DE1794020A1 - Verfahren und Vorrichtung,um eine Fluessigkeit in unmittelbare Austauschberuehrung mit einer oder mehreren anderen Fluessigkeiten oder Gasen zu bringen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung,um eine Fluessigkeit in unmittelbare Austauschberuehrung mit einer oder mehreren anderen Fluessigkeiten oder Gasen zu bringenInfo
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Description
ROBERTMELDAU 483 GDTERSIOH/W., den 23. August.. 1968..
GUSTAV* MELDAU w*. mMi-a*«
B 394 Prof
Euro-Can Investment Corporation Ltd., Bank of Bermuda Building
Hamilton, BERMUDA
Verfahren und Vorrichtung, um eine Flüssigkeit in unmittelbare Austauscht)erührung mit einer oder
mehreren anderen Flüssigkeiten oder Gasen zu bringen.
Die Priorität der Anmeldung in Israel Ur.28 565 vom 25.August 1967
wird beansprucht»
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Verfahren zur Herstellung '
einer direkten Austauschberührung zwischen einer Flüssigkeit und einem oder mehreren anderen, flüssigen oder gasförmigen
Stoffen, sowie von Vorrichtungen zur Ausübung dieses Verfahrens.
Besonders nützlich ist die Erfindung im Zusammenhang mit Wärmetauschern,
wie sie in Destillationsanlagen zum Bitsalzen von Salzwasser oder zur Anreicherung von Salzsole benutzt werden.
Sie sei daher im Zusammenhang mit dieser besonderen Anwendungsart beeohrieben, Jeäooh läßt eich die Abfindung auch für andere
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Austauschzwecke anwenden, wie z.B. für FlüBaigkelt/flüsaigkeit-Extraktionen
und für Absorptionen Flussigkeit/Sas, die im
folgenden beschrieben werden.
Bs gibt bereits viele Verfahren - insbesondere für Wärmetauscher' die durch eine unmittelbare Austauschberührsng zwischen einer
Flüssigkeit und einem anderen flüssigen oder gasförmigen Stoff wirken, z.B. indem man die Flüssigkeit veranlaßt, an
Führungsteilen, wie Platten oder Stäben, entlangzufließen,
und bei denen der andere flüssige oder gasförmige Stoff in direkter Berührung mit der Flüssigkeit strömt (vgl. z.B.
die eigene ältere Patentanmeldung Nr. P 14 51 177·4·)
Aufgabe dieser Erfindung ist, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur unmittelbaren Austauschberührung
zwischen einer Flüssigkeit und einem oder mehreren anderen flüssigen oder gasförmigen Stoffen zu schaffen, die
gegenüber den bisher bekannten Verfahren wesentliche Vorzüge aufweisen.
Haoh einer Ausführung der Erfindung wird eine Vorrichtung zur
unmittelbaren großflächigen Austauechberührung zwischen einer
ersten Flüssigkeit und einem anderen flüeiigen oder gasförmigen
Stoff gesohaffen, die eine Kammer mit SLnIaß und Auslaß für
die erste Flüssigkeit umfaßt, ferner einen Einlaß und einen Auslaß für den anderen flüssigen oder gaaförmigen Stoff, sowie
mehrere senkrechte und waagerecht im Abstand voneinander angebrachte Führungβteile mit der Besonderheit, daß jedes
dieser Führungeteilt duroh die trete ?lüe*igk*it benetzbare
·-. ■- j 1 10 9 8 41/14 4 8
Führungsoberflachen hat, und eine jede dieser Führungsoberflächen
in der Waagerechten derart ausgerichtet ist und in Richtung auf eine Führungsoberfläche eines benachbarten
Führungsteiles so vorspringt, daß der Abstand zwischen
den Führungsoberflächen benachbarter ieile der Mindestabstand
zwischen den benachbarten Elementen ist. Dabei sind ferner
Einrichtungen vorgesehen, die die erste Flüssigkeit derart von ihrem Einlaß zu diesen Führungsteilen leiten, daß sich
senkrecht strömende Überbrückungsschichten der ersten Flüssigkeit
bilden, bei denen jede Schicht zwei freie Flächen entwickelt und zwei benachbarte Führungsoberflächen zweier
Führungsteile überbrückt, und ferner diese Leiteinrichtungen
die überbrückungsschichten veranlassen, einen Teil des Wandquerschnitts
jeweils mehrerer, sich senkrecht erstreckender Kanäle zu bilden einerseits mit der Flüssigkeit, die die
Bolle der Jberbrückungsschicht zwischen den Führungsoberflächen
zweier Führungsteile, die durch einen Teil der Führungsteile von der Flüssigkeit getrennt sind, spielt,und
andererseits der Flüssigkeit,die den überbrückungsfilm
zwischen den Führungsoberflächen zweier beliebiger anderer Führungsteile ausbildet, einschließlich einer Paarung eines
dieser beiden Führungsteile mit einem dritten; und Einrichtungen, die das andere flüssige oder gasförmige Medium so
leiten, daß es durch die Kanäle dieser Überbrückungsschichten in unmittelbarer Berührung Überströmt«
-A-
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Verschiedene Arten von Führungsteilen Bind verwendbar.
Bei einem Aueftihrungsbeiepiel haben sie die lOrm senkrechter,
im Abstand voneinander angeordneter Platten, die auf einer oder beiden Seiten mit sich senkrecht erstreckenden ÄLppen versehen
sind, die die benetzbaren Führungsoberflächen darstellen.
Bei einem anderen Ausführungsbeieplel ;)abem sie die Form senkrechter,
im Abstand voneinander angeordneter Wellplatten, bei denen die Bippen der Wellen benachbarter Platten einander zugekehrt
sind, und die benetzbaren senkrechten IHihrungsoberflächen
darstellen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel haben sie die form
senkrechter Stäbe, bei denen die einander zugekehrten Oberflächen zweier Nachbarstäbe die benetzbaren Mhrungeoberflächen
darstellen und von der ersten !flüssigkeit benetzt werden, während die Stab teile zwischen den lftthrungs oberflächen
nicht durch die erste Flüssigkeit benetzt «erden.
Man erkennt, daß gemäß der Erfindung eine flüssigkeit (nach-P stehend manchmal als "Benetzungsflüssigkeit" bezeichnet) dazu
verwendet wird, mehrere Kanäle für den oder die anderen gasförmigen oder flüssigen Stoffe (nachstehend manchmal als der
"nicht-benetzende Stoff" bezeichnet) zu bilden, indem ein Seil des Wand querschnitts des Kanals durch überbrliokungeschlchten
der BenetzungsflÄseigkeit gebildet wird« Diese Überbriickungsfilme
haben zwei freie Oberflächen, die beide mit dem oder den nicht-benetsenden gasförmigen oder flüssigen Medien
in Berührung stehen. Diese Anordnung zeichnet sich durch mehrere
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Vorzüge aus, zu denen die Folgenden gehören«
Diese Anordnung entwickelt eine sehr große Oberfläche für die unmittelbare Berührung zwischen einer Flüssigkeit und dem
anderen flüssigen oder gasförmigen Stoff je Gewichtseinheit
der Führungsteile.
Weiterhin macht diese Anordnung möglich, eine Flüssigkeit mit mehr als einem anderen flüssigen oder gasförmigen Stoff in Berührung
zu bringen. Denn weil die Benetzungsflüssigkeit einen Teil der Kanalwand darstellt, durch die der nicht-benetzende
flüssige oder gasförmige Stoff strömt und weil dieser !eil der Wände zwei aus der ersten Flüssigkeit bestehende freie Oberflächen
hat, kann man ein flüssiges oder gasförmiges Medium mit einer Fläche in berührung bringen und einen anderen
mit der anderen Fläche, wie weiter unten eingehender beschrieben wird.
Außerdem können die Führungsteile nach dieser Erfindung zur Wartung oder zum Auswechseln leichter und unter geringeren
Kosten ein- und ausgebaut werden als die Führungsteile der meisten bisher bekannten Berührungsaustauscher oder die Rohrbündel
der Austauscher durch mittelbare Übergänge.
Durch diese Anordnung werden sehr standfeste und leicht zu überwachende Überbrückungsschichten gebildet, vorausgesetzt
die Erfüllung der Lehre der Erfindung, daß die Flüssigkeit die iiberbrüokungsschicht zwischen den Führungsoberflächen zweier
Führungeteile darstellt, durch einen Teil der Führungsteile von der Flüssigkeit getrennt ist, welche die Überbrückungs-
- 6 109841/UA8
schicht zwischen den Führungsoberflächen jeweils zweier anderer
Führungsteile sowie zwischen denen einee der beiden Führungsteile
und eines dritten darstellt.
Haben die Führungsteile die Form gerippter oder gewe<er Platten,
so ist diese Bedingung auch dann erfüllt, wenn die gesamte Oberfläche der Führungsteile (d,h. einschließlich ihrer nichtführenden
Oberflächen nach vorstehender Begriffbeetimmung) durch die Benetzungsfläesigkeit benetzt und bedeokt ist» Haben Je doch
die Führungsteile die Form von Stäben, so darf zur Erfüllung ™ dieser Bedingung der Teil der Stäbe zwischen den Führungsoberflächen
nicht von der Benetzungsfl+ssigkeit.benetzt sein.
Die Bedeutung dieser Vorschrift wird klarer aus der Beschreibung
einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung hervorgehen.
Gemäß einer weiteren Lösung der Erfindung wirä ein Verfahren zum
großflächigen unmittelbaren Berührungsauatauach zwischen einer ersten Flüssigkeit und einem anderen flüssigen oder gasförmigen
Stoff geschaffen, indem man die erste Flüssigkeit in eine Kammer einbringt, die mehrere senkrechte, im waagerechten Abstand voneinander angeordnete Führungeteile enthält, von denen jedes zwei
oder mehr senkrechte und durch die erste Flüssigkeit benetzbare Führungsoberflächen hat, ferner jede Führungsoberfläche einer
Führungsoberfläche eines benachbarten Führungöteile■zugekehrt,
aber im Abstand von dieser angeordnet ist,· und die e-rste Fifesigkeit
so geleitet wird, daß sie senkrecht fließende Überbrückungsschichten
zwei freie Flächen bildet, die zwei benachbarte Fü"h2*üngsoberflächen
zweier Führungsteile überbrücken, sodaß diese Über-
-> 7 1 0 9 8 A 1 / U 4 8
6ADOBlQiNAi
brückungsschichten einen Teil des Wandquerschnitts jeweils eines
mehrerer, sich senkrecht erstreckender Kanäle "bilden, derart, daß die Flüssigkeit die Überbrückungsschicht zwischen den
Führungsoberflächen zweier Führungsteile darstellt, die durch
•ine Gruppe der Führungsteile von derjenigen Flüssigkeit getrennt ist, die die Überbrückungsschicht zwischen den Führungsoberflächen zweier beliebiger anderer Führungsteile darstellt,
einschließlich einer Paarung von einem dieser beiden Führungsteile
mit einem dritten, und daß man schließlich den anderen flüssigen oder gasförmigen Stoff so leitet, daß er in direktem
Berührungsaustausch mit den Überbrückungsschichten durch diese
Kanäle fließt.
Bei einem Ausföhrungsbeispiel ist die erste Flüssigkeit ein
Heiz- oder Kühlmittel und der «ndere flüssige oder gasförmige Stoff ist ein durch es. zu erwärmender oder abzukühlender Stoff,
der mit ihm praktisch nicht mischbar ist und sich ihm gegenüber inert verhält. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die
erste Flüssigkeit ein Absorptionsmittel und der andere flüssige oder gasförmige Stoff ist ein Gas, das in einem Flüssigkeits/
Gas-Absorptionsvorgang von ihm absorbiert werden soll. Bei
noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der andere flüssige oder gasförmige Stoff eine Flüssigkeit, mit der die erste
Flüssigkeit in einem Sxtraktionsvorgang Flüssigkeit/Flüssigkeit behandelt wird oder die umgekehrt mit der ersten Flüssigkeit
behandelt wird.
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Weitere Kennzeichen und Torsüge der Erfindung ergeben sieh aus
der Beschreibung von Ausführungsbeisplelan anhand der Zeichnungen·
Bauweisen iron Vorrichtungen nach der Erfindung darstellen, bei denen die Äthrungsteile Flatten aindf
nach der Erfindung, bei denen die Ftthrungsteile Stäbe sind;
erf indungsmemäSe Wärmetauscher alt gerippten
Platten als Führung«teile dargestellt sind;
Schnittansi'ohten längs der Linien a—a,
b—b und ο—ο in Fig* 10t und
eines anderen, gemäß der Krfindung gebauten
Wärmetauschers mit Stäben als Hihrungsteilen·
Die schema tie oh in Fig. 1 dargestellte Torrichtung umfaßt mehrere
Platten 2, die sich senkrecht in einer - nioht geaelohneten -Kammer erstrecken und waagerecht im Abstand Toneinander angeordnet
sind. Jede der Platten 2 ist mit mehreren senkrechten Sippen 4 an beiden Flächen geformt, wobei die Hippen benachbarter Platten
aufeinander ausgerichtet sind. Der Abstand «wischen den ausgerichteten Rippen 4 ist der MindestabstanA swieohen den benachbarten Platten 2. Die Ben·tBungeflüssigkeit wird (s«B* rexmittel*
einer weiter unten anhand von Fig. 10 beschriebenen Anordnung )
so zu den Hippen geleitet, daß sie überbrUokungssohichten 6
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bildet, die jeweils zwei ausgerichtete Bippen 4 überbrücken.
Diese Überbriickungsschichten 6 bilden also zusammen mit den Platten 2 mehrere Kanäle, die sich senkrecht durch die Vorrichtung
hindurch erstrecken, wobei der -Haum innerhalb des Kanals in
Fig. 1 mit 8 bezeichnet ist. Sin anderer flüssiger oder gasförmiger Stoff (d.h. der "nicht-benetzende Stoff") wird so
geleitet, daß er in unmittelbarem Oberflächemaustausch mit der die überbrückungsschichten 6 bildenden Benetzungsflüssigkeit
durch die Räume 8 im Innern der Kanäle fließt.
Diese Anordnung liefert eine sehr gro::e Berührungsfläche
zwischen der Flüssigkeit der Überbrückungsschichten 6 und dem
durch die durch diese Schichten gebildeten Kanäle strömenden (d.pfti.durch die Räume 8) flüssigen oder gasförmigen Stoff.
Die gleiche Oberflächenspannung der Benetzungsflttssigkeit
auf den beiden freien Flächen der Überbrückungsschicht hält auch
bei niedriger Aufgabegeschwindigkeit der Flüssigkeit die Überbrückungsschichten intakt.
Beispielsweise ist für die, die Überbrückungsschicht 6 bildende
Benetzungsflässigkeit Paraffin, ein Polyphenyl oder ein anderer
Kohlenwasserstoff geeignet. Der nicht-benetzende flüssige oder
gasförmige Stoff, der so geleitet wird, daß er durch die Räume im Innern der durch die Überbrückungsschiohten gebildeten Kanäle
strömt , kann Wasser sein oder ein Gas wie Stickstoff oder
Wasserdampf. Das Paraffin kann in diesem Falle ein Heiz- oder geheizter Stoff sein, der den anderen flüssigen oder gasförmigen
Stoff während eines Wärmeaustauschvorgangs heizt oder durch ihn geheizt wird. Der Abstand zwischen den Hippen in benachbarten
1 0 9 8 4 1 / 1 U 8 -10-
NAV
Platten und zwischen den fiippan ein und dereelben Platte
bei einer Dicke jeder Hippe von etwa 1 mm etwa 5 mm betragen.
Bei dem Ausdruck "benetzend" und "nicht-benetzend", wie er nachstshend
benutzt wird, handelt es eich um relative Begriffe.
Unter einer "benetzenden" Flüssigkeit ist im Rahmen dieser Beschreibung
eine solche zu verstehen, die verglichen mit der "nicht-benetzenden" Flüssigkeit oder dem "nicht benetzenden"
flüssigen oder gasförmigen Stoff vorzugsweise Benetzungseigenschaften
gegenüber den Führungsteilen hat und insbesondere gegenüber deren Führungsoberfläohen (z.B. die benetzbaren Oberflächen einschließlich der Hippen 4 in Fig. l) hat, die durch die
Flüssigkeit überbrückt werden. So wäre z.B. Wasser verglichen mit
Paraffin nicht-benetzend, während es gegenüber einem Gas oder
einem Dampf wie Stickstoff oder "'asserdaspf /netzend wäre.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Konstruktion wie Fig. 1 mi^ dar Ausnahme
jedoch, daß hler die Platten als koaxiale Zylinder unterschiedlichen
Durchmessers ausgeführt sind, deren Hippen 14 im radialen Abstand voneinander angeordnet Bind. Diese Sippen werden
durch die Überbrückungsschiohten 16 der benetzenden Flüssigkeit
überbrückt, die mehrere der senkrechten Kanäle bilden, durch deren Räume 18 der andere flüssige oder gasförmige Stoff strömt.
In Fig. 5 haben die Führungsteile die Form von Wellplatten 22,
die sich senkrecht durchäie Vorrichtung hindurch erstrecken und
in horizontalem Abstand voneinander angeordnet sind», Die Spitzen
24 der Wellen benachbarter Platten sind einander zugewandt und
- ll'-
109841/1U8
6AO Of^QINAl
stellen die benetzbaren, sich β enkrecht erstreckenden FührungB-oterfläehen
dar, die durch die übe rbriickungs a chicht en 26 der Benetzungsflässigkeit überbrückt werden. Der nicht-benetzende
flüssige oder gasförmige Stoff wird so geleitet, daß er durch die Bäume 28 der Kanäle strömt, die durch die Überbrückungeschichten
26 und die Wellplatten 22 abgegrenzt werden. Die Wellplatten 22 könnten auch als koaxiale Zylinder wie in Pig. 2 ausgeführt
sein.
Pig.4 zeigt die Verwendung sich senkrecht erstreckender Stäbe 32
als Führungselemente. Jeder der Stäbe umfaßt vier sich senkrecht erstreckende Hippen 34, die zu den Hippen benachbarter Stäbe so ™
angeordnet sind, daß zwischen jeweils zwei Hippen ein Spalt zur Aufnahme der Oberbrückungsschichten 36 erhalten wird. Der nichtbenetzende
flüssige oder gasförmige Stoff wird so geleitet, daß er durch die Halme 38 der Kanäle strömt, die durch die Überbrückungsschichten
36 und die Stäbe 32 in der oben beschriebenen Weise gebildet werden.
In Pig. 5 haben die Stäbe 42 rechteckigen Querschnitt, wobei die Ecken 44 jedes Stabes derjenigen des benachbarten Stabes
so zugekehrt ist, daß der Spalt für die überbrückungsschicht 46
der Benetzungsflüssigkeit erhalten wird. Wie im Falle von Pig. 4 wird auch hier der andere flüssige oder gasförmige Stoff so geleitet,
daß er durch die Räume 48 des Kanals strömt, der durch die Überbrückungeschichten 46 und die Stäbe 42 abgegrenzt wird.
In Pig. 6 haben die Führungeteile die Form von Stäben 52 mit
Kreuziuerechnitt, wobei die finden 54 zweier entgegengesetzter
- 12 -109841/UV8
Arme oder Kippen mit denen benachbarter Stäbe so ausgerichtet sind, daß sie die die überbrückungsschichten 56 der Benetzungsflüssigkeit
tragenden Spalte bilden. Man kann jedoch sehen, daß
in Fig. 6 die änden des zweiten Paares entgegengesetzter Arme oder Sippen 54' nicht durch die Benetzungsflttesiökeit überbrückt
werden, sodaß die durch die von "Sem nicht-bersetzenden flüssigen
oder gasförmigen Stoff durchströmten Häume 58 abgegrenzten Kanäle eich ganz bis zu den Wänden des lintels 59 der Kammer, in der
diese Führungsteile angeordnet sind, erstrecken. Sine gleichartig ge Anordnung wäre natürlich auch bei dem anderen dargestellfe
ten Form verwendbar, und es könnten auch alle Rippen der in Fig. 6 dargestellten Form zum Tragen von Überbrüokungsschichten
benutzt werden.
In Fig. 7 haben die Stäbe 62 kreisrunden Querschnitt, wobei gegenüberstehende, einander zugäkehrte Oberflächen 64 benachbarter
Stäbe die durch die Benetzungsflässigkeit 66 überbrückten Spalte bilden, und wobei der nicht-benetzende flüssige oder
gasförmige Stoff durch die Räume 68 zwischen den Schichten strömt.
Bei all den vorstehenden, dargestellten Anordnungen kann mehr
ale ein unterschiedlicher nicht-benetzender flüssiger oder gasförmiger Stoff so geleitet werden, daß er durch verschiedene
der durch äie Überbrückungsschichten gebildeten Kanäle strömt,
und auf diese Weise können verschiedene nicht-benetzende flüssige oder gasförmige Stoffe in ein und derselben Vorrichtung
in direkten Kontakt mit der Benetzungeflüssigkeit gebrecht werden. Sine andere Art und Weise, um verschiedene nichtbenetzende
flüssige oder gasförmige Stoffe in direkten Kontakt
1 0 9 8 A 1 / U A 8 - 15 - GAO OfUGlNAL
mit der Benetzungsflli-ssigkeit zu bringen, besteht in der Benutzung
einer Anordnung, wie sie in Pig. 8 dargestellt ist. Hier sind die Führungsteile (die in der Form von Stäben 72 dargestellt
sind, die aber auch Jede der anderen, in den Figuren
4-6 dargestellten Formen haben könnten) so angeordnet, daß zwischen den durch die Überbrückungsschichten 76 und die Stäbe
begrenzten Kanälen 78 ein Baum 79 gebildet wird. SLn nichtbenetzender
flüssiger oder gasförmiger Stoff kann durch die Kanäle 78 aufgegeben werden, und ein anderer nicht-henetzender
flüssiger oder gasförmiger Stoff mit etwa derselben Dichte kann durch die Bäume 79 zwischen den Kanälen aufgegeben werden,
sodaß beide flüssige oder gasförmige Stoffe in direkten Kontakt
mit der Benetzungsfl+ssigkeit der Überbrückungsschichten 76
kommen. Eenutzt man auf der anderen Seite die Platten (Fig. 1-3) als Führungsteile, so kann man verschiedene, nicht-benetzende
flüssige oder gasförmige Stoffe unterschiedlicher Dichte durch verschiedene Beinen von -Kanälen strömen lassen, wobei die
letzteren durch die Platten voneinander getrennt sind.
Wie bereits weiter oben ausgeführt, ist es wichtig, daß die die
Überbrückungsechicht zwischen den Führungsoberflächen zweier
Führungsteile bildende Flüssigkeit von der die Überbrückungsschicht
zwischen den Führungsoberflächen Jeweils zweier anderer
Führungsteile bildenden Flüssigkeit durch einen Teil der Führungsteile getrennt wird.
