DE2726723A1

DE2726723A1 - Dreidimensionales austauschelement zur fluessigkeitsfuehrung in fluessigkeits-gas- kontaktanlagen

Info

Publication number: DE2726723A1
Application number: DE19772726723
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Dr Bronner
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo GmbH
Priority date: 1977-06-14
Filing date: 1977-06-14
Publication date: 1979-01-04
Also published as: US4324749A; GB1596840A; FR2394778A1; JPS545870A; FR2394778B1

Description

Die Erfindung betrifft ein dreidimensionales Austauschelement zur Flüssigkeitsführung in Flüssigkeits-Gas-Kontaktanlagen, bestehend aus synthetischen Fäden mit einem Durchmesser von etwa 0,1 bis 2,5 mm.

Derartige Austauschelemente, wie sie in Stoff- und/oder Wärmeaustauschvorrichtungen Verwendung finden, sind beispielsweise aus der DT-OS 2 158 171 bekannt. Sie bestehen aus mehr oder weniger weit eingestellten Geweben aus Kunststoffmonofilen, wobei die Bindung des Gewebes nur eine geringe Ausdehnung in der dritten Dimension bewirkt. Derartige vorwiegend vertikal aufgestellte und vertikal durchströmte Austauschelemente besitzen nur eine geringe Gasdurchlässigkeit und bewirken nur eine mäßige Auflösung der herabrieselnden Flüssigkeiten in Tropfen und dünne Filme. Der thermische Wirkungsgrad solcher Elemente ist entsprechend niedrig. