DE2510754B2

DE2510754B2 - Vorrichtung zur traegheitsabscheidung von fluessigkeitstropfen aus einem gasstrom

Info

Publication number: DE2510754B2
Application number: DE19752510754
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-03-12
Filing date: 1975-03-12
Publication date: 1977-04-21
Also published as: DE2510754A1; JPS51114778A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trägheitsabscheidung von Flüssigkeitstropfen aus einem Gasstrom mit Strömungsgitter, wobei das Strömungsgitter Strömungskanäle zwischen Wellplatten sowie Phasentrennkammern mit Anströmspalt aufweist und die Strömungskanäle im wesentlichen Orthogonal zur Erstreckung der Wellenberge und Wellentäler durchströmbar sind.

Wellplatten bezeichnet im Rahmen der Erfindung Platten, die echte Wellenform mit Wellenberg und Wellentäler, z. B. bei sinusförmigem Wellenverlauf, aufweisen, aber auch solche, die zickzackförmig, trapezförmig oder auf andere Weise »entartet« gewellt tind. Die Wellplatten sind zumeist äquidistant angeordnet. Im allgemeinen stehen bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung die Wellplatten senkrecht, so daß abgeschiedene Flüssigkeit an den Wellplatten herunterlaufen kann.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt (DT-AS 46 576).

Untersucht man die Vorgänge in einer gattungsgemäßen Vorrichtung, so stellt man fest, daß eine kritische Anströmgeschwindigkeit existiert. Die Vorgänge unterhalb dieser kritischen Anströmgeschwindigkeit sind ganz andere als die nach Überschreiten der kritischen

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Anströmgeschwindigkeit Tatsächlich bildet sich in dei Phasentrennkammern ein stationärer Wirbel. Diese trägt zur Erzeugung des Flüssigkeitswulstes bei, der be bekannten Vorrichtungen der beschriebenen Gattunj vor den Phasentrennkammern und vor dem An strömspalt liegt Wird die kritische Anströmgeschwin digkeit überschritten, so kommt es zum Ausriß voi Tropfen oder Strähnen aus diesem Flüssigkeitswulsi Der Flüssigkeitsablauf ist gestört und der Abscheide grad sinkt rapide ab. Daher wird die beschrieben! kritische Anströmgeschwindigkeit häufig auch al zulässige Anströmgeschwindigkeit bezeichnet Im Er gebnis ist festzustellen, daß bei den bekanntei gattungsgemäßen Vorrichtungen die Flüssigkeitsbela dung des Tropfenabschneiders infolge des beschriebe nen Effektes beschränkt ist. Handelt es sich um di< Behandlung eines Gasstromes, der seinerseits ii erheblichem Maße mit Tropfen beladen ist, so bedeute diese Beschränkung der Funktion der bekannter Vorrichtung, daß verhältnismäßig große Vorrichtunger eingesetzt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eint gatu.ngsgemäße Vorrichtung so weiter auszubilden, dai eine wesentlich größere Flüssigkeitsbeladung de; Tropfenabschneiders erreicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch ge'öst, daß zumindes: einige der Phasentrennkammern Abströmöffnunger aufweisen, die mit einem Unterdruckbereich dei Gasströmung in der Vorrichtung oder mit einei fremden Unterdruckquelle in Verbindung stehen.

Damit wird erreicht, daß die beschriebenen Flüssig keitswulste sich nicht mehr vor dem Anströmspali ansammeln sondern in die Phasentrennkammerr hineinverlagert werden. Die vorbeiziehende Gasströmung kann aus den Flüssigkeitswulsten folglich keine Tropfen mehr mitreißen. - Der Effekt des Mitreißens von Flüssigkeitstropfen ist physikalisch ähnlich zi verstehen, wie ü.j Tatsache, daß ein Sturm von der Wellenkämmen eines aufgewühlten Meeres Wasset mitreißt. Derartige Erscheinungen lassen sich be bekannten Vorrichtungen, bei denen sich Flüssigkeitswulste vor den Anströmspalten bilden, nicht vermeider und deswegen ist die Leistungsfähigkeit dieser bekannten Vorrichtung begrenzt. Demgegenüber befindet sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Flüssig keitswulst in einer Kammer, in der zwar noch eir abgezweigter Gasstrom fließt, der jedoch abgezoger wird. Die Kammer wird von dem zu behandelnden Gasstrom nicht mehr durchströmt und kann dort aucli keine Flüssigkeit mitreißen.

Die Absaugeinrichtung bzw. der Unterdruck läßt sich ohne weiteres so einstellen, daß der Flüssigkeitswulsi eine ausreichende Verlagerung in die Phasentrennkammer hinein erfährt. Das läßt sich auf für ein breites Spektrum der Anströmgeschwindigkeit ohne Schwierigkeiten erreichen.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnungen als Löcher oder Schlitze in den Wandungen in den Phasentrennkammern ausgeführt sind, und zwar im Unterdruckbereich des vorbeiziehenden Gasstromes Durch entsprechende Anordnung und Einstellung der Größe der Löcher oder Schlitze kann dafür Sorge getragen werden, daß der über die Löcher und Schlitze wieder mit der Hauptsirömung vereinigte Teilstrom Flüssigkeitstropfen oder Flüssigkeitss'rähnen in strörendem Maße nicht mitreißt. Auch das läßt sich

ohne Schwierigkeiten für ein breites Spektrum der Anströmgeschwindigkeit verwirklichen.

Die Abströmöffnungen können aber auch an einem Ende oder an beiden Enden der Phasentrennkammern angeordnet und an Absaugkanäle angeschlossen sein, die zu Unterdruckquellen z. B. Pumpen oder dgl. führen. Selbstverständlich sind Kombinationen von Abströmöffnungen in Form von Löchern oder Schützen und in Form von Absaugkanälen möglich.

Um die Verhältnisse in den Phasentrennkammern zu optimieren, kann es zweckmäßig sein, die Anordnung so zu treffen, daß die Phasenirennkammern in ihrem Inneren einen eingebauten oder mehrere eingebaute Spoiler aufweisen, der/die in der Ausführungsform mit Löchern oder Schlitzen als Absaugeinrichtungen in Strömungsrichtung hinter diesen angeordnet ist'sind und der Spoiler (die Spoiler) sich im wesentlichen in Längsrichtung der Phasentrennkammer erstreckt (erstrecken). In diesem Zusammenhang gehört auch der Vorschlag, den Anströmspalt mit strömungsleitenden Abbiegungen zu versehen. Dabei kann es sich um eine Strömungsleitung für den geschleppten Flüssigkeitswulst oder für den Teilstrom der Gasströmung handeln. Den Anströmspalt selbst wird man bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglichst schmal halten. In der Praxis hat sich gezeigt, daß Spaltbreiten von 1 bis 2 mm im allgemeinen ausreichend sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichmine ausführlicher erläutert, wobei gleichzeitig auch die durch die Erfindung erreichten Vorteile verdeutlicht werden Es zeigen in schematisier Darstellung

FU 1 mit den Teilfiguren la und Ib einen Ausschnitt aus einer zum Stand der Technik gehörenden Vorrichtung zur Trägheitsabscheidung von Flüssigkeitstroofen aus einem Gasstrom, - und zwar in einem Schnitt orthogonal zu den Wellplatten und mit angedeuteter Gasströmung bzw. Flüssigkeitsströmung, Fig 2 entsprechend der Fig.l einen Ausschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig 3 eine andere Ausführungsform des Gegcnstan-

Fig 4 eine weitere Ausführungsform des Gegenstar.-des der F i g. 2 - jedoch ohne angeordnete Gasströmung bzw. Flüssigkeitsströmung,

F fg. 5 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig.6, darstellend eine weitere aber auch an den Wandungen 6 der Phasentrennkammern 4 also ablaufen. Sie Strömungskanäle 2 werden im wesentlichen orthogonal zur Erstreckung der Wellenberge 7 und Wellentäler 8 durchströmt, wie es in verschiedenen Figuren durch Pfeile 9 angedeutet worden ist. Im übrigen bildet der Gasstrom 4 einen Flüssigkeitswulst 10 aus abgeschiedenen Tropfen im Bereich der Phasentrennkammer.

Zum Verständnis der Erfindung ist zunächst eine ίο Betrachtung der Verhältnisse bei einer bekannten, gattungsgemäßen Vorrichtung zweckmäßig, wie sie in Fig. 1 mit den Teilfiguren la und Ib dargestellt worden ist. Man erkennt, daß sich infolge eines stationären Wirbels 11 in den Phasentrennkammern 4 der schon IS genannte Flüssigkeitswulst 10 ausbildet. Liegt die Anströmgeschwindigkeit unterhalb des eingangs erläuterten kritischen Wertes, der als zulässige Anströmgeschwindigkeit bezeichnet wird, vgl.Teilfigur 1 a, so findet aus dem Flüssigkeitswulst 10 ein ungestörter Flüssigkeitsablauf nach unten statt. Wird die kritische Anströmgeschwindigkeit überschritten, so kommt es zu einem Ausriß von Tropfen 12 oder Strähnen aus diesem Flüssigkeitswulst 10, wie es in der Teilfigur Ib angedeutet ist. Dieser Effekt beschränkt die Flüssigkeitsbeladung der Vorrichtung.

Aus den Fig. 2 bis 7 erkennt man, daß erfindungsgemäß der Flüssigkeitswulst 10 nicht mehr vor den Phasentrennkammern 4 liegt. Er ist vielmehr in die Phasentrennkammern 4 hinein verlagert. Dazu ist die Anordnung so getroffen, daß die Phasentrennkammern 4 eine oder mehrere Gasstromabsaugeinnchtungen aufweisen, durch deren Wirkung ein Teilstrom 13 des Gasstiomes 9 durch die Phasentrennkammern 4 hindurchgeführt ist. Durch diesen Teilstrom 13 als schleppende Strömung wird der diesen Phasemremkammern 4 zugeordnete Flüssigkeitswulst 10 in der beschriebenen Weise in die Phasentrennkammern 4 hineinverlagert, genauer in die Phasentrennkammern 4 hineingeschleppt. Zweckmäßigerweise sind bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung alle Phasentrennkammern 4 in der beschriebenen Weise mit Gasstromabsaugeinnchtungen versehen, obwohl es häufig auch genügt, nur einige, beispielsweise austrittsseitige, in der beschriebenen Weise zugestalten.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 2,3,4 sind die Gasstromabsaugeinrichtungen Schlitze bzw. Locher 14, die vorzugsweise in Reihen in der Wandung der

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Die in den Figuren dargestellten Vorrichtungen sen und mit dem Te.lstrom 13

nach bevorzugter Ausführungsform der

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die beschriebenen Maßnahmen ohne weiteres kombinieren. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 besitzen die Phasentrennkammern in ihrem Inneren einen eingebauten Spoiler 17, der in der Ausführungsform mit Löchern oder Schlitzen 14 in Strömungsrichtung hinter diesem angeordnet ist. Der Spoiler 17 erstreckt sich im wesentlichen in Längsrichtung der Phasentrennkammern 4. Er dient zur Optimierung der Verhältnisse und trägt ebenso wie strömungsleitende Abbiegungen 18 am Anströmspalt 5 dazu bei, daß einerseits eine saubere Verlagerung des Flüssigkeitswulstes 10 in die Phasentrennkammer 4 hinein erfolgt und andererseits von dem Teilstrom 13 Flüssigkeitstropfen 12 nicht wieder mitgerissen werden, wenn der Teilstrom 13 mit der Hauptströmung wieder vereinigt wird.

Die Breite des Anströmspaltes 5 beträgt beispielsweise 1 bis 5 mm und ist immer wesentlich kleiner als der Abstand der Wellplatten 3. Für die konstruktive Gestaltung bestehen z. B. (aber nicht beschränkend) die Möglichkeiten, die in F i g. 7 erläutert worden sind. Man erkennt, daß die Wellplatten 3 aus einer Mehrzahl identisch gleicher Einzelprofile 19 zusammengesetzt werden können, was eine besonders preisgünstige Bauweise gestattet. Dabei kann die Spaltbreite B am Anströmspalt 5 ohne Schwierigkeiten durch Versetzung der Einzelprofile 19 gegeneinander variiert werden. Auch erkennt man bei der Fig. 7, daß die schleppende Strömung 9 bzw. die geschleppte Strömung 13 anders geführt werden kann, als es in den F i g. 2 bis 4 angedeutet worden ist.

Der erreichte Effekt ist in F i g. 9 erläutert worden. In Fig. 8 ist als Ordinate die Flüssigkeitsbeladung K von gatlungsgemäßen Vorrichtungen zur Träghtitsabscheidung von Flüssigkeitstropfen dargestellt worden, als Abszisse die Anströmgeschwindigkeit C. Die ausgezogene Kurve entspricht beispielsweise der bekannten Vorrichtung nach Fig. 1. Sie ist selbstverständlich nur

ίο qualitativ eingetragen worden. Die Kurve begrenzt als Kennlinie nach rechts den Betriebsbereich dieser Vorrichtung. Die gestrichelte Kurve rechts möge der Vorrichtung nach F i g. 2 entsprechen. Man erkennt, daß eine höhere Flüssigkeitsbeladung (z. B. Volumen Strom

ι] pro Zeiteinheit und Flächeneinheit der Vorrichtung) bei gleicher Anströmgeschwindigkeit durchweg erreicht ist. Diese Flüssigkeitsbeladung der Vorrichtung hat nichts zu tun mit der Flüssigkeitsbeladung des Gasstromes, Hieraus resultiert eine nach rechts verschobene

»ο Kennlinie der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Folglich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung wesentlich kleiner ausgeführt werden, was insbesondere für Dampftrockner im Dampferzeuger von Kernkraftwerken wichtig ist. Der Dampftrockner und damit der

2j Dampferzeuger kann insgesamt kleiner gebaut werden Im übrigen zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung durch geringe Druckverluste bei guterr Abscheidegrad aus.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 25

1. Vorrichtung zur Trägheitsabscheidung von Flüssigkeitstropfen aus einem Gasstrom mit Strömungsgitter, wobei das Strömungsgitter Strömungskanäle zwischen Wellplatten sowie Phasentrennkammem mit Anströmspalt aufweist und die Strömungskanäle im wesentlichen orthogonal zur Erstreckung der Wellenberge und Wellentäler >° durchströmbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Phasentrennkammern (4) Abströmöffnungen (14) aufweisen, die mit einem Unterdruckbereich der Gasströmung in der Vorrichtung oder mit einer fremden Unterdruck- «5 quelle in Verbindung stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnungen (14) als Löcher oder Schlitze in den Wandungen der Phasentrennkammern ausgeführt sind, und zwar im Unterdruckbereich des vorbeiziehenden Gasstromes.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnungen (14) an einem Ende oder an beiden Enden der Phasentrennkammern (4) angeordnet und an Absaugkanäle (16) angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasentrennkammern (4) in ihrem Inneren einen eingebauten oder mehrere eingebaute Spoiler (17) aufweisen, der/die in der Ausführungsform mit Löchern oder Schlitzen (14) als Absaugeinrichtungen in Strömungsrichtung hinter diesen angeordnet ist/sind und der Spoiler (die Spoiler) (17) sich im wesentlichen in Längsrichtung der Phasentrennkammer (4) erstreckt (erstrekken).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmspalt (5) strömungsleitende Abbiegungen (18) besitzt.