DE2738257C2

DE2738257C2 - Vorrichtung zur Abscheidung von Tropfen aus strömenden Gasen

Info

Publication number: DE2738257C2
Application number: DE2738257A
Authority: DE
Inventors: Horst Dr.-Ing. 5120 Herzogenrath Hannemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1977-08-25
Filing date: 1977-08-25
Publication date: 1986-06-19
Also published as: FR2400940B1; DE2738257B1; IT1158993B; JPS5443375A; FR2400940A1; BE869672A; NL7808422A; IT7826983A0; GB2003051A; SE424699B; ZA784591B; MX147185A; US4240814A; DD138278A5; AT363916B; ES472756A1; SE7808957L; ATA587678A; BR7805482A; GB2003051B

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Vorrichtung zur Abscheidung von Tropfen aus strömenden Gasen, — bestehend aus einer Mehrzahl von bis auf Wellungen ebenen Platten mit Wellungen vorgegebener Amplitude und Wellenlänge, die strömungskanalbildend, Wellenberg gegen Wellental, gegeneinander gesetzt sind und im Bereich der Berührungsstellen Ablaufzwickel bilden, wobei die Strömungskanäle in Ströinungsrichtung und in der Plattenebene zumindest zwei Umlenkungen bilden. — Amplitude und Wellenlänge sind dabei Sache der Auslegung und richten sich nach der in der Zeiteinheit strömenden und zu behandelnden Gasmenge und damit nach der Strömungsgeschwindigkeit, der Tropfenbeladung des Gasstromes und dem angestrebten Grenztropfen (= kleinster, zu 100% abgeschiedener Tropfen). Die Auslegung erfolgt im Rahmen dieser Auslegungsparameter stets so, daß der bei der Behandlung eines Gasstromes in der Vorrichtung auftretende Druckverlust möglichst klein ist Es versteht sich von selbst, daß die Strömungskanäle regelmäßig ein gerades Anströmteilstück und ein ebenfalls gerades Ausströmteilstück besitzen.

Bei der bekannten gattungsgemäßen Vorrichtung (US-PS 25 55 125) verlaufen die Wellungen mehr oder weniger exakt sinusförmig. Folglich erfolgt an den Berührungsstellen der benachbarten Platten theoretisch Linienberührung und praktisch kaum mehr. Es entstehen verhältnismäßig tiefe und im Zwickelgrund eng werdende Ablaufzwickel. Die bekannten Vorrichtungen lassen, bei vorgegebener Amplitude und vorgegebener Wellenlänge, sehr hohe Anströmgeschwindigkeiten ohne Beeinträchtigung der Abscheidung nicht zu. Die sich einstellenden Grenztropfen besitzen einen verhältnismäßig großen Durchmesser. Das gilt insbes. dann, wenn, wie zur konstruktiven Durchführung der bekannten Ausführung gehört, die Strömungskanäle durch Trennwände geteilt sind, die orthogonal zur Amplitude der Wellungen mittig in den Strömungskanälen verlaufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung, unter Beibehaltung der auslegungsbedingten Amplitude sowie der auslegungsbedingten Wellenlänge so weiter auszubilden, daß die Vorrichtung mit höherer Anströmgeschwindigkeit angeströmt werden kann, ohne daß eine Erhöhung des Strömungswiderstandes in Kauf genommen werden müßte. Insbes. sollte dabei auch der Grenztropfen verkleinert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Wellungen einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

Das läßt sich im einzelnen auf verschiedene Weise verwirklichen. Eine Ausführungsform der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wellentäler und die Wellenberge die gleiche Basisbreite B aufweisen, für deren Verhältnis zur Wellenlänge L gilt: 0,5<5/L< 1, vorzugsweise 0,6 < B/ L < 0,75. Zu Ablaufzwickeln die zur Lösung der gestellten Aufgabe im Sinne einer Optimierung besonders beitragen, kommt man dadurch, daß die Ablaufzwickel einen Krümmungsradius Kaufweisen, für dessen Verhältnis zur Basisbreite B gilt: 0,05 < KJ ß<0,25, vorzugsweise 0,1 <KJB<02, wobei die Krümmungen in die Basisbreite einbezogen sind. Hat der trapezförmige Querschnitt Amplituden der Größe A, so empfiehlt die Erfindung auch eine besondere Abstimmung zwischen Basisbreite B und Amplitude A, wodurch besonders geringe Strömungswiderstände erreicht werden. Diese Abstimmung ist dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhältnis von A zur Basisbreite ßdie Beziehung 0,3<2A/B<2, vorzugsweise 0,5<2Λ/Β<0,7 gilt. Im Bereich der Ablaufzwickel

können in Strömungskanallängsrichtung verlaufende Kapillarrillen zusätzlich angeordnet sein, beispielsweise durch eine mehr oder weniger stufenförmige Profilierung der Platten im Bereich der AblaufzwickeL Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Flanken des trapezförmigen Querschnittes der Weliungen mit zu den Ablaufzwickeln führenden Drallrippen zu versehen. Das bewirkt, daß an den Flanken des trapezförmigen Querschnittes der Wellungen abgeschiedene Tropfen in die Ablaufzwickel gedrückt werden. Die Strömungskanäle können zur Erreichung kleinerer Grenztropfendurchmesser durch Schotten unterteilt sein, wenn diese in Richtung der Amplitude der Weliungen verlaufen. Nach bevorzugter Ausführungsform verlaufen sie in dieser Richtung, jedoch mittig in den Strömungskanä- ts len.

Ein anderer Vorschlag der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge gegenüber den Wellentälern benachbarter Platten um ein Teiistück der Basisbreite B versetzt und dadurch die Ablaufzwickel vertieft sind. Zu besonders ausgeprägten und besonders gut funktionierenden Ablaufzwickeln kommt man auch dadurch, daß die Wellenberge und die Wellentäler unterschiedliche Basisbreiten By und B₂ aufweisen, wobei für das Verhältnis B_xIBi gilt 0,5<A/ft<l. Die beiden letztbeschriebenen Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung betreffen grundsätzlich die Ausbildung der Strömungskanäle über deren gesamte Länge. Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch, die Anordnung so zu treffen, daß lediglich im Anströmtet¹ stück und/oder im Ausströmteilstück die Wellenberge gegenüber den Wellentälern versetzt und/oder die Basisbreiten B\ und B₁ der Wellenberge und Wellentäler unterschiedlich gewählt sind.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn Amplitude und Wellenlänge im Rahmen der üblichen Auslegungsregeln, wie eingangs angedeutet, vorgegeben sind, eine wesentlich höhere Anströmgeschwindigkeit zuläßt, als nach dem Stand der Technik erreicht wird. Dabei wird der Strömungswiderstand nicht störend beeinflußt Anders ausgedrückt verändert sich der Druckverlauf, den die Strömung beim Passieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfährt, nicht störend. Zusätzlich werden die Grenztropfenverhältnisse nicht nur nicht störend beeinträchtigt sondern sogar verbessert Es wird eine Verringerung des Grenztropfendurchmessers um etwa 20 bis 75% erreicht.

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

F i g. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, ausschnittsweise,

Fig.2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 1, ebenfalls ausschnittsweise,

F i g. 3 in gegenüber den F i g. 1 und 2 wesentlich vergrößertem Maßstab eine Aufsicht auf einen einzelnen Strömungskanal des Gegenstandes der F i g. 1,

Fig.4 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach F i g. 3,

F i g. 5 einen Schnitt in Richtung C-C durch den Gegenstand nach F i g. 3,

F i g. 6 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1,

F i g. 7 entsprechend der F i g. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

F i g. 8 entsprechend der F i g. 2 eine weitere Ausfüh

rungsform.

Die in den Figuren dargestellten Vorrichtungen dienen zur Abscheidung von Tropfen aus strömenden Gasen. In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht die Vorrichtung aus einer Mehrzahl von bis auf Wellungen ebenen Platten 1 mit übereinstimmenden Wellungen 2. Diese Wellungen 2 besitzen von der Auslegung her vorgegebene Amplitude A und Wellenlänge L Die Platten 1 sind strömungskanalbildend Wellenberg gegen Wellental gegeneinandergesetzt Sie bilden im Bereich der Berührungsstelien Ablaufzwickel 3. Die Strömungskanäle bilden in Strömungsrichtung und in der Plattenebene zumindest zwei Umlenkungen 4. Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 5 sind solche zwei Umlenkungen 4 verwirklicht Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 sind vier Umlenkungen 4 vorgesehen. Es versteht sich von selbst, daß die Strömungskanäle stets ein gerades Anströmteilstück 5 und ein ebenfalls gerades Ausströmteilstück 6 besitzen. In den Figuren ist die Strömungsrichtung des zu behandelnden Gasstromes durch Pfeile angedeutet Die Vorrichtung wird also von unten nach oben durchströmt

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzen die Wellungen 2 nicht mehr sinusförmigen Querschnitt sondern vielmehr trapezförmigen Querschnitt Nichtsdestoweniger gelten nach wie vor die Begriffe Amplitude und Wellenlänge, wobei an mehreren Stellen der Figuren die Wellenlänge und die Amplitude durch Doppelpfeile A bzw. L angedeutet worden ist

