Verfahren zur Erzeugung von Frischdampf durch Einleiten von Abdampf in eine Flüssigkeit. Zur Schaff ung von feuerlosen Lokomotiven ist bereits versucht worden, den Abdampf in Natronlauge einzuleiten und die entstehende Wärme, welche mit hoher Temperatur auf tritt, zur Erzeugung von Frischdampf zu verwenden.
Dieses Verfahren hat in Sonder heit den Nachteil, dass die Erzeugung von Frischdampf ohne Hinzufügung einer Feuerung <B>t .</B> iur kurze Zeit hintereinander möglich ist, und dann bei Zuhilfenahme einer Feuerung, für das Wiedereindampfen der verdünnten Natron lauge, so viel Wärme von aussen zugeführt werden muss, dass eine -weit grössere Wärme menge zur Verfügung steht, als der Abdampf enthält, so dass bei Rückführung der gesamten Wärme in den Kreisprozess keine Mengen kontinuität sich einstellen würde.
Es kann also bei diesem Verfahren ent weder die vorhandene Wärme nicht voll zur Dampferzeugung verwandt, oder aber der vor handene Abdampf nicht voll durch Nieder schlagen in der Natronlauge ausgenutzt werden. Nun ist weiterhin vorgeschlagen worden, die Eindampfung der durch Abdampf ver dünnten Lauge nicht durch eine Feuerung, sondern mittelbar wiederum durch Abdampf zu bewirken. Hierbei geht jedoch die ganze Wärmemenge, welche bei der Eindampfung der Lauge zur Dampferzeugung aufgewandt werden muss, dem Arbeitsprozess verloren.
Diese Nachteile vermeidet die vorliegende Erfindung dadurch, dass die beim Verdünnen einer Flüssigkeit durch Einleiten von<B>Ab-</B> dampf freiwerdende Mischungswärme zum Eindampfen der Flüssigkeit benutzt wird.
Die -für die Eindampfung erforderliche Wärmemenge besteht aus der Wärme, welche zur Steigerung der Temperatur der einzu dampfenden Flüssigkeit erforderlich ist, und weiterhin aus der zur Dampferzeugung ai;f- zuwendenden Wärme. Für erstere ist die eingedampfte Flüssigkeit der Wärrneträger (Flüssigkeitswärme), für letztere der erzeugte Frischdampf (Dampfwärme).
Der ganze Vor gang erfolgt zweckmässigin einem geschlossenen Kreisprozess, dem beide Wärmeniengen zweck mässig wieder zugeführt werden, die Dampf wärme natürlich nach Abzug der entnoinme- nen Nutzleistung.
Diese Nutzleistung entspricht dem Unterschied zwischen dein Wärmewert des Frischdampfes und dem des Abdampfes, und es lässt sich daher die Erzeugung hoch gespannten Dampfes aus niedrig gespanntem Dampf durch eine Feuerung, welche, abge sehen von unvermeidbaren Wärmeverlusten, lediglich den Unterschied im Wärmewert zwischen Frischdampf und Abdampf ei-setzt, beliebig lange durchführen.
Es lassen sich bei dieser Ausführungsart des Verfahrens die auftretenden Wärmeniengen so gegeneinander ZD <B>.</B> abb -]eichen, dass die erzeugte Frischdampf- menge vo <B>" 11</B> wieder von der Flüssigkeit auf- ,genommen werden kann. Die konzentrierte Flüssigkeit kann vor dem Zusammentreffen mit dem Abdampf in der eigenen Flüssigkeit (Flüssigkeit mit tieferem Siedepunkt) oder durch Druckentlastung gekühlt werden.
In beiden Fällen dient ihre Wäime zweckmässig züm Eindampfen der Flüssigkeit und kommt so in vollem Umfang dem Kreisprozess zugute.
Führt man das Eindampfen der Flüssigkeit nicht ganz unter Hochdruck durch, sondern teilweise unter höherem, teilweise unter ge ringerem, Druck als dem Abdampfdruck, so kann eine Feuerung unter Umständen über haupt entfallen. Natürlich erhält man dann erheblich weniger Hochdruckdampf, als man Abdampf zuführt, da man ja den Abdampf Glewissermassen in höher gespannten und in niedriger gespannten Dampf spaltet.
Bei der Erzeugung des hocligespannten Dampfes braucht keine mechanische Energie zugeführt zu werden. Wenn nötig, kann eine Pumpe angewendet #werden, die nur zur Er zeugung des Umlaufes der Flüssigkeit dient.
In der Zeichnung sind einige Beispiele von Vorrichtungen zur Ausführung des Ver- ZD fahrens schematisch dargestellt.
In der Fig. <B>1</B> ist eine Eindampfungs- anlage dargestellt, bei welcher der Abdampf des Heizkessels<B>1</B> dem Wärmetransformator H' zugeleitet wird, -welcher seinerseits die im Abdampf enthaltene Wärmemenge in Form von Frischdimpf dein Heizkessel wieder zu leitet, wobei der Frischdain <B>1</B> sieh in der p Rohrschlange 2 niederschlägt und damit den Kessel beheizt. Die Wirkungsweise des Wärme transformators ist dabei folgende: In dem Kessel<B>3</B> wird die verdünnte Flüssigkeit, z. B. Natronlauge, eingedämpft.
Im obern Teile ist die Siedetemperatur der Lauge dergeringen Konzentration entsprechend niedrig, während sie weiter unten mit zu nehmender Konzentration imirier höher wird. Durch das Rohr 4 wird die heisse konzen trierte Lauge abgeführt, kühlt sich in der Rohrschlange <B>5</B> in der dünnen Lauge ab, entspannt sieh im Ventil<B>6</B> auf den Druck des Abdampfes des Heizkessels<B>1</B> und ver einigt sich mit dessen Abdampf im Mischer<B>7</B> unter erheblicher Wärineentwicklung. Die erit- stehende Wärme (Mischungswärme) wird in den Rohrschlangen<B>8,
9</B> und<B>10</B> an die im Innern des Natronkessels <B>3</B> befindliche Lauge übertragen.
Der Mischer ist so gebaut, dass die durch das Ventil<B>6</B> strömende, gekühlte konzen trierte Lauge nacheinander die Rohrschlangen <B>8, 9</B> und<B>10</B> durchläuft, wobei ihr jedesmal vor Eintritt in eine neue Rohrschlange ein weiterer Teil des Abdainpfes beigemischt wird.
Es wird hierdurch erreicht, dass die Lauge zunächst -wesentlich höhere Tempe raturen annehmen kann, ohne zu sieden, als sie dies tun könnte, wenn sogleich eine weit- . ehende Verdünnung vorgenommen würde. da der Siedepunkt mit der Verdünnung sinkt. Die Laugentemperatur ist in<B>8</B> also höher als in<B>9, und</B> in<B>9</B> ist sie höher als in<B>10.</B>
Durch die Pumpe<B>11</B> wird die verdünnte Lauge in den Natronkessel <B>3</B> gepumpt, wo sie unter höherem Druck ausgedampft wird. Der entstehende Laugendampf wird wiederum in der Rohrschlange 2 niedergeschlagen, wäh rend die konzentrierte Lauge nach Kühlung in der Rohrschlange<B>5</B> -wieder dem Mischer zuströmt.
Da der Druck im Natronkessel <B>3</B> höher ist als der Druck ini Mischer<B>7,</B> kann die Misehungswärme nur unter bestimmten Ver hältnissen zur Ausdampfung der Laxige im Natronkessel <B>3</B> herangezogen werden. Die Siedetemperatur der Natronlauge steigt mit dem Druck, im stärkeren Masse aber noch mit der Konzentration.
Die Verhältnisse müssen daher so gegeneinander abgeglichen werden, dass die Konzentration derLauge in den Rohrschlangen<B>8, 9</B> und<B>10</B> grösser ist als die Konzentration der jeweils ausserhalb dieser Rohrscblangen befindlichen einzu dampfenden Lauge des Laugenkessels <B>3.</B> Die Konzentrationen sind daher gegeneinander versetzt, wobei eine Ausdampfung über die in der Rohrschlange<B>8</B> herrschende Konzen tration hinaus im untersten Teil des Langen- kessels <B>3</B> durch -Feuerung 12 von aussen her bewirkt wird.
Im Mischer<B>7</B> sinkt die Temperatur mit zunehmender Verdännung. Die bei der letzten Phase der Verdünnung freiwerdende Wärme kann nicht mehr zur Verdampfung der Lauge unter höherem Druck Verwendung finden, da dünnere Lauge nicht vorhanden ist, an welche sie ihre Wärme abgeben könnte.
Es kann sich daher empfehlen, einen Teil des Verdampfers unter geringeren Druck zu setzen (zum Bei spiel durch Niederschlagen des entstehenden Dampfes in einem Kondensator<B>13</B> gemäss Fig. 2) und so den Teil des Mischers<B>7,</B> der durch die Verschiebung der Konzen- trAtionen im Mischer und Verdampfer gegen einander, in Fig. 2 nach oben übersteht, seine Wärme an denjenigen Teil des Ver dampfers<B>3</B> abgeben zu lassen, welcher nach unten übersteht. Die letzte Phase der Ver dünnung gibt dann also ihre Wärme an die letzte Pha8e der Verdickung ab.
Zwischen dem oberen und unteren Teil des Behälters<B>3</B> ist eine Öffnung vorgesehen, die zweckmässig regelbar ist, da in beiden Teilen des Be hälters<B>3</B> verschiedener Druck herrscht.
Die konzentrierte Lauge wird nach der Ausdampfung durch eine Pumpe<B>11</B> (Fig. 2) wieder auf Atmosphärendt,uek gebracht und in den Mischer geleitet. Da sie bei geringem Druck auszedampft ist, ist sie in manchen Fällen bereits<B>kühl</B> genug, in andern wird man sie zwecks Kühlung zum Beispiel in der in Fig. <B>1</B> angegebenen Weise in geringer konzentrierter Lange des Verdampfers kühlen.
Eine weitere Möglichkeit, die Mischungs wärme der dünnsten Laugenteile des Mischers auszunutzen, besteht darin, dass man der Lauge vor Eintritt in den Verdampfer zum Beispiel durch eine Leitung 14 in Fig. <B>3</B> Zusatzwasser beimischt, welches durch die äussere Feuerung 12 wieder ausgedampft werden muss, damit die Lauge immer mit derselben Konzentration in den Mischer<B>7</B> eintritt.
Gestattet der Druck des Abdampfes die Verwendung eines Dampfinjektors, so kann die Anordnung nach Fig. 4 getroffen werden. Der Mischer besteht hierbei aus einem In- jektor <B>17</B> mit anschliessender Rohrschlange. Arn Stutzen<B>15</B> tritt der Abdampf, am Stutzen<B>16</B> die gekühlte Natronlauge in den Injektor. Im Injektor wird die Lauge zu gleich verdünnt und unter Druck gesetzt, so dass sie eine sehr hohe Temperatur an nehmen kann, ohne zu verdampfen.
Ihre Wärme gibt sie in der Rohrschlange<B>18</B> an den Verdampfer<B>19</B> ab und entspannt sich im Ventil 20 auf den im Innern des Natron- kessels <B>19</B> herrschenden Druck, unter welchem sie ausgedampft wird. Die konzentrierte dicke Lauge wird in der Rohrschlange 21 gekühlt und darauf dem Injektor <B>17</B> wieder zugeführt. Soll die volle Ausdampfung der Lauge ohne Feuerung von aussen erfolgen, so kann man den in Fig. 4 zwischen die Rohrschlange 21 und den Injektor <B>17</B> eingeschalteten Apparat <B>22</B> verwenden.
In ihm wird die konzentrierte dicke Lauge unter geringeren Druck als den Abdampfdruck gebracht, so dass ein ent sprechender Wasserteil noch ausdampft. Vom Behälter 22 muss die Lauge eventuell zum Injektor <B>17</B> gedrückt werden.
Fig. <B>5</B> zeigt eine Ausbildung des Wärme transformators, welche alle Heizflächen ver meidet. Der Injektor <B>17,</B> welchem bei<B>15</B> Dampf und bei<B>16</B> konzentrierte gekühlte Lauge zuströmt, drückt diese unter Mischung mit dem Dampf und unter Wärmeentwicklung in den Zwischenbehälter<B>23,</B> -welchen sie durch. die Düse 24 mit hoher Temperatur wieder verlässt. Beim Ausströmen aus der Düse 24 entspannt sich die Lauge bis auf den ge wünschten Frischdampfdruck, wobei ein Teil des in ihr entbaltenen Wassers durch ihre eigene Flüssigkeitswärme ausgedampft wird.
Der Rest kann durch Feuerung von aussen her oder in der bei Fig. 4 beschriebenen Weise durch ein nochmaliges weiteres Ent spannen im Gefäss 22 ausgedampft werden.
Die Anwendung der Erfindung ist natür lich nicht auf die Verwendung an Eindampf- anlagen beschränkt. DerWärmetransformator kann ebenso gut beim Betrieb von Dampf kraftanlagen Verwendung finden, wie über haupt allgemein zur Verwertung von Wärme mengen, welche wegen ihrer niedrigen Tempe ratur schwer verwertbar sind, indem er deren Temperatur heraufsetzt und dadurch die Wärme verwendbar maeht. Der aus der Flüssigkeit ausgedampfte Dampf kann dabei selbst als Energieträger- auftreten, oder auch seine Wärme zunächst an einen Zwischen träger, zum Beispiel an Wasser, abgeben.