DE924210C - Verfahren und Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines gleichbleibenden Verhaeltnissesder Durchsatzmengen an fluessigen oder gasfoermigen Stoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines gleichbleibenden Verhaeltnissesder Durchsatzmengen an fluessigen oder gasfoermigen Stoffen

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DE924210C
DE924210C DEM18781A DEM0018781A DE924210C DE 924210 C DE924210 C DE 924210C DE M18781 A DEM18781 A DE M18781A DE M0018781 A DEM0018781 A DE M0018781A DE 924210 C DE924210 C DE 924210C
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Rolf-Karl Dipl-Ing Dorn
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D11/00Control of flow ratio
    • G05D11/02Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material
    • G05D11/03Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material without auxiliary power

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines gleichbleibenden Verhältnisses der Durchsatzmengen an flüssigen oder gasförmigen Stoffen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen und Konstanthalten des Mengenverhältnisses zweier oder mehrerer Teilströme flüssiger, dampfförmiger oder gasförmiger Medien, die aus einem Hauptstrom verzweigt und in einen solchen wieder zusammengeführt werden, wobei in wenigstens einem der Teilströme laminare Strömung herrscht. Bei Filtrationen, Ionenaustauschreaktionen, Adsorptionen, Extraktionen, katalytischen Reaktionen u. dgl. Vorgängen, bei denen flüssige, dampfförmige oder gasförmige Stoffe mit festen Stoffen in Wechselwirkung treten, werden im allgemeinen die Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe in laminarer Strömung durch die mit den festen Stoffen gefüllten Reaktionsräume geführt. In Rohrleitungen, besonders in deren Biegungen, und in Ventilen od. dgl. Armaturen herrscht jedoch bei deren üblichen Abmessungen turbulente Strömung.
  • Bei laminarer Strömung nimmt der Strömungswiderstand und damit der Druckabfall im Leitungsweg linear mit der Strömungsgeschwindigkeit zu, während er bei turbulenter Strömung im Quadrat zur Strömungsgeschwindigkeit wächst.
  • Bei der Durchführung der genannten Prozesse ist es in diesen Fällen, insbesondere bei. Adsorptionen, Ionenaustauschprozessen und katalytischen Gasreaktionen, oftmals erforderlich oder zweckmäßig, daß nur ein Teil des zu behandelnden, flüssigen, gas- oder dampfförmigen Stoffes oder Stoffgemisches durch eine Behandlungszone geführt und danach mit dem unbehandelten Teil wieder vereinigt wird oder daß der zu behandelnde gas- oder dampfförmige Stoff in mehrere Teilströme zerlegt wird, die durch verschiedene Behandlungsräume geführt und danach. wieder vereinigt werden, wobei einer .dieser Teilströme unbehandelt bleiben kann.
  • Für Verfahren dieser Art ist es erforderlich, daß das Mengenverhältnis der einzelnen Teilströme konstant und von der in der Zufuhrleitung herrschenden Strömungsgeschwindigkeit unabhängig ist, damit das Endprodukt, das alle Teilströme vereinigt, eine zeitlich konstante Zusammensetzung erhält.
  • In der Praxis bietet die Erfüllung dieser Bedingung gewöhnlich Schwierigkeiten, weil .der Gesamtdurchsatz der flüssigen, gas- oder dampfförmigen Stoffe häufig beträchtlichen Schwankungen unterliegt und weil die Strömungsverhältnisse -in den Leitungszweigen nicht einheitlich turbulent oder laminar sind.
  • Schon innerhalb einer einzelnen Teilstromleitung gibt es neben Teilen laminarer Strömung auch solche mit turbulenter Strömung, so daß die Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit vom Strömungswiderstand weder eine rein lineare noch eine rein quadratische Funktion ist, sondern sich effektiv aus Gliedern linearen und Gliedern quadratischen Charakters zusammensetzt.
  • Sind nun in den einzelnen Leitungszweigen die Anteile von laminarer und turbulenter Strömung jeweils verschieden, .dann besteht auch für jede dieser Teilstromleitungen eine andere Abhängigkeit von Strömungsgeschwindigkeit und Strömungswiderstand, und damit muß sich das Verhältnis der durch diese Leitungen gehenden Teilstrommengen mit der Strömungsgeschwindigkeit im Hauptstrom ändern.
  • Als Regeleinrichtungen, die ein stets gleichbleibendes Durchsatzverhältnis der Teilströme eintstellen, wurden bisher Geräte verwendet, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus Meßgeräten und Regelorganen bestehen. Mit Hilfe der Meßgeräte werden die Strömungsgeschwindigkeiten in den Teilstromleitungen gemessen und aus den Meßwerten in geeigneten Vorrichtungen ,die Quotienten der Meßwerte, also :die konstant zu haltenden. Verhältnisse, gebildet.
  • Abweichungen in den Quotienten dieser Meßwerte von einem gegebenen Wert werden über. die Regelorgane auf die Ventile in den Teilstromleitungen .derart übertragen, d.aß diese geöffnet oder gedrosselt werden, bis der gegebene konstante Wert wieder eingestellt ist. Solche Regeleinrichtungen sind in jedem Fäll unabhängig von den in den Teilströmen herrschenden Strömungsverhältnissen anwendbar, sind aber technisch sehr anspruchsvoll und teuer.
  • Es wurde nun gefunden, .daß sich die Aufgabe, das Durchsatzverhältnis in den Leitungszweigen eines verzweigten Leitungssystems konstant zu halten, mit einfachen Mitteln lösen läßt, wenn in wenigstens einem Leitungszweig überwiegend laminare Strömung herrscht. In der Praxis tritt dieser Fall häufig ein, z. B. bei der Behandlung von Wasser mit Ionenaustauschern, wobei ein Teil des Wassers durch einen Kationenaustauscher im Neutralaustausch, ein anderer durch einen Kationenaustauscher im Wasserstoffzyklus geführt wird, während gegebenenfalls ein dritter Anteil unbehandelt bleibt, oder bei der Konditionierung von Luft, wobei beispielsweise ein. Luftstrom zu einem Teil getrocknet, zum anderen temperiert, z. B. erhitzt wird.
  • Die jeweils gewünschten Einwirkungen auf die strömenden Medien erfolgen in Reaktionsräumen bei laminarer Strömung, während in,den Zuleitungsrohren, Armaturen u. dgl. turbulente Strömung herrscht. Der Strömungswiderstand eines solchen Systems setzt sich also aus einem Anteil mit linearer Abhängigkeit-und einem solchen mit quadratischer _ Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit zusammen.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß bei der Aufteilung des Stromes eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in mehrere Teilströme und nachfolgender Zusammenfassung dieser Teilströme in einen Strom das Verhältnis der Durchflußmengen in allen Teilströmen konstant und von der Durchflußmenge im Hauptstrom unabhängig ist, wenn sich die Strömungswiderstände aller Teilströme im gleichen Verhältnis aus Anteilen linearer und Anteilen quadratischer Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit zusammensetzen. In allen Teilströmen herrscht der gleiche Gesamtdruckabfall, der sich jedoch in .den einzelnen Teilströmen infolge Anwendung verschiedener Bauelemente in verschiedenen Verhältnissen aus Druckabfällen, die durch turbulente Strömung bedingt sind, und aus solchen, die durch laminare Strömung verursacht werden, zusammensetzt.
  • Werden nun in den einzelnen Teilströmen bei gleichem Gesamtdruckabfall die durch laminare Strömung hervorgerufenen Druckabfälle annähernd gleichgemacht, dann werden auch die durch turbulente Strömung hervorgerufenen Druckabfälle annähernd gleich, weil sie die Differenzen zwischen dem Gesamtdruckabfall und dem jeweiligen, durch laminare Strömung bedingten Druckabfall sind.
  • Wird beispielsweise die Behandlung vorn Wasser mit einem Ionenaustauscher in der Weise ausgeführt, .daß ein Teilstrom des Wassers mit dem Ionenaustauscher in Berührung gebracht wird, während der- andere Teil unbehandelt bleibt, dann wird für den letzteren eine Rohrleitung angewandt, in welcher praktisch rein turbulente Strömung herrscht, während in dem durch den; Ionenaustauscher führenden Stück Überwiegend laminare Strömung vorliegt. Deshalb hängen die Strömungswiderstände in verschiedener Weise von der Strömungsgeschwindigkeit im Hauptstrom ab. Die geforderte gleiche Abhängigkeitderbeiden Strömungswiderstände von der Geschwindigkeit des Hauptstromes wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in dem Stück mit überwiegend turbulenter Strömung ein Bauelement mit laminarer Strömung aufgenommen wird, .das so bemessen ist, daß sich die Strömung in den verschiedenen Leitungszweigen im gleichen Verhältnis aus Anteilen turbulenter und laminarer Strömung zusammensetzt. Das ist dann der Fall, wenn der durch das Bauelement hervorgerufene Druckabfall infolge laminarer Strömung gleich oder annähernd gleich dem durch laminare Strömung bedingten Druckabfall in den anderen Filter- oder Absorptionsräume enthaltenden Leitungszweigen wird. Ein solches Bauelement enthält z. B. eine filterähnliche Schüttung körnigen Materials, in welcher Korngröße, Strömungsgeschwindigkeit und Schütthöhe so bemessen sind, daß darin im gesamten in Betracht kommenden Geschwindigkeitsbereich laminare Strömung herrscht. Das ist bekanntlich dann der Fall, wenn die Reynoldsche Kennzahl, bezogen auf die mittlere Korngröße, kleiner als 230o ist.
  • Durch die Einfügung eines Zusatzwiderstandes in Gestalt des erfindungsgemäßen Bauelementes wird also die Durchsatzmenge des regulierten Leitungszweiges und das Durchsatzverhältnis zu anderen Leitungszweigen einstellbar, und auf diese Weise gelingt es, in allen Teilströmen ein konstantes Verhältnis der Durchflußmengen fest einzustellen.
  • Die hierfür geeignete erfindungsgemäße Vorrichtung ist äußerst einfach in ihrem Aufbau und deshalb billig und erfordert keinerlei Bedienung und Überwachung. Die Vorrichtung besteht aus einem Behälter von z. B. kreisförmigem Querschnitt, beispielsweise aus einem vertikalen Rohr, das an seinen Enden mit Anschlüssen und gegebenenfalls mit regelbaren Absperrvorrichtungen versehen ist. An den Auslässen dieses Behälters sind zweckmäßig Siebböden od. dgl. angeordnet, die eine Aussch%vernmung des im Behälter untergebrachten körnigen Materials verhindern. Die Vorrichtung sowie ihre Anordnung in einigen Anlagen sind in den Abbildungen beispielsweise und schematisch dargestellt.
  • In Abb. i ist .die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Teilstromes beispielsweise und schematisch dargestellt; Abb. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung in Verbindung mit einem Filter; aus Abb. 3 ist die Anwendung der Erfindung in einem Ionenaustauschteilstromverfahren ersichtlich; Abb.4 zeigt schematisch eine kontinuierliche Filtervorrichtung, z. B. ebenfalls eine Ionenaustauschanlage, als -Beispiel für die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem kontinuierlichen, mehrere parallele Teilströme enthaltenden System.
  • Die Vorrichtung gemäß Abb. i besteht aus einem beispielsweise stehenden, vorteilhaft zylindrischen Behälter 3, der mit Hilfe von Flanschverbindungen q., 5 bzw. 6, 7 in die Rohrleitung i, 2 eingesetzt ist. Am Boden des Behälters 3 ist eine Siebunterlage 9 angeordnet, die z. B. zwischen die Flansche 6 und 7 geklemmt oder in einer anderen geeigneten Weise am Fuße des Behälters 3 befestigt ist. Ferner kann in der Rohrleitung ein Handregelventil 8 angeordnet werden. Der Behälter 3 ist mit einer körnigen Schüttung io, z. B. mit Sand, Füllkörpern, Kies, Aktivkohle od. dgl., gefüllt. Der Querschnitt des Behälters 3 und die Korngröße der Sehüttung sind so bemessen, daß .die aus der Leitung i durch den Behälter 3 nach der Leitung 2 geführte Flüssigkeit innerhalb der Schüttung io laminar strömt.
  • In Abb. 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung parallel zu einem Filter, z. B. Ionenaustauschfilter, angeordnet. Ein Teilstrom der Flüssigkeit wird unbehandelt durch die Vorrichtung geführt und. danach mit dem das Filter verlassenden Teilstrom der Flüssigkeit wieder vermischt. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß beim Ausspülen von Feststoffen, die mit der zu behandelnden Flüssigkeit eingebracht werden, aus dem Filter gleichzeitig auch .der Inhalt der erfindungsgemäßen Vorrichtung gespült wird, ohne daß dafür besondere Bedienungsmaßnahmen erforderlich wären. Eine solche Rückspülung wird mit einer geeigneten Flüssigkeit, z. B. Wasser, in entgegengesetzter Richtung zu der im Betrieb der Anlage angewandten mit Vorteil dann ausgeführt, wenn die zu behandelnde Flüssigkeit mit Trüb- oder Feststoffen verunreinigt ist, die sich innerhalb der Schüttung .absetzen und damit den Druckabfall in derselben verändern können. ! Die zu behandelnde Flüssigkeit gelangt aus der Leitung 32 über das Absperrventil 29 in den Verteiler 28. Ein Teil der Flüssigkeit, z. B. die Hauptmenge, tritt durch das Rohr 1b in das Filter i i ein, in dem er .durch die Filterfüllung 13, die auf einem Siebboden od. dgl. 12 gelagert ist, fließt und durch das Rohr 1q. und den Verteiler 2i über das Ventil 22 in die Ableitung 25 zur Verwendung geführt wird. Der Teilstrom, der nicht durch das Filter gehen soll, fließt aus dem Anschlußstutzen 28 unmittelbar durch den Behälter 18 und die darin enthaltene Sand-, Kies- od. dgl. Füllung 2o und durch ein Handregelventil i9 in .den Verteiler 21 und die Ableitung 25. Die Ausführung und Bemessung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 18 kann die gleiche sein, wie sie an Hand der Abb. i beschrieben wurde. Durch diese Einschaltung erhält die Zweigleitung für das unbehandelte Wasser, in welcher bei Ausführung als einfache Rohrleitung vorwiegend turbulente Strömung herrscht, einen Bereich mit laminarer Strömung, der durch Abstimmung der Schütthöhe des körnigen Materials 2o auf einen solchen Anteil am Strömungswiderstand der Zweigleitung eingestellt wird, welcher dem Anteil der Basenaustauscherschicht am Strömungswiderstand der Zweigleitung für das zu behandelnde Wasser verhältnisgleich ist.
  • Beim Rückspülen des Filters wird beispielsweise die Rückspülflüssigkeit aus der Zuleitung 26 über das Absperrventil 23 durch den Verteiler 2i in den unteren Stutzen 1q. des Filters eingeführt. Sie durchströmt die Filterschicht 13 und gelangt über das Rohr 16, den Verteiler 2$ und das Ventil 30 in die Ableitung 33. Entsprechend fließt hierbei ein Teilstrom von dem Verteiler 2 i zum Rückspülen durch die Schicht 2o im Behälter 18 ebenfalls von unten nach oben und gelangt .durch das Ventil 30 in die Ableitung 33. Bei der in Abb.3 gezeigten Vorrichtung wird die durch das Rohr 51 zufließende Flüssigkeit in zwei Teilströmen durch .die Filter 41 bzw. 42 geführt, die verschiedenartig .wirksam sein sollen. Es können dies z. B. ebenfalls Ionenaustauschfilter sein, von denen das eine als Basenaustauscher und das andere als Anionen- oder Wasserstoffäustauscher wirksam ist. Das Verhältnis der beiden Teilströme soll konstant gehalten werden, damit die Beschaffenheit des behandelten Wassers unabhängig von der Durchsatzmenge gleichbleibt. In der Anordnung .gemäß Abb. 3 gelingt das durch Einschalten eines zusätzlichen laminaren Strömungswiderstandes in einen der beiden Teilströme.
  • Der eine Teil der Flüssigkeit gelangt aus .der Zuleitung 5 i über das geöffnete Absperrventil 52 in den Eintrittsstutzen 45 des Filters 41, durchströmt die darin befindliche Austauscherfüllung 43 und wird durch das Rohr 47 aus dem Filter über das Absperrventil 53 in .die Austrittsleitung 54 abgezogen.
  • Der andere Teilstrom gelangt von der Zuleitung 51 über das geöffnete Absperrventil 74 in den Eintrittsstutzen 48 des Filters 42 durch die Kationenaustauscherfüllung 44 zu dem Austrittsstutzen So. Von dort wird der Teilstrom über das Absperrventil-55 durch die Vorrichtung 56 mit dem Einstellventil 58 in die Verzweigung 59 der Leitung 54 geführt, wo er sich mit dem ersten Teilstrom vermischt. Aufbau und Bemessung des beispielsweise stehenden zylindrischen Behälters 56 mit der Schüttung erfolgt nach der Erfindung mit der Maßgabe, daß sowohl der Druckabfall, .der durch die laminare Strömung entsteht, als auch der Druckabfall, der durch die turbulente Strömung bedingt ist, in dem einen Teilstrom so groß ist wie in dem anderen.
  • Durch den zusätzlichen Strömungswiderstand 56 wird erreicht, daß in den beiden Teilströmen, welche durch die Ionenaustauscher 41 und 42 geleitet werden, sich die Strömungswiderstände im gleichen Verhältnis aus aus laminarer und aus turbulenter Strömung resultierenden Anteilen zusammensetzen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei in den Leitungszweig eingeschaltet, in welchem z. B. infolge längerer Rohrleitungen der durch turbulente Strömung bedingte Anteil des Strömungswiderstandes größer ist als im anderen Teilstrom. Es ist zweckmäßig, die Vorrichtung im Ablauf dieses Teilstromes anzuordnen.
  • In der Vorrichtung nach Abb. 4 gelangt die zu behandelnde Flüssigkeit aus der Zufuhrleitung go zu dem Eintrittsstutzen 88 der Reaktionszone 82 der Ionenaustauschvorrichtung 81, .durchströmt die darin befindliche Ionenaustauscherfüllung und wird durch den Stutzen 89 über die Leitung i22 in den Behälter 113 abgezogen. Der Behälter 113 dient dazu, die bei jedem Flüssigkeitsdurchsatz konstant bleibenden statischen Anteile des Druckabfalles in den verschiedenen Reaktionszonen der Vorrichtung 82 auszugleichen. Dies kann z. B. in der schematisch dargestellten Anordnung dadurch erreicht werden, daß die verschiedenen, aus den einzelnen Reaktionszonen der Vorrichtung 81 austretenden Flüssigkeiten durch Rohre r22, 12,3, 124, 125, welche in verschiedene Tiefen 118, i ig, i2o, i2.i in eine gegen die in dem Ionenaustauschverfahren verwendeten Flüssigkeiten indifferente und mit ihnen nicht mischbare Sperrflüssigkeit eintauchen, austreten. Durch die Zwischenwand 114, die lediglich die Sperrflüssigkeit 115 zwischen dem. linken und dem rechten Teil des Behälters kommunizieren läßt, wird verhindert, daß die z. B. aus den Wasch- und Regenerierzonen der Vorrichtung durch .die Leitungen 123, 124, i25 kommenden Flüssigkeiten die behandelte, durch die Leitung i22 in den Behälter 113 eintretende Flüssigkeit verunreinigen können. Letztere wird durch die Leitung 116 aus dem Behälter 113 abgeführt. In der Ionenaustauschvorrichtung 81 sind über der Reaktionszone 82 eine Nachwaschzone 83, eine Vorwaschzone 84, eine Regenerierzone 85 und auch eine Absetzzone 86 angeordnet.
  • Der Ionenaustauscher durchfließt die Vorrichtung 81 von oben nach- unten, wird aus dem Austrag ioo mit Hilfe einer Förderdüse 112 durch die Steigleitung 87 nach oben gefördert und tritt durch eine Zuführung 9g in die Absetzzone ein, in welcher sich .das Ionenaustauschmaterial von der Förderflüssigkeit trennt, und wandert aus dieser nacheinander durch die verschiedenen Behandlungszonen wieder nach unten. Zum Fördern des. Austauschers durch das Steigrohr 87 dient z. B. eine Teilmenge der zu behandelnden Flüssigkeit, die über die Vorrichtung i io mit der Schüttung i i i und dem Regelventil log in ihrem Mengenverhältnis zu der zu behandelnden Flüssigkeit abgestimmt wird und durch die Förderdüse 112 in die Steigleitung eintritt. In gleicher Weise wird die Menge .der Vorwaschflüssigkeit durch die erfindungsgemäße Vorrichtung io5 mit dem Regelorgan io6 und der Schüttung 104 im Verhältnis zu der zu behandelnden Flüssigkeit eingestellt und konstant gehalten. Diese Waschflüssigkeit wird an der Abzweigung iol der zu behandelnden Flüssigkeit entnommen, durch einen Stutzen 92 in die Vorwaschzone eingeführt, durch einen Stutzen 93 aus derselben abgezogen und über die Rohrleitung 124 in den Behälter 113 geleitet, in den sie bei der mit iig bezeichneten Höhe eintritt.
  • Das Regeneriermittel für den Ionenaustauscher kann durch die Zuleitung 96 als konzentrierte Lösung in den Behälter 95 gegeben und mit einer aus der Zuleitung go abgezweigten Menge unbehandelter Flüssigkeit verdünnt werden. Der Verdünnungsgrad richtet sich nach der durchgesetzten Menge an zu behandelnder Flüssigkeit und nach der in der Anlage umgewälzten Menge von Ionenaustauschmaterial. In der Verbindungsleitung zwischen dem Behälter 95 und der Zuleitung go ist die Vorrichtung ioi mit dem. Regelventil 103 angeordnet, die mit körnigem Material gefüllt ist und die zur Erzeugung eines zusätzlichen Strömungswiderstandes aus laminarer Strömung dient. - Die Regenerierflüssigkeit wird aus dem Behälter 95 durch die Leitung 126 und den Stutzen 97 in die Regenerierzone 85 eingeführt und zusammen mit der Förderflüssigkeit aus der darüberliegenden Absetzzone 86 durch den Stutzen 98 und die Leitung 1a5 nach dem Behälter 113 geleitet, in welchen das Flüssigkeitsgemisch in der durch i2o bezeichneten Höhe eintritt. Zum Nachwaschen des Austauschers in der Zone 83 wird ein Teil der behandelten Flüssigkeit verwendet, welcher aus der Zone 82 direkt übertritt und durch den Stutzen 9i abgezogen wird. Er wird über die Leitung 123 ebenfalls in den Behälter 113 geführt und tritt in diesen bei 118 ein. Die verunreinigten Spül-, Wasch- und Regenerierflüssigkeiten werden getrennt von der behandelten Flüssigkeit aus dem Behälter 113 durch das Rohr 117 abgezogen. Die Sperrflüssigkeit 115, welche den Behälter 113 bis zur Höhe 130 füllt, ist in der zu behandelnden Flüssigkeit unlöslich und gegenüber den in den Spül-, Wasch- und Regenerierflüssigkeiten enthaltenen Verunreinigungen inert. Bei der Behandlung w äßriger Lösungen kann z. B. Öl, Quecksilber od. dgl. hierfür verwendet werden.
  • In der Vorrichtung gemäß Abb. 4 sind mehrere Ionenaustauscherschichten verschiedener Höhe 82, 83, 84, 85 und 86 vorhanden. Zu jeder von ihnen gehören Rohrleitungen unterschiedlicher Länge, so daß sich für jede Schicht und die zugehörigen Leitungen Strömungswiderstände ergeben, die aus verschiedenen Anteilen linearer und quadratischer Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit zusammengesetzt sind. Um das Verhältnis der durch die einzelnen Schichten geführten Teilstrommengen konstant und vom Gesamtdurchsatz unabhängig zu halten, werden in alle Zuleitungen mit Ausnahme derjenigen, die zu dem Teilstrom mit dem größeren Anteil laminarer Strömung gehören, die Vorrichtungen ioi, 104, 111 eingeschaltet. In, diesen wird die Schütthöhe des körnigen Materials so bemessen, daß in allen Teilstromleitungen die Anteile der Strömungswiderstände mit linearer Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit zu denen quadratischer Abhängigkeit im gleichen Verhältnis stehen, wodurch erfindungsgemäß das Durchsatzverhältnis der einzelnen. Teilströme vom Gesamtdurchsatz unabhängig wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich mit Vorteil in allen Prozessen anwenden, in denen ein strömendes Medium in zwei oder mehrere Teilströme, deren jeder in einer besonderen Weise behandelt wird, aufgeteilt wird und es darauf ankommt, das Mengenverhältnis dieser Teilströme konstant zu halten.
  • Als ein Beispiel für die Behandlung gasförmiger Stoffe möge die Konditionierung von Luft, beispielsweise zur Klimatisierung großer Räume oder zu ähnlichen Zwecken, dienen. Sie kann derart ausgeführt werden, daß ein Strom Frischluft einer Trocknung oder Befeuchtung, ein anderer einer Temperierung durch Erhitzen oder Kühlen unterworfen wird, während ein dritter unbehandelt bleibt. Alle drei Teilströme werden einem Hauptstrom entnommen, der zweckmäßig durch ein Staubfilter aus der Atmosphäre zugeführt wird.
  • Damit die Summe dieser drei Teilströme eine Luft von zeitlich konstanter und vom Gesamtdurchsatz unabhängiger Beschaffenheit gibt, ist das Verhältnis der Teilstrommengen konstant zu halten. Das geschieht zweckmäßig so, daß in allen Teilstromleitungen das gleiche Verhältnis von Anteilen linearer zu Anteilen quadratischer Abhängigkeit des Strömungswiderstandes von der Strömungsgeschwindigkeit unter Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingestellt wird.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Aufrechterhalten eines gleichbleibenden Verhältnisses der Durchsatzmengen an flüssigen oder gasförmigen Stoffen in zwei oder mehreren Teilströmen eines gemeinsamen Zuflusses, die wieder vereinigt werden, wobei in mindestens einem der Teilströme laminare und turbulente Strömung herrscht, z. B. bei Filter-, Adsorptions- oder Extraktionsverfahren, bei denen Flüssigkeiten oder Gase oder Gemische derselben durch körnige, feste Stoffe geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einfügung von zusätzlichen Strömungswiderständen der Druckabfall beim Sollwert, der durch laminare Strömung entsteht, in jedem Teilstrom mindestens annähernd der gleiche ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Filtern, insbesondere Filtern aus Ionenaustauschern oder Adsorptionsmitteln, ein Strömungswiderstand mit laminarer Strömung in den bzw. die Teilströme eingeschaltet wird, in denen der sonst durch laminare Strömung verursachte Anteil des Druckabfalles kleiner ist als in dem oder den anderen Teilströmen.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche, durch laminare Strömung bedingte Druckabfall durch Wahl geeigneter Abmessungen der Korngröße, Schütthöhe und des Querschnittes einer Schüttung des körnigen Filtermaterials eingestellt wird.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche, durch turbulente Strömung bedingte Druckabfall in dem zu regulierenden Leitungszweig durch ein oder mehrere einmalig zu regulierende Ventile eingestellt wird.
  5. 5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 4, bestehend aus einem vorzugsweise zylindrischen, stehenden Behälter oder koh:rabschnitt (3), der am unteren Ende mit einem Siebboden (9) versehen und mit einer Schüttung von körnigen Stoffen, wie Kies, Sand, Aktivkohle oder Füllkörpern (io), gefüllt ist, und aus einem Handregelventil (8) zur Einstellung des aus turbulenter Strömung resultierenden Druckabfalles.
  6. 6. Anwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 5 zur Mengenregelung bei Ionenaustauschenthärtungsverfahren, bei denen ein Teil des zu enthärtenden Wassers durch Basenaustauschfilter, der andere Teil durch parallel geschaltete Kätionenaustauschfilter geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung gemäß Anspruch i bis 5 in die Teilstromleitung eingesetzt wird, in der beim erwünschten Mengenverhältnis der beiden Teilströme der geringere laminare Widerstandsanteil vorhanden ist.
  7. 7. Anwendung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 3 bis 6 zur Mengenregelung bei der Aufbereitung von Wasser, insbesondere Kesselspeisewasser, bei der ein Teil des aufzubereitenden Wassers im Basenaustausch enthärtet und anschließend mit Rohwasser vermischt und die Mischung dann einer thermischen Nachbehandlang in öder vor dem Verbrauch unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung gemäß Anspruch i bis 5 in die Rohwasserumgehungsleitüng zum Basenaustauschfilter eingesetzt wird. B. Anwendung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 5 bis 7 für die Regelung der Spül-, Wasch-, Regeneriermittel- und gegebenenfalls Förderflüssigkeitsströme bei kontinuierlichen Ionenaustauschverfahren. Angezogene Druckschriften: H e n g 1 e i n , Grundriß der chemischen Technik, 5. Aufl., 1949, S. 61, vorletzter Absatz.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1203739B (de) * 1961-06-16 1965-10-28 August Klueber Appbau Wasserau Anordnung zur Wasserbehandlung

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