DE1102701B - Einbauten fuer Waerme- und Stoffaustausch-kolonnen - Google Patents

Description

Wärme- und Stoffaustauschkolonnen sind in der Regel mit Einbauten versehen, durch die die zum Austausch kommenden Flüssigkeiten im Gegenstrom zu den Dämpfen so geführt werden sollen, daß ein möglichst starker Wärme- und Stoffaustausch stattfindet. Es ist erwünscht, daß diese Einbauten den Dämpfen einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzen. Das gilt besonders bei im Unterdruck arbeitenden Kolonnen (Vakuumkolonnen), weil dann schon geringe Veränderungen des Betriebsdruckes die Siedetemperatur der Flüssigkeiten wesentlich stärker beeinflussen als bei normalem Atmosphärendruck oder bei Überdruck.

Während man bei Atmosphärendruck oder bei Überdruck meist Sieb- oder Glockenböden verwendet, zieht man für Vakuumkolonnen Einbauten vor, die aus regellosen Schüttungen speziell geformter Füllkörper bestehen. Diese Füllkörper werden mit Flüssigkeit berieselt; sie bieten den von unten nach oben entgegenströmenden Dämpfen einen geringeren Widerstand als Sieb- und Glockenböden.

Es ist bekannt, daß das günstigste Verstärkungsverhältnis erreicht wird, wenn die Flüssigkeit den gesamten Schüttquerschnitt in gleichmäßiger Verteilung berieselt und die Oberfläche der Füllkörper an allen Stellen mit gleicher Schichtdicke benetzt wird, wobei sich die Flüssigkeit an allen Stellen gleichmäßig laufend erneuert. Dieser Idealzustand ist bei einer regellosen Schüttung von Füllkörpern nicht zu erzielen, da die Flüssigkeit stets den Weg des stärksten Gefälles nimmt, so daß sich in der Praxis an bestimmten Stellen einer solchen Schüttung Bäche bilden, während andere Stellen nicht berieselt werden.

Man hat statt regellosen Schüttungen von Füllkörpern auch schon Einbauten aus einander parallelen senkrechten Rohren von rundem Querschnitt benutzt, in denen der nach oben strömende Dampf mit der innen an der Rohrwandung herabfließenden Flüssigkeit in Wärme- und Stoffaustausch tritt. Auch bei solchen Rohren ist es aber nicht zu erwarten, daß der Flüssigkeitsfilm über den ganzen Rohrquerschnitt gleichmäßig verteilt ist. Vielmehr bilden sich auch hier bevorzugte Flüssigkeitswege, so daß der Austausch zwischen dem Dampf und verschiedenen Teilen der Flüssigkeit sehr verschieden ist. Ferner ist eine Kolonne zum Waschen von Gasen bekannt, bei der die Waschflüssigkeit längs ausgespannter Textilfaden abwärts läuft. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß der größere Teil der Flüssigkeit die senkrechten Fäden so schnell entlangläuft, daß sie nur so kurze Zeit in dem Gas verweilt, daß ein Austausch in der Regel_ nicht möglich ist, während ein anderer Teil der Flüssigkeit, der von den Fäden angesogen wird, eine viel größere Verweilzeit hat.

Einbauten für Wärme- und Stoff austauschkolonnen

Anmelder:
Fa. Julius Montz, Hilden (RhId.)

Dipl.-Ing. Hans-Joachim Kloß, Hilden (RhId.),
ist als Erfinder genannt worden

Gemäß der Erfindung besteht der Einbau für eine Wärme- und Stoffaustauschkolonne aus einer Anzahl schmaler Bänder, von denen jedes unabhängig von den anderen auf einer senkrechten Strecke von einem oder mehreren Dezimetern derart abwärts führt, daß die

as Bänder in sich stets ändernder Richtung, beispielsweise schraubenförmig, angeordnet sind, wobei jedes Band mehrmals so lang ist wie die Strecke, die es überspannt.

Vorzugsweise haben die Bänder die Form von Schraubenlinien mit senkrechter Achse und sind sehr dicht nebeneinander angeordnet, aber doch derart, daß sie einander nicht berühren. Der Querschnitt der Bänder kann den jeweiligen Verhältnissen, beispielsweise der Viskosität der Flüssigkeit, angepaßt werden. Er kann rund oder oval sein oder auch eine V- oder U-Form besitzen. Die Bänder haben jedenfalls eine verhältnismäßig geringe Breite von beispielsweise einigen Millimetern. Die Bänder können auch die Form von Drähten haben.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar einen Längsschnitt durch eine Austauschkolonne mit einigen Drähten. Die Kolonne besteht aus einem unteren Abschnitt 1, einem mittleren Abschnitt 2 und einem oberen Abschnitt 3. Der untere Abschnitt 1 und der mittlere Abschnitt 2 sind durch eine Trennwand 4 voneinander getrennt. Der obere Abschnitt 3 ist vom mittleren Abschnitt 2 durch eine Trennwände getrennt. In dem mittleren Abschnitt 2 sind zahlreiche senkrechte Rohre 6 an der Trennwand 5 aufgehängt, die bis durch die Trennwand 4 in den unteren Kolonnenabschnitt 1 hineinragen. Der untere Kolonnenabschnitt 1 ist mit einem Einlaß 7 für den Dampf versehen, der mit der Flüssigkeit in Austausch treten soll. Der Abschnitt 2 ist im