In der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 6 haben die Wellenberge und die Wellentäler gleiche Breite, die durch die Basisbreite B angegeben ist Es versteht sich von selbst, und liegt in der Natur der Sache, daß im Bereich der zur Hauptströmungsrichtung schrägverlaufenden Teilstücke der Querschnitt der Strömungskanäle schmaler wird. Anströmseitig ist die Anordnung so getroffen, daß die Weliungen 2 einen trapezförmigen Querschnitt der Basisbreite B aufweisen, deren Verhältnis zur Wellenlänge L im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung durch die Beziehung 0J5<B/L<i, vorzugsweise 0,6<B/L<0,75 gegeben ist Die Ablaufzwickel 3 sind mit einem Krümmungsradius K in die Basisbreite einbezogen. Für dessen Verhältnis zur Basisbreite B gilt: 0,05 S K/ ß<0,25, vorzugsweise 0,1 </CB< 0,2. Da der Querschnitt trapezförmig ist, besitzen die Wellungen 2 gerade Flanken 7 und auch im oberen bzw. im unteren Bereich gerade Abschnitte 8. Hier ist die Anordnung so getroffen, daß für das Verhältnis von A zur Basisbreite B die Beziehung 0$<2A/B<2, vorzugsweise 0,5<2A/ B< 0,7 gilt

Im Rahmen der Erfindung liegt es, im Bereich der Ablaufzwickel 3 in Kanallängsrichtung verlaufende Kapillarrillen 9 zusätzlich anzuordnen. Das zeigt der zur F i g. 3 gehörende, nochmals vergrößerte Ausschnitt In Fig.3 wurde strichpunktiert angedeutet daß die Flanken 7 der trapezförmigen Querschnittes der Wellungen 2 mit zu den Ablaufzwickeln führenden Drallrippen 10 versehen sein können. Außerdem wurde in Fig.2 strichpunktiert angedeutet daß zusätzliche Schotten 11 eingebaut werden können, die in Richtung der Amplitude A der Wellungen 2 verlaufen.

Von besonderer Bedeutung ist die Ausführungsform nach F i g. 7. Sie zeigt, daß die Wellenberge gegenüber den Wellentälern benachbarter Platten 1 um ein Teilstück der Basisbreite B versetzt und dadurch die Ablaufzwickel 3 vertieft sind.

Die F i g. 8 zeigt eine Variante, die dadurch gekenn-

zeichnet ist, daß die Wellenberge und die Wellentäler unterschiedliche Basisbreiten B\ und B₂ aufweisen, wobei für das Verhältnis B_xIB₁ gilt 0,5<Βι/&<1. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Anordnung so zu treffen, daß lediglich im Anströmteilstück 5 und/oder im Ausströmteilstück 6 die Wellenberge gegenüber den Wellentälern versetzt und/oder die Basisbreiten B\ und Bi der Wellenberge und Wellentäler unterschiedlich gewählt sind.

Das Zeichen < bedeutet wie üblich »kleiner/gleich«, das Zeichen < »kleiner«.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Abscheidung von Tropfen aus strömenden Gasen, mit einer Mehrzahl von bis auf Wellungen ebenen Platten mit Wellungen vorgegebener Amplitude und Wellenlänge, die strömungskanalbildend, Wellenberg gegen Wellental, gegeneinander gesetzt sind und im Bereich der Berührungsstellen Ablaufzwickel bilden, — wobei die Strö- mungskanäle in Strömungsrichtung und in der Plattenebene zumindest zwei Umlenkungen besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen (2) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. is

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge and die Wellentäler die gleiche Basisbreite B aufweisen, für deren Verhältnis zur Wellenlänge L gilt: 0J5<B/L<i, vorzugsweise 0,6 £ B/L < 0,75.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufzwickel (3) einen Krümmungsradius K aufweisen, für dessen Verhältnis zur Basisbreite B gilt: 0,05 < K/B< 0,25, vorzugsweise 0,1 < K/B<Q£ wobei die Krümmungen in die Basisbreite einbezogen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit Amplituden der Größe A, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhältnis von A zur Basisbreite B die Beziehung 0,3 S 2A/B< 2, vorzugsweise 0,5 < 2A/ B< 0,7 gilt

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, ciaß im Bereich der Ablaufzwickel (3) in Kanallängsrichtung verlaufende Kapillarrillen (9) zusätzlich angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (7) des trapezförmigen Querschnittes der Wellungen (2) mit zu den Ablaufzwickeln führenden Drallrippen (10) versehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle durch Schotten (11), vorzugsweise mittige Schotten, geteilt sind, die in Richtung der Amplitude A der Wellungen (2) verlaufen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge gegenüber den Wellentälern benachbarter Platten (1) um ein Teilstück der Basisbreite B versetzt und dadurch die Ablaufzwickel (3) vertieft sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,5,6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge und die Wellentäler unterschiedlicher Basisbreiten B\ und Bi aufweisen, wobei für das Verhältnis J5i/ÄgiltO,5<Bi/fi3<l.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich im Anströmteilstück (5) und/oder im Ausströmteilstück (6) die Wellenberge gegenüber den Wellentälern versetzt und/oder die Basisbreiten B\ und B₂ der Wellenberge und Wellentäler unterschiedlich gewählt sind.