AT507552B1 - Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung von strömungscharakteristika in einem fluidstrom - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung von strömungscharakteristika in einem fluidstrom Download PDFInfo
- Publication number
- AT507552B1 AT507552B1 AT8022009A AT8022009A AT507552B1 AT 507552 B1 AT507552 B1 AT 507552B1 AT 8022009 A AT8022009 A AT 8022009A AT 8022009 A AT8022009 A AT 8022009A AT 507552 B1 AT507552 B1 AT 507552B1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- fluid flow
- flow
- channeling device
- dissipation element
- line
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/001—Flow of fluid from conduits such as pipes, sleeves, tubes, with equal distribution of fluid flow over the evacuation surface
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
- F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
- F28F9/0268—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box in the form of multiple deflectors for channeling the heat exchange medium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/028—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using inserts for modifying the pattern of flow inside the header box, e.g. by using flow restrictors or permeable bodies or blocks with channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
- F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen der Bestandteile eines Fluidstromes, der in einer Rohrleitung einen Abschnitt mit Querschnittserweiterung durchströmt, wobei in diesem Abschnitt ein Dissipationselement 5 angeordnet ist. Vor dem Auftreffen oder nach dem Durchlaufen des Dissipationselementes wird der Fluidstrom durch eine Kanalisierungsvorrichtung 6 in zumindest zwei Teilströmungen aufgeteilt.
Description
österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15
Beschreibung
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BEEINFLUSSUNG VON STRÖMUNGSCHARAKTERISTIKA IN EINEM FLUIDSTROM
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen der Bestandteile eines Fluidstromes, der in einer Rohrleitung einen Abschnitt mit Querschnittserweiterung durchströmt, wobei in diesem Abschnitt ein Dissipationselement angeordnet ist.
[0002] Wenn ein bezüglich Strömungsrichtungen und Strömungsgeschwindigkeiten seiner Bestandteile weitgehend gleichmäßiger Fluidstrom aus einem ersten Leitungselement in ein benachbartes zweites Leitungselement strömt, welches eine Querschnittsfläche aufweist, die größer ist als die Querschnittsfläche des ersten Leitungselementes, bildet sich aufgrund von Ablösungseffekten von der Wand des ersten Leitungselementes eine mittenbetonte Strömung des Fluidstromes sowie Verwirbelungen im Randbereich des Fluidstromes aus. Unter einer mittenbetonten Strömung ist eine Strömung zu verstehen, bei der die Bestandteile des Fluidstromes im Zentrum des Fluidstromes bezüglich der Hauptströmungsrichtung des Fluidstromes am schnellsten strömen, während die Strömungsgeschwindigkeiten vom Zentrum des Fluidstromes gesehen nach außen hin abnehmen. Die Hauptströmungsrichtung ist die durch die Leitungselemente vorgegebene Strömungsrichtung. Die Bestandteile des Fluidstromes strömen nicht jederzeit in die Hauptströmungsrichtung, sondern, beispielsweise in Verwirbelungen, auch in andere Richtungen; lediglich der Mittelwert über die Zeit ergibt eine Fortbewegung der Bestandteile in Hauptströmungsrichtung.
[0003] Unter der Querschnittsfläche eines Leitungselementes ist die Fläche eines Querschnittes senkrecht zur Hauptströmungsrichtung zu verstehen.
[0004] Die Ausbildung eines bezüglich Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen der Bestandteile inhomogenen Fluidstromes, beispielsweise einer mittenbetonten Strömung mit Verwirbelungen im Randbereich, ist besonders dann nachteilig, wenn alle Bestandteile des Fluidstromes gleichermaßen bestimmten Bedingungen unterworfen werden sollen. Werden beispielsweise einem mittenbetonten Fluidstrom mit Verwirbelungen im Randbereich an einer Stelle Substanzen zugegeben, und diese nach einer bestimmten Strömungsstrecke an einer anderen Stelle wieder abgeschieden, so halten sich die im schnell strömenden Zentrum des Fluidstromes mitgeführten Substanzen bis zu ihrer Abscheidung kürzer im Fluidstrom auf als die in einem langsamer strömenden Außenbereich des Fluidstromes mitgeführten Substanzen, während die in Verwirbelungen mitgeführten Substanzen eine wieder andere Aufenthaltsdauer im Fluidstrom haben. Entsprechend werden beispielsweise Reaktionen zwischen den Bestandteilen des Fluidstromes und den zugegebenen Substanzen in den verschiedenen Bereichen des Fluidstromes in verschieden starkem Ausmaß ablaufen. Zudem wird die Verteilung der Substanzen im Fluidstrom inhomogen sein.
[0005] Solche Nachteile sind besonders bei der Durchführung von Behandlungsschritten an Fluidströmungen durch Zugabe von Substanzen höchst unerwünscht, da sie eine Kontrolle der Reaktionen und Verteilung der zugesetzten Substanzen erschweren.
[0006] Es ist bekannt, zur Abmilderung des Effektes der Ausbildung eines bezüglich Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen der Bestandteile inhomogenen Fluidstromes, beispielsweise der Ausbildung einer mittenbetonten Strömung mit Verwirbelungen im Randbereich unter den vorher genannten Bedingungen, sogenannte Dissipationselemente im zweiten Leitungselement anzuordnen. Diese Dissipationselemente sollen Inhomogenitäten der Strömungsgeschwindigkeiten und der Strömungsrichtungen in einem, beispielsweise mittenbetonten, Fluidstrom zerstreuen beziehungsweise anders ausgedrückt dissipieren, also die Homogenität des Fluidstromes bezüglich Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen der Bestandteile erhöhen.
[0007] Wie beispielsweise aus Handbook of Hydraulic Resistance Von I. E. Idelchik, M. O. 1/15 österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15
Steinberg Edition: 3 Veröffentlicht von Begeh House, 1996 ISBN 1567000746, 9781567000740 Seite 514-515 bekannt, haben gleichmässig über die Querschnittsfläche eines einen Fluidstrom führenden Kanals angeordnete Barrieren wie beispielsweise Gitter, Siebe, Betten von lose geschüttetem oder stückigem Material, Gewebe, einen vergleichmässigenden, dass heisst also einen Inhomogenitäten dissipierenden, Effekt auf den Fluidstrom. Das beruht darauf, dass die Barrieren dem Fluidstrom einen Widerstand entgegensetzen, und der Gasstrom sich sowohl über die ihm zugewandte Frontseite der Barrieren verteilt als auch durch Öffnungen beziehungsweise Kanäle die Barrieren durchläuft. Die Größe des Widerstandes beeinflusst das Ausmaß des vergleichmäßigenden Effektes.
[0008] Es ist auch bekannt, dass bei Verwendung von ebenen dünnwandigen Barrieren wie beispielsweise perforierten Blechen, Drahtsiebe oder andere Siebe, Gewebe, ein Effekt auftritt, der bei dreidimensional tiefen Barrieren wie beispielsweise Betten von losem geschüttetem oder stückigem Material, oder Rohrverteilgittern, nicht zu beobachten ist. Unter solchen ebenen dünnwandigen Barrieren sind Barrieren zu verstehen, bei denen die Öffnungen praktisch keine dirigierende Wirkung auf den Fluidstrom ausüben, wenn sie von diesem durchlaufen werden -das deshalb, weil sie praktisch keine Oberflächen aufweisen, die eine dirigierende Wirkung aufbauen können. Im Gegensatz dazu sind unter dreidimensional tiefen Barrieren solche Barrieren zu verstehen, in denen beim Durchlaufen der Öffnungen von deren Wänden auf den Fluidstrom dirigierend gewirkt wird. In solchen dreidimensional tiefen Barrieren sind die in den Öffnungen zurückzulegenden Wegstrecken länger, weshalb dirigierende Auswirkungen von Wechselwirkungen mit den Wänden entstehen können.
[0009] Je nach Stärke des Widerstandes, den ebene dünnwandige Barrieren einem Fluidstrom bieten, kann der Widerstand dazu führen, dass in Hauptströmungsrichtung gesehen hinter der Barriere in dem zentralen Bereich des Fluidstromes keine Strömungsgeschwindigkeit in Hauptströmungsrichtung mehr auftritt, oder die Bestandteile des Fluidstromes sogar gegen die Hauptströmungsrichtung strömen. Das beruht auf einem durch den Widerstand der Barriere hervorgerufenen Aufstaueffekt im Bereich des Zentrums des Fluidstromes, wodurch Bestandteilen des Fluidstromes vor der Barriere Geschwindigkeitskomponenten in Richtung des Randbereiches verliehen werden. Die Löcher in der ebenen dünnwandigen Barriere sind so kurz, dass sie praktisch keine dirigierende Wirkung auf den Fluidstrom ausüben. Daher sind die infolge des Aufstaueffektes verliehenen Geschwindigkeitskomponenten aufgrund der Impulserhaltung auch nach Durchlaufen der Barriere noch vorhanden; entsprechend ist der Fluidstrom nach Durchlaufen des Dissipationselementes weniger mittenbetont.
[0010] Solche Effekte können dem für die Verwendung von solchen Barrieren ausschlaggebenden angestrebten Ziel, nämlich Erhöhung der Homogenität des Fluidstromes bezüglich Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen seiner Bestandteile, entgegengewir-ken.
[0011] Im Weiteren wird für ebene dünnwandige Barrieren gemäß den vorangehenden Ausführungen der Begriff Dissipationselement benutzt. Dissipatonselemente können beispielsweise als perforierte Bleche, Drahtsiebe oder andere Siebe, Gewebe oder Jalousien ausgeführt sein. Unabhängig von der Bezeichnung eines Dissipationselementes beispielsweise als Lochblech, Lochplatte, Lochelement, Gitterelement oder Sieb ist wesentlich, dass es sich bei dem Dissipationselement um ein ebenes Element mit Öffnungen handelt, wobei die Öffnungen bei Verwendung als ebene dünnwandige Barriere für einen Fluidstrom praktisch keine dirigierende Wirkung ausüben. Als Material für das Dissipationselement kommt jedes für eine solche Nutzung geeignete Material in Frage. Die Öffnungen können jede beliebige Form haben, also beispielsweise rund, oval, oder eckig sein.
[0012] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche es erlauben, die Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen der Bestandteile eines Fluidstromes zu beeinflussen, welcher in einer Rohrleitung einen Abschnitt mit Querschnittserweiterung durchströmt, wobei in diesem Abschnitt ein Dissipationselement angeordnet ist. 2/15 österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15 [0013] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Beeinflussen der Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen, die in einem Fluidstrom, welcher aus einem ersten Leitungselement in ein zweites Leitungselement mit gegenüber dem ersten Leitungselement größeren Querschnittsfläche strömt, und in dem zweiten Leitungselement zumindest ein Dissipationselement durchläuft, nach Durchlaufen des Dissipationselementes in dem zweiten Leitungselement vorliegen, dadurch gekennzeichnet, dass [0014] - der Fluidstrom vor und/oder nach dem Durchlaufen von mindestens einem Dissipationselement mittels einer Kanalisierungsvorrichtung in zumindest zwei Teilströmungen aufgeteilt wird, welche in einem Abstand x von dem Dissipationselement aus der Kanalisierungsvorrichtung austreten, wobei der Abstand x das 0 bis 0,5-fache, bevorzugt 0 bis 0,3-fache, besonders bevorzugt 0 bis 0,2-fache, ganz besonders bevorzugt das 0 bis 0,1-fache, und speziell bevorzugt das 0 bis 0,05-fache des hydraulischen Durchmessers des zweiten Leitungselementes am Ort des Dissipationselementes beträgt.
[0015] Unter der Querschnittsfläche eines Leitungselementes ist dabei die Querschnittsfläche des von dem Leitungselement umschlossenen Raumes zu verstehen, und nicht die Fläche eines Schnittes durch das Material des Leitungselementes.
[0016] Bevorzugt bedeckt das Dissipationselement die gesamte Querschnittsfläche des Leitungselementes, das heißt, es kann kein Teil des Fluidstromes in Hauptströmungsrichtung gesehen hinter das Dissipationselement gelangen, ohne das Dissipationselement durchlaufen zu haben.
[0017] Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Fluidstrom um einen Gasstrom.
[0018] Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Fluidstrom um einen Flüssigkeitsstrom.
[0019] Um den Widerstand, den das Dissipationselement dem Fluidstrom entgegensetzt, gering zu halten, ist das Verhältnis der durch die Löcher gebildeten Fläche zu der restlichen Fläche des Dissipationselementes 20 - 80 %, bevorzugt 45 - 65 % Freiflächenanteil. Ein Freiflächenanteil von 45 bis 65 % ist anzustreben, da sich daraus ein optimaler Betriebsbereich mit vertretbarem Druckverlust und erforderlicher Strömungsbeeinflussung ergibt. Ein Freiflächenanteil von weniger als 45% ist durchaus möglich aber aufgrund von höheren Strömungswiderständen nicht praktikabel. Ein Freiflächenanteil mehr als 65% ist möglich, erlaubt aber nur verminderte Beeinflussung der Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen. Unterhalb eines Freiflächenanteils von 20 % ist der dem Fluidstrom entgegengesetzte Widerstand zu groß, und oberhalb 85 % hat das Dissipationselement keinen dissipierenden Effekt mehr.
[0020] Die Materialstärke des Dissipationselements sollte zur Vermeidung einer dirigierenden Wirkung auf den Fluidstrom theoretisch unendlich dünn sein. In der Praxis kommen hier beispielsweise Dissipationslemente mit einer Materialstärke von einigen Millimetern zum Einsatz. Die Materialstärke sollte bevorzugt kleiner als 1/10 des hydraulischem Durchmesser des zweiten Leitungselementes am Ort des Dissipationselements sein. Als Material des Dissipationselementes kann neben Blechen aus Stahlblech, die bevorzugt eingesetzt werden, jeder andere fluidbeständige Werkstoff wie beispielsweise Kunststoff, Verbundstoff, Glas, Keramik, Holz, zum Einsatz kommen.
[0021] Vorzugsweise ist das Dissipationselement senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Fluidstromes angeordnet. Die Hauptströmungsrichtung ist die durch das zweite Leitungselement vorgegebene Strömungsrichtung des Fluidstromes.
[0022] Die bekannte Maßnahme, zumindest ein Dissipationselement zur Zerstreuung von Inhomogenitäten der Strömungsgeschwindigkeiten und der Strömungsrichtungen in einem Fluidstrom vorzusehen, wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, dass - der Fluidstrom vor und/oder nach dem Durchlaufen von mindestens einem Dissipationselement mittels einer Kanalisierungsvorrichtung in zumindest zwei Teilströmungen aufgeteilt wird, welche in einem Ab- 3/15 österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15 stand x von dem Dissipationselement aus der Kanalisierungsvorrichtung austreten, wobei der Abstand x das 0 bis 0,5-fache, bevorzugt 0 bis 0,3-fache, besonders bevorzugt 0 bis 0,2-fache, ganz besonders bevorzugt das 0 bis 0,1-fache, und speziell bevorzugt das 0 bis 0,05-fache des hydraulischen Durchmessers des zweiten Leitungselementes am Ort des Dissipationselementes beträgt.
[0023] Der Abstand x ist dabei in Hauptströmungsrichtung zu messen. Bei Austritt von Teilströmungen aus der Kanalisierungsvorrichtung in einem größeren Abstand ist kein technisch verwertbares Beeinflussen der Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen mehr möglich.
[0024] Die Aufteilung des Fluidstromes in zumindest zwei Teilströmungen hat den Effekt, dass, wenn die Aufteilung vor dem Dissipationselement erfolgt, die Entstehung von Geschwindigkeitskomponenten in Richtung des Randbereiches vor dem Durchlaufen des Dissipationselementes, beziehungsweise, wenn die Aufteilung nach dem Dissipationselement erfolgt, vorhandene Geschwindigkeitskomponenten in Richtung des Randbereiches, beeinflusst werden.
[0025] Dadurch werden insgesamt die Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen, die in dem zweiten Leitungselement nach Durchlaufen des Dissipationselementes im Fluidstrom vorliegen, beeinflusst.
[0026] Zur Zerstreuung von Inhomogenitäten der Strömungsgeschwindigkeiten und der Strömungsrichtungen in einem Fluidstrom können in dem zweiten Leitungslement ein einziges Dissipationselement, oder mehrere Dissipationselemente in Hauptströmungsrichtung hintereinander angeordnet vorgesehen sein: Eine Aufteilung in Teilströmungen kann vor und/oder nach einem, mehreren oder allen der Dissipationselemente erfolgen. Je nach Anzahl der Dissipati-onslemente und Aufteilungsschritte ist der Effekt der Zerstreung von Inhomogenitäten und der Effekt der Beeinflussung der Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen in dem zweiten Leitungselement verschieden stark ausgeprägt.
[0027] Wenn der Fluidstrom vor dem Durchlaufen von mindestens einem Dissipationselement mittels einer Kanalisierungsvorrichtung in zumindest zwei Teilströmungen aufgeteilt wird, dann gilt das Folgende: [0028] Da der Abstand des Ortes, an dem die Teilströmungen die Kanalisierungsvorrichtung verlassen, vom Dissipationselement - also der Abstand Kanalisierungsvorrichtung-Dissipationselement gesehen in Hauptströmungsrichtung - einen Einfluss auf den Aufstaueffekt am Dissipationselement hat, können durch die Veränderung dieses Abstandes die Verteilungen der Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen in dem aus dem Dissipationselement austretenden Fluidstrom beeinflusst werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden daher die nach dem Durchlaufen des Dissipationselementes im zweiten Leitungselement vorliegenden Verteilungen der Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen des aus dem Dissipationselement austretenden Fluidstromes gemessen, und der Abstand des Ortes, an dem die Teilströmungen die Kanalisierungsvorrichtung verlassen, vom Dissipationselement in Abhängigkeit von diesen gemessenen Verteilungen der Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen verändert.
[0029] Wenn der Fluidstrom nach dem Durchlaufen von mindestens einem Dissipationselement mittels einer Kanalisierungsvorrichtung in zumindest zwei Teilströmungen aufgeteilt wird, dann gilt das Folgende: [0030] Nach dem Durchlaufen des Dissipationselementes haben Bestandteile des Fluidstromes aufgrund des Aufstaueffektes Geschwindigkeitskomponenten in Richtung des Randbereiches. Treten solche Bestandteile in eine Kanalisierungsvorrichtung ein, dann wird bei deren Durchlaufen von den Wänden der Kanalisierungsvorrichtung dirigierend auf den Fluidstrom gewirkt. Geschwindigkeitskomponenten in Richtung des Randbereiches können dadurch abgeschwächt werden. Je nachdem, wie groß der Abstand des Ortes, an dem der das Dissipationselement verlassende Fluidstrom in die Kanalisierungsvorrichtung eintritt - also der Abstand Dissipationselement - Kanalisierungsvorrichtung gesehen in Hauptströmungsrichtung- ist, haben sich die 4/15 österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15
Bestandteile des Fluidstromes bis zum Eintritt in die Kanalisierungsvorrichtung verschieden weit in Richtung des Randbereiches fortbewegt. Durch die Veränderung dieses Abstandes kann also beeinflusst werden, wie weit die Bestandteile des Fluidstromes sich bis zum Eintritt in die Kanalisierungsvorrichtung in Richtung des Randbereiches fortbewegt haben. Das dient der Beeinflussung der Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen in dem zweiten Leitungselement.
[0031] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden daher die nach dem Durchlaufen der Kanalisierungsvorrichtung im zweiten Leitungselement vorliegenden Verteilungen der Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen des Fluidstromes gemessen, und der Abstand des Ortes, an dem der das Dissipationselement verlassende Fluidstrom in die Kanalisierungsvorrichtung eintritt in Abhängigkeit von diesen gemessenen Verteilungen der Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen verändert.
[0032] Eine geschilderte Veränderung der Abstände in Abhängigkeit von gemessenen Verteilungen der Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen kann während des Routinebetriebes oder während der Inbetriebnahme einer Anlage geschehen. Bevorzugt erfolgt sie während der Inbetriebnahme.
[0033] Vorteilhafterweise wird der Fluidstrom vor und/oder nach dem Durchlaufen des Dissipationselementes in drei, vier, fünf oder mehr Teilströmungen aufgeteilt. Beispielsweise kann eine Aufteilung durch eine als Jalousie ausgeführte Kanalisierungsvorrichtung in 100 oder mehr Teilströmungen erfolgen. Unter Jalousie ist dabei eine Vorrichtung zu verstehen, die aus zumindest zwei Gruppen von Begrenzungsvorrichtungen, beispielsweise Lamellen, besteht, wobei Mitglieder jeder Gruppe parallel zueinander sind, und die Mitglieder einer Gruppe alle in dem selben Winkel zu den Mitgliedern einer bestimmten anderen Gruppe angeordnet sind. Im Falle von zwei Gruppen von Lamellen, wobei die Lamellen jeder Gruppe alle den gleichen Abstand von den ihnen jeweils direkt benachbart angeordneten Lamellen aufweisen, und die Gruppen von Lamellen beide mit einer Längskante senkrecht auf einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung stehen, und in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung einen Winkel von 90° zueinander bilden, wird beispielsweise ein Gitter mit einer Vielzahl nebeneinanderliegender Strömungskanäle mit, in Hauptströmungsrichung gesehen, rechteckiger Querschnittsfläche gebildet. Bei jeweils 11 Lamellen pro Gruppe ergibt sich ein Gitter mit 100 Strömungkanälen, und entsprechend 100 Teilströmungen.
[0034] Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Fluidstrom so in zumindest zwei Teilströmungen aufgeteilt, dass mindestens eine Teilströmung von zumindest einer anderen Teilströmung umhüllt wird. Bei dieser Ausführungsform gilt beispielsweise: [0035] Bei Aufteilung in zwei Teilströmungen wird eine erste zentrale Teilströmung von der zweiten, direkt benachbarten Teilströmung umhüllt. Bei Aufteilung in drei Teilströmungen wird eine erste zentrale Teilströmung von der zweiten, direkt benachbarten Teilströmung umhüllt. Die zweite Teilströmung selbst wird von der direkt benachbarten dritten Teilströmung umhüllt. Bei Aufteilung in vier Teilströmungen verlaufen die ersten drei Teilströmungen wie soeben beschrieben, und die dritte Teilströmung wird von der direkt benachbarten vierten Teilströmung umhüllt. Entsprechend können die Teilströmungen bei Aufteilung in fünf oder mehr Teilströmungen verlaufen. Die Umhüllung erfolgt, so wie bei einer Aufteilung in zwei Teilströmungen, jeweils in Hauptströmungsrichtung.
[0036] Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen es sowohl eine oder mehrere Teilströmungen gibt, die von direkt benachbarten Teilströmungen umhüllt werden, als auch und eine oder mehrere Teilströmungen, die nicht von direkt benachbarten Teilströmungen umhüllt werden.
[0037] Die zum Einsatz kommende Zahl von Teilströmungen wird in Abhängigkeit von der Fläche des Dissipationselementes, der Ausprägung der verwendeten Kanalisierungsvorrichtung -und damit der Gestalt der Teilströmungen - sowie von der Ausprägung der durch die Aufteilung 5/15 österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15 in Teilströmungen erzielten Effekte gewählt.
[0038] Der Fluidstrom kann aus jedweder Quelle stammen. Bei dem Fluidstrom kann es sich beispielsweise um einen Gasstrom handeln, der in umwelttechnischen Anlagen zur Gasreinigung, wie beispielsweise Verdampfungs- und Verdunstungskühler, Gaskühler, E-Filter, Düsenwäscher, Sprühtrockner, oder Rotationszerstäuber, behandelt wird. Er kann beispielsweise aus der Zement-, Eisen- oder Stahlindustrie stammen.
[0039] Bei dem Fluidstrom kann es sich beispielsweise um einen Abgasstrom, der durch Zugabe von Reagenzien oder Adsorbtionsmittel oder Kühlmittel zu behandeln ist, handeln. Beispielsweise handelt es sich um Abgas aus einer Sinter- oder Pelletierungsanlage oder Abgas aus einem Stahlwerkskonverter. Abgas aus einem Stahlwerkskonverter ist besonders heiß und muss daher vor Abscheidung von Partikeln aus dem Abgasstrom zur Schonung der Abscheidevorrichtungen durch Zugabe von Kühlmittel gekühlt werden. Abgas aus Sinter- oder Pelletie-rungsanlagen ist aufgrund seiner Schadstoffbelastung vor seiner Entlassung in die Umwelt zu reinigen, beispielsweise durch Adsorption an zugesetzten Adsorptionsmitteln oder durch Reaktion von Schadstoffen mit zugesetzten Reagenzien. Da Adsorption und Reaktion in bestimmten Temperaturbereichen besonders günstig ablaufen, wird gleichmäßige Kühlung des Abgasstromes auf solche Temperaturen angestrebt. Zudem sollten sich alle Teilchen der entsprechend zugesetzten Kühlmittel, Adsorptionsmittel oder Reagenzien zu einer effizienten Ausnutzung ihres Kühl-, Adsorptions- oder Reaktionspotentials etwa gleich lange im Abgasstrom aufhalten. Entsprechend ist eine Beeinflussung der Verteilung von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen in dem zweiten Leitungselement bei solchen Abgasen von besonderem Interesse.
[0040] Verdampfungskühler kommen in der Umwelttechnik vorrangig bei der Trockenentstaubung von Stahlwerkskonverterabgas sowie bei der Reinigung von Abas aus Sinter- oder Pelle-tierungsanlagen zum Einsatz. Zur Kühlung eines Gasstromes wird Wasser, welches durch Zerstäuben mit Druckluft oder Dampf über 2-Stoffdüsen fein zerstäubt wird, in den Gasstrom eingedüst. Die Regelung der Wassermenge erfolgt über den Temperatursollwert am Austritt des Verdampfungskühlers. Die Verdampfungslänge der Tröpfchen hängt dabei wesentlich von den Parametern Eintrittstemperatur des Gasstromes, Tröpfchendurchmesser, Verweilzeit im Verdampfungskühler, Homogenität des Gasstromes bezüglich Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung ab. Die Verweilzeit wird von der Strömungsgeschwindigkeit und der Länge des Verdampfungskühlers bestimmt. Die Auslegung eines Verdampfungskühlers erfolgt in der Weise, dass sichergestellt wird, dass einerseits kaum Tröpfchen in Kontakt mit der Wand des Verdampfungskühlers treten, und andererseits nahezu alle Tröpfchen am Austritt des Verdampfungskühlers verdampft sind. Werden diese Kriterien nicht erfüllt, sind unerwünschte Anbackungen von im Gasstrom mitgeführten Feststoffpartikeln im Verdampfungskühler oder den ihm Strömungsrichtung nachgeschalteten Anlagenteilen die Folge. Von verstärkter Bedeutung sind die Kriterien in Fällen, wo Reaktionen von Gasbestandteilen mit eingebrachten Adsorptionsmitteln oder Reagenzien erwünscht sind, die in bestimmten durch Verdampfungskühlung einzustellenden Temperaturbereichen besonders effizient verlaufen. Entsprechend wird angestrebt, die im Verdampfungskühler zur Verdunstung zur Verfügung stehende Länge möglichst gut zur Kühlung zu nutzen. Eine bezüglich der Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung eines Gasstromes gleichmäßige Durchströmung des Verdampfungskühlers sowie ein möglichst konstantes Verhältnis der Massenströme von Gasstrom und eingedüstem Wasser über den Querschnitt des Verdampfungskühlers sind für eine möglichst gute Nutzung zur Kühlung förderlich.
[0041] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der als Gasstrom vorliegende Fluidstrom nach dem Durchlaufen des Dissipationselementes in einen Verdampfungskühler, beziehungsweise in den Teilbereich eines Verdampfungskühlers, in dem Verdampfung stattfindet, eingeleitet.
[0042] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Fluidstromleitung, umfassend eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung für einen Fluidstrom, umfassend mindes- 6/15 österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15 tens zwei Längsabschnitt-Leitungselemente mit unterschiedlich großen Querschnittsflächen, wobei in dem Längsabschnitt-Leitungselement, das eine größere Querschnittsfläche hat als das ihm eintrittsöffnungsseitig direkt benachbarte Längsabschnitt-Leitungselement, an mindestens einer Stelle seiner Längserstreckung ein Dissipationselement vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eintrittöffnungsseitig vor und/oder austrittsöffnungseitig nach dem Dissipationselement eine Kanalisierungsvorrichtung zur Aufteilung des Fluidstromes in zumindest zwei Teilströmungen angeordnet ist, wobei der Abstand y der Kanalisierungsvorrichtung vom Dissipationselement das 0 bis 0,5-fache, bevorzugt 0 bis 0,3-fache, besonders bevorzugt 0 bis 0,2-fache, ganz besonders bevorzugt das 0 bis 0,1-fache, und speziell bevorzugt das 0 bis 0,05-fache des hydraulischen Durchmessers des Längsabschnitt-Leitungselementes an der Stelle, an welcher das Dissipationselement vorhanden ist, beträgt.
[0043] Der Abstand y ist dabei in Hauptströmungsrichtung zu messen.
[0044] Vorzugsweise bedeckt das Dissipationselement die gesamte Querschnittsfläche des Längsabschnitt-Leitungselementes, das heißt, es kann kein Teil des Fluid/Gasstromes in Hauptströmungsrichtung gesehen hinter das Dissipationselement gelangen, ohne das Dissipationselement durchlaufen zu haben.
[0045] Das Dissipationselement kann senkrecht oder schräg zur Längsachse des Längsabschnitt-Leitungselementes stehen. Bevorzugt steht es senkrecht zur Längsachse, da bei einer solchen Anordnung die Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen der Bestandteile des Fluid/Gasstromes am besten vergleichmässigt werden.
[0046] Mit einer solchen Fluidstromleitung kann ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden.
[0047] Ein System aus Dissipationselement und Kanalisierungsvorrichtung kann einmal vorliegen, aber auch mehrfach, in Hauptströmungsrichtung hintereinander angeordnet, vorliegen. Der Vorteil darin liegt in einer Verstärkung des gewünschten Effektes.
[0048] Vorzugsweise ist die Position der Kanalisierungsvorrichtung variabel veränderbar. Dadurch kann die Ausprägung des bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielten Effektes verändert werden.
[0049] Nach einer Ausführungsform ist zwischen der Kanalisierungsvorrichtung und dem Dissipationselement kein Spalt vorhanden. Die Kanalisierungsvorrichtung liegt also an dem Dissipationselement an.
[0050] Nach einer anderen Ausführungsform ist zwischen der Kanalisierungsvorrichtung und dem Dissipationselement ein Spalt vorhanden.
[0051] Je nachdem, ob zwischen dem Dissipationselement und einer eintrittsöffnungsseitig vor dem Dissipationselement angeordneten Kanalisierungsvorrichtung kein Spalt oder ein Spalt vorhanden ist, wird in einem Fluidstrom die Entstehung von Geschwindigkeitskomponenten in Richtung seines Randbereiches verschieden stark beeinflusst.
[0052] Je nachdem, ob zwischen dem Dissipationselement und einer austrittsöffnungsseitig nach dem Dissipationselement angeordneten Kanalisierungsvorrichtung kein Spalt oder ein Spalt vorhanden ist, werden die in einem Fluidstrom vorliegenden Geschwindigkeitskomponenten in Richtung seines Randbereiches an verschiedenen Stellen entlang der Hauptströmungsrichtung beeinflusst. Entsprechend haben die Bestandteile des Fluid/Gasstromes sich beim Eintreten in die Kanalisierungsvorrichtung verschieden weit in Richtung des Randbereiches bewegt.
[0053] Entsprechend können durch das Vorsehen keines Spaltes oder eines Spaltes, beziehungsweise die Größe des Spaltes, die Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen der Bestandteile des Fluidstromes beeinflusst werden. Variable Verän-derbarkeit der Position der Kanalisierungsvorrichtung erlaubt eine Veränderung des bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielten Effektes. 7/15 österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15 [0054] Bevorzugterweise beträgt der Spalt zwischen der Kanalisierungsvorrichtung und dem Dissipationselement nicht mehr als die 5-fache Länge der Kanalisierungsvorrichtung. Die Länge der Kanalisierungsvorrichtung ist die Erstreckung in Hauptströmungsrichtung. Bei größeren Abständen ist der Effekt der Kanalisierungsvorrichtung unbedeutend.
[0055] Die Höhe der Wand einer Kanalisierungsvorrichung beträgt im Verhältnis zum hydraulischen Durchmesser des Längsabschnitt-Leitungselementes an der Stelle, an welcher das Dissipationselement vorhanden ist, vorzugsweise 1/50 bis 1/5. Für größere Höhen wird mehr Material verbraucht, ohne eine relevante Vergrößerung des Effektes der Kanalisierungsvorrichtung hervorzurufen. Bei kleineren Höhen ist der durch die Kanalisierungsvorrichtung erzielte Effekt zu gering.
[0056] Unter Höhe der Wand einer Kanalisierungsvorrichtung ist dabei die Erstreckung der Kanalisierungsvorrichtung entlang seiner senkrecht auf der - von der Wand aufgespannten -Öffnungsebene der Kanalisierungsvorrichtung stehenden Längsachse zu verstehen.
[0057] Die Wand der Kanalisierungsvorrichtung kann senkrecht oder in einem Winkel schräg zu der von ihr aufgespannten Öffnungsebene stehen. Bei schräger Stellung wird durch die Kanalisierungsvorrichtung ein den Fluidstrom bündelnder oder auffächernder Effekt erzielt.
[0058] Vorzugsweise umfasst die Kanalisierungsvorrichtung zumindest ein Ringelement. Unter einem Ringelement ist ein Element zu verstehen, dass wie ein Ring in sich geschlossen ist. Die Form des Ringelementes kann kreisförmig, elliptisch beziehungsweise oval, oder vieleckig, beispielsweise 3eckig, viereckig, 5 eckig, 6eckig, sein. Die Zahl der Ecken eines Vieleckes kann beliebig gewählt werden; da sich die Form mit zunehmender Zahl von Ecken an eine Kreisform annähert.
[0059] Die Ringelemente einer Kanalisierungsvorrichtung sind bevorzugt konzentrisch zur Längsachse des Längsabschnitt-Leitungselementes, in dem sich die Kanalisierungsvorrichtung befindet, angeordnet.
[0060] Die Ringelemente können mit ihrer Längsachse parallel oder schräg zur Längsachse desjenigen Längsabschnitt-Leitungselementes steht, in dem Dissipationselement und Kanalisierungsvorrichtung angeordnet sind.
[0061] Bevorzugterweise sind die Ringelemente so angeordnet, dass ihre Längsachse parallel zur Längsachse desjenigen Längsabschnitt-Leitungselementes steht, in dem Dissipationselement und Kanalisierungsvorrichtung angeordnet sind. Vorzugsweise fallen die beiden Längsachsen zusammen.
[0062] Bevorzugterweise umfasst die Kanalisierungsvorrichtung 2, 3, 4 oder mehr Ringelemente mit unterschiedlich großen Öffnungsweiten, wobei jeweils ein Ringelement innerhalb eines Ringelementes mit der nächstgrößeren Öffnungsweite angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein Fluid/Gasstrom in 3, 4, 5 oder mehr einander umhüllende Teilströmungen aufgeteilt werden.
[0063] Die tatsächlich gewählte Anzahl von Ringelementen hängt selbstverständlich davon ab, welche Anzahl das gewünschte Ausmaß des Effektes der Kanalisierungsvorrichtung gewährleistet. Aus Materialersparnissgründen wird man bestrebt sein, die für die Erzielung des gewünschten Ausmaßes erforderlichen Mindestmenge an Ringelementen vorzusehen.
[0064] Nach einer anderen Ausführungsform umfasst die Kanalisierungsvorrichtung eine Jalousie wie vorstehend beschrieben.
[0065] Die Fluidstromleitung kann eine Leitung für jedwedes Fluid sein, beispielsweise in der der Zement-, Eisen- oder Stahlindustrie anfallende Gase.
[0066] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Fluidstromleitung eine Gasstromleitung zur Leitung von Abgas aus Sinter- oder Pelletierungsanlagen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Fluidstromleitung eine Gasstromleitung zur Leitung von Abgas aus Stahlwerkskonvertern.
[0067] Bevorzugterweise ist das Längsabschnitt-Leitungselement mit größerer Querschnittsflä- 8/15 österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15 che zumindest Teil eines Verdampfungskühlers für einen Fluidstrom, bevorzugterweise für einen Gasstrom.
[0068] Bevorzugterweise sind die Längsachsen eines Längsabschnitt-Leitungselementes, in dem ein Dissipationselement vorhanden ist, und des diesem eintrittsöffnungsseitig direkt benachbarten Längsabschnitt-Leitungselementes parallel. In diesem Fall hat das Dissipationselement keine durch Änderung der Hauptströmungsrichtung eines Fluid/Gasstromes beim Übertritt aus dem einen Längsabschnitt-Leitungselement in das andere Längsabschnitt-Leitungselement hervorgerufene Inhomogenitäten des Fluid/Gasstromes zu zerstreuen.
[0069] Das Längsabschnitt-Leitungselement mit größerer Querschnittsfläche, in dem an mindestens einer Stelle seiner Längserstreckung ein Dissipationselement vorhanden ist, kann eine über seine Längserstreckung konstante Querschnittsfläche haben. In diesem Fall ist die Änderung der Querschnittsfläche beim Übergang zwischen den beiden Längsabschnitt-Leitungselementen sprunghaft.
[0070] Gemäß einer anderen Ausführungsform hat das Längsabschnitt-Leitungselement mit größerer Querschnittsfläche, in dem an mindestens einer Stelle seiner Längserstreckung ein Dissipationselement vorhanden ist, eine entlang seiner Längserstreckung variierende Querschnittsfläche, beispielsweise besitzt es die Form eines Kegelstumpfes beziehungsweise Konus. Ein Längsabschnitt-Leitungselement mit entlang seiner Längserstreckung von seinem eintrittsöffnungsseitigen Ende zu seinem austrittsseitigen Ende zunehmender Querschnittsfläche wird als Diffusor bezeichnet.
[0071] Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen zur Beeinflussung der Verteilung von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen in einem Fluidstrom besteht bei einem Einsatz im Zusammenhang mit einem Verdampfungskühler beispielsweise auch darin, dass bei gleichem oder besseren Effekt des Verdampfungskühlers seine Dimensionen kleiner ausgelegt werden können als bei Abwesenheit der erfindungsgemäßen Lösungen. Entsprechend ergeben sich Einsparungen bei den Bau-, Material und Wartungskosten.
[0072] Anschließend wird die vorliegende Erfindung anhand schematischer beispielhafter Figuren einer Ausführungsform mit Verdampfungskühler dargestellt.
[0073] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines vertikal stehenden Verdampfungs kühlers in Schrägansicht.
[0074] Figur 2 zeigt für einen Ausschnitt der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung eine vergrößerte
Ansicht eines Schnittes senkrecht zur Hauptströmungsrichtung in einer Ebene, die die Mittelachse des Verdampfungskühlers enthält.
[0075] Figur 3 zeigt einen Ausschnitt einer Schrägansicht einer auf einem Dissipationselement mit kreisförmigen Löchern angeordneten Jalousie als Kanalisierungsvorrichtung.
[0076] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines vertikal stehenden Verdampfungskühlers in Schrägansicht. 2-Stoffdüsen sind zur besseren Übersichtlichkeit nicht im Verdampfungskühler dargestellt. Ein Fluidstrom, bestehend aus Abgas aus einer Sinteranlage und dargestellt durch einen gewellten Pfeil, strömt in der von dem Verdampfungskühler 1, den zu ihm führenden Längsabschnitt-Leitungselement 2 einer Zuleitung, sowie den von im wegführenden Längsabschnitt-Leitungselementen 3a, 3b einer Austrittsleitung gebildeten Fluidstromleitung. Die Eintrittsöffnung in diese Fluidstromleitung ist auf der Seite der Zuleitung, die Austrittsöffnung auf der Seite der Austrittsleitung gelegen. Das Längsabschnitt-Leitungselement 2 ist zylindrisch und besitzt daher eine entlang seiner Längserstreckung konstante Querschnittsfläche. Das Längsabschnitt-Leitungselement Diffusor 4, das einen Teil des Verdampfungskühlers 1 bildet, besitzt eine entlang seiner Längserstreckung von seinem eintrittsöffnungsseitigen Ende zu seinem austrittsseitigen Ende zunehmende Querschnittsfläche. In dem Diffusor 4 ist senkrecht zur Längsachse des Diffusors 4, und damit senkrecht zur Hauptströmungsrichtung in Leitungselement 2, Diffusor 4, und Leitungselement 3a ein Dissipationselement 5 angeordnet. Eintrittsöffnungsseitig vor dem Dissipationselement 5 ist eine durch zwei runde Ringelemente, auch genannt Ringbleche, gebildete Kanalisierungsvorrichtung 6 zur Aufteilung des Fluidstromes in drei 9/15 österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15
Teilströmungen angeordnet. Die Längsachsen der runden Ringbleche fallen mit der Längsachse des Diffusors zusammen. Die Kanalisierungsvorrichtung 6 besteht aus zwei runden Ringelementen mit unterschiedlich großen Öffnungsweiten, wobei das runde Ringelement mit kleinerer Öffnungsweite konzentrisch innerhalb des runden Ringelementes mit größerer Öffnungsweite angeordnet ist. Die Mittelachsen beider runden Ringelemente und des Diffusors fallen zusammen. Die von dem runden Ringblech mit geringstem Durchmesser umschlossene Teilströmung wird von der Teilströmung, die von dem runden Ringblech mit geringstem Durchmesser und dem runden Ringblech mit größerem Durchmesser begrenzt wird, in Hauptströmungsrichtung gesehen umhüllt. Die Teilströmung, die von dem runden Ringblech mit geringstem Durchmesser und dem runden Ringblech mit größerem Durchmesser begrenzt wird, wird von der von dem runden Ringblech mit größerem Durchmesser und der Wand des Diffusors begrenzten Teilströmung in Hauptströmungsrichtung gesehen umhüllt. Zwischen den runden Ringelementen und dem Dissipationselement 5 besteht ein Spalt. Das Dissipationselement 5 ist ein ebenes Blech mit kreisförmigen Löchern.
[0077] Figur 2 zeigt für einen Ausschnitt der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung eine vergrößerte Ansicht eines Schnittes senkrecht zur Hauptströmungsrichtung in einer Ebene, die die Mittelachse des Verdampfungskühlers enthält. Der Schnitt zeigt die Anordnung des Längsabschnitt-Leitungelementes 2, des Diffusors 4, des Dissipationselementes 5, sowie der Kanalisierungsvorrichtung 6. Die runden Ringelemente liegen nicht direkt auf dem Dissipationselementes 5 auf, sondern in einem Abstand von diesem angeordnet sind, so dass ein Spalt zwischen den runden Ringelementen und dem Dissipationselement 5 besteht. Über eine aus längenverstellbaren Beinen 7a an den Ringelementen bestehende Verstellvorrichtung 7 kann die Position der runden Ringelemente variabel verändert werden.
[0078] Das Dissipationselement 5 ist ein ebenes Blech mit kreisförmigen Löchern.
[0079] Figur 3 zeigt einen Ausschnitt einer Schrägansicht einer auf einem Dissipationselement 5 mit kreisförmigen Löchern angeordneten Jalousie als Kanalisierungsvorrichtung. Die Jalousie besteht aus zwei Gruppen 8a, 8b von Lamellen, wobei die Lamellen jeder Gruppe alle den gleichen Abstand von den ihnen jeweils direkt benachbart angeordneten Lamellen der gleichen Gruppe autweisen, und die Gruppen von Lamellen beide mit einer Längskante senkrecht auf einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung stehen, und in der Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung einen Winkel von 90° zueinander bilden. Dabei wird ein Gitter mit einer Vielzahl nebeneinanderliegender Strömungskanäle mit, in Hauptströmungsrichung gesehen, rechteckigen Querschnittsflächen gebildet. Das Dissipationselement 5 ist ein ebenes Blech mit kreisförmigen Löchern. Die Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung, auf der die Längskanten der Lamellen senkrecht stehen, wird von der Ebene des Dissipationselementes gebildet. Zwischen den Lamellen und dem Dissipationselement 5 besteht kein Spalt. 1 Verdampfungskühler 2 Längsabschnitt-Leitungselement einer Zuleitung 3a Längsabschnitt-Leitungselement einer Austrittsleitung 3b Längsabschnitt-Leitungselement einer Austrittsleitung 4 Längsabschnitt-Leitungselement Diffusor 5 Dissipationselement 6 Kanalisierungsvorrichtung 7 Verstellvorrichtung 7a längenverstellbare Beine 8a Gruppe von Lamellen 8b Gruppe von Lamellen 10/15
Claims (17)
- österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15 Patentansprüche 1. Verfahren zum Beeinflussen der Verteilungen von Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen, die in einem Fluidstrom, - welcher aus einem ersten Leitungselement in ein zweites Leitungselement mit gegenüber dem ersten Leitungselement größeren Querschnittsfläche strömt, und in dem zweiten Leitungselement zumindest ein Dissipationselement durchläuft, nach Durchlaufen des Dissipationselementes in dem zweiten Leitungselement vorliegen, dadurch gekennzeichnet, dass - der Fluidstrom vor und/oder nach dem Durchlaufen von mindestens einem Dissipationselement mittels einer Kanalisierungsvorrichtung in zumindest zwei Teilströmungen aufgeteilt wird, welche in einem Abstand x von dem Dissipationselement aus der Kanalisierungsvorrichtung austreten, wobei der - Abstand x das 0 bis 0,5-fache, bevorzugt 0 bis 0,3-fache, besonders bevorzugt 0 bis 0,2-fache, ganz besonders bevorzugt das 0 bis 0,1-fache, und speziell bevorzugt das 0 bis 0,05-fache des hydraulischen Durchmessers des zweiten Leitungselementes am Ort des Dissipationselementes beträgt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidstrom so in zumindest zwei Teilströmungen aufgeteilt wird, dass mindestens eine Teilströmung von zumindest einer anderen Teilströmung umhüllt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidstrom Abgas aus einer Sinter- oder Pelletierungsanlage ist oder der Fluidstrom Abgas aus einem Stahlwerkskonverter ist.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidstrom nach dem Durchlaufen des Dissipationselementes in einen Verdampfungskühler eingeleitet wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die nach dem Durchlaufen des Dissipationselementes im zweiten Leitungselement vorliegenden Verteilungen der Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen des aus dem Dissipationselement austretenden Fluidstromes gemessen werden, und - der Abstand des Ortes, an dem die Teilströmungen die Kanalisierungsvorrichtung verlassen, vom Dissipationselement in Abhängigkeit von diesen gemessenen Verteilungen der Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen verändert wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die nach dem Durchlaufen der Kanalisierungsvorrichtung im zweiten Leitungselement vorliegenden Verteilungen der Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen des Fluidstromes gemessen werden, und - der Abstand des Ortes, an dem der das Dissipationselement verlassende Fluidstrom in die Kanalisierungsvorrichtung eintritt in Abhängigkeit von diesen gemessenen Verteilungen der Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen verändert wird.
- 7. Fluidstromleitung, umfassend eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung für einen Fluidstrom, umfassend mindestens zwei Längsabschnitt-Leitungselemente mit unterschiedlich großen Querschnittsflächen, wobei in dem Längsabschnitt- Leitungselement 4, das eine größere Querschnittsfläche hat als das ihm eintrittsöffnungsseitig direkt benachbarte Längsabschnitt-Leitungselement 2, an mindestens einer Stelle seiner Längserstreckung ein Dissipationselement 5 vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eintrittöffnungsseitig vor und/oder austrittsöffnungseitig nach dem Dissipationselement eine Kanalisierungsvorrichtung 6 zur Aufteilung des Fluidstromes in zumindest zwei Teilströmungen angeordnet ist, wobei der Abstand y der Kanalisierungsvorrichtung 6 vom Dissipationselement 5 das 0 bis 0,5-fache, bevorzugt 0 bis 0,3-fache, besonders bevorzugt 0 bis 0,2-fache, ganz besonders bevorzugt das 0 bis 0,1-fache, und speziell bevorzugt das 0 bis 0,05-fache des hydraulischen Durchmessers des Längsabschnitt-Leitungselementes an der Stelle, an wel- 11/15 österreichisches Patentamt AT 507 552 B1 2010-06-15 eher das Dissipationselement 5 vorhanden ist, beträgt.
- 8. Fluidstromleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Kanalisierungsvorrichtung 6 variabel veränderbar ist.
- 9. Fluidstromleitung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kanalisierungsvorrichtung 6 und dem Dissipationselement 5 kein Spalt vorhanden ist.
- 10. Fluidstromleitung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kanalisierungsvorrichtung 6 und dem Dissipationselement 5 ein Spalt vorhanden ist.
- 11. Fluidstromleitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt zwischen der Kanalisierungsvorrichtung 6 und dem Dissipationselement 5 nicht mehr als die 5-fache Länge der Kanalisierungsvorrichtung 6 beträgt.
- 12. Fluidstromleitung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalisierungsvorrichtung 6 zumindest ein Ringelement umfasst.
- 13. Fluidstromleitung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement so angeordnet ist, dass seine Längsachse parallel zur Längsachse desjenigen Längsabschnitt-Leitungselementes steht, in dem das Dissipationselement 5 angeordnet ist, vorzugsweise mit ihr zusammenfällt.
- 14. Fluidstromleitung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalisierungsvorrichtung 6 zwei, drei, vier oder mehr Ringelemente mit unterschiedlich großen Öffnungsweiten umfasst, wobei jeweils ein Ringelement innerhalb eines Ringelementes mit der nächstgrößeren Öffnungsweite angeordnet ist.
- 15. Fluidstromleitung nach einem der Ansprüche 7-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidstromleitung eine Fluidstromleitung zur Leitung von Abgas aus Sinter- oder Pelletie-rungsanlagen ist.
- 16. Fluidstromleitung nach einem der Anspruch 7-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidstromleitung eine Fluidstromleitung zur Leitung von Abgas aus Stahlwerkskonvertern ist.
- 17. Fluid/Gasstromleitung nach einem der Ansprüche 7-17, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsabschnitt-Leitungselement mit größerer Querschnittsfläche zumindest Teil eines Verdampfungskühlers für einen Fluidstrom ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 12/15
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT8022009A AT507552B1 (de) | 2009-05-22 | 2009-05-22 | Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung von strömungscharakteristika in einem fluidstrom |
PCT/EP2010/055143 WO2010133412A2 (de) | 2009-05-22 | 2010-04-20 | Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung von strömungscharakteristika in einem fluidstrom |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT8022009A AT507552B1 (de) | 2009-05-22 | 2009-05-22 | Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung von strömungscharakteristika in einem fluidstrom |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
AT507552B1 true AT507552B1 (de) | 2010-06-15 |
AT507552A4 AT507552A4 (de) | 2010-06-15 |
Family
ID=42244720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
AT8022009A AT507552B1 (de) | 2009-05-22 | 2009-05-22 | Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung von strömungscharakteristika in einem fluidstrom |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT507552B1 (de) |
WO (1) | WO2010133412A2 (de) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9857109B2 (en) * | 2008-01-02 | 2018-01-02 | Johnson Controls Technology Company | Heat exchanger |
JP5795994B2 (ja) * | 2012-07-09 | 2015-10-14 | 住友精密工業株式会社 | 熱交換器 |
DE102012224521A1 (de) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Sms Siemag Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen von Rauchgas einer metallurgischen Anlage |
US10227908B2 (en) | 2016-12-01 | 2019-03-12 | Caterpillar Inc. | Inlet diffuser for exhaust aftertreatment system |
US10132222B2 (en) | 2016-12-05 | 2018-11-20 | Caterpillar Inc. | Exhaust aftertreatment system, apparatus, and method |
EP3438596B1 (de) * | 2017-08-01 | 2020-04-08 | Provides Metalmeccanica S.r.l. | Verbesserter fluidverteiler |
EP3813967A1 (de) * | 2018-06-29 | 2021-05-05 | GEA Process Engineering A/S | Gasdispergierer zur zuführung von gas in eine kammer, sprühtrocknungsvorrichtung mit solch einem gasdispergierer und verfahren zur ausrichtung eines gasstroms in einem gasdispergierer |
LU101556B1 (en) * | 2019-12-18 | 2021-06-22 | Katcon Global Sa | Catalytic converter inlet cone baffle |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3731988C3 (de) * | 1987-09-23 | 1994-07-28 | Steinmueller Gmbh L & C | Reaktor für die Behandlung eines Gases |
DE4200807C2 (de) * | 1992-01-15 | 1994-03-03 | Daimler Benz Ag | Anordnung zur Reinigung von Abgasen |
DE4325977A1 (de) * | 1993-08-03 | 1995-02-09 | Balcke Duerr Ag | Diffusor |
GB9319025D0 (en) * | 1993-09-14 | 1993-10-27 | Ans Karsto Metering & Technolo | Flow cobditioner |
DE10148926A1 (de) * | 2001-10-04 | 2003-04-17 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verteilerstruktur für Betriebsmittel, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
US6845813B1 (en) * | 2003-10-13 | 2005-01-25 | Knighthawk Engineering | Intra-body flow distributor for heat exchanger |
-
2009
- 2009-05-22 AT AT8022009A patent/AT507552B1/de not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-04-20 WO PCT/EP2010/055143 patent/WO2010133412A2/de active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010133412A2 (de) | 2010-11-25 |
AT507552A4 (de) | 2010-06-15 |
WO2010133412A3 (de) | 2011-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AT507552B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung von strömungscharakteristika in einem fluidstrom | |
EP2038050B1 (de) | Statischer mischer aufweisend mindestens ein flügelpaar zur erzeugung einer wirbelströmung in einem kanal | |
DE60006341T2 (de) | Statischer mischer | |
EP1604742B1 (de) | Gaszuführung für Elektrofilter und Elektrofiltervorrichtung | |
DE2361636A1 (de) | Venturi-vorrichtung | |
EP1166861A1 (de) | Mischer für die Mischung mindestens zweier Gasströme oder anderer Newtonscher Flüssigkeiten | |
DE2925462C2 (de) | Vorrichtung zur Mischung unterschiedlicher Teilströme in einem Kühlturm | |
WO2005110579A1 (de) | Tropfenabscheideranordnung | |
WO2006048385A1 (de) | Verfahren und sprühturm zur kontaktierung von gasen und flüssigkeitstropfen für den stoff- und/oder wärmeaustausch | |
DE102011105409A1 (de) | Venturiwäscher | |
DE102009031969A1 (de) | Rohrregister für den indirekten Wärmeaustausch | |
CH373885A (de) | Einrichtung zur Abschirmung von Raumöffnungen durch einen Luftschleier | |
DE2312649C3 (de) | Wärme- und/oder Massenaustauscher mit unmittelbarem Kontakt einer Flüssig¬ | |
DE202005002677U1 (de) | Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus Gasströmen | |
WO2019175201A1 (de) | Vorrichtung zur aufweitung eines luftvolumenstroms | |
DE2212785C3 (de) | Vorrichtung zur Kühlung von Überzügen auf bewegten Drähten | |
EP3204151B1 (de) | Oxidationsbecken und verfahren zum behandeln von ablaufwasser eines meerwasser-abgaswäschers | |
AT515810A1 (de) | Gasverteilungsvorrichtung | |
WO2019053197A1 (de) | Berieselungssystem | |
AT520416B1 (de) | Messvorrichtung zum Detektieren einer Messgröße eines partikelbeladenen Fluids | |
DE3343296A1 (de) | Einrichtung zur regulierung des volumenstroms in einem stroemungskanal | |
DE8905011U1 (de) | Vorrichtung zum Kühlen von Räumen | |
DE102006004723A1 (de) | Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus Gasströmen | |
DE102014006271B3 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung eines gleichverteilten Strömungs-Luftfeldes und Verwendung einer solchen | |
EP3574973A1 (de) | Filteranordnung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20140522 |