CH617357A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Packungselement in einer Stoff-und Wärmeaustauschkolonne, welche dazu bestimmt ist, ein Gas und eine Flüssigkeit, vorzugsweise im Gegenstrom, miteinander in Kontakt zu bringen. Dieses besteht aus parallel zur Kolonnenachse angeordneten, sich berührenden, gefalteten Lamellen aus folienartigem Material. Die Faltungen der Lamellen liegen schräg zur Kolonnenachse.

Gegenüber Packungselementen aus selbstbenetzendem Drahtgewebe ist die Herstellung von Packungselementen aus Lamellen, die aus einem folienartigen Material, z. B. Blech, bestehen, wesentlich billiger.

Jedoch kann bei derartigen Packungselementen keine gleichmässige Flüssigkeitsverteilung über die Oberfläche der Lamellen erreicht werden, da keine Kapillarkräfte wirksam werden.

Eine gleichmässige Flüssigkeitsverteilung ist aber für einen wirksamen Stoff- bzw. Wärmeaustausch mit der Gasphase unbedingt erforderlich.

Bei aus gefalteten Lamellen bestehenden Packungselementen folgt die Flüssigkeit hauptsächlich den von den Faltungen gebildeten Talsohlen, d. h. es tritt eine Kanalisierung der Flüssigkeit auf, und die Lamellen werden nicht mehr gleichmässig von der Flüssigkeit berieselt.

Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, die Lamellen mit Löchern zu versehen, wobei die abwärtsströmende Flüssigkeit an den oberen Randzonen der Löcher nach beiden Seiten abgelenkt wird. Jedoch kann auch hierbei nur eine Grobverteilung der Flüssigkeit auf den Lamellenoberflächen erreicht werden.

Weiterhin ist es bei ungelochten, gefalteten Lamellen bekannt, auf diesen zusätzlich zur Grobfaltung eine Feinriffelung aufzubringen, um die Verteilung der Flüssigkeit auf den Lamellenoberflächen durch Kapillarwirkung und Kanalisierung zu verbessern.

Beide Massnahmen für sich alleine angewendet, führen jedoch, wie die Praxis gezeigt hat, zu keiner befriedigenden, gleichmässigen Flüssigkeitsverteilung auf den Oberflächen der gefalteten Lamellen.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, durch eine geeignete Ausbildung der gefalteten Lamellen aus einem folienartigen Material für eine äusserst gleichmässige Flüssigkeitsverteilung zu sorgen, und somit die Wirksamkeit des Stoffbzw. Wärmeaustausches gegenüber bekannten Packungselementen wesentlich zu verbessern.

Die Erfindung besteht in der Kombination folgender Merkmale:

a) Die Faltwände der Lamellen sind zusätzlich feingeriffelt,

b) die Lamellen weisen eine Mehrzahl von über ihre Oberfläche verteilter Löchern auf.

Unter Riffelung wird im Sinne der Erfindung eine Aufrauhung der Lamellenoberfläche durch z. B. Rillung oder Einprägen von Mustern, wie z. B. Fischgratmuster, verstanden.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die Kombination der zusätzlichen Feinriffelung in der vorstehend beschriebenen Weise und einer Lochung der Lamellen eine äusserst gleichmässige Flüssigkeitsverteilung auf den Oberflächen der Lamellen erreicht wird.

Man würde nämlich von vornherein annehmen, dass sich die beiden Massnahmen gegenseitig behindern, da die Feinriffelung zur Aufgabe hat, die Flüssigkeit in seitlicher Richtung zu kanalisieren und die Löcher diese Kanalisierung unterbrechen.

Als folienartige Materialien für die Lamellen kommen vorzugsweise Metalle, wie z. B. Kupfer, rostfreier Stahl, Monell oder auch Kunststoff in Frage.

Bei zweckmässiger Ausbildung der Feinriffelung als Rillen können diese in horizontaler Richtung verlaufen, da auch hierdurch eine seitliche Flüssigkeitsverteilung von den Talsohlen der Grobfaltung durch Kapillarwirkung erfolgt. Jedoch besteht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung darin, dass die Rillen schräg zur Kolonnenachse liegen und in entgegengesetzter Richtung zur Faltung verlaufen. In diesem Fall wird nämlich die seitliche Ausbreitung der Flüssigkeit auf den Lamellenoberflächen durch Kapillarkraft noch durch die in Richtung der Riffeltäler wirkenden Schwerkraft verstärkt.

Vorteilhaft kann der Basisabstand und die Höhe der Feinriffelung 0,3—3 mm betragen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

In der Fig. 1 ist perspektivisch eine Lamelle und in

Fig. la ein Detail davon vergrössert dargestellt.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Lamelle.

In Fig. 3 sind perspektivisch einzelne Lamellen für ein Pak-kungselement vor dessen Zusammenbau dargestellt.

Fig. 4 zeigt einen Teil einer Kolonne mit drei Packungselementen.

Die Lamelle 1 in der Fig. 1 weist eine Faltung mit Zacken 2a und Talsohlen 2b auf. Unter dem Begriff Faltung soll im Sinne der Erfindung sowohl eine zacken- als auch eine wellenförmige Profilierung verstanden werden.

Die Lamelle ist mit einer Anzahl von Löchern 3 versehen. Vorteilhaft weisen die Löcher einen Durchmesser in der Grös-senordnung von ca. 4 mm auf und nehmen insgesamt nicht mehr als 5-20% der Gesamtoberfläche ein.

In einem Winkel, der entgegengesetzt zum Neigungswinkel der Faltung liegt, ist auf der Lamelle eine Feinriffelung 4 aufgebracht. Der Basisabstand und die Höhe der Riffel liegen vorteilhaft in der Grössenordnung von 0,3—3 mm.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Lamelle zur Veranschaulichung der Winkelverhältnisse der Faltung und der Feinriffelung. Hierbei ist die Richtung der Kolonnenachse mit K und der Winkel der Faltung gegen die Kolonnenachse mit F und der Winkel der Feinriffelung gegen die Kolonnenachse mit FR bezeichnet. Der Winkel F liegt vorteilhaft im Bereich von 15-60° und der Winkel FR im Bereich von 15—90°.

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Die 14 Lamellen 1 in der Fig. 3 sind in der Reihenfolge dargestellt, wie sie anschliessend aufeinandergelegt und zu einem Packungselement vereinigt und sodann in den Austauschteil einer zylindrischen Kolonne eingeschoben werden.

In der Fig. 4 ist ein Abschnitt 5 des Austauschteiles einer 5 Kolonne 6 dargestellt, der drei jeweils um 90° gegeneinander versetzt angeordnete Packungselemente 7, 8, 9 enthält. Die Packungselemente sind aus den erfindungsgemäss ausgebildeten Lamellen (vgl. Fig. 1) zusammengesetzt.

An den unteren Teilen der Packungselemente sind als Kra- 10 gen ausgebildete Ableitelemente 10 befestigt, die bewirken,

dass an der Innenwand abfliessende Flüssigkeit an der Unterseite jedes Packungselementes nach innen geleitet wird.

Zwecks einer über den Kolonnenquerschnitt gleichmässig verteilten Ableitung der Flüssigkeit in den sich an das unterste Packungselement anschliessenden Verdampferteil der Kolonne laufen die Lamellen dieses Packungselementes an ihrer Unterseite in Zacken 11 aus.

Bei grossen Kolonnendurchmessern von beispielsweise 1 m und mehr kann das Packungselement aus mehreren nebeneinander angeordneten Teilen bestehen. Diese einzelnen Teile werden vom Kolonnenmantel zusammengehalten.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Packungselement in einer Stoff- und Wärmeaustauschkolonne, welche dazu bestimmt ist, ein Gas und eine Flüssigkeit, vorzugsweise im Gegenstrom, miteinander in Kontakt zu bringen, wobei das Packungselement aus parallel zur Kolonnenachse angeordneten, sich berührenden, gefalteten Lamellen aus folienartigem Material besteht und die Faltungen der Lamellen schräg zur Kolonnenachse liegen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Faltwände der Lamellen sind zusätzlich feingeriffelt,

b) die Lamellen weisen eine Mehrzahl von über ihre Oberfläche verteilten Löchern auf.

2. Packungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinriffelung aus Rillen besteht.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Packungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen schräg zur Kolonnenachse liegen und in entgegengesetzter Richtung zur Faltung der Lamellen verlaufen.

4. Packungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen aus Metall bestehen.

5. Packungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen aus Kunststoff bestehen.