DE19503842A1

DE19503842A1 - Vorrichtung zum Agglomerieren

Info

Publication number: DE19503842A1
Application number: DE1995103842
Authority: DE
Original assignee: Carl Munters Euroform GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Munters Euroform GmbH and Co KG
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1995-02-06
Publication date: 1996-08-08
Also published as: EP0754088A1; CN1146731A; JPH10502021A; WO1996024429A1

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Agglo merieren von in einer Mehrphasenströmung mitgeführten Flüs sigkeits- und/oder Feststoffteilchen.

Derartige Vorrichtungen dienen dazu, die in der mehrfachen Strömung enthaltenen Flüssigkeits- und/oder Feststoffteil chen zu vergrößern, so daß sich diese mit geringerem Ener gieaufwand aus der Mehrphasenströmung abscheiden lassen. Dabei kann die Agglomeration dadurch erfolgen, daß feine Tropfen und/oder Partikel an starre Strukturen der Agglome rationsvorrichtung oder im Fluge aneinander angelagert wer den.

Aus der DE 35 35 901 C2 ist eine Vorrichtung zum Agglome rieren von Flüssigkeits- und/oder Feststoffteilchen be kannt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie im wesentli chen parallele Abscheideplatten nach Art von Tropfenab scheidern mit mindestens einer Umlenkung der Mehrphasen strömung enthält. Die Herstellung von derartigen Agglomera tionsvorrichtungen ist jedoch relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Agglomera tionsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaf fen, die einen besonders einfachen Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß diese mindestens zwei Reihen von winklig, insbesondere senkrecht, zu ihren Längsachsen angeströmten Stäben aufweist, wobei die Stäbe der einen Reihe gegenüber denen der benachbarten Reihe auf Lücke gestellt sind.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich ein Agglomera torkonzept verwirklichen, bei dem die agglomerativ wirken den Elemente aus einfachen Teilen, beispielsweise gängigem Halbzeug, bestehen, was fertigungstechnisch besonders vor teilhaft ist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich bei einem derartigen Agglomeratorkonzept die Tropfen oder Partikel nicht geradlinig (d. h. schräg) durch den Agglomerator bewegen. Vielmehr richtet sich die Gasströmung selbst bei Schräganströmung senkrecht zur Eintrittsebene aus und verfolgt einen besonders engkurvigen Weg durch den Agglomerator, wodurch eine optimale Agglomerationswirkung für Partikel und/oder Tropfen erzielt wird. Dies gilt sowohl für die Agglomeration an den Stäben als auch für die Agglomeration im freien Fluge.

Vorzugsweise sind die Stäbe der Vorrichtung als Rundstäbe ausgebildet. Bei solchen Rundstäben handelt es sich um be sonders einfache Bauteile, d. h. das im wesentlichen ein fachste Halbzeug, so daß hiermit besonders wirtschaftlich gearbeitet werden kann.

Für die Effizienz des Systems ist es von entscheidender Be deutung, die Verhältnisse der charakteristischen Abmessun gen derart aufeinander abzustimmen, daß die Strömung tatsächlich einem möglichst kurvenreichen Weg durch die Stäbe folgt. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, in der dieses Merkmal optimiert ist, zeichnet sich dadurch aus, daß die Durchmesser aller Stäbe der Reihen 1 bis n sowie die Abstände s₁ bis s_n und e₁ bis e_n-1 jeweils gleich groß sind, wobei folgende Beziehungen gel ten:

e/s = 0,3 - 0,7
D/s = 2 - 10.

Hierin bedeuten:
s = Abstand der Stäbe einer Reihe
e = Abstand der Stäbe benachbarter Reihen.

Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn e/s = 0,5 ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Durchmesser D₁ bis D_n der Stabreihen 1 bis n unterschied lich groß. Hierbei wurden besonders gute Ergebnisse mit einer Ausführungsform erzielt, bei der der Durchmesser D_n der letzten Stabreihe 0,7 bis 0,95 Mal so groß ist wie der Durchmesser der vorhergehenden Stabreihe D_n -1. Besonders bevorzugt wird hierbei eine Ausführungsform, die drei Stab reihen aufweist, wobei die ersten beiden Stabreihen Stäbe mit gleichem Durchmesser besitzen, während die dritte Reihe Stäbe aufweist, deren Durchmesser die vorstehend angegebene Bedingung erfüllt.

Auch bei den Ausführungsformen mit unterschiedlichem Stab durchmesser wurden die Abstände der Verbindungslinien der Mittelpunkte der Stabreihen l₁ bis l_n -1 hier konstant, ge halten. Dies ist jedoch nicht zwingend.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die letzte Stabreihe aus länglichen tropfenförmigen Profilen, die Kanäle einschließen, welche eine strömungsgünstige Diffusorkonfiguration darstellen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei spielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen be schrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in den Ab schnitten a, b und c drei unterschiedliche Ausführungsbei spiele der Erfindung. In der einzigen Figur ist schematisch eine Vorrichtung zum Agglomerieren von in einer Mehrphasen strömung mitgeführten Flüssigkeits- und/oder Feststoff teilchen in der Seitenansicht dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus drei Reihen 1, 2, 3 von Rundstäben 4. Während die Stäbe der ersten und dritten Reihe die gleiche Höhen lage einnehmen, sind die Stäbe der zweiten Reihe in bezug auf die Stäbe der ersten und dritten Reihe auf Lücke ge stellt. Mit anderen Worten, deren Mittelpunkte befinden sich genau in der Mitte zwischen zwei Stäben der ersten und dritten Reihe.

Die Vorrichtung wird in der Figur von links angeströmt, d. h. rechtwinklig zur Achse der Rundstäbe 4, wie bei 7 ge zeigt, oder schiefwinklig dazu, wie bei 8 gezeigt.

Bei der bei 8 gezeigten schrägen Strömung ist theoretisch eine geradlinige Partikelflugbahn durch die Vorrichtung hindurch möglich, wie bei 9 gezeigt. Dies ist jedoch bei der erfindungsgemäßen Ausführung nicht der Fall. Vielmehr richtet sich hierbei die Gasströmung senkrecht zur Ein trittsebene aus und verfolgt den dargestellten engkurvigen Weg durch den Agglomerator.

Bei der im Bereich a dargestellten ersten Ausführungsform der Vorrichtung besitzen die Rundstäbe 4 der ersten, zwei ten und dritten Reihe den gleichen Durchmesser. Bei der im Bereich b dargestellten zweiten Ausführungsform weisen die Rundstäbe der ersten und zweiten Reihe den gleichen Durch messer auf, während die Rundstäbe 5 der dritten Reihe einen kleineren Durchmesser besitzen. Bei der im Bereich c dargestellten dritten Ausführungsform weisen die Rundstäbe der ersten und zweiten Reihe ebenfalls den gleichen Durch messer auf. Anstatt der Rundstäbe der dritten Reihe sind hierbei aerodynamisch vorteilhafte schlanke Profile 6 vor gesehen.

Die in der Figur verwendeten Bezeichnungen haben folgende Bedeutung:

D₁ = Durchmesser der Rundstäbe der ersten Reihe.
D₂ = Durchmesser der Rundstäbe der zweiten Reihe.
D₃ = Durchmesser der Rundstäbe der dritten Reihe.
s₁ = Abstand der Rundstäbe der ersten Reihe.
s₂ = Abstand der Rundstäbe der zweiten Reihe.
s₃ = Abstand der Rundstäbe bzw. Profile der dritten Reihe.
e₁ = Abstand der Rundstäbe der ersten und zweiten Reihe.
e₂ = Abstand der Rundstäbe der zweiten und dritten Reihe.
l₁ = Mittenabstand der Rundstäbe der ersten und zweiten Reihe.
l₂ = Mittenabstand der Rundstäbe der zweiten und dritten Reihe.

Wie erwähnt, weisen bei der im Bereich a dargestellten Aus führungsform sämtliche Stäbe der hintereinander liegenden, auf Lücke gestellten Reihen denselben Durchmesser auf. Um zu erreichen, daß die Strömung einem möglichst kurvenrei chen Weg durch die Vorrichtung folgt, gelten für diese Aus führungsform folgende Bemessungsregeln:

D₁ = D₂ = D₃ = D
s₁ = s₂ = s₃ = s
e₁ = e₂ = e
e/s = 0,3 - 0,7, bevorzugt 0,5
D/s = 2 - 10.

Bei der im Bereich b der Figur dargestellten Ausführungsform ist unter Beibehaltung des einfachen Grund elementes Rundstab hier eine Abstufung der Stabdurchmesser vorgenommen. Nur die Reihen 1 und 2 sind mit gleichem Stab durchmesser (D₁ = D₂), die Reihe 3 jedoch mit geringerem Durchmesser D₃ ausgeführt. Dies ist aus folgenden Gründen vorteilhaft: Die erste und zweite Stabreihe lösen bei er findungsgemäßer Dimensionierung bereits die Aufgabe, das Strömungsfeld der Gasphase orthogonal auszurichten bzw. zu stabilisieren. Durch geeignete Dimensionierung der dritten Stabreihe kann der Druckverlust des Agglomerators deutlich verringert werden. Die hohe Geschwindigkeit an der Eng stelle zwischen benachbarten Stäben der zweiten Reihe würde bei freier Ausblasung einen erheblichen Strömungsaustritts verlust bewirken, da der stark divergente Querschnittsver lauf zwangsläufig zur Strömungsablösung führt. Durch ge eignete Positionierung einer Reihe 3 mit etwas geringerem Stabdurchmesser wird bewirkt, daß die Strömung mit geringem Druckverlust auf eine kleinere Geschwindigkeit, ent sprechend dem größeren Abstand s₃ < s₂ = s₁, verzögert wird. Vorteilhaft ist z. B. die Einhaltung folgender Bemes sungsregeln:

D₁ = D₂
D₃ = (0,7 - 0,95) D₁.

Dadurch ergibt sich für l₁ = l₂ auch eine definierte Varia tion der Länge e (e₂ < e₁).

Bei der im Bereich c dargestellten dritten Ausführungsform sind die Rundstäbe der letzten Stabreihe durch aerodyna misch vorteilhafte schlanke Profile 6 ersetzt, wobei jedoch die kreisrunden Stäbe der Reihen 1 und 2 beibehalten sind.

Claims

1. Vorrichtung zum Agglomerieren von in einer Mehrphasen strömung mitgeführten Flüssigkeits- und/oder Fest stoffteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie min destens zwei Reihen (1, 2, 3) von winklig, insbeson dere senkrecht, zu ihren Längsachsen angeströmten Stä ben (4, 5) aufweist, wobei die Stäbe (4) der einen Reihe (2) gegenüber denen der benachbarten Reihe (1, 3) auf Lücke gestellt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (4, 5) als Rundstäbe ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser aller Stäbe (4) der Reihen 1 bis n sowie die Abstände s₁ bis s_n und e₁ bis e_e-1 jeweils gleich groß sind, wobei folgende Beziehungen gelten: e/s = 0,3 - 0,7
D/s = 2 - 10worin bedeuten:
D: Durchmesser der Rundstäbe
s: Abstand der Rundstäbe einer Reihe
e: Abstand der Rundstäbe benachbarter Reihen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß e/s = 0,5 ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser D₁ bis D_n der Stabreihen 1 bis n unterschiedlich groß sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser D_n der letzten Stabreihe 0,7 bis 0,95 mal so groß sind wie der Durchmesser der vorher gehenden Stabreihe D_n-1.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Verbindungslinien der Mittel punkte der Stabreihen l₁ bis l_n-1 konstant sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Stabreihe aus länglichen tropfenförmigen Profilen (6) besteht, die Kanäle einschließen, welche eine strömungsgünstige Diffusorkonfiguration darstellen.