Mit jeweils zwei anderen Führungsteilen ist auch eine Paarung
von einem der beiden Führungsteile mit einem dritten gemeint«
- 14 -
1 0 9 8 4 1 / U 4 8
Nur bei einer derartigen Anordnung kann die etie überbeükungeschichten
bildende Benetzungsfl&ssigkeit kontrolliert und die Überbrückungsschicht intakt gehalten werden. Werden Platten
benutzt (Figuren 1, 2 oder 3), so gewährleisten es die Platten. selbst, daß diese Anordnung auch dann erhalten bleibt, wenn die
Benetzungsfl+ssigkeit so rasch aufgegeben werden sollte, daß sie die
Oberflächen (21, 12' bzw. 22» in den Figuren 1 bzw. 2 bzw. 5)
zwischen den Überbrückungsschichten benetzt und bedeckt. Oder
anders gesagt? Wenn Platten benutzt werden, kann die die Überbrückungsschichten
bildende Flüssigkeit nicht von irgend einem Plattenpaar zu einem anderen Plattenpaar fließen, weil dae durch
die Platten selbst verhindert wird. Werden also Platten benutzt, so können - falls das gewünscht wird - die gesamten Oberflächen
der Platten (d.h. einschließlich der Oberflächen 2», 12» und 22»)
benetzt und bedeckt werden, und trotzdem kann das Fließen der Benetzungsflüssigkeit
immer noch so kontrolliert werden, daß stabile Überbrückungsschichten erhalten werden.
Streng getrennt werden muß das aber von dem Fall, wo Stäbe (z.B. Figuren 4-8 ) benutzt werden. Wurden nämlich die Stäbe von der die
Überbrückungsschichten bildenden Benetzungsflttssigkeit volletändig
benetzt und bedeckt werden, so gäbe es keine frennung mehr zwisdhen
den Überbrückungsschichten eines Stabpaares und denen dee anderen
Stabpaares, wie das bei den Platten der Fall ist. Es hat sieh aus
Versuchen ergeben, daß die auf diese Weise gebildeten Oberbrilckungs-"
schichten sehr instabil wären und leicht zerstört werden wurden, da die verschiedene Führungsteile überbrückenden Schichten nicht
voneinander getrennt wären, und die Benetzungsflüseigkeit dazu
neigen würde, von einem Stab zum nächsten zu fließen. Weiterhin
1098A1/U48 -,*
179A020
würde in diesem Fall die Oberflächenspannung einer Überbrückungsschiclit
zwischen je zwei Fülirungsteilen diejenigen anderen iJberbrückungsschichten zerstören, die jeweils einen dieser zwei
Führungsteile mit angrenzenden Führungsteilen verbindet. Aus den
oben angegebenen beiden ^runden würde die Benetzungsflüssigkeit
unkontrolliert an den Stäben entlangfließen und könnte auch ein Teil der Benetzungsflifcssigkeit von den Pülirungsteilen abreißen.
IM bei der Verwendung von Stäben als Führungsteile stabile
Überbrückungsschichten zu erhalten, ist wichtig, daß nicht die
ganzen Oberflächen der Stäbe von der Benetzungsfl+ssigkeit benutzt
und bedeckt werden; es dürfen vielmehr nur die Führungsoberflächen
der Stäbe benetzt werden und die Oberflächen zwischen den überbrückung
sschichten dürfen durch die Benetzungsflüssigkeit nichT
benetzt werden. So dürfen die Oberflächen 32', 421, 54' und 72'
der Stäbe in den Figuren 4-8 von der Benetzungsfliissigkeit nicht benetzt werden, denn dadurch ist jede Überbrlckungsschicht
von den anderen getrennt und kann von ihnen nicht beeinflußt werden.
Fig. 9 stellt eine weitere Anordnung dar, bei der Stäbe 82 mit ^
kreisrundem Querschnitt (oder mit irgendeinem anderen der angegebenen
Querschnitte) benutzt werden und die Überbrückungschichten 86 tragen. Bei dieser Variante sind jedoch einige wenige Stäbe
mit geringerem Durchmesser im Spalt zwischen den die Überbrückungeschichten tragenden Oberflächem der Stäbe angeordnet. Diese dünneren
Stäbe 87 können vollständig mit der Benetzungsfliissigkeit überzogen sein, ohne daß - solange die die Überbrückungsschichten
tragenden Bäume 82' der Hauptstäbe 82 nicht überzogen sind, wie
- 16 1 0 9 S U 1 / U U 8
oben anhand der Figuren 4 - 8 beschrieben ist - die Stabilität der Öberbrückungsschicht darunter leidet.
Pig. IO stellt einen Kons trukt ions vor schlag für ein System dar,
das zwei nach der Erfindung konstruierte Wärmetauscher amfaßt.
Dieses System ist insbesondere für die Verwendung in der Mehrstuf en-Destillationsanlage entworfen worden» die in unserer
Patentschrift 1fr. P 17 69 768.6 beschrieben iet und totfaßt sjwei
Wärmetauscher 100 und 102» die durch eine praktisch gleichartige,
aber nicht identische Konstruktion gekennzeichnet ist. Im Wärmetauscher 100 wird aufsteigendes kaltes öl (die BenetBungeflüesigkeit) durch absteigendes heißes destilliertes Wasser (der nichtbenetzende flüssige oder gasförmige Stoff) geheist, während im
Wärmetauscher 102 das erwärmte Ql (die BenetzungefÄseigkeit)
veranlaßt wird, aufwärts durch den Wärmetauscher su strömen, um kaltes, salzhaltiges Wasser (der nicht-benetzende flüssige oder
gasförmige Stoff) zu erwärmen. Aus in unserer Patentschrift ITr. P 17 69 768.6 geschilderten Gründen (die für ein Verständnis
dieser Erfindung unwesentlich sind) fließt das Oi zwischen den
Wärmetauschern 100 und 102 in einem Haupteentralweg und auf einem
oder mehr anderen Wegen oder Uhterkreisen, von denen jeder bei einem anderen Temperaturbereich als die anderen arbei 1Te^y und außer-
■■"•f&TS ■■'■■■
dem ist jeder Wärmetauscher in mehrere Abschnitte mit" unterschiedlicher horizontaler Quereohnittsflache miterteilt, die
von den die Oberbrüokungseohiohten tragen/lührungsteilsii elnge—
nommen werden. (Patentschrift Sr. 17 69 768.6 beschreibt swei
Unterkreise für das Ol und drei verschiedene Abschnitte der Wärmetauscher, während hier nur ein ünterkrti» ftir das UL und nur ewei
-■17 - v
. " " "
109841/1449
Abschnitte der Wärmetauscher dargestellt Bind, um unter Beibehaltung derselben allgemeinen Prinzipien die vorliegende Beschreibung xu τβreinfachen).
Der Wärmetauscher IDO umfaßt zwei Abschnitte 100a und 100b, wobei
der letztere eine größere !Querschnittsfläche hat als der erstere.
Bas heiße destillierte Wasser (der nicht-benetzende flüssige
oder gasförmige Stoff) tritt durch die Einlasse 103 oben ein und tritt unten aus den Auslassen 104 kalt aus. !Das öl (die Beneteungsflusaigkeit) tritt durch den Einlaßt 106 unten ein, wobei ein Teil
durch den. Auslaß 108b am Bude des Abschnitts 100b des Wärme tausche» %
auetritt, während der ^est durch den Auslaß 106a am Bade der Abschnitte 100a austritt.
Die l?öarunga teile im Innern der Wärmetauscher gehören zu dem in
Hg» 1 dargestellten Typ, indem sie nämlich sich senkrecht erstreckende flatten 112 ait Sippen 114 auf den gegenüberliegenden
Flachen, umfasaen. Sine Gruppe derartiger gerippter Platten befindet eich in. Abschnitt 100a des Wärmetauschers und eine größer«
Gruppe in Abschnitt 100b. Die beiden Gruppen gerippter Platten
sind miteinander verbunden durch mehrere kurze Stäbe 116 mit ™
Xreuaquerachnitt (des in Fig. 6 dargestellten Typs), die mit den
Rippen, der Plattes, fluchten. Die kurzen Stäbe 116 befinden sich
mm. oberen Äide de« unteren Abschnitt· 100b· Unmittelbar über den
Stäben, ist der Mantel 115 rtm Abschnitt 100b mit dem von Abschnitt
100a verbunden, und von der Innenfläche dieser Verbindungsstelle hängt eine ringförmige Platte 117 herab, die mit dem Mantel 115*
von Abschnitt 100a bündig abschließt. Diese ringförmige Platte
ergibt einen ringförmigen Baum 118, in dim sich «in Teil da« Öls
eaamelt, bevor e« durch den Aualaß 108b entweicht.
