DE2619688C3

DE2619688C3 - Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen

Info

Publication number: DE2619688C3
Application number: DE2619688A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr.-Ing. 5100 Aachen Regehr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-05-04
Filing date: 1976-05-04
Publication date: 1984-11-15
Also published as: BR7702848A; US4141706A; DE2619688B2; DE2619688A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit gewellten Platten mit auf den Wellenbergen angeordneten Fangtaschen, Einlaufabschnitten und Auslaufabschnitten zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus einem strömenden Gas der Anströmgeschwindigkeit ν mit definiertem Tropfenspektrum und Abscheidegrenztropfendurchmesser dr, wobei die Wellen der Platten eine Wellenlänge λ aufweisen und mit einem Teilungsmaß Γ Strömungskanäle der Strömungskanallänge Lk bildend parallel zueinander so angeordnet sind, daß die von den Fangtaschen gebildeten Fangtaschenkanäle vertikal verlaufen, und wobei die gewellten Platten aus S-förmigen Teilplatten mit Überstandsabschnitten zusammengesetzt sind. — Die Einlaufabschnitte können bestimmt ist. Für die meisten Fälle der Praxis bei der Behandlung von industriellen Abgasen ist es ausreichend, das Teilungsmaß Tim Bereich von 15 bis 30 mm zu wählen, während die Wellenlänge λ das 2fache bis 7fache des Teilungsmaßes T ausmachen soll. — Die erfindungsgemäße Baulehre gilt auch dann, wenn zusätzliche Maßnahmen verwirklicht werden, die der Verbesserung des Abscheidegrades dienen. So können die Teilplatten anströmseitig zusätzlich angeformte spaltdefinierende Elemente aufweisen. Die beschriebene Baulehre gilt im übrigen auch dann, wenn zur Verbesserung des Abscheidegrades im Bereich feiner Tropfen die Auslaufabschnitte zusätzlich mit Undulationsbereichen versehen sind, die quer zur Strömungsrichtung erstreckte Wellen aufweisen, deren Wellenlänge klein ist im Verhältnis zur Wellenlänge λ der

strömungskanalbildenden Platten bzw. Teilplatten.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß mit tier erfindungsgemäßen Baulehre ohne weiteres eine Auslegung für unterschiedliche Abscheidegrenztropfendurchmesser verwirklicht werden kann, und zwar bei 5 ebenfalls unterschiedlichen Anströmgeschwindigkeiten. Damit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne weiteres unterschiedlichen Gasen und unterschiedlichen Abscheideforderungen angepaßt werden, wobei überraschenderweise aus der Kombination der Baulehre über die diskrete Lange der Strömungskanäle (in Form von λ/2, λ, 3 λ/2,2 λ, 5 λ/2,...) eine Optimierung in bezug auf den Abscheidegrad gelingt, wenn die Wellenlänge λ der Platten bzw. Teilplatten absolut einmal entsprechend optimiert eingerichtet wird. Das war nicht zu erwarten. Die Anpassung der Strömungskanallänge an ein ganzes Vielfaches der halben Wellenlänge λ/2 ist wegen der Fülltascbenüberstände ü der Teilplatten ohne Schwierigkeiten möglich, wobei eine Veränderung des Überstandes auch die Fangtaschen verändert, was im Rahmen der erfindungsgemäßen Baulehre zusätzlich zur Optimierung ausgenutzt werden kann, zumal die Möglichkeit besteht, über Zwischenstücke od. dgl. auch die Tiefe der Fangtaschen unabhängig vom Fangtaschenüberstand zu verändern.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert Es zeigen in schematischer Darstellung

F i g. 1 einen in Strömungsrichtung geführten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Teilfiguren la, Ib, Ic und Id unterschiedlichen Auslegungen für unterschiedliche Anströmgeschwindigkeiten entsprechen,

F i g. 2 in gegenüber der F i g. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab einen in Strömungsrichtung geführten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Einzelheiten der taulichen Gestaltung,

Fig.3 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach F i g. 2,

F i g. 4 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der F i g. 2,

Fig.5 den vergrößerten Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach F i g. 4.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus einem strömenden Gasstrom. Der Gasstrom ist in den Figuren stets durch einen Pfeil angedeutet worden, er mag die Anströmgeschwindigkeit ν besitzen. Er führt Tropfen eines definierten Tropfenspektrums mit sich und es besteht die Forderung, die Tropfen aus diesem Gasstrom mit einem Abscheidegrenztropfendurchmesser d abzuscheiden, wie er einleitend definiert worden ist. — Die Vorrichtung besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus gewellten, und zwar im Ausführungsbeispiel und vorzugsweise sinusförmig gewellten Platten 1 mit auf den Wellenbergen 2 angeordneten Fangtaschen 3, Einlaufabschnitten 4 und Auslaufabschnitten 5.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 sind stets nur zwei Platten 1 gezeichnet, die einen Strömungskanal 6 bilden. Im allgemeinen hat eine erfindungsgemäße Vorrichtung sehr viel mehr als nur einen Strömungskanal 6. — In den Fig. 2 und 4 sind daher auch die drei dargestellten Platten 1 nicht beschränkend. b5

Die Wellen der Platten 1 besitzen eine Wellenlänge λ und sind mit einem durch Doppelpfeil angedeuteten Teilungsmaß Γ parallel zueinander angeordnet. Sie bilden dabei Strömungskanäle 6 der durch Doppelpfeil verdeutlichten Stromungskanallänge Lk- Die Anordnung in der Strömung ist regelmäßig so getroffen, daß die von den Fangtaschen 3 gebildeten Fangtaschenkanäle 7 vertikal verlaufen.

Man entnimmt aus einer vergleichenden Betrachtung der Figuren zunächst, daß die gewellten Platten 1 aus L-förmigen Teilplatten a, b mit Überstandsabschnitten 8 zusammengesetzt sind.

Das ist jedoch in besonderer Weise geschehen. Zunächst ist die Anordnung so getroffen, daß die Teilplatten a, b, aus denen die Platten 1 zusammengesetzt sind, eine Teilplattenlänge Lt aufweisen, die um einen Fangtaschenüberstand (/größer ist als der halben Wellenlänge λ/2 entspricht Die Teilplatten a, b können aber nochmals geteilt sein und besitzen dann nur die halbe Länge L7/2. In besonderer Weise ist die Strömungskanallänge gestaltet, was sich insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung der F i g. la bis Id ergibt Man erkennt daß die Stromungskanallänge Lk einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge λ/2 entspricht, und zwar so, daß das Produkt aus Anströmgeschwindigkeit ν und Wellenlänge λ möglichst genau dem Produkt aus der Strömungskanallänge L_K und einei charakteristischen Geschwindigkeit v_c entspricht Diese charakteristische Geschwindigkeit ist definiert als die zulässige Anströmgeschwindigkeit der Vorrichtung bei der Stromungskanallänge Lk = λ, — und zwar bei gleichem, d. h. unverändertem Teilungsmaß und gleichem Tropfenspektrum. Das Teilungsmaß Γ bestimmt jedoch grundsätzlich den Abscheidegrenztropfendurchmesser. — In der F i g. 1 ist rechts neben den Platten 1 durch Doppelpfeile die Stromungskanallänge L_K angedeutet, links neben den Platten 1 durch Pfeile die unterschiedliche Anströmgeschwindigkeit v, bei der die dargestellte Vorrichtungen im Rahmen der Lehre der Erfindung funktionieren.

Besteht die Auflage, die Vorrichtung für einen anderen Abscheidegrenztropfendurchmesser auszulegen, so wird das Teilungsmaß T verändert. Unterstellt man, daß zu einem Teilungsmaß Γ ein Abscheidegrenztropfendurchmesser drgehört, so muß erfindungsgemäß bei einem verlangten Abscheidegrenztropfendurchmesser d_T\ das Teilungsmaß Γι der Beziehung

(dr/d_T,Y = 77Γ,

entsprechen. Wird also beispielsweise bei der Darstellung nach F i g. 1 die Forderung so gestellt, daß der Abscheidegrenztropfendurchmesser d um einen Faktor 2 größer sein kann, so müßte das Teilungsmaß T um einen Faktor 4 größer werden. — In der Praxis liegt das Teilungsmaß Tim Bereich von 15 bis 30 mm. Im übrigen ist die Anordnung so getroffen, daß die Wellenlänge λ dem 2fachen bis 7fachen des Teilungsmaßes T entspricht.

In der Ausführungsform nach F i g. 2 ist verdeutlicht worden, daß die Teilplatten a, b der Platten 1 anströmseitig zusätzlich angeformte spaltdtfinierende Elemente 9 aufweisen. Das gilt aber lediglich für die Teilplatten, die nicht einen Einlaufabschnitt 4 tragen. In besonderer Weise sind im Ausführungsbeispiel stets die Auslaufabschnitte 5 gestaltet, die zusätzliche Undulationsbereiche mit quer zur Strömungsrichtung erstreckten Wellungen 11 aufweisen, deren Wellenlänge jedoch sehr klein ist im Vergleich zur Wellenlänge λ der Platten 1. Um die Fangtaschen 3 volumenmäßig zu variieren, kann mit entsprechenden Zwischenelementen 12 gearbeitet werden, wie F i g. 5 zeigt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung mit gewellten Platten mit auf den Wellenbergen angeordneten Fangtaschen, Einlaufabschnitten und Auslaufabschnitten zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus einem strömenden Gas der Anströmgeschwindigkeit ν mit definiertem Tropfenspektrum und Abscheidegrenztropfendurchmesser dr, wobei die Wellen der Platten eine Wellenlänge λ aufweisen und mit einem Teilungsmaß T Strömungskanäle der Strömungskanallänge Lk bildend parallel zueinander so angeordnet sind, daß die von den Fangtaschen gebildeten Fangtaschenkanäle vertikal verlaufen, und wobei die gewellten Platten aus S-förmigen Teilplatten mit Uberstandsabschnitten zusammengesetzt sind, d a -durch gekennzeichnet, daß die Teilplatten (a, tyder Platten (1) eine Teilplattenlänge

Lt = λΙ2 + Oodcr(m + 0)12

aufweisen, wobei mit Ü der Fangtaschenflberstand bezeichnet ist, und daß die Strömungskanallänge

Lk = η λ/2 mit π = 2 v/vc — ganze Zahi ist,

wobei ve definiert ist als die zulässige Anströmgeschwindigkeit der Vorrichtung bei der Strömungskanallänge Lk = λ bei gleichem Teilungsmaß Tund gleichem Tropfenspektrum.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für Abscheidegrenztropfendurchmesser άτ_ν dadurch gekennzeichnet, daß das zugehörige Teilungsmaß Tl durch die Beziehung

(d_T/d_Tl)² = T/T,

bestimmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsmaß T im Bereich von 15 bis 30 mm liegt und daß die Weälenlänge λ das 2fache bis 7fache des Teilungsmaßes Tausmackt

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilplatten (a, b) der Platten (1) anströmseitig zusätzlich angeformte spaltdefinierende Elemente (9) aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufabschnitte (5) zusätzlich Undulationsbereiche mit quer zur Strömungsrichtung erstreckten Wellen (11) aufweisen, deren Wellenlänge klein ist zur Wellenlänge λ der Platten bzw. Teilplatten.

dabei angeformte oder besondere und lediglich angesetzte Bauteile sein. Aus strömungstechnischen Gründen handelt es sich vorzugsweise um angeformte Bauteile. — Die Platten und die Teilplatten bilden bei solchen Vorrichtungen zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus einem strömenden Gas gleichsam einsn Bauelementensatz für den Aufbau von Vorrichtungen, die für unterschiedliche Tropfenbeladungen des zu behandelnden Gases, unterschiedliche Anström geschwindigkeiten und unterschiedlichen Abscheide- grenztropfendurchmesser bestimmt sind. Der Abscheidegrenztropfendurchmesser dr ist dabei derjenige Durchmesser, der angibt, weiche Tropfen gerade noch abgeschieden werden (während im Durchmesser

is kleinere Tropfen passieren), wobei ein bestimmter

Absciieidegrenztropfendurchmesser im allgemeinen als

eine Forderung aufzufassen ist, die vom Einsatz her an die Vorrichtung gestellt wird.

Zu den bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen

(DE-AS 2251 173, Sp. 1, Zeile 28 bis 52) fehlt eine Baulehre, die angibt, wie bei unterschiedlichen Anströmgeschwindigkeiten und wie für vorgegebenen Abscheidegrenztropfendurchmesser die Vorrichtung aus den genannten Bauelementen so aufzubauen ist, daß ein befriedigender Abscheidegrad, vorzugsweise sogar ein optimaler Abscheidegrad gewährleistet ist Eine solche Baulehre anzugeben, ist Aufgabe der Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Teilplatten (a, b)der Platten (1) eine Teilplattenlänge

Lt= λ/2 + Üoder (λ/2 + Ü)I2

aufweisen, wobei mit Ü der Fangtaschenüberstand bezeichnet ist, und daß die Strömungskanallänge

Lk = η λ/2 mit η = 2 v/vc = ganze Zahl ist,

wobei ve definiert ist als die zulässige Anströmgeschwindigkeit der Vorrichtung bei der Strömungskanallänge Lk = λ bei gleichem Teilungsmaß T und gleichem Tropfenspektrum. — Die zulässige Anslröm geschwindigkeit der Vorrichtung der Strömungskanal länge Lk = λ ist dabei definiert als diejenige Anströmgeschwindigkeit, bei der ein bestimmter Abscheidegrenztropfendurchmesser d noch gewährleistet werden kann. Hat man im Rahmen dieser Baulehre bei einem bestimmten Teilungsmaß T einen Abscheidegrenztropfendurchmesser dr ermittelt, so läßt sich die Auslegung ohne Schwierigkeiten einem anderen Abscheidegrenztropfendurchmesser c/η anpassen, und zwar dadurch, daß das zugehörige Teilungsmaß Ti

so durch die Beziehung

² = 77 Γ,