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übrigen mit einem Einlaß 10 und einem Auslaß 9 für ein Kühlmittel versehen. Ein Stutzen 8 dient als Entlüftungsstutzen bzw. Vakuumstutzen, ggf. als Entnahmestutzen für Dämpfe. Am unteren Ende eines jeden Rohres 6 ist ein Bügel 11 befestigt, der eine Schraubenfeder 12 trägt, deren anderes Ende an einem Draht 13 befestigt ist, dessen Enden an der Wandung des Kolonnenabschnittes 1 verankert sind.

Der als Flüssigkeit in den Rohren 6 niedergeschlagene Dampf fließt an den Innenwänden der Rohre 6 hinunter und läuft dann über die Bügel 11 auf die Schraubenfeder 12. Dann läuft die Flüssigkeit entlang den Schraubenfedern und kommt auf diesem langen Wege mit den Dämpfen, die durch die Öffnung 7 eingelassen werden, zum Zwecke des Wärme- und Stoffaustausches in innige Berührung.

Die Schraubenwindungen der Einbauten 12 bieten dem nach oben strömenden Dampf einen sehr geringen Widerstand. Andererseits führen sie die Flüssigkeit gleichmäßig und auf einem Wege, der wesentlich größer ist als die axiale Länge dieser Einbauten, in gleichmäßiger Schichtstärke abwärts. Wenn etwa die Belastung der schraubenlinienförmigen Einbauten 12 zu groß wird, so springen Flüssigkeitstropfen von einem Einbau 12 zum anderen, so daß sich ein Flüssigkeitsaustausch zwischen den einzelnen Einbauten 12 ergibt.

Wenngleich es in der Regel zweckmäßig ist, den Bändern oder Drähten die Form von Schraubenlinien zu geben, so ist der Erfindungsgedanke jedoch darauf nicht beschränkt. Wesentlich ist lediglich, daß die Bänder oder Drähte in einer solchen sich ändernden Richtung angeordnet sind, daß jedes Band oder jeder Draht die Flüssigkeit durch den längs oder quer dazu strömenden Dampf in einer solchen Länge führt, die mehrmals so lang ist wie die vom Dampf durchströmte Strecke. In dem Ausführungsbeispiel sind zur besseren Erläuterung die Einbauten 12 verhältnismäßig weit voneinander dargestellt. Zweckmäßig ist es. die Einbauten so dicht wie möglich anzuordnen, ohne daß sie einander berühren.

Claims (6)

PatentANSPEüCHE:

1. Einbau für Wärme- und Stoffaustauschkolonnen für die Führung von abwärts laufender Flüssigkeit, der aus einer Anzahl schmaler Bänder besteht, von denen jedes unabhängig von den anderen auf einer senkrechten Strecke von einem oder mehreren Dezimetern stets nach abwärts führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (12) in sich stets ändernder Richtung angeordnet sind und daß jedes Band mehrmals so lang ist wie die Strecke, die es überspannt.

2. Einbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (12) dicht nebeneinander angeordnet sind, einander jedoch nicht berühren.

3. Einbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Band (12) eine eigene Vorrichtung (11) zur Aufgabe der Flüssigkeit vorgesehen ist.

4. Einbau nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Band am unteren Ende eines kühlbaren Körpers (6) derart angeordnet ist. daß das an den Wänden des Körpers (6) niedergeschlagene Kondensat über das Band abläuft.

5. Einbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kühlbaren Körper (6) und die Bänder (12) über den waagerechten Querschnitt der Kolonne gleichmäßig verteilt sind.

6. Einbau nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kühlbaren Körper (6) aus Rohren bestehen, die von außen kühlbar sind, während ihr Inneres vom aufsteigenden Dampf bestrichen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 682 293;

österreichische Patentschrift Nr. 29 843;

schweizerische Patentschrift Nr. 9213;

französische Patentschrift Nr. 437 788;

Patentschrift Nr. 7433 des Amtes für Erfindungsund Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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