DD270813A3 - DEVICE FOR THE HOMOGENEOUS DISTRIBUTION OF A GAS / LIQUID MIXTURE - Google Patents

DEVICE FOR THE HOMOGENEOUS DISTRIBUTION OF A GAS / LIQUID MIXTURE Download PDF

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DD270813A3
DD270813A3 DD30341987A DD30341987A DD270813A3 DD 270813 A3 DD270813 A3 DD 270813A3 DD 30341987 A DD30341987 A DD 30341987A DD 30341987 A DD30341987 A DD 30341987A DD 270813 A3 DD270813 A3 DD 270813A3
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DD
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cross
inlet channel
circular
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Application number
DD30341987A
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German (de)
Inventor
Juergen Groschopp
Andreas Kermer
Manfred Lasch
Rudolf Seidel
Hans Mueller
Dieter Mueller
Udo Ostkamp
Heinz Richter
Klaus-Dieter Tiedemann
Walter Uhse
Original Assignee
Germania Chemnitz
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verteilung eines mehrphasigen Gemisches auf einen kreisfoermigen Querschnitt. Ein vorzugsweises Anwendungsgebiet sind stehende Apparate mit Laengsrohrbuendel. Ziel ist die Gewaehrleistung eines hohen rohrraumseitigen Waermeuebergangs bzw. eines hohen Stoffaustausches in stehenden Apparaten, die vertikal durchstroemt werden. Es ist Aufgabe, eine Einrichtung zur gleichmaessigen Beaufschlagung eines kreisfoermigen Querschnitts bei Einhaltung eines minimalen Druckverlustes und einfacher Montage- und Demontagemoeglichkeit zu schaffen. Dies wird dadurch erreicht, dass im oberen Bereich des Homogenisators eine abgestufte Duese und ein konisches Uebergangsstueck angeordnet sind und daran anschliessend Widerstandskoerper und untere Duese. Es erfolgt wieder eine Querschnittserweiterung und die Anordnung eines Gleichrichters, an den sich ein aus bis zu 5 konzentrisch angeordneter relativ duennwandiger Konen bestehender Diffusor anschliesst. Dabei ist das Verhaeltnis von Austritts- und Eintrittsquerschnitt jedes Diffusorkanals kleiner als das Verhaeltnis des Austritts- zu Eintrittsquerschnitt der naechst innen angrenzenden Konen. Fig. 1The invention relates to a device for distributing a multiphase mixture to a kreisfoermigen cross-section. A preferred field of application are standing apparatuses with longitudinal tubing. The aim is to ensure a high heat exchanger on the pipe side or a high mass transfer in standing apparatuses that are vertically pervaded. It is an object to provide a device for uniform application of a kreisfoermigen cross-section while maintaining a minimal pressure loss and ease of assembly and disassembly feasibility. This is achieved by arranging a stepped duplex and a conical transition piece in the upper region of the homogenizer, followed by resistor bodies and lower duplexes. There is again a cross-sectional widening and the arrangement of a rectifier, to which a consisting of up to 5 concentrically arranged relatively thin-walled cones existing diffuser connects. The ratio of outlet and inlet cross-section of each diffuser channel is smaller than the ratio of the outlet to inlet cross-section of the cones adjacent to the inside. Fig. 1

Description

a) Titel der Erfindung a) Title of the invention

Einrichtung zur homogenen Verteilung eines Gas-/ PlUesigkeitsgemisohes •5Device for homogeneous distribution of a gas / toluene mixture • 5

b) Anwendungsgebiet der Erfindung b) Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur gleichmäßigen Verteilung einee strömenden, aus flüssigen und gasförmigen, Komponenten bestehenden Gemisches auf eine Fläche mit kreisförmigem Querschnitt, z. B. auf die von einem Rohrboden mit annähernd kreisförmigem Rohrspiegel ausgehenden Rohrbündelrchre odor auf die Oberfläche einer Katalysatorsohüttung.The invention relates to a device for uniform distribution eine flowing, consisting of liquid and gaseous components existing mixture on a surface of circular cross-section, z. B. odor on the surface of a Katalysatorohüttung outgoing from a tube sheet with an approximately circular tube mirror Rohrbündelrchre.

Die Zuführung des zweiphasigen Gemisches erfolgt dabei über einen zentrisoh angeordneten senkrechten Eintrittskanal kreisförmigen Querschnitts im Kopfbereioh des stehenden Apparates, an dessen unteren Ende sich eine Einrichtung zur Homogenisierung der teilweise phasenentmischten Strömung befindet, dem sich ein aus mehreren, konzentrischen Konen be stehender Diffusor zur verlustarmen Verzögerung der Strömung bei gleichmäßiger Gemischverteilung über dem nachfolgenden kreisförmigen Querschnitt ansohließt.The supply of the two-phase mixture takes place via a zentrisoh arranged vertical inlet channel circular cross-section in Kopfbereioh the stationary apparatus at the lower end is a means for homogenizing the partially phase-separated flow, which is a plurality of concentric cones be standing diffuser for low-loss delay the stream ansohließt over the subsequent circular cross-section with a uniform mixture distribution.

Die erfindungsgemäße Einrichtung findet vorzugsweise Anwendung in stehenden Apparaten mit LängsrohrbUndel oder mit Katalysatorsohüttung, wobei die Rohrbündelrohre bzw. die Katalysatorsohüttungen von dem zweiphasigen Gemisoh von oben vertikal durchströmt werden.The device according to the invention is preferably used in standing apparatus with a longitudinal tube bundle or with a catalyst blank, wherein the tube bundle tubes or the catalyst headers are vertically flowed through by the two-phase Gemisoh from above.

Dies sind ζ. B. stehende RohrbUndelwärmeUbertrager und hydrokatalytieohe Reaktoren, welche in Anlagen der Petrol- und Karbooheraie eingesetzt werden.These are ζ. B. standing RohrbUndelwärmeUbertrager and hydrokatalytieohe reactors, which are used in plants of petroleum and Karbooheraie.

o) Charakteristik der bekannten teohnisohen Lösungen o) Characteristics of known teohnisohen solutions

Es 1st bereits eine Anordnung zur homogenen Verteilung einer strömenden Gas- FlUssigkeitsmisohung auf mehrere parallele Rohre gemäß DE-OS 2 232 074 bekannt.There is already known an arrangement for the homogeneous distribution of a flowing gas liquid mixture to a plurality of parallel pipes according to DE-OS 2 232 074.

In dieser durchströmt das durch ein Rohr eintretende Gas-Flttssigkeitsgomisoh anschließend eine enge DUs?, wobei die Strömungsgeschwindigkeit kräftig zunimmt und die Hisohung homogener wird. In der darauffolgenden Kammer trifft die Mischung auf eine feste Platte, die rechtwinklig aur Hauptströmungsriohtung angeordnet ist. Die Hisohung wird gezwun gen, radial nach außen zu der Kante der Platte zu strömen, wo sie umgelenkt wird, den Spalt zwischen Platte und Außen-t wand durchströmt und unterhalb der Platte radial nach innen gelenkt wird. Die Strömung wird unterhalb der Platte auf dieRohre verteilt, welches dadurch unterstützt wird, daß eich vor der Rohrplatte eine Verteilerplatte mit kleineren Löchern befindet.In this, the gas-liquid gas entering through a pipe then flows through a narrow DUs, whereby the flow velocity increases sharply and the hydrogenation becomes more homogeneous. In the following chamber, the mixture strikes a solid plate which is perpendicular to the main flow stream. The Hisohung is forced to pass radially outward to the edge of the plate, where it is deflected, the gap between plate and outer-t wall flows through and is directed radially inwardly below the plate. The flow is distributed below the plate to the tubes, which is assisted by having a distributor plate with smaller holes in front of the tube plate.

Nachteilig bei dieser bekannten teohnisohen Lösung wirken sich die Aufreohterhaltung einer hohen Strömungsgeschwindigkeit über fast die gesamte Anordnung sowie die scharfen Umlenkungen an der Platte und die enorme Querschnittsverengung bei anschließender plötzlicher Erweiterung an der Verteilerplatte au3, welches insgesamt zu einem sehr hohen Druokverlust in der Einrichtung führt.A disadvantage of this known teohnisohen solution affect the Aufreohterhaltung a high flow velocity over almost the entire arrangement and the sharp deflections on the plate and the enormous cross-sectional constriction with subsequent sudden expansion of the distributor plate au3, which leads to a very high overall Druokverlust in the device.

Da bei dieser Anordnung die angestrebte homogene Verteilung allein durch eine Zwangsführung der Strömung in engen Querschnitten erzielt wird, ist eine effektive Betriebsweise nur in eimm eng begrenzten Durohsatzbereioh möglich. Bei zu geringera Durchsatz der Misohphase wird ke<.ne homogene Vertei lung erzielt, während bei erhöhtem Durchsatz der Druokverlust weiter ansteigt.Since in this arrangement, the desired homogeneous distribution is achieved solely by a positive guidance of the flow in narrow cross-sections, an effective mode of operation is possible only in eimm narrowly limited Durohsatzbereioh. At too low a throughput of the misohuman phase, no homogeneous distribution is achieved, while at an increased throughput the pressure loss increases further.

Weiterhin ist eine Einrichtung zur Zuführung eines Oemisohee von flüssigem und dampfförmigem Kältemittel gemäß DD- PS 74 557 bekannt. In dieser wird das FlUssigkeits- Dampfgemisoh in eine Einspritzkammer geleitet, die in einen Misohkanal übergeht.Furthermore, a device for supplying a Oemisohee of liquid and vapor refrigerant according to DD PS 74 557 is known. In this, the liquid steam mixture is passed into an injection chamber, which merges into a Misohkanal.

Duroh eine entsprechende konstruktive Gestaltung wird eine hohe Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet, so daß eine Phasentrennung in Flüssigkeit und Dampf verhindert wird. Dieses Gemisoh strömt duroh die ttberetrömöffnung. Ein Umlenkteil leitet das Gemisoh senkrecht zu den Rohren in einen Zuführungskanal. Im Zuführungskanal wird wieder im so eine Geschwindigkeit aufrechterhalten, die eine Trennung in zwei • Phasen verhindert, so daß alle Rohre mit einem Flüssigkeits-Dampfgemieoh annähernd gleicher Zusammensetzung und gleicherDuroh a corresponding structural design ensures a high flow rate, so that a phase separation in liquid and steam is prevented. This Gemisoh flows through the ttberetrömöffnung. A diverter directs the Gemisoh perpendicular to the tubes in a feed channel. In the feed channel is maintained again in such a speed, which prevents separation into two • phases, so that all tubes with a liquid Dampfgemieoh approximately the same composition and the same

Menge beaufschlagt werden.Amount to be charged.

Diese bekannte technische Lösung ruft naohteiligerweise ebenfalls einen sehr hohen Druokverlust hervor, da über einen längeren Strömungskanal mit Umlenkung eine hohe Ströraungsgesohwindigkeit aufrechterhalten wird.This known technical solution naohteiligerweise also causes a very high Druokverlust, as over a longer flow channel with deflection, a high Ströraungsgesohgeschwindigkeit is maintained.

Ebenso ist die Anwendung auf einen engen Durchsatzbereich begrenzt. Nachteilig an dieser bekannten technischen Lösung ist weiterhin die Einschränkung auf reohteokige Apparatequerschnitte. Ebenfalls läßt sich mit disser Einrichtungeine phasenentmischte Strömung kaum vollständig homogenisieren, sondern es wird ein homogenes Zweiphasengemisoh vorausgesetzt.Likewise, the application is limited to a narrow throughput range. A disadvantage of this known technical solution is the restriction to reohteokige apparatus cross sections. Also, with this means, a phase-demixed flow can hardly be completely homogenized, but a homogeneous two-phase mixture is presupposed.

Es ist weiterhin ein Mischphasenverteiler für hydrokatalytieohe Reaktoren gemäß DD-PS 234 562 bekannt. Dieser dient der gleichmäßigen Verteilung einer flüssig/gasförmigen Misohphaae auf ein Katalysatorfestbett. Bei dieser Vorrichtung befindet sich in einem Zuströmrohr eine Düse und anschließendein oberes RohrstUok mit inneren kreisförmigen Ringen, die auf Halteblechen aufliegen, und unterhalb der Haltebleohe sind zwei Hohlzylinder angeordnet.It is also a mixed phase distributor for hydrokatalytieohe reactors according to DD-PS 234 562 known. This serves for the uniform distribution of a liquid / gaseous Misohphaae on a fixed catalyst bed. In this device is located in an inflow pipe, a nozzle and then an upper RohrstUok with inner circular rings which rest on retaining plates, and below the Haltebleohe two hollow cylinders are arranged.

Dabei schließt sioh an das obere ein unteres Rohrstüok an, in dem an Streben mehrere Konen mit Umlenkbleohen angeordnet sind. Unterhalb des Umlenkbleohes des inneren Konus ist ein Bnddiffueor angeordnet. Der obere Teil dieser Vorriohtung dient der Homogenisierung der flüssig/gasförmigen Strö mung, während der untere aus Konen, umlenkbleohen und Enddiffusor bestehende Teil der gleichmäßigen Verteilung über die Oberfläche einer KatalysatortjchUttung großen Durchmessers dient. Dementsprechend arbeitet die Vorrichtung naoh dem Prinzip des Versprühens.This is followed by the upper lower tube piece, in which a plurality of cones with deflecting sheets are arranged on struts. Below the Umlenkbleohes the inner cone a Bnddiffueor is arranged. The upper part of this preparation serves to homogenize the liquid / gaseous flow, while the lower part consisting of cones, deflecting and final diffusers serves to uniformly distribute over the surface of a large diameter catalyst. Accordingly, the device works on the principle of spraying.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß ihr effektiver Einsatz • auf Reaktoren großen Durchmessers bei niedrigen flächenspezifisohen Volumenströmen im Katalysatorfestbett beschränkt ist. Das wird damit begründet, daß bei Einsatz dieses Misohphasenverteilers im mittleren Durohmesserbereioh ein zu hoher Druckverlust eintritt und keine genügend gleichmäßige Verteilung, erzielt wird.This solution has the disadvantage that its effective use is • limited to large diameter reactors at low surface volume flows in the fixed catalyst bed. This is justified by the fact that when using this Misohphasenverteilers in the middle Durohmesserbereioh too high pressure loss occurs and no sufficiently uniform distribution is achieved.

d) Ziel der Erfindung d) Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Gewährleistung eines hohen rohrraumseitigen Wärmeübergangs bzw. eines hohen StoffAustausches in einem stehenden Apparat, welcher vertikal von oben, von einem aus gasförmigen und flüssigen Komponenten bestehenden Gemisch, durchströmt wird.The aim of the invention is to ensure a high pipe-chamber-side heat transfer or a high mass transfer in a stationary apparatus, which vertically from above, from a mixture consisting of gaseous and liquid components, flows through.

e) Darlegung des Wesens der Erfindung e) Presentation of the essence of the invention

Entsprechend dem Ziel der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur gleichmäßigen Beaufschlagung einer Fläche mit kreisförmigen Querschnitt bezüglich eines in weiten Grenzen veränderlichen Durchsatzes und einer ebenfalls über einen weiten Bereich variablen Zusammensetzung des zweiphasigen Gemisohes bezüglich des Anteiles gasförmiger und flüssiger Kom ponenten zu schaffen, wobei der Druokverlust minimal zu haltenAccording to the object of the invention, the object is to provide a device for uniform application of an area of circular cross-section with respect to a variable within wide limits throughput and also over a wide range variable composition of the two-phase Gemisohes with respect to the proportion of gaseous and liquid com ponents, keeping the Druokverlust minimal

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ist sowie die Konstruktionsbauteile des Horoogenisators und des Diffusore gegenüber der duroh die Strömung induzierten Schwingungserregung verstimmt sind und die Einriohtung eine einfaohe Montage- und Demontagemögliohkeit garantiert.and the design components of the Horoogenisators and the diffusers against the duroh the flow induced vibration excitation are detuned and the Einriohtung a einfaohe assembly and disassembly guaranteed.

Dies wird im wesentlichen daduroh erreicht, daß im oberen Bereioh des Homogenisators eine, mit im Inneren befindlichen auf den Umfang gleiohmäßig verteilten Antidrallbleohen, den Querschnitt des kreisförmigen Eintrittskanals am unterenEnde auf 25 bis 50 % vermindernde und abgestufte untere Düse angeordnet ist. Der obere Teil der Düse verengt sioh zur Symmetrieachse mit 10 bis 20° und der untere Teil, der 20 bis 30 % der DUsengesamthöhe beträgt, mit 40 bis 50". Dabei befindet sich im Übergang zwisohen den sioh verschiedenstark verengenden DUsenberei ten der abgestuften oberen Düse eine waagerechte, radial umlaufende Rille mit annähernd halbkreisförmigem Querschnitt. Im Anschluß an die abgestufte obere Düse schließt sioh ein sich erweiterndes konisches Übergangsstück an, wobei der Strömungsquer3ohnitt aufgrund eines zen-trisoh in diesem Bereioh angeordneten Widerstandskörpers annähernd konstant bleibt.This is essentially achieved by arranging in the upper area of the homogenizer, with an anti-rotating lead distributed circumferentially on the circumference, the cross section of the circular inlet channel at the lower end to a 25 to 50 % reducing and graduated lower nozzle. The upper part of the nozzle narrows to the axis of symmetry at 10 to 20 ° and the lower part, which amounts to 20 to 30 % of the total height of the nozzle, with 40 to 50 "., In the transition zwisohen the sioh different strong narrowing DUsenberei th the stepped upper nozzle A horizontal, radially encircling groove of approximately semicircular cross-section is followed by an enlarged conical transition piece adjacent to the stepped top nozzle, the flow cross-section remaining approximately constant due to a resistance body arranged in this region in a zen-trisoh manner.

Der Widerstandskörper mit einer Höhe von ca. dem 0,5-faohen des Durohmessers des kreisförmigen Eintrittskanals besteht aus einem oberen kegelförmigen Dach mit abgerundeter Spitzesowie einem unteren ZylinderstUok. In Höhe des unteren Ende des kegelförmigen Daches des Widerstandskörpers schließt sioh an das konische Übergangsstück eine aus einem Bleohmantel bestehende, den Strömungsquerschnitt auf das 0,4-bie 0,6-fache des kreisförmigen Eintrittskanals verengendeuntere Düse an. Nach der unteren Düse erfolgt wieder eine plötzliohe Quereohnittserweiterung auf den Durohmesser des kreieförmigen Eintrittskanals. Im Abstand des 1- bis 2-fachen des Durchmessers des kreisförmigen Eintrittskanals ist dazu ein aus parallelen und sich kreuzenden Haltebleohen aufgobauter Gleichrichter angeordnet, an den sich im Raum zwisohenThe resistance body with a height of about 0.5 ° of the diameter of the circular inlet channel consists of an upper cone-shaped roof with a rounded tip and a lower cylinder stucco. At the level of the lower end of the cone-shaped roof of the resistor body, the conical transition piece is adjoined by a lower nozzle consisting of a lead jacket and narrowing the flow cross-section to 0.4 to 0.6 times the circular inlet channel. After the lower nozzle, there is again a sudden transverse broadening on the diameter of the circular-shaped inlet channel. At a distance of 1 to 2 times the diameter of the circular inlet channel to a aufgobauter of parallel and intersecting Haltebleohen aufgobauter rectifier is arranged to zwisohen in space

Homogenisator und der Pläohe des kreisförmigen QuerschnittsHomogenizer and the Pläohe the circular cross-section

ein aus bis zu fünf konzentrisch angeordneter relativ dünnwandiger Konen bestehender Diffusor an. Zwisohen den dünnwandigen Konen sind radial verlaufende dünnwandige Blechstege angeordnet.a consisting of up to five concentrically arranged relatively thin-walled cones existing diffuser. Zwisohen the thin-walled cones are arranged radially extending thin-walled sheet metal webs.

Dabei nehmen die Erweiterungswinkel der zwisohen je zwei benachbarten Konen gebildeten Diffusorkanäle von innen naoh außen ab.At the same time, the expansion angles of the two diffuser channels formed per two adjacent cones decrease from the inside to the outside.

Durch die Wahl des Eintrittsdurohmessers der dünnwandigen Konen und der naoh außen hin zunehmenden Höhe der einzelnenKonen ist das Verhältnis von Austritts- zu Eintrittsquereohnitt jedes Diffusorkanais kleiner als das Verhältnis des Austritts- zu Bintrittsquersohnitt der nächst innen angren-• zenden Konen. Dabei endet der Austrittsquersohnitt des naoh außen hin vorletzten Konus in einem Abstand des 0,1- bis0,3-faohen des Durohmessers der kreisförmigen Fläche oberhalb dieser.By choosing the entry-door gauge of the thin-walled cones and increasing the height of the individual cones, the ratio of exit-to-entry crosses of each diffuser channel is less than the exit-to-entrance ratio of the adjacent cones. At the same time, the exit cross section of the cone, which is closest to the penultimate end, terminates at a distance of 0.1 to 0.3 degrees from the diameter of the circular surface above it.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Antidrallbleohe im oberen Bereioh der abgestuften oberenDüse angeordnet sind, oberhalb der Rille enden und annähernd rechteckige Form besitzen. Dabei ragen die Antidrallbleohe etwa das 0,1- bis 0,3-faohe des Durohmessers des kreisförmigen Eintrittskanals in diesen hinein. Zweckmäßigerweise ist in halber Höhe des unteren Teils der obefren Düse eineEindrehung annähernd halbkreisförmigen Querschnitts, deren Breite ca. das 0,2-faohe der Breite der Rille beträgt, eingearbeitet .A particular embodiment of the invention provides that the Antidrallbleohe are arranged in the upper portion of the stepped upper nozzle, end above the groove and have approximately rectangular shape. In this case, the Antidrallbleohe protrude about the 0.1 to 0.3 Faohe Durohmessers of the circular inlet channel into this. Conveniently, at half the height of the lower part of the above nozzle, there is incorporated an approximately half-circular cross-section, the width of which is approximately 0.2 times the width of the groove.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Widerstandskörper an seinem unteren Ende über den gesaroten Umfang gleichmäßig verteilt gezackt ausgebildet ist. Dabei beträgt die Größe der Teilung 3 bis 10 ram. Es ist weiterhin vorgesehen, daß die untere Düse in Höhe des unteren Endes des kegelförmigen Daches des Widerstandskörpers beginnt und sich mit einem Winkel von 10 bis 30° gegenüber der Symmetrie achse verengt.Another feature of the invention is that the resistance body is formed jagged uniformly distributed at its lower end over the gesaroten circumference. The size of the division is 3 to 10 ram. It is further contemplated that the lower nozzle begins at the level of the lower end of the conical roof of the resistor body and narrows at an angle of 10 to 30 ° relative to the axis of symmetry.

Dabei beträgt die Gesamthöhe der unteren Düse etwa das 0,5-faoh-r des Durohmessers des kreisförmigen Eintrittskanals. Weiterhin ist die Düse an ihrem unteren Rand gleiohmäßig am Umfang mit dünnen Sohlitzen versehen und jeder zweite Bleohlappen ist zwisohen den Sohlitzen bis zu 30° gegen über der übrigen Püsenkontur naoh außen ausgebogen. Der Eintrittadurohmesser des konischen UbergangestUokes ist geringfügig größer dimensioniert als der Austrittsdurohmesser der oberen Düse. Dieser ist als Tropfkante ausgeführt. 10The total height of the lower nozzle is approximately 0.5 times the diameter of the circular inlet channel. Furthermore, the nozzle is at its lower edge gleiohmäßig provided on the circumference with thin Sohlitzen and every other Bleohlappen is zwisohen the Sohlitzen up to 30 ° bent over the other Püsenkontur naoh outside. The inlet diameter of the conical transition test is slightly larger than the exit diameter of the upper nozzle. This is designed as a drip edge. 10

f) AusführungsbeiBpiel f) exercise example

' Die Erfindung wird anhand eines Ausfuhrungsbeispiels näherThe invention will be described with reference to an exemplary embodiment

erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in: 15explained. The accompanying drawings show in: 15

Erfindungsgeraäße Einrichtung im Sohnitt; Einbau der Einrichtung im Kopfbereioh eines stehenden Hoohdruok-RohrbUndelwärmeübertragers; Einzelheit X aus Fig. 1; Pig. 4: Geometrische Verhältnisse am Diffusor;Inventive device as son; Installation of the device in the head section of a stationary Hoohdruok tube bundle heat exchanger; Detail X of Fig. 1; Pig. 4: geometric conditions on the diffuser;

Draufsicht auf den Diffusoreintritt; Pl«. 6: Draufaioht auf den Diffusoraustritt;Top view of the diffuser inlet; Pl ". 6: Look at the diffuser exit;

Die Einrichtung zur gleichmäßigen Verteilung einer Zweiphasenströmung ist gemäß Ausfül-ungsbeispiel entsprechend Fig. 2im Kopfbereioh eines stehenden Hoohdruck-Rohrbündelwärmeübertragers angeordnet. Mittig in Deokel 1 des Apparates befindet sich ein senkrechter kreisförmiger Eintrittskanal 5, der in seinem Durchmesser dem der zur Zuführung des Zweiphasengemieohes notwendigen Rohrleitung außerhalb des stehenden Apparates entspricht. In diesem kreisförmigen Eintrittekanal 5 ist der Komogenisator 6 angeordnet. Im oberen Bereich des Homogenisators 6 befindet eich eine abgestufte obere Düse 9, die den Strömungsquersohnitt an ihrem unteren Ende auf 30 % verringert. Das obere Teil der abgestuften oberen Düse 9 verengt sioh gemäß AusfUhrungsbeispiel mit 10° und das untere Teil, welches 25 % der Gesamthöhe der oberen Düse9 beträgt, mit 45° zur Symmetrieachse.The device for the uniform distribution of a two-phase flow is arranged according to the embodiment according to FIG. 2 in the head region of a vertical Hooh-pressure tube bundle heat exchanger. Centrally in Deokel 1 of the apparatus is a vertical circular inlet channel 5, which corresponds in its diameter to that necessary for feeding the Zweiphasengemieohes pipeline outside the stationary apparatus. In this circular inlet channel 5 of the Komogenisator 6 is arranged. In the upper part of the homogenizer 6 there is a stepped upper nozzle 9, which reduces the flow cross section at its lower end to 30 % . The upper part of the stepped upper nozzle 9 narrows according to the exemplary embodiment with 10 ° and the lower part, which is 25 % of the total height of the upper nozzle 9, 45 ° to the axis of symmetry.

Fig.FIG. 1 t1 t Pig.Pig. CVlCVI Pig.Pig. 3:3: Pig.Pig. 4:4: Pig.Pig. 5:5:

2708 ί2708 ί

Über die Höhe des oberen Teils der oberen Düse 9 sind am Umfang gleiohmäßig verteilt vier reohteokige Antidrallbleohe 8, die mit einer Tiefe des 0,25-faohen des Durohmessers des kreisförmigen Eintrittekanals 5 in diesen hineinragen, angebraoht. Im Ubergangsbereioh zwisohen den eioh verschieden stark verengenden Bereiohen der oberen Düse ist umlaufend eine waagerechte Rille 10 mit annähernd halbkreisförmigem Quersohnitt eingearbeitet, deren Pläohenanteil am Qesamtquersohnitt des kreisförmigen Eintrittskanals 5 in der Größenordnung des Plüssigkeitsvolumen- anteils der Strömung liegt.About the height of the upper part of the upper nozzle 9 are distributed on the circumference gleiohmäßig four reohteokige Antidrallbleohe 8, which protrude with a depth of 0.25-Faohen the Durohmessers of the circular inlet channel 5 in this, angebraoht. In the transition region between the regions of the upper nozzle which are narrowing to different degrees, a horizontal groove 10 with an approximately semicircular cross-section is incorporated, the proportion of which at the cross-section of the circular inlet channel 5 being on the order of the plussed volume fraction of the flow.

Auf halber Höhe des untere.. Teils der oberen DUoe 9 ist eine Gindrehung 11 mit halbkreisförmigem Quersohnitt, deren Breite oa. 1/5 der Breite der Rille 10 beträgt, eingearbeitet. ImAnschluß an die abgestufte obere Düse 9 folgt ein konisohes Übergangsstüok 13, wodurch sioh der Durohmesser des durohströmten Kanals bis auf 70 % des Durohmessers des kreisför-' migen Eintrittskanals 5 bei einer Höhe des Erweiterungsbereiohes von 0,3 des Durohmessers des kreisförmigen Eintritts-kanale 5 verr_ngert.Halfway up the lower part of the upper DUoe 9 is a Gindrehung 11 with semicircular Quersohnitt whose width oa. 1/5 of the width of the groove is 10, incorporated. Following the stepped upper nozzle 9, a conical transition piece 13 follows, whereby the diameter of the duro-flow channel is up to 70 % of the diameter of the circular inlet channel 5 at a height of the extension range of 0.3 of the diameter of the circular inlet channel 5 verr_ngert.

Im konieohen Übergangsstück 13 ist mittig ein Widerstandskörper 12 angebraoht, der in seinem oberen Teil entgegen der Strömungeriohtung kegelförmig mit abgerundeter Spitze ausgebildet ist, und deren unterer Teil zylindrisch und anseinem unteren stumpfen Ende gezackt ausgeführt ist. Dergrößte Durchmesser and ebenso die Höhe des Widerstandskörpers 12 betragen gemäß Ausführungabeispiel das 0,5-faohe des Durohmessers des kreisförmigen Eintrittskanals 5, wobei das kegelförmige Dach 12.1 und das ZylinderstUok 12.2 gleioh hooh sindund das ZylinderstUck 12.2 des Widerstandskörpers 12 auf der Höhe des unteren Endes des konischen Übergangsstückes 13 beginnt. Da sioh im Inneren des konisohen Übergangsstückes das kegelförmige Dach 12.1 des Widerstandskörpers 12 befindet, bleibt der Kanalquereohnitt in diesem Bereioh annäherndkonetant.An das konisohe Übergangsstück 13 schließt sioh eine aus dünnem Bleoh geformte untere Düse 14 an, die gemäß Aus-In konieohen transition piece 13 is a resistance body 12 is in the middle roughened, which is formed in its upper part against the Strömungeriohtung conical with rounded tip, and whose lower part is cylindrical and serrated at its lower blunt end. The largest diameter as well as the height of the resistor body 12 are according to the Ausführungsbeispiel the 0.5 Faohe Durohmessers of the circular inlet channel 5, the conical roof 12.1 and the ZylinderstUok 12.2 are hoohohohoh and the ZylinderstUck 12.2 of the resistor body 12 at the height of the lower end of the conical transition piece 13 begins. Since the cone-shaped roof 12.1 of the resistance body 12 is located inside the conical transition piece, the channel cross-section remains approximately constant in this region. The conical transition piece 13 is adjoined by a lower nozzle 14, which is made of thin bleoh and which, according

— ο —- ο -

fUhrungsbelspiel eine Höhe des 0,6-faohen dee Durohmessere des kreisförmigen Eintrittskanals 5 hat und sich mit 15° zur Symmetrieachse verengt. Am Austritt der unteren Düse 14 sind gleichmäßig am Umfang verteilt 8 Paar Schlitze von 5 cm Höhe und 1 om Abstand eingearbeitet. Vcn den dadurch entstehenden schmalen Bleohlappen ist im AusfUhrungsbeispiel jeder zweite um 25* gegenüber der übrigen Düsenkontur nach außen weggebogenThe control orbit has a height of 0.6 ° the diameter of the circular inlet channel 5 and narrows at 15 ° to the axis of symmetry. At the outlet of the lower nozzle 14 are evenly distributed around the circumference 8 pairs of slots of 5 cm in height and 1 om distance incorporated. In the exemplary embodiment, every second narrow lobes of the sheet resulting from this is bent away by 25 * from the other nozzle contour to the outside

Am Ende der unteren Düse 14 erweitert sich der Strömungsquerschnitt sprunghaft auf den Wert des kreisförmigen Eintritte kanals 5. Im Abstand des Durchmessers des kreisförmigen Eintrittskanals 5 folgt zur unteren Düse 14 ein Gleichrichter 15. Dieser ist im Ausführungsbeispiel aus sechs rechteckigen Blechstreifen mit einer Höhe des 0,5-fachen des Durchmessersdes kreisförmigen Eintrittskanals 5 aufgebaut. Dabei liegen jeweils drei Bleche im gleichen Abstand parallel zueinander, während die übrigen ebenfalls zueinander im gleichen Abstand parallel angeordneten Bleche rechtwinklig die erstgenannten Bleche kreuzen, wodurch der Kanalquersohnitt segmentiert ist. At the end of the lower nozzle 14, the flow cross-section increases dramatically to the value of the circular inlet channel 5. At a distance of the diameter of the circular inlet channel 5 follows the lower nozzle 14, a rectifier 15. This is in the embodiment of six rectangular metal strips with a height of the 0th 5 times the diameter of the circular inlet channel 5. In each case, three sheets are at the same distance parallel to each other, while the other also at the same distance parallel to each other arranged sheets at right angles intersect the first-mentioned sheets, whereby the Kanalquersohnitt is segmented.

Im Abstand des 0,5-faohen des Durchmessers des kreisförmigen Eintrittskanals 5 vom Gleichrichter 15 beginnt sich der Strömungsquerschnitt auf den Rohrspiegeldurchmesser gleichmäßig zu erweitern. Dieses Erweiterungsverhältnis beträgt 1:5 beieinem Erweiterungswinkel von 30°. In diesem Bereich ist der aus konzentrisch zueinander angeordneten Konen 16 bestehender Diffusor 7 angebracht. Gemäß Ausfuhrungsbeispiel besteht der Diffusor 7 aus fünf dünnwandigen Konen 16 mit von innen nach außen zunehmender Höhe, wobei der äußerste Konus 16 den gesamten Brweiterungsbereich zwischen Austritt des kreisför migen Eintrittskanals 5 und Rohrboden 3 nach außen begrenzt. Durch die konzentrische Anordnung der fünf Konen 16 wird der StrömungsquerHohnitt in ebenfalls fünf Diffusorkanäle 17 unterteilt. Der innerste kreisförmige Diffusorkanal 17 wirddabei durch die Innenkontur sowie den Eintritts- und den Austrittsquerschnitt des innersten Konus 16 begrenzt. Die weiterAt a distance of 0.5 ° of the diameter of the circular inlet channel 5 from the rectifier 15, the flow cross-section begins to expand evenly to the tube mirror diameter. This expansion ratio is 1: 5 at an extension angle of 30 °. In this area, the concentric with each other arranged cones 16 existing diffuser 7 is attached. According to the exemplary embodiment, the diffuser 7 consists of five thin-walled cones 16 with increasing from the inside to the outside height, the outermost cone 16 limits the entire Brweiterungsbereich between the outlet of kreisför shaped inlet channel 5 and tube sheet 3 to the outside. Due to the concentric arrangement of the five cones 16, the flow cross-section is likewise subdivided into five diffuser channels 17. The innermost circular diffuser channel 17 is thereby bounded by the inner contour and the inlet and the outlet cross section of the innermost cone 16. The next

- 10 -- 10 -

- ίο -- ίο -

3030

außen liegenden Mffusorkanäle 17 werden jeweils durch einen inneren und einen äußeren Konus 16, die gemeinsamen Eintrittshöhen der Konen 16 und die Austrittshöhe des jeweils inneren Konus 16 begrenzt.Outside Mufusorkanäle 17 are each bounded by an inner and an outer cone 16, the common entry heights of the cones 16 and the exit height of the respective inner cone 16.

Durch die Wahl der Eintrittsdurchmesser, der Höhe, und der nach außen abnehmenden Erweiterungswinkel der Konen 16 wird gewährleistet, daß das Verhältnis von Austritts- zu Eintrittsquerschnitt der äußeren Diffusorkanäle 17 jeweils kleiner ist als das Verhältnis von Austritts- zu Eintrittsquerschnitt des durch die Tnnenkontur des jeweils inneren Konus 16 begrenzten inneren Strömungskanals.By choosing the inlet diameter, the height, and the outwardly decreasing expansion angle of the cones 16 ensures that the ratio of exit to inlet cross-section of the outer diffuser channels 17 is smaller than the ratio of exit to inlet cross-section of the Tnnenkontur of each inner cone 16 limited inner flow channel.

Im Ausfuhrungsbeispiel wird dies durch eine geometrische Aufteilung gemäß folgender Tabelle und dazugehöriger Figur 4 erzielt:In the exemplary embodiment, this is achieved by a geometric division according to the following table and associated FIG. 4:

Konus-Nr.Cone no.

Diffusorka- nal-Nr.Diffuser channel no.

FJ. KFJ. K

16.116.1 00 ,22 DD 0,650.65 DD 1 ,601, 60 DD 8 ° 8 ° 17,117.1 1010 ,7, 7 11 00 ,6, 6 20 16.220 16.2 00 ,4, 4 DD 1 ,401, 40 DD 1 ,871, 87 DD 15°15 ° 7 ° 17,217.2 1212 ,8,8th 11 22 ,33 16.316.3 00 ,6, 6 DD 2,242.24 DD 2,132.13 DD 21 °21 ° 6 ° 17,317.3 1515 ,33 11 33 ,9, 9 16.416.4 00 ,8,8th DD 3,143.14 DD 2,402.40 DD 26"26 " 5 ° 17,417.4 1717 ,33 11 55 ,4, 4 16.516.5 11 ,0, 0 DD 5,005.00 DD 3,463.46 DD 30°30 ° 4 ° 17,517.5 3737 ,5, 5

D d.D d.

(Wd ( Wd

Durchmesser des kreisförmigen Eintrittskanals Eintrittsdurchmesser des KonusDiameter of the circular inlet channel Entry diameter of the cone

Austrittsdurchmesser des KonusExit diameter of the cone

Höhe des KonusHeight of the cone

Erweiterungswinksl des Konus zur SymmetrieachseExtension angle of the cone to the axis of symmetry

Differenz der Erweiterungswinkel benachbarterDifference of extension angles of adjacent ones

KonenKonen

Austritts- zu Eintrittsquerschnitt des Diffu-Outlet to inlet cross section of the diffuser

sorkanalasorkanala

Austritts- zu Einfcrittsquerschnitt des nächstOutlet to inlet cross-section of the next

inneren Konus (gesamter weiter innenliegenderinner cone (total more inward

Gtrömungskanal)Gtrömungskanal)

- 11 -- 11 -

-11 --11 -

Der zweite äußerste Konus 16 endet gemäß Ausfuhrungsbeispiel in einem Abstand von etwa 1,5 des Durohmessers des kreisförmigen Eintrittskanals 5 oberhalb des mit parallelen Rohrbündelrohren k versehenen Rohrboden 3The second outermost cone 16 ends according to the exemplary embodiment at a distance of about 1.5 of the Durohmessers the circular inlet channel 5 above the provided with parallel tube bundle tubes k tube bottom. 3

5 5

Die Wirkungsweise der Erfindung ist wie folgt: Da sioh in der Zuströmleitung zum Kopfbereioh des stehenden Apparates zumeist eine teilweise phaeenentmlsohte ungleichmäßige Zweiphasenströmung ausbildet, ist diese vor der Fläche kreisförmigen Querschnitts, welcher im AusfUhrungsbeispiel dem Rohrboden entspricht, zu homogenisieren und verlustarm gleiohmäßig auf diesen aufzuteilen. Der gleichmäßigen Verteilung der Zweiphasenströmung über den Querschnitt des kreisförmigen Eintrittskanals dient der Homogenisator.The mode of operation of the invention is as follows: Since a partially phaeenentmlsohte uneven two-phase flow sioh in the inflow to Kopfbereioh of stationary apparatus, this is before the surface of circular cross-section, which corresponds in the AusfUhrungsbeispiel the tube sheet to homogenize and low loss gleiohmäßig split on this. The uniform distribution of the two-phase flow over the cross section of the circular inlet channel serves the homogenizer.

Durch die Antidrallbleche im oberen Bereich des Homogenisators wird ein möglicher, der Gleichverteilung der Gas-/ Flüssigkeitsströmung entgegenstehender Drall abgebaut. Eine derar- · tige unerwünschte verdrallte Zweiphasenströmung kann z. B. durch Krümmer, Winkelstücke und dergleichen im Rohrleitungssystem vor dem Apparat entstehen. In der abgestuften oberen Düse wird das aus flüssigen und gasförmigen Komponenten bestehende Zweiphasengemisch beschleunigt und in Richtung Kanalmitte gelenkt. Die waagerechte umlaufende Rille bewirkt eine gleichmäßige Umfangsverteilung der flüssigen Komponenten des Gemisches, sofern eine Ungleichverteilung, z. B. in Form einer einseitigen Flüssigkeitsbeaufschlagung bzw. eines ungleichmäßigen FlUssigkeitsfilmes an der Kanalwand vorliegt. Bei geringen Flüssigkeitsbelastungen wird dieser Effekt duroh die Eindrehung in halber Höhe de« unteren Teiles der oberen DüseDue to the anti-whirl plates in the upper area of the homogenizer, a possible, opposite to the uniform distribution of the gas / liquid flow swirl is reduced. Such an undesirable twisted two-phase flow may be e.g. B. arise through manifold, elbows and the like in the piping system in front of the apparatus. In the graduated upper nozzle, the two-phase mixture consisting of liquid and gaseous components is accelerated and directed towards the center of the channel. The horizontal circumferential groove causes a uniform circumferential distribution of the liquid components of the mixture, if an unequal distribution, z. B. in the form of a one-sided liquid or a non-uniform fluid film is present on the channel wall. At low fluid loads, this effect is the recess at half the height of the lower part of the upper nozzle

;i weiter verstärkt. Der Eintritcsdurchmesser des konischen Ubergangestüokes ist geringfügig größer als der Austrittsdurchmesser der oberen Düse, wobei die Unterkante der oberen Düse in diesem Bereioh als Tropfkante ausgebildet ist, um garantiert eine Ablösung des FlUssigkeitsfilmes von der Wand zu bewirken.; i further strengthened. The inlet diameter of the conical transition piece is slightly larger than the outlet diameter of the upper nozzle, wherein the lower edge of the upper nozzle is formed in this region as a drip edge to guarantee a detachment of the liquid film from the wall guaranteed.

- 12 -- 12 -

- 12 -- 12 -

Daa mittig gelenkte und auf Grund der Rille der Eindrehung und der Wirkung der abgestuften oberen DUse aohon teilweise homogenisierte Gemisch prallt gegen das kegelförmige Daoh des Widerstandskörpers und läuft dort ab bzw. wird im Strömungekanal und nachfolgend im Bereich zwischen unterer Düse und ZylinderetUok des Widerstandskörpers weiter homogenisiert. Hinter dem Widerstandskörper bildet sich ein intensives Wirbelgebiet aus, ebenso am Austritt der unteren Düse. Innerhalb v?ieeer Wirbelgebiete kommt es zu einer verstärkten Durchmischung der flüssigen und gasförmigen Komponenten und damit zur Gleiohverteilung des Gemisches. Dieser Effekt wird durch die Zacken am unteren Ende des Widerstandskörpers weiter verbessert. Durch Abtropfen des Plüssigkeitsfilmes wird eine feine Dispergierung der flüssigen Komponenten erreicht.Daa centrally steered and due to the groove of the recess and the action of the stepped upper DUse aohon partially homogenized mixture bounces against the conical Daoh of the resistor body and runs there or is further homogenized in the flow channel and subsequently in the region between the lower nozzle and ZylinderetUok the resistance body , Behind the resistance body forms an intense vortex area, as well as at the outlet of the lower nozzle. Within four fluidized areas there is an increased mixing of the liquid and gaseous components and thus the distribution of the mixture. This effect is further enhanced by the tines at the lower end of the resistor body. By draining the liquid film, a fine dispersion of the liquid components is achieved.

Der am unteren Ende des Homogenisators angeordnete Gleichrichter baut größere Wirbel ab und gewährleistet damit eine· Gleichverteilung des fein dispergierten Zweiphasengemisches vor Eintritt in den Diffusor. Der Homogenisator insgesamt bewirkt eine weitgehende Vergleichmäßigung des Geschwindigkeitsprofiles über den Querschnitt des kreisförmigen Eintrittskanals bei einer gleichzeitig erzielten homogenen Verteilung der flüssigen und gasförmigen Komponenten des Gemisches. Gegenüber dem bekannten Stand der Technik wird dieser Effekt über einen sehr weiten Durchsatz- und Variationsbereich in der Zusammensetzung des zweiphasigen Gemisohes erreicht. Die Wirksamkeit des Homogenisators ist damit unabhängig von der aus Durchsatz, Eigenschaften und Anteil der flüssigen und gasförmigen Gemischkomponenten sowie von der aus der Geometrie der Zufünrungsleitungen außerhalb des Apparates resultierenden Strömungeform im Eintrittsquerschnitt des kreisförmigen Eintrittskanals. Bei den verschiedenen Ströraungsforraen werden verschiedene Elemente des Homogenisators besonders wirksam, z. B. die Antidrallbleohe bei verdrallter Zweiphasenströmung und die Rille in der abgestuften Düse in Verbindung mit der Eindrehung bei geringer bzw. am Umfang ungleichmäßiger Flüssigkeit sbeaufschlagung.The rectifier arranged at the lower end of the homogenizer breaks down larger vortices and thus ensures uniform distribution of the finely dispersed two-phase mixture before entry into the diffuser. The homogenizer as a whole causes a substantial homogenization of the velocity profile over the cross section of the circular inlet channel with a simultaneously achieved homogeneous distribution of the liquid and gaseous components of the mixture. Compared to the known prior art, this effect is achieved over a very wide throughput and variation range in the composition of the two-phase Gemisohes. The effectiveness of the homogenizer is therefore independent of the flow rate resulting from throughput, properties and proportion of the liquid and gaseous mixture components and from the geometry of the Zufünrungsleitungen outside the apparatus in the inlet cross-section of the circular inlet channel. In the various Ströraungsforraen different elements of the homogenizer are particularly effective, for. B. the Antidrallbleohe with twisted two-phase flow and the groove in the stepped nozzle in connection with the recess at low or at the circumference uneven liquid sbeaufschlagung.

- 13 -- 13 -

Da bei der erfindungsgemäßen Gestaltung des Homogenisators die Duronmisohung und Dispergierung der Phasen im wesentlichen im Wirbelfeld hinter dem Widerstandskörper bzw. der unteren Düse erfolgt, wird gegenüber dem bekannten Stand der Technik ein geringerer Druokverlust erreicht. Der sich an den Homogenisator anschließende Diffusor dient der verlustarmen Verzögerung der Strömung im sich erweiternden Strömungskanal zwischen Austritt des kreisförmigen Eintrittekanals '•.nd der Fläche kreisförmigen Querschnitts, auf welche zu verteilen ist bei einer erforderlichen Aufreohterhaltung der homogenen Phasenverteilung des Qemieohes und eines vergleiohmäßigten Geschwindigkeitsprofiles. Dies wird durch die im AusfUhrungsbeispiel beschriebene geometrische Gestaltung des aus konzentrischen Konen bestehenden Diffusors erreicht. Da bei dieser Ausgestaltung das Verhältnis von Austritts- zu Eintrittsquerschnitt der äußeren Diffusorkanäle jeweils kleirer ist als das Verhältnis von Austritts- zu Eintrittsquer-, schnitt des durch die Innenkontur des jeweils inneren Konus begrenzten Strömunj.skanales liegt im Austrittsquerschnitt dieses inneren Kanals eine etwas geringe Geschwindigkeit vor. Die erhöhte Austrittsgeschwindigkeit im jeweils äußeren Kanal bewirkt unmittelbar am Ende des inneren Kanals eine radial nach außen gerichtete Sogwirkung. An der Innenoberfläche der äußeren Begrenzung von Diffusorkanälen können sich leicht verlustreiche Ablösewirbel ausbilden. Dieser negative Effekt wird bei zweiphasigen Strömungen mit gasförmigen und flüssigen Gemischkomponenten durch den sich immer ausbildenden PlUssigkeitsfilm an der Kanalwand noch gefördert. Dem wirkt bei der erfindungagemäßen Diffusorgestaltung die nach außen gerichtete Sogwirkung entgegen. Die Entstehung derartiger Ablösewirbel wird praktisch verhindert.Since in the inventive design of the homogenizer, the Duronmisohung and dispersion of the phases takes place substantially in the vortex field behind the resistor body and the lower nozzle, a lower Druokverlust is achieved over the prior art. The diffuser adjoining the homogenizer serves for the low-loss deceleration of the flow in the expanding flow channel between the outlet of the circular inlet channel and the surface of circular cross-section, to which it is to be distributed if the homogeneity of the homogeneous phase distribution of the mixture and of a velocity-compensated velocity profile are required. This is achieved by the geometric configuration of the concentric cone diffuser described in the exemplary embodiment. Since in this embodiment, the ratio of outlet to inlet cross-section of the outer diffuser channels is each Kleirer than the ratio of outlet to Eintrittsquer-, cut the limited by the inner contour of the respective inner cone Strömunj.skanales lies in the outlet cross-section of this inner channel a little slow speed in front. The increased exit velocity in each outer channel causes a radially outward suction directly at the end of the inner channel. On the inner surface of the outer boundary of diffuser channels easily lossy separation vortices can form. This negative effect is still promoted in two-phase flows with gaseous and liquid mixture components by the always forming liquid film on the channel wall. In the diffuser design according to the invention, this counteracts the outward suction effect. The formation of such separation vortices is practically prevented.

Während übliche, dem Stand der Techrik entsprechende Multidiffusoren mit gleichem Erweiterungewinkel zwischen den einzelnen Diffusorkanälen am Diffusoraustritt ein konvexesWhile common, the state of Techrik corresponding multi-diffusers with the same extension angle between the individual diffuser channels at the diffuser exit a convex

- 14 -- 14 -

Gesohwindigkeitsprof11 aufweisen, welches Im betrachteten Anwendungsfall zu einer geringeren Beaufschlagung der fläohenmäßig entscheidenden äußeren Rohrspiegelbereiohe führen würde, bewirkt der erfindungsgemäße Diffusor am Austritt der einzelnen Diffusorkan".le ein radial nach außen leicht überhöhtes Gesohwindigkeitsprofil, welches sich aufgrund der nach außen zunehmenden Höhe der einzelnen DIffusorkanäle schnell wieder ausgleicht. Unmittelbar vor dem Rohrboden liegt ein gleichmäßiges Gesohwindigkeitsprofil mit homogener Phasenverteilung vor. Dadurch wird eine gleichstarke Beaufschlagung aller Rohrbündelrohre bzw. der gesamten Oberfläche eines Katalysatorbettea bei homogener Phasenverteilung erreicht, wodurch ein hoher rohrraumseitiger Wärmeübergang bzw. ein hoher Stoffaustausoh gewährleistet wird.Gesohwindigkeitsprof11, which would lead in the application considered to a lower loading of the fläohenmäßig crucial outer Rohrspiegelbereiohe causes the diffuser according to the invention at the outlet of the individual Diffusorkan ".le a radially outwardly slightly exaggerated Gesohwindigkeitsprofil, which is due to the increasing outward height of the individual DIffusorkanäle Immediately in front of the tubesheet is a uniform Gesohwindigkeitsprofil with homogeneous phase distribution.This ensures equal exposure of all tube bundles or the entire surface of a Katalysatorbettea achieved with homogeneous phase distribution, whereby a high heat exchange on the tube side or a high Stoffaustausoh is guaranteed.

- 15 -- 15 -

Claims (6)

2 7 O β 12 7 O β 1 - 15 -- 15 - Patentanspruchclaim 1. Einrichtung zur homogenen Verteilung eines Gas- Flüssigkeitsgemisches, welohes durch einen senkrechten kreisförmigen Eintrittskanal zentrisoh im Kopfbereioh eines stehen den Apparates zugeführt wird auf eine Pläohe mit kreisförmigem Querschnitt, wobei die Einrichtung in ihrem oberen Bereich einen den Querschnitt des Eintrittskanals verengenden Homogenisator besitzt und sich in dem zwischen Homogeni-sator und der Fläche kreisförmigen Querschnitts erweiternden Raum ein aus mehreren konzentrisch angeordneten Konen bestehender Diffusor anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Homogenisators (6) eine mit im Inneren befindlichen auf den Umfang gleichmäßig verteilten Antidrallblechen (8), den Querschnitt des kreisförmigen Eintrittska nals (5) am unteren Ende auf 25 bis 50 % vermindernde abgestufte obere Düse (9) angeordnet ist, deren oberer Teil sich mit 10 bis 20* und deren unterer Teil, welcher 20 bis 30 % der DUsengesamthöhe beträgt, sich mit 40 bis 50° zur Symmetrieachee verengt, wobei sich im übergang zwischen den sich verschieden stark verengenden DUsenbereiohen eine waagerechte radial umlaufende Rille (10) annähernd halbkreisförmigen Querschnitts befindet, und daß sich im Anschluß an die obere Düse (9)'ein sich erweiterndes konisches Übergangsstück (13)anschließt, wobei der Strömungsquersohnitt auf Grund eines zentrisoh in diesem Bereioh angeordneten Widerstandskörpers (12) annähernd konstant bleibt, und daß der Widerstandskörper1. A device for homogeneous distribution of a gas-liquid mixture, which is fed through a vertical circular inlet channel zentrisoh in Kopfbereioh a stand the apparatus is on a Pläohe with circular cross-section, the device has in its upper part a narrowing the cross-section of the inlet channel and homogenizer homogenizer in the space extending between the homogenizer and the surface of circular cross-section, a diffuser consisting of a plurality of concentrically arranged cones, characterized in that in the upper area of the homogenizer (6) there is an antidrill plate (8) which is distributed uniformly on the circumference in the interior. the cross-section of the circular inlet channel (5) is arranged at the lower end on a 25 to 50 % reducing graduated upper nozzle (9) whose upper part is 10 to 20 * and whose lower part is 20 to 30 % of the total nozzle height, with 40 to 5 0 ° to Symmetrieachee constricted, wherein in the transition between the different narrowing DUsenbereiohen a horizontal radial circumferential groove (10) is approximately semi-circular cross-section, and in that following the upper nozzle (9) 'an expanding conical transition piece (13 ), wherein the flow cross section remains approximately constant due to a resistance body (12) arranged centrally in this region, and in that the resistance body (12) mit einer Höhe von ca. 1/2 des Durohmessers des kveis-(12) with a height of about 1/2 of the diameter of the durometer - 16 -- 16 - - 16 -- 16 - förmigen Eintrittskanals (5) aus einem oberen kegelförmigen Daoh (12.1) mit abgerundeter Spitze sowie einem unteren Zylinderetüok (12.2) besteht, und daß sich in Höhe des unteren Endes des kegelförmigen Daches (12.1) des Widerstandskörpers (12) sich an das konische Übergangsstück (13) eine aus einem Bleohmantel bestehende den Strömungsquersohnitt auf das 0,4 bis 0,6-faohe des kreisförmigen Eintrittskanals (5) verengende untere Düse (14) anschließt, und daß nach der unteren Düse (14) wieder eine plötzliche Quereohnittserweiterung auf den Durchmesser des kreisförmigen Eintrittskanals (5) erfolgt und im Abstand des 1- bis 2-faohen des Durohmessers des kreisförmigen Eintrittskanals (5) dazu ein aus parallelen und sioh kreuzenden Haltebleohen aufgebauter Gleichrichter (15) angeordnet ist, an den siohim Raum zwischen Homogenisator (6) und der Fläche kreisförmigen Querschnitts ein aus bis zu fünf konzentrisch angeordneter relativ dünnwandigen Konen (16) bestehender Diffusor anschließt und zwischen den dünnwandigen Konen (16) radial verlaufende dünnwandige Blechstege (18) angeordnet sind,wobei die Erweiterungewinkel der zwischen je zwei benaohbarten Konen (16) gebildeten Diffusorkanäle (17) von innen nach außen abnehmen, und daß durch die Wahl dos Eintrittsdurohmessers der dünnwandigen Konen *ind der nach außen hin zunehmenden Höhe der einzelnen Konen (16) das Verhältnis vonAustritts- zu Eintrittsquersohnitt jedes Diffusorkanais (17) kleiner ist als das Verhältnis des Austritts- zu Eintrittsquerschnitt des nächst innen angrenzenden Konus (16), wobei der Austrittsquerschnitt des nach außen hin vorletzten Konus (16) in einem Abstand des 0,1- bis 0,3-faohen des Durohmes-·sere der kreisförmigen Fläche oberhalb dieser endet.shaped inlet channel (5) consists of an upper conical Daoh (12.1) with a rounded tip and a lower Zylinderetüok (12.2), and in that at the level of the lower end of the conical roof (12.1) of the resistance body (12) to the conical transition piece ( 13) connects the flow cross member consisting of a lead jacket to the lower nozzle (14) narrowing to 0.4 to 0.6 degrees of the circular inlet channel (5), and that after the lower nozzle (14) again a sudden transverse broadening to the diameter of the circular inlet channel (5) and arranged at a distance of 1 to 2-faohen the Durohmessers of the circular inlet channel (5) to a parallel and sioh crossing Haltebleohen constructed rectifier (15) is arranged at the siohim space between the homogenizer (6) and the surface of circular cross-section of a consisting of up to five concentrically arranged relatively thin-walled cones (16) existing Dif fusor connects and between the thin-walled cones (16) radially extending thin-walled sheet metal webs (18) are arranged, wherein the widening angle of the two benaohbarten cones (16) formed diffuser channels (17) decrease from the inside to the outside, and that by choosing dos Entrtrittsdurohmessers the thin-walled cones of the outwardly increasing height of the individual cones (16), the ratio of exit to entry cross-section of each diffuser (17) is smaller than the ratio of the exit to inlet cross-section of the next inwardly adjacent cone (16), the exit cross-section of the outermost cone (16) ends at a distance of 0.1 to 0.3 times the diameter of the circular surface above the latter. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antidrallbleohe (8) im oberen Bereich der abgestuften oberen Düse (9) angeordnet sind, oberhalb der Rille (10) enden und annähernd reohteokige Form besitzen, wobei die Antidrallbleohe (8) etwa das 0,1- bis 0,3-fache des Durchmessers des kreisförmigen Eintrittskanals (5) in diesen hineinragen. - 17 -2. Device according to claim 1, characterized in that the Antidrallbleohe (8) are arranged in the upper region of the stepped upper nozzle (9), above the groove (10) ends and have approximately reohteokige shape, the Antidrallbleohe (8) as the 0.1 to 0.3 times the diameter of the circular inlet channel (5) protrude into this. - 17 - - 17 -- 17 - 3. Einrichtung naoh Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daß in oa. halber Höhe des unteren Teils der oberen Düse (9)eine Eindrehung (11) annähernd halbkreisförmigen Querschnitts, deren Breite ca. 1/5 der Breite der Rille (10) beträgt, eingearbeitet ist.3. Device naoh Anspruoh 1, daduroh characterized in that in above. Half a height of the lower part of the upper nozzle (9) has a recess (11) approximately semicircular cross-section whose width is about 1/5 of the width of the groove (10) is incorporated. 4. Einrichtung naoh Anspruoh 1, daduroh gekc inzeiohnet, daß der Widerstandskörper (12) an seinem unteren Ende über den gesamten Umfang gleichmäßig verteilt gezackt ausgebildet ist,wobei die Größe der Teilung 3 bis 10 mm beträgt.4. Device according to claim 1, daduroh gekc inzeiohnet that the resistance body (12) is formed evenly distributed jagged at its lower end over the entire circumference, wherein the size of the division is 3 to 10 mm. 5. Einrichtung naoh Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Düse (14) Bioh mit einem V/inkel von 10 bis 30° gegenüber der Symmetrieachse verengt, wobei die Gesamthöheder unteren Düse 'Ί4) etwa das 1/2-faohe des Durchmessers des kreisförmigen Eintrittskanals (5) beträgt und diese an ihrem unteren Rand gleichmäßig am Umfang mit dünnen Schiit-· zen versehen ist und jeder zweite Blechlappen zwisohen den Schlitzen bis zu 30° gegenüber der übrigen DUsenkontur naohaußen aufgebogen ist.5. Device naoh Anspruoh 1, characterized in that the lower nozzle (14) narrows Bioh with a V / inkel of 10 to 30 ° relative to the axis of symmetry, wherein the total height of the lower nozzle 'Ί4) about the 1/2 Faohe the diameter of the circular inlet channel (5) and this is provided at its lower edge evenly on the circumference with thin Schiit- zen and every second sheet metal tabs between the slots up to 30 ° with respect to the rest DUsenkontur naohaußen is bent. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß der Eintrittsdurchmesser des konischen Übergangsstückes (13) geringfügig größer dimensioniert ist als der Austrittsdurchmesser der oberen Düse (9), wobei dieser als Tropfkante aus geführt ist.6. Device according to claim 1, daduroh in that the inlet diameter of the conical transition piece (13) is dimensioned slightly larger than the outlet diameter of the upper nozzle (9), wherein this is performed as a drip edge. Hierzu d Seiten ZeichnungenFor this d sides drawings
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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