1Q9841/U4S
- 18 -
17S4Ö20
Am unteren Side des Warmetauaciaere 100» deren das das Gl eingelaesen
wird, befindet sich eine ss^ekaferte Sdüssel 119 ait einer
mit mehreren Öffnungen versehenen aa&waaad 120, sowie eine zweiW''
umgekehrte Schüssel 122 nit einer mit einer Eemtralen Öffnung ':
versehenen Sadplatte 124, wofcei In. dieser Öffnung ein '©rössel-· -''
ventil 126 angeordnet ist« Bie unteren Bsdem- der Hatten 112
enden 10 bis 20 ca über einer "Trennwand 128, oma! sind, tat einem
geringen Abstand über der Platte 121 angeordnet, die Sippen
Jedoch reichen über die unteren Soden der !flatten f»i»Ma»a« gud
gehen durch Schlitze in der Trennwand 128, wobei Jeder dieser
Schlitze mit einer Seihe der Bippearrorspra»e«s U4f fluclitet.
Über der Trennwand 128 angeordnet and τοπ. ihr gebalten sind
mehrere langgestreckte Sachsen 150, die rechtwinklig zu den
Platten 112 liegen und alt TrejanwämleJi 151 geXorart sind. Die
Buchsen 130 fluchten mit den Sippen-114 der Hatten, and die
Eippenvorsprünge 114' gehen sa beiden Seiten der Bacheentreimwände
151 durch die Bacheen nlndnreiL {Pig. 10*).
Im Abschnitt 100b des ISraetaiasehers «aft«n die Flatten durch.
mehrere U-ELesBente 132 gelialten, die en den Twnenflachen streier
Halteplatten 134 an den jgegenaberlieeenteai Seiteai rtm Abschnitt
100b des fänaetauschere «33,gebraekt sind, «1« es' auf' 'MIg- 10a
dargestellt 1st. Me H-SLeetente 132 nabaea die Kit Flanschen
versehenen Soden der Platten 112 am? waA. halten sie elefaar fest.
Der Sana 133 «riechen den Heißplätten 151 «rad dea aSaatel 123
des Wärmetetiachers In Abschnitt 100b kaxai mit. einer Inerten
Jlüeaigieit - «le etna deBoelbem ^eterial, «lie. ee ala
31 verwendet wird - «sfUlt werde*, te «rft· klar »ela, §mS
109*41/1**·- ~ "*
dieser Baum und die Breite der Platten 134 in Fig. 10a etwas übertrieben dargestellt sind, denn bej&iner typischen ausgeführten
Konstruktion, wc l^-.r Durchmesser einige Meter betragen würde,
wäre die Krümmung des Enteis viel geringer, als es hier dargestellt
ist. In der Praxis wird der größte Teil der Platten 112 durch U-ELemente 132 gehalten, die direkt an der Innenfläche
des ^antels 115 befestigt sind.
Abschnitt 100a des Wärmetauschers ist praktisch ebenso aufgebaut, hat aber eine kleinere Querschnittsfläche als Abschnitt 100b
und enthält keine Halteplatten 134. Die U-ELemente 132 und 132*
(Pig. 10b) sind an den Innenflächen des Wärmetauschermantels als Unterstützung für die gerippten Platten 112 befestigt.
In diesem oberen Abschnitt 100a befinden sich nur vier solcher Platten, während es im unteren Abschnitt 100b sechs sind. Wie
bereits weiter oben ausgeführt, sind die Hippen des oberen Abschnitts durch die kurzen Stäbe 116 mit den ausgerichteten
Bippen des unteren Abschnitts so verbunden, daß die zwischen diesen Bippen durch den unteren Abschnitt 100b laufenden Überbrückungsschichten
der Benetzungeflüssigkeit auch durch den
oberen Abschnitt 100a weiterströmen. Die Übrigen, durch den "
unteren Abschnitt 100b strömenden Überbrückungsachichten sammeln eich in den Bäumen 118 und das öl entweicht durch 108b.
An den gegenüberliegenden Innenflächen des Mantelabschnitts 100b, gegenüber den die Halteplatten 134 tragenden Seiten des Mantels
befinden eich mehrere Stäbe 137, von denen jeder mit einer Bippe
114 einer !feldplatte 112 fluchtet. Diese Stäbe tragen im Zusammenwirken
mit den Bidrippen die Überbrückungeschichten der Sidrippen.
109 841 /U48 - 20 -
Auch. Im Mantelabschnitt 100a sind mehrere Stäbe 138 zum Tragen
der iiberbrückungsschichten der äfcidrippen in1diesem Abschnitt angeordnet.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird das kalte Beneteungsöl durch
den Einlaß 106 eingelassen, fließt durch die perforierte Wand 120 der umgekehrten Schüssel 119 und dann durch das Drosselventil 126
in Platte 124. Diese Elemente haben die Aufgabe, für einen gleichmassigen und regulierten FIuB des Öle zu sorgen. Die Schlitze
in Trennwandplatte 128 und die Buchse 130 leiten dann das Öl so, ™ daß es zwischen die fiippenvorsprünge 114* fließt und überbrückungs-*
schichten über die Spalte zwischen diesen Bippenvoreprüngen bildet·
Diese Überbrückungsschichten des Öle fließen aufwarte (in diesem
Beispiel durch Auftrieb, weil das Benetzungsöl leichter ist als das
abwärts strömende, heiße destillierte Wasser, das am oberen Knde
des Wärmetauschers eintritt) und bilden dabei die Kanäle für das abwärts strömende, destillierte Wasser, wie oben (insbesondere anhand von Pig. I) beschrieben.
Am oberen Snde des Wärmetauschers enden die Bippen 114 auf den Platten 112 und die Platten umfassen ungerippte, obere Verlängerungen 112', die in etwa der gleichen Höh· enden wie die oberen
Flächen zweier gekrümmter Prallbleche 140. Die Benetzungsölüberbrückungssohichten steigen bis zu den oberen Baden der gerippten Platten 112, und dann fließt die Flüssigkeit weiter längs
den benetzbaren Verlängerungen 112* (Fig· 10c). Die aus destilliertem Wasser bestehende, nicht-benetzende Flüssigkeit wird am oberen
Snde durch die Einlasse 103 aufgegeben und strömt abwärts durch diejenigen Räume (z.B. Baum θ in Fig. 1), die die durch die überbrückungsschichten gebildeten Kanäle darstellen.
109841/1U8
- 21 -SAO ORIGINAL
£in Seil des öle entweicht durch den Mittelauslaß 108b, wie
bereits oben angegeben, und der -Hest durch den oberen Auslaß 108a
mit einer höheren Temperatur, während das gesamte destillierte Wasser duroh den Auelaß 104 entweicht.
Der Wärmetauscher 102 ist sehr ähnlich aufgebaut wie 100 und wird zum Srhitzen kalten, salzhaltigen Wassers benutzt, das
oben durch die Einlasse 150 aufgegeben wird und unten durch den Auslaß 152 entweicht,
Wärmetauscher 102 arbeitet bei einem niedrigeren Druck als m
Wärmetauscher 100 (die Gründe dafür sind in der Patentschrift Nr, 17 69 768.6 angegeben, eind aber für das Verständnis dieser
Srfindung unwesentlich), und daher wird das durch den Auslaß 108a entweichende öl durch einen Krafterzeuger M geschickt,
bevor es in den unteren Binlaß 154a des Wärmetauschers 102 gelangt.
Ebenso geht das duroh den Auslaß 108b des Wärmetauschers 100 durch einen anderen Krafterzeuger M1, bevor es in den Binlaß
154b an der Verbindungsstelle zwischen den beiden Teilen 102a und 102b des Wärmetauschers 102 gelangt. Sämtliches - Jetzt kalte-Benetzungsöl
entweicht durch den Auslaß 156 am oberen Sude von Wärmetauscher 102 und durchläuft dann eine Pumpe p, wo sein Druck
vor dem Eintritt in den SLnlaß 106 am unteren Ende des Wärme tauschere
100 erhöht wird·
Die Verbindungsstelle 160 zwischen den beiden Abschnitten des
Wärmetausohers 102 ist in Pig. 10b dargestellt, und man sieht,
daß sie etwas andere aufgebaut ist, als die des Wärmetauschers
100.
- 22 109841/U48
Beim Wärmetauscher 102 steigt das Öl von einea Abschnitt (102a)
mit einer Anzahl (z.B. vier) gerippter Platten 112 in den oberen Abschnitt (102b) mit einer größeren Anzahl (e.B. sechs) gerippter
Platten. Die Platten in den beiden Absohnitten sind durch Stäbe 162 verbunden, die den Stäben 116 im Wärmetauscher 100 entsprechen.
Die Stäbe 162 fluchten mit den vier Platten dee unteren
Abschnitts 102a und den mittleren vier Platten des oberen Abschnitts
102b. Biese vier Platten in beiden Abschnitten werden von Einlaß 154a mit Öl beaufschlagt. Die beiden Äidplatten des
oberen Abschnitts aber werden vom SLnIaB 154b her mit öl beaufschlagt.
Dazu sind zwei gegenüberliegende Boden der Verbindungsstelle 160 mit einem Prallblech 164 mit wellenförmiger Gestalt
(fig.10) versehen, d.h. mit einem Prallblech mit mehreren einwärts
und auswärts gerichteten Biegungen. Die Inneren Biegungsenden 164*
des Prallblechs fluchten mit den Btidplatten 112 und die äußeren
Rippen 114 fluchten mit den Bäumen knapp innerhalb dieser Biegungen.
Am Wärmetauschermantel sind mehrere Stäbe 166 angebracht,
die in den Bäumen zwischen den äußeren Biegungsenden 164" des Prallblechs angeordnet sind, und zwar mit den äußeren Bippen
der Platten fluchtend. Bei dieser Anordnung wird das öl so geleitet,
daß es vok SLnlaß 154b aus Über den Baum 167 zwischen
dem Außenmantel und dem Prallblech 164 zu den Spalten zwisohen den Stäben 166 und den Außenrippen 114 der Außenplatten 112
fließt. Sämtliches öl (d.h. das, das durch die Sinläeee 154a und
154b eintritt) steigt in das Oberteil des Abschnitte 102b, wo die Hippen 114 enden. Und dann setzt das öl seine Aufwärtsbewegung
fort, indem es die ungerippten Verlängerungen 112' der
Platten benetzt, und entweioht sohließlioh durch den Aualaß 156,
wie es beim Wärmetauscher 100 beschrieben worden 1st·
1098 4 1/1U8 -23-
A? U:: ent/ifigeKftWsa^.^teü Iimenf läclien des -^ntel.yr -*:-! hr.it ta 102a
a;..rl i-'iiiir^;."; Stäbe li>8 sagecri ποτ, die den £tabe·:: 1^5 dee Uan~
te "■ ;Lb-;Ciiiiit;t-ä 100a. ent fr: rechen -;nd svissjiLi&n ^ it άτ.. Sndrippen
ο:- ■."": erbr ^.: Kun^. sffi ο hi cn ten tragen, and im Abaniui"' tJ~ ICPb sind'
T3U-.: rere zweite 3'ti-be 170 ang-roränet, die den 3tac.^r 137 des
AS:t'.:,i:äii"tta 100b ex-tspreoUen und z^saiLmeii mit den ii;irippen in
ajcseu.. Absüb.uitt; die Überbruckungsechichten trager:. Die Stäbe
1'".-■■/ sind vorzugsweise einstückig mit; den Stäben 16c verbunaen,
wcVei die letzteren ein wenig breite* sind, um die Bildung
der- üb erbräcltun^B schicht en beeeer zu gewährleisten,
Ei- j.u-i'fte klar sein, daß zwar in beiden Wärmetauschern IOC und
102 die benetzende Flüssigkeit leichter iat als die nichtbenetsende
flüssigkeit, was zur Folfee hat, daß die benetzende Plllsaigkeit aufsteigt und daher von unten in den Wärmetauscher
eingebracht und von oben abgezogen werden muQj die Vorrichtung
könnte aber auch fur benetzende Flüssigkeiten benutzt werden,
die schwerer als der nicht-tenet-zende flüssige oder gasförmige
Stoff sind, und in diesem Fall würde die benetzende flüssigkeit
von oben aufgegeben werden. Auch in einem solchen Falle könnte
praktisch derselbe Aufbau benutzt werden, mit der Ausnahme, f daß man den Wärmetauscher umdrehen würde, sodaß diejenigen
Blemente, die die benetzende Flüssigkeit so leiten, daß sie die
Überbruckungsechichten bilden, oben im Wärmetauscher und nicht unten angeordnet wären.
Das Vorhandensein der Buchsen 130 ist besonders dann wichtig,
wenn der Wärmetauscher für einen Zweck verwendet wird, bei dem alS nicht-benetzende flüssige oder gasförmige Stoff sowohl
eine Flüssigkeit als auch ein Gas oder einen Dampf umfaßt
109841/U48 -24-
(wobei beide nicht-benetzenden flüe β igen oder gärffCrmiTgen* Stoffe
leichter als die benetzende Flüssigkeit sind)* und bei dem man den Wärmetauscher, wie oben beschrieben, umdreht· Hier würde
sich zwischen den flüssigen und gas- oder dampfförmigen Phasen
der nicht-benetzenden flüssigen oder gasförmigen Stoffe eine Grenzschicht ausbilden, und wenn die Buchsen 130 nicht vorhanden
wären, wurden die von der benetzenden Flüssigkeit gebildeten überbrückungsschichten abreißen, wenn si· diese Grenzfläche
passieren. Ordnet man aber die Buchsen 130 so an« daß sie sich
durch diese Grenzfläche zwischen den flüssigen und den gas- oder φ dampfförmigen Phasen der nicht-benetzenden flüssigen oder gasförmigen Stoffe hindurch erstrecken, so werden die überbrückunge-8chictLten nicht durch diese Grenzfläche gehen und keine Neigung
zum Abreißen haben.
Fig. 11 zeigt eine Anordnung zum Leiten der benetzenden Flüssigkeit zu den Fphrungstellen, wenn Stäbe als Führungeteile verwendet werden. Bei den in Fig. 11 dargestellten Stäben 172
handelt es sich um den kreisrund-gerippten Typ, der in Fig. 4 dargestellt ist, sie könnten aber auch zu einem der anderen,
P in den Figuren 5-7 dargestellten Typen gehören.
Zur Bildung der Überbrliokungeschichten zwischen den Stäben 172
umfaßt die Vorrichtung mehrere Buchsen 174 mit rechteckigem Querschnitt, die in den Bäumen zwischen den Stäben und mit den
letzteren fluchtend angeordnet sind. Der nicht-benetzende flüssige oder gasförmige Stoff (oder Stoffe) fließt durch die
Buchsen 174, während die benetzende Flüssigkeit durch die
Außenflächen der Buchsen zu den Bäumen 176 «wischen den Buchsen
geleitet wird und auf diese Weise die öberbrüokungeschichten
zwischen benachbarten Stäben bildet· Bs dürfte klar sein,
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-- '25 -
daß die Buchsen 174 an demjenigen Bade der Vorrichtung angeordnet
sind, durch das der benetzende flüssige oder gasförmige Stoff eingebracht wird, d.h. im Falle der in Pig. IO dargestellten
Vorrichtung am unteren Side.
Wie bereits oben ausgeführt, könnte die Vorrichtung von Fig. (wie auch die von Fig. 11) auch für Zwecke Anwendung finden, bei
denen der nicht-benetzende flüssige oder gasförmige Stoff sowohl eine flüssige Phase als auch eine Gas- oder Dampfphase umfaßt.
Bin Beispiel dafür ist eine Blndampfkolonne, wie sie in einem
System zum Konzentrieren vin Salzsole oder in einer wasser- —
entsaliungsanlage verwendet werden kann, wo der nicht-benetzende
flüssige oder gasförmige Stoff Salzwasser und dessen Dampf sind, und die benetzende Flüssigkeit ein Heizstoff ist zum Erhitzen
und Verdampfen des salzhaltigen Wassers, das schwerer als das salzhaltige Wasser ist (wie etwa "Aroclor·*). Bin anderes Beispiel
ist eine Kondensationskolonne - z.B. in einer Wasserentsalzungsanlage - wo der nicht-benetzende flüssige oder gasförmige
Stoff Wasserdampf und das daraus kondensierte "asser sind und
die benetzende Flüssigkeit ein Klihlstoff zum Kondensieren des Wasserdampfs ist, das schwerer als dae Wasserkondensat ist ™
(wie etwa "Aroclor")·
in den Anordnungen dieser Erfindung die durch die Überbrückungsschichten
gebildeten Kanäle eine gewisse Ähnlichkeit mit den Bohrbündeln der indirekten Wärmetauscher haben, kann
man diese Erfindung in den meisten Fällen auch dort anwenden, wo Sohrbündel benutzt werden. Ss iat sogar ins Auge gefaßt,
sie in der "Dünnechichtverdampfung" und der "Dünnschichtkondensation11
analogen Prozessen einzusetzen, die zwar an sich bekannte Prozesse sind, aber bisher in Indirektkontakt-Wärmetauschern
durchgeführt worden sind. - 26 -
-^*'''Bau fe
Man sieht, daß die Erfindung neben den oben kurz beschriebenen
Vorzügen den Bau von Hinrichtungen zur Behandlung flüssiger
oder gasförmiger Stoffe in direktem Kontakt ermöglicht, die pro
Gewichtseinheit der Führungsteile eine sehr große direkte Kontaktfläche haben. jSb folgt nun ein Beispiel für den Aufbau
eines Wärmetauschers gemäß Fig. 1 oder 10, atiLS dem das Gewicht
gerippter Stahlbleche pro Quadratmeter Wärmetauscherfläche berechnet werden kann. Die Dicke der Bleche und Sippen soll 0,5 mm
betragen, der Abstand zwischen benachbarten Platten (einachließlieh
der Dicke der Platten) 7 tbm und der Abstand zwischen
den Sippen benachbarter Platten und zwischen den Bippen ein und derselben Platte 5 mm.
In einem Kubikmeter kann man 1000/7 oder 143 Platten von
1 Quadratmeter mit 1000/5 oder 200 Hippen pro Seite und pro Meter Länge unterbringen. Das entspricht 143 x 200 χ 2 oder
57.200 m 0,5 mm dicker und 0,75 mm breiter Kippen. Das Gewicht der Platten beträgt dann 143 x 0,5 x 8 oder 572 kg und das Gewicht
der Hippen berechnet sich zu 572000 χ 0,005 χ 0,0075 x 8
oder 172 kg, sodaß das Gesamtgewicht von Platten und Kippen 744 kg beträgt.
Derartige Fürhungselemante bilden etwa (1000/7) χ (1000/5) oder
28.600 Meter Kanäle mit einem Innendurchmesser von etwa 5 vm. und
1 Kubikmeter des Wärmetauschers hat dann eine innere Gesamtoberfläche von 28.600 χ 0,005 χ 3,14 oder 450 Quadratmetern.
Demgemäß beträgt das Gewicht der Platten und Bippen pro Quadratmeter Wärmetauscheroberfläche 744/450 oder 1,65 kg. Werden zwei
Direktkontakt-Wärmetauacher benötigt (Fig. 10), näalioh einer
zum Erhitzen und einer zum Kühlen, ep werden je Quadratmeter
109841/1U8
- 27 —
aaftD
der gesamten (Erhitzunga- und Kühlunga) Wärmetauacheroberflache
etwa 3»5 kg Platten und Hippen von 0,5 mir. Dicke benötigt.
i)ie obigen Vorrichtungen aind beschrieben worden unter beaonderer
Berücksichtigung der Verwendung ala Wärmetauscher (*.£. für daa
Entsalzen von Wasser oder für daa Konzentrieren von Salzsole)} es durfte aber klar sein, daß sie auch f'lr andere Zwecke benutzt
werden können, wie etwa für Abaorptionsprozease Flüaaigkeit/Gas,
Sxtraktionsprozesae Flüssigkeit/Blüasigkeit und die anderen
Prozesse, die eine große !Fläche direkten Kontakts zwischen ^iner
Flüssigkeit und einem oder mehreren anderen, flüssigen oder gas- %
förmigen Stoffen erfordern. Sin Beispiel für einen AbsorpÜonsprozeß
Flüssigkeit/Gas ist die Absorption von Ammoniak durch Wasser wobei die abwärts^ fließende, benetzende Flüssigkeit Wasser ist
und der aufwärts strömende, nicht-benetzende flüssige oder gasförmige Stoff Amminiakgaa- 3in Beispiel für einen Extraktions-r
prozeß Flüssigkeit/Flüssigkeit ißt das Raffinieren von Mineralöl, wobsi das rohe Lüneralöl die benetzende Flüssigkeit ist und
aufwärts fliegt, und wobei ein Lösungsmittel wie etwa llitrobenzol
der nicht-benetzende flüssige oder gasförmige Stoff ist und ab- Λ
wärts fließt,
109841/1U8
ΟβΑΟ
Claims (22)
1. Großflächiger Oberflächen-Berührungeauetausoher zwischen
einer ersten Flüssigkeit und einem zweiten flüssigen oder gasförmigen Stoff, der eine Kammer mit einem Binlaß und
einem Auslaß für die erste Flüssigkeit und einen Binlaß und einen Auslaß für den zweiten Stoff umfaßt und mehrere,
senkrechte, waagerecht im Abstand voneinander angeordnete Führungsteile, dadurch gekennzeichnet, daß
a) jeder dieser Führungsteile zwei oder mehrere senkrechte
durch die erste Flüssigkeit benetzbare Führungsoberflächen ausbildet, die einer Führungsoberfläche eines
benachbarten Führungsteiles zugekehrt sind und In
Richtung auf diese Führungsoberfläche derart waagerecht
vorspringen, daß der Abstand zwischen den Führungsoberflächen benachbarter ^'eile der Hindestabstand zwischen
diesen ^eilen ist.
b) Einrichtungen die erste Flüssigkeit derart von ihrem
Einlaß zu diesen Führungsteilen leiten, daß sie senkrecht
fließende Überbrüokungssohichten au« der ersten
Flüssigkeit bildetderart, daß Jede Schicht zwei *
freie Flächen hat und zwei benachbarte Führungsoberflächen
zweier Führungsteile überbrückt,
- 2 109841 / 1U8
Bankverbindungen! Deutsche Bank A.-G., GOlersloh/Westf. Konto 3344251 / Pojtsrfiedkonto Dortmund Nr. 21717
c) sowie diese Leiteinrichtungen die Überbrückungsschiehten
zwingen, einen '-i-'eil des Wand querschnitts
jeweils eines von mehreren, senkrechten Kanälen zu bilden, und
d) die die Überbrückungsschicht zwischen den Führungsoberflächen zweier Führungsteile darstellende
Flüssigkeit durch eine Gruppe der Führungsteile von
derjenigen Flüssigkeit getrennt ist, die die tfberbriickungsschicht
zwischen den Führungsoberflächen jeweils
zweier anderer Führungsteile bildet, einschließ-
lieh einer Paarung eines dieser beiden Führungsteile ^
mit einem dritten, und
e) Einrichtungen, die den anderen flüssigen oder gasförmigen Stoff so leiten, daß er in unmittelbarer Oberflächsnberührung
mit den Überbrückungsschichten durch diese
Kanäle strömt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile im Abstand voneinander angeordnete senkrechte
Platten mit senkrechten Hippen auf einer oder beiden Seiten sind, die die benetzbaren Führungsoberflächen
darstellen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Äührungateile im Abstand voneinander angeordnete, Bankrechte
Wellplatten mit einander zugekehrten Spitzen der Wellen benaohbartar Platten als benetzbare Führungsoberflächen
eind.
1 0 9 8 4 1 / U 4 8
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Platten als gleichachsige Zylinder mit verschiedenem
Durchmesser sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile senkrechte Stäbe sind, bei denen die
einander zugekehrten Oberflächen zweier benachbarter Stäbe die benetzbaren Führungsoberflächen darstellen, die von der
ersten Flüssigkeit benetzt werden, die Teile der Stäbe zwischen diesen Ftihrungsoberflächen ,jedoch durch die erste
™ Flüssigkeit benetzt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen runden Querschnitt dieser Stäbe.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Hippen auf den Stäben, als benetzbare Führungsoberflächen,
8. Vorrichtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch einen
vieleckigen Querschnitt der Stäbe in solcher Anordnung, daß eine Scke des Vieleckes jedes Stabes der des benachbarten
Stabes zugekehrt ist und dieser Zwickel die benetzbare Führungsoberfläohe ausbildet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, daduroh gekennzeichnet,
daß der Einlaß und Auslaß für die erste Flüssigkeit gegenüber dem Jäinlaß und dem Auslaß für den anderen flüssigen
oder gasförmigen Stoff an entgegengesetzten Siden der Kammer
angeordnet sind, sodaß die erste Flüssigkeit im Gegenstrom
zum anderen flüssigen oder gasförmigen Stoff fließt.
10984 1 /U48
BAO
10« Vorrichtung nach einem der Ansprache 1 bis 9» gekennzeichnet
durch eine Unterteilung der Kammer' in mehrere Ab schnitte von unterschiedlioher waagerechter Querschnitteflache,
die von den Fuhrungateilen eingenommen wird.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gek<?nn zeichnet
durch Leiteinrichtungen für die erste Flüssigkeit mit einer Trennwand am iSinlaßende, die einen Behälter
für die erste Flüssigkeit abgrenzt, und diese Trennwand mit mehreren Schlitzen versehen ist, von denen jeder mit
einer fieihe der Führungsteile fluchtet, um die Flüssigkeit ™
auf deren Führungsoberflächen zu leiten.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen für die erste
Flüssigkeit mehrere Buchsen umfassen, von denen jede mit
einer -Reihe der Führungs teile fluchtet, um die Flüssigkeit auf deren Oberflächen zu leiten.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, d alt die Kammer teilweise als Schüssel ausge- J
bildet ist, die einendig eine Seitenwand und eine Lochwand hat, deren anderes Bnde dagegen offen ist, ferner das
schuss eiförmige Teil in der -kammer zwischen dem Sinlaßende
für die erste Flüssigkeit und den Einrichtungen zum Leiten der ersten Flüssigkeit zu den Führungsteilen angeordnet
ist, und die gelochte &idwand den letztgenannten Sinrichtungen
zugekehrt ist.
- 5 109841/U48
14. Verfahren zum betrieb eines großflächigen Berührungsaustauschers
zwischen einer ersten Flüssigkeit und einem anderen flüssigen oder gasförmigen Stoff nach den
Ansprüchen 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß
a) die erste Flüssigkeit in eine Kammer mit mehreren senkrechten, waagerecht im Abstand voneinander angeordneten
Führungsteilen eingebracht wird, von denen Jedes zwei oder mehrere senkrechte, durch die erste
Flüssigkeit benetzbare Führungsoberflächen hat, jede
Fläche einer Führungsoberfläche eines benachbarten Fä-hrungsteileB zugekehrt, aber im Abstand von dieser
angeordnet ist}
b) die erste Flüssigkeit so geleitet wird, daß sie senkrecht fließende überbrückungsschichten bildet,
von denen jede zwei freie Flächen hat und zwei benachbarte FührungsOberflächen zweier Führungeteile überbrückt
1
c) dabei die Überbrüekungsschichten einen Teil des Wandquerschnitts
von jeweils einem von mehreren, sich senkrecht erstreckender Kanäle bilden, und
d) die die überbrückungsschicht zwischen den Führungsoberflächen zweier Führungsteile bildende Flüssigkeit
durch eine Gruppe de* Führungsteile von derjenigen Flüssigkeit getrennt wird, die die Überbrüokungsschicht
zwischen den Führungsoberflächen Bweier
anderer Führungsteile einschließlich einer Paarung
eines der beiden Führungsteile mit einem dritten, bildet, und
109841 /1 US - 6 -
OAS
e) der andere flüssige oder gasförmige Stoff so geleitet wird, daß er im Berührungsaustausch mit den
Überbrückungsschichten durch die Kanäle fließt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der andere Stoff eine Flüssigkeit ist, die gegenüber den Führungsteilen schlechtere
BenetzungseigenschaCten hat als die erste Flüssigkeit.
16. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der andere Stoff ein Gas oder ein Dampf ist oder ein Gras und/oder einen Dampf
enthält.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 14 bis 16, bei
dem die erste Flüssigkeit ein Heiz- oder Kühlmittel ist lind bei dem der andere flüssige oder gasförmige Stoff ein
durch ihn zu erhitzendes oder zu kühlendes MLttel ist,
das mit ihm praktisch nicht mischbar und ihm gegenüber inert ist,
18. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 14 oder 16, bei dem die erste Flüssigkeit ein Absorptionsmittel ist und der andere
flüssige oder gasförmige Stoff ein Gea, das von ihm in einem Abeorptionsprozeß des Typs Flüssigkeit/Gas
absorptiert wird.
19. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 14 oder 16, bei dem der andere flüssige oder gasförmige Stoff eine Flüssigkeit
ist, die in einem Bxtraktionsprozeß des Typs Flüssigkeit/
Flüssigkeit die erste Flüssigkeit behandelt oder duroh die erste Flüssigkeit behandelt wird.
·" 7 ■■
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BAD ORtGiNAL
20. Verfahren nach, einem der Ansprüche 1, 14 bis 19 , dadurch
gekennzeichnet, daß in die Vorrichtung ein zusätzlicher,
und flüssiger oder gasförmiger Stoff eingebracht/in direktem Austausch mit der ersten Flüssigkeit angewendet wird,
sowie dieser zusätzliche flüssige oder gasförmige Stoff derjenigen Fläche der ^berbrückungsschichten zugeleitet wird,
die derjenigen entgegengeyetzt ist, die sich im Ob-:rflächenaustausch
mit dem anderen flüssigen oder gasförmigen Stoff befindet.
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der zusätzliche flüssige oder gasförmige Stoff so geleitet wird, daß er durch andere
Kanäle als der andere flüssige oder gasförmige Stoff fließt.
22. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 20, bei dem die Kanäle
im Abstand voneinander angeordnet sind, und der zusätzliche flüssige oder gasförmige Stoff so geleitet wird, daß er
durch die Bäume zwischen diesen Kanälen fließt.
109841/1448
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