DE1294935B

DE1294935B - Abscheider fuer mitgefuehrte Fluessigkeitstropfen aus einem Gasstrom

Info

Publication number: DE1294935B
Application number: DEL44894A
Authority: DE
Original assignee: Luwa Ltd
Current assignee: Luwa Ltd
Priority date: 1962-05-30
Filing date: 1963-05-16
Publication date: 1969-05-14
Also published as: BE632967A; FR1361634A; US3338035A; CH392464A; ES288475A1; AT243233B; GB1030662A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Abscheider mitgeführte Partikeln aufgefangen werden sollen, für mitgeführte Flüssigkeitstropfen aus einem Gas- Diese Vorsprünge bilden indessen ersichtlich keine strom, der durch eine Anzahl nebeneinander an- fortlaufenden nach unten führenden Kanäle, die geordneter und zueinander praktisch parallel ver- einen störungsfreien Abfluß der aufgefangenen Flüslaufender und seitlich von stehenden, gewellten 5 sigkeit gestatten würden, und bringen zudem wieder-Wänden begrenzter Strömungskanäle hindurchtritt, um einen verhältnismäßig hohen Strömungswiderdie in abwechselnder Folge luvseitige Prallflächen stand mit sich, ganz abgesehen davon, daß auch eine und leeseitige Leitflächen aufweisen und zusätzlich solche Ausführung aufwendig und teuer ist. zu ihrer Wellung mit praktisch vertikal verlaufenden Den meisten der bisher betrachteten Ausführungen

Rillen versehen sind. io ist gemeinsam, daß die Strömungsgeschwindigkeit

Zur Abscheidung suspendierter Flüssigkeitstropfen und damit der Durchsatz des Gases einen bestimmaus einem Gasstrom ist es bekannt, diesen Gasstrom ten Wert nicht überschreiten darf, da sonst die ausmehrfach umzulenken, wodurch die Flüssigkeitstrop- geschiedenen Flüssigkeitstropfen, die insbesondere fen auf Grund ihrer Trägheit aus dem Gasstrom aus- im Beispiel der schweizerischen Patentschrift 44 579 geschieden werden (deutsche Patentschriften 354 633 15 über die Scheitel der in den Kanalwänden gebildeten und 958 330 sowie USA.-Patentschrift 2 921647). Wellen hinweggeführt werden müssen, von dem Gas-

Ein Problem entsteht hierbei jedoch dadurch, daß strom wieder mitgerissen würden, die ausgeschiedene Flüssigkeit nun auch abgeführt Ganz allgemein läßt sich ferner sagen, daß Ab-

werden muß, ohne die Möglichkeit zu haben, wieder scheider herkömmlicher Bauart einen verhältnismäßig von dem Gasstrom mitgerissen zu werden. ao hohen Strömungswiderstand mit sich bringen, sei es,

Es ist daher auch bereits bekanntgeworden, Ab- daß sie wegen ihrer geringen spezifischen Wirksamscheider aus einer Vielzahl einzelner Staukörper zu keit eine große Baulänge erfordern, sei es, daß die bilden, auf deren Stauflächen die Gasgeschwindigkeit Verbesserung der spezifischen Wirksamkeit durch so reduziert ist, daß der ungestörte Abfluß der Flüs- eine Erhöhung des spezifischen Strömungswiderstansigkeit nach unten möglich ist (französische Patent- as des erkauft wird.

schrift 374 300). Solche Abscheider sind jedoch Aufgabe der Erfindung ist es, diese aufgezeigten

teuer und bringen zudem den Nachteil eines recht Nachteile zu vermeiden, d. h., einen billigen und hohen Strömungswiderstandes mit sich. . leicht herstellbaren Abscheider zu schaffen, der je-

Weiterhin ist es bereits bekanntgeworden, auf doch eine hohe Wirksamkeit bei geringem Ströebenen, zueinander parallelen Platten röhrenartige, 30 mungswiderstand besitzt und dazu noch höhere Strövertikal verlaufende Taschen anzuordnen, die in ihrer mungsgeschwindigkeiten zuläßt. Gesamtheit wellenförmige Strömungskanäle begren- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

zen und luvseitig jeweils schlitzförmige Öffnungen be- gelöst, daß die zumindest innerhalb eines Teiles der sitzen, in welche die durch die Taschen abzuleitende Prallflächen angeordneten Rillen in Tiefe und Form Flüssigkeit eintreten kann (deutsche Patentschrift 35 so ausgebildet sind, daß die niedergeschlagene Flüs-338 087). Auch diese Ausführung ist verhältnismäßig sigkeit in diesen Rillen nach unten abfließt, aufwendig und von einem ziemlich hohen Strömungs- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform be-

widerstand begleitet. stehen die Kanalwände auch hier aus einem well-

Eine Ausführung mit den eingangs angegebenen blechartigen Material gleichmäßiger Wandstärke. Merkmalen ist bereits der schweizerischen Patent- 40 Der Verlauf der Strömungskanäle beim Abscheider schrift 44579 entnehmbar. Nach ihr rindet eine gemäß der Erfindung kann wellenförmig oder zick-Mehrzahl wellblechartiger Wände Verwendung, die \ zackförmig, d. h. mit abgerundeten oder geknickten unmittelbar einander praktisch parallele Strömungs- Umlenkstellen, ausgebildet sein, kanäle begrenzen. Diese Wände besitzen eine etwa Die im wesentlichen senkrecht verlaufenden RiI-

zickzackförmige Wellung,- wobei auf jeder Seite auf- 45 lungen sind vorzugsweise wellenförmig, können jeeinanderfolgend abwechselnd Prallflächen und Leit- doch auch mehr oder weniger scharf ausgebildete flächen auftreten. Innerhalb der leeseitigen Leit- Knickstellen aufweisen. Eine Rillung besteht dabei flächen ist jeweils eine einzelne Sekundärwelle oder aus einer Mehrzahl von Rillen. Bei erfindungsgemä- -rille gebildet, von welcher die Flüssigkeit, die sich ßen Abscheidern mit wellenförmig ausgebildeten an den luvseitigen Prallflächen abscheidet, aufgefan- 50 Strömungskanälen und wellenartig ausgebildeten Rügen und nach unten geleitet wird. Diese Konstruk- lungen kann von einer Primärwellung (Strömungstion setzt somit voraus, daß die abgeschiedenen kanal) und einer Sekundärwellung (Rillung) gespro-Flüssigkeitstropfen durch den Gasstrom über die chen werden. Derartige Abscheider stellen eine be-Wellenscheitel der Kanalwände hinweggeführt wer- vorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, weil den, um auf der Leeseite in die genannten Rillen 55 sie einfach, z. B. durch Anordnung einer Mehrzahl einzutreten. Zwar treten diese leeseitigen Rillen auch von Trennwänden zusammengestellt werden können, auf der gegenüberliegenden Wandseite, d. h. im Be- die aus handelsüblichem Wellblech durch einfaches reich der dortigen Prallflächen in Erscheinung, haben Biegen hergestellt sind.

hier jedoch keine Bedeutung, da die Prallflächen zur Der erfindungsgemäße Abscheider soll nun an

Entlangleitung der abgeschiedenen Flüssigkeit er- 60 Hand der Zeichnungen in einigen Ausführungsbeiklärtermaßen glatt und poliert sein sollen. spielen näher erläutert werden. Es zeigt

Im übrigen ist es durch die bereits erwähnte fran- F i g. 1 den Verlauf eines einzelnen Strömungs-

zösische Patentschrift 374 300 bekanntgeworden, ein- kanals eines erfindungsgemäßen Abscheiders in schezelne stabförmige oder auch flächige doppelwandige matischer Darstellung, Leitelemente, welche die Strömungskanäle begren- 65 Fig.2 den Verlauf eines einzelnen Strömungszen, auf ihrer vom Gasstrom bestrichenen Oberfläche kanals einer anderen Ausführungsform des erfinmit Vorsprüngen zu versehen, durch welche die Flüs- dungsgemäßen Abscheiders in schematischer Darsigkeitstropfen oder sonstige schwerere, von dem Gas stellung und

F i g. 3 einen vollständigen erfindungsgemäßen Abscheider mit Trennwänden gemäß F i g. 2 in perspektivischer Ansicht.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Verlauf eines Strömungskanals 1 wird durch die Trennwände 2, 3 seitlich begrenzt. Die Trennwände weisen einen durch die strichpunktierten Linien angedeuteten wellenartigen Verlauf (Primärwellung) auf und sind parallel zueinander im Abstand b angeordnet. Der Abstand b bestimmt die Breite des Strömungskanals 1. Die Primärwellung ist durch die Wellungshöhe H und den Krümmungsradius r der Wellungen sowie durch die Wellenlänge bestimmt. Jede der beiden Trennwände 2 und 3 ist durchgehend mit wellenartigen Rillungen (Sekundärwellung) versehen, die durch die Rillungshöhe h und den Gipfelabstand λ zweier benachbarter Rillen oder Sekundärwellen 4, 5 bestimmt sind. Ein vollständiger Abscheider kann mit einer entsprechenden Anzahl von senkrechten Trennwänden mit dem in F i g. 1 dargestellten Profilverlauf ao ausgestattet werden, wobei die Abstände zwischen zwei benachbarten Trennwänden jeweils gleich sind. Die gesamten Trennwände, die alle gleich hoch sind, werden in einem entsprechend dimensionierten Hauptströmungskanal befestigt, so daß die obere und die untere Wandung des Hauptströmungskanals die obere und untere Begrenzung der Strömungskanäle für die Teilströme bilden. Gegebenenfalls kann ein perforierter Zwischenboden im Abscheider vorgesehen sein, auf welchem die Trennwände aufgesetzt sind, so daß der Raum unter dem Zwischenboden als Sammelbecken für die abgeschiedene Flüssigkeit dient. Zweckmäßigerweise ist ein derartiges Sammelbecken gegen die Gasströmung abgeschirmt.

Es ist jedoch ein Vorteil des erfindungsgemäßen Abscheiders, daß ein solcher Zwischenboden nicht erforderlich ist und daß die Trennwände in den als Sammelbecken für die abgeschiedene Flüssigkeit dienenden unteren Teil des Abscheiders eintauchen können bzw. auf dessen Boden aufsitzen, ohne daß dies die Gefahr der Aufwirbelung der abgeschiedenen Flüssigkeit mit sich bringt. Auf Grund des mit dem erfindungsgemäßen Abscheider erzielbaren Strömungsverlaufes ist eine besondere Abschirmung des Sammelbeckens gegen die Gasströmung nicht erforderlich. Der Aufbau eines vollständigen Abscheiders ist im Zusammenhang mit F i g. 3 noch eingehender erläutert.

In F i g. 2 ist eine andere Ausbildung der Trennwände für den erfindungsgemäßen Abscheider sehematisch als Profil gezeigt. Die wellenförmig ausgebildeten Rillungen oder Sekundärwellungen 8 bis 15 der gewellt ausgebildeten Trennwände 7, 6 sind jeweils auf den Bereich der Prallwandabschnitte bzw. auf das Endstück 16 beschränkt. Die Seite der Trennwand 7, welche der Trennwand 6 zugewendet ist, besitzt je einen Prallwandabschnitt (Wandung, auf welche die Flüssigkeitstropfen unter der Wirkung ihrer Trägheit aufprallen) zwischen dem in der Zeichnung links liegenden Ende und der Rillung 8 sowie in dem folgenden, parallel verlaufenden Wand abschnitt, mit der Rillung 12 bzw. vor (in Strömungsrichtung, d. h. von links nach rechts gehend) der Rillung 14. Die Abschnitte der Trennwand 6, welche parallel zu den obengenannten Prallwandabschnitten der Trennwand 7 liegen, sind auf der Seite, welche der Trennwand 7 zugekehrt ist, Leitwandabschnitte. Diese Folge von Prall- und Leitwandabschnitten mit dazwischenliegenden Umleitungsstellen ist bei allen parallel zueinander verlaufenden Trennwänden eines Abscheiders gleich.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausbildung der Trennwände erscheint jede Rillung auf beiden Seiten der Wand; so liegt z.B. die Rillung8 im Bereich bzw. am Ende des Prallwandabschnittes auf der in der Zeichnung oberen Seite der Trennwand 7 und gleichzeitig im Bereich bzw. am Ende des entsprechenden Leitwandabschnittes auf der anderen Seite der Trennwand 7. Es ist jedoch zu betonen, daß diese Doppelseitigkeit der Rillung für die Funktion des erfindungsgemäßen Abscheiders nicht unbedingt erforderlich ist und hauptsächlich fertigungstechnische Vorteile mit sich bringt.

Die Breiten ^₁ bis d_i der Rillungen bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform an den verschiedenen Wandabschnitten einer Leitwand kann gleich oder verschieden sein. Auch die Tiefe bzw. Höhe der Rillungen sowie die Anzahl der Rillen pro Rillung kann in ähnlicher Weise modifiziert werden, wobei sich eine entsprechende Abstufung der Wirkung eines Abscheiders erzielen läßt.

Die Wirkung von Abscheidern mit Trennwänden gemäß F i g. 1 und 2 läßt sich im allgemeinen folgendermaßen beschreiben: die von dem in Pfeilrichtung strömenden Gas mitgeführten Flüssigkeitstropfen werden auf die im Winkel« zur Strömungsrichtung geneigten Trennwände zugeführt. Mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit und zunehmendem α verringert sich die Größe der auf den ersten Prallwandabschnitt gelangenden Tropfen. Es bildet sich ein Flüssigkeitsfilm auf der Wand, der von der Gasströmung in Strömungsrichtung bewegt wird. Einer im Bereich der Prallwandabschnitte liegenden Rillung kommt dabei eine doppelte Funktion zu: Der Teil der Fläche der Rillung, welcher zur Strömungsrichtung in einem größeren Winkel als dem Anstellwinkel λ steht, wirkt als Prallwand und kann entsprechend kleinere Wassertropfen erfassen als der im Winkel α zur Strömungsrichtung geneigte Prallwandabschnitt. Der Teil der Fläche der Rillung, welcher zur Strömungsrichtung in einem kleineren Winkel als α geneigt ist, bildet Zonen, die gegen die Gasströmung entsprechend abgeschirmt sind. In diesen abgeschirmten Zonen kann die abgeschiedene Flüssigkeit nach unten abströmen.

Es ist überraschend, daß Abscheider mit Trennwänden, die in der oben beschriebenen Weise erfindungsgemäß mit Rillungen versehen sind, eine mindestens ebenso wirksame Abscheidung bei gleichen oder niedrigeren Luftwiderständen ermöglichen wie bekannte Abscheider mit erheblich komplizierterem Aufbau.

Erfindungsgemäße Abscheider, die Trennwände gemäß Fig. 1 und 2 mit folgenden Größenverhältnissen aufweisen, haben sich besonders bewährt:

0,04&<Α<1,00·&

0,04 δ <Λ< 0,20-6
b<H

10°<α<50°

wobei λ die Länge einer Sekundärwellung, b den Abstand zweier benachbarter Trennwände, H die dop-

pelte Amplitude der Primärwellung, h die doppelte Amplitude der Sekundärwellung, r den Krümmungsradius der Umlenkstellen und α den Anstellwinkel bedeutet.

Die in F i g. 2 gezeigten Rillungen 14, 15 am Abströmende 16 der Trennwände 6, 7 sind im allgemeinen vorteilhaft, aber nicht unbedingt erforderlich.

In F i g. 3 ist ein vollständiger Abscheider in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber ist ein Teil der Seitenwand weggebrochen und ein Teil der Trennwände in der Mitte abgeschnitten.

In dem Gehäuse 20 ist eine Mehrzahl von Trennwänden 21 stehend in gleichen Abständen angeordnet. Die Trennwände 21 entsprechen im wesentlichen den in F i g. 2 gezeigten Trennwänden 6, 7 mit dem Unterschied, daß die abströmungsseitigen Endstücke der Trennwände 21 nicht mit Rillungen versehen sind. Es ist jedoch zu betonen, daß der in F i g. 3 gezeigte Abscheider in gleicher Weise auch mit den Trennwänden gemäß F i g. 1 oder 2 ausgerüstet werden kann. Zwischen zwei benachbarten Trennwänden 21 liegt jeweils ein Strömungskanal zur Aufteilung eines in Richtung der Pfeile strömenden, Flüssigkeitstropfen führenden Gasstromes in getrennte Teil- ströme und zur mehrfachen (4fachen) Umlenkung dieser Teilströme. Oben und unten sind die Strömungskanäle jeweils durch die entsprechende Wand des Gehäuses 20 abgeschlossen. Der unterste Teil 22 des Gehäuses 20 dient als Sammelbecken für die an den Trennwänden 21 niedergeschlagene Flüssigkeit und ist mit einer entsprechenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Abführungsleitung verbunden.

Der erfindungsgemäße Abscheider kann so aufgebaut sein bzw. betrieben werden, daß die Flüssigkeitstropfen zwar abgeschieden werden, dabei aber ein Flüssigkeitsnebel entsteht. Dies kann bei Wasserabscheidern, bei welchen eine Nachsättigung des Gases gewünscht wird, vorteilhaft sein. Als Werkstoff für die Trennwände des erfindungsgemäßen Abscheiders kann Metall, insbesondere Eisen, gegebenenfalls mit entsprechenden Schutzüberzügen, aber auch Kunststoff sowie mineralisches Material verwendet werden, das sich zu gewellten bzw. gerillten Platten verarbeiten läßt. Hierbei ist jedoch zu be- <ß rücksichtigen, daß mindestens die Oberfläche der Trennwände aus einem Material bestehen muß, das von der abzuscheidenden Flüssigkeit benetzbar ist. Die Trennwände können entweder nur an ihrer Oberfläche oder aber vollständig aus einem derartigen Material bestehen. In jedem Fall muß die abzuscheidende Flüssigkeit an der Trennwandoberfläche einen Film bilden können. Wasser und mit Wasser mischbare Flüssigkeiten, wie z. B. niedermolekulare Alkohole, bilden z. B. auf Metallen, mineralischen bzw. keramischen Werkstoffen u. dgl. Filme, wobei eine entsprechende Entfettung derartiger Trennwandoberflächen die Abscheidungswirkung im allgemeinen verbessert. Stark verölte oder mit Fett überzogene Trennwandbleche sind daher für die Abscheidung von Wasser zu entfetten.

Es kann vorteilhaft sein, die Benetzbarkeit der Trennwandoberfläche durch entsprechende Beschichtungen der Trennwand zu verbessern. Eine gewisse Oberflächenrauhigkeit oder sogar Porösität des Trennwandmaterials kann vorteilhaft sein, wenn dies die Benetzbarkeit bzw. Filmbildungsfähigkeit unter den gegebenen Bedingungen verbessert.

Es ist fernerhin zweckmäßig, die Tiefe und Form der Rillungen so zu wählen, daß die an den Trennwänden abgeschiedene Flüssigkeit möglichst leicht nach unten strömen kann.

Die gesamte an den Trennwänden abgeschiedene Flüssigkeit strömt am unteren Ende der Rillungen ab. Die Rillungen und insbesondere die näher am Ende des Abscheiders (in Richtung der Gasströmung betrachtet) gelegenen Rillungen sind daher an ihrem oberen Ende weniger mit Flüssigkeit belastet und besitzen daher unter Umständen oben eine größere Abscheidungswirkung als unten. Dies kann vorteilhaft so ausgenutzt werden, daß die Breite der Trennwände an der Oberseite des Abscheiders kleiner gehalten wird als an der Unterseite. Der Vorteil dieser Maßnahme besteht in einer Verringerung des Druckabfalles bzw. Gesamtströmungswiderstandes des Abscheiders und in einer gewissen Materialersparnis.

Claims

Patentansprüche:

1. Abscheider für mitgeführte Flüssigkeitstropfen aus einem Gasstrom, der durch eine Anzahl nebeneinander angeordneter und zueinander praktisch parallel verlaufender und seitlich von stehenden, gewellten Wänden begrenzter Strömungskanäle hindurchtritt, die in abwechselnder Folge luvseitige Prallflächen und leeseitige Leitflächen aufweisen und zusätzlich zu ihrer Wellung mit praktisch vertikal verlaufenden Rillen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest innerhalb eines Teiles der Prallflächen angeordneten Rillen (4, 5; 8 bis 15) in Tiefe und Form so ausgebildet sind, daß die niedergeschlagene Flüssigkeit in diesen Rillen nach unten abfließt.

2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwände (2, 3) aus einem wellblechartigen Material gleichmäßiger Wandstärke bestehen.

3. Abscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (b) der Kanalwände (2, 3; 6, 7; 21) derart gewählt sind, daß die Scheitel der beidseitigen Wände eines jeden Strömungskanals (1) einander überdecken.

4. Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die .Kanalwände (2, 3; 6, 7; 21) zumindest an ihrer Oberfläche aus einem von der auszuscheidenden Flüssigkeit benetzbaren Material bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen