Az oldószernek magas hőmérsékleten történő elpárologtatása, azaz a páragőz magas hőmérséklete lehetőséget nyújt az eddiginél több készüléknek egymásután kapcsolására, vagyis több fokozat beállítására, ami gazdaságos gőzfogyasztás mellett nagyobb lélehúzást eredményez, azaz növeli a bepárlás hatásfokát. Az oldat egyszeri átvezetésével elért gyors besűrítés, illetve nagy hatásfok következménye továbbá, hogy ugyanazon oldatmennyiség besűrítéséhez a találmány szerinti készülékben kevesebb forrcsőre. illetve kisebb fűtőfelületre van szükség. Az egyszeri átvezetessel elkerüljük a friss lének a már besűrített oldattal való összekeveredését is. Az oldat viszkozitása a forrcsőbe való belépésnél kisebb, mint az áramlás további szakaszában, mivel az áramlás közbeni oldószer el párologtatás folytán, a folyadék viszkozitása állandóan növekszik. A viszkozitás növekedés áramlást gátló befolyását azonban a sebesség fokozódása kompenzálja. így az oldat hőátvétele a viszkozitás növekedésével is kedvezően alakul. A forrcsövön átáramoltatott folyadékmennyiség nemcsak a szintszabályozó edényben beállított lémagassággal, vagy a szállító szivattyúval szabályozható, hanem a forrcső belső felülete és az orsó által határolt áramlási kényszerpályának — az oldat minőségétől függően méretezett — keresztmetszetével meghatározott áramlási sebességgel is. A szintszabályozó edényben beállított állandó nyomás egyben a készülék forrcsöveiben az áramlás egyenletességét önszabályozás útján is biztosítja, amenvnyiben. ha valamelyik forrcsőben az áramlási sebesség fokozódik, ez maga után vonja az ellenállás növekedését, ami viszont a sebesség csökkenésére vezet. Fentieket összefoglalva, a találmány folyadékok bepárlására való eljárás, amelynél a bepárlandó folyadékot bepárlás végett önmagában ismert módon forrcsöveken vezetjük át. A találmány abban van, hogy a bepárlásnak a forrcsöveken egyszeri átvezetéssel való foganatosítása végett a bepárlandó folyadékot az áramlás irányában növekvő gyűrűs keresztmetszetű téren át vezetjük és a nedvesítésnek a fokozott áramlási sebesség mellett való biztosítása végett a gyűrűs keresztmetszetű térben keringő mozgásba hozzuk. Evégből oly berendezést alkalmazhatunk, amelynek az ismert berendezesekhez hasonlóan oldattér és páratér között elrendezett forrcsőrendszei e van, amelynél azonban a forrcsövekbe a találmány értelmében a páratér felé csökkenő keresztmetszetű egy-egy kúpos test. a kúpos test és a forrcső közé pedig a forrcsövön átáramló közeggel keringő mozgást közlő terelőfelület van iktatva. Ezek az intézkedések együttvéve mindenekelőtt azt eredményezik, hogy a forrcső középén nem áramlik folyadék, amely a térkiszoritás következtében gyűrűs keresztmetszetre kényszerül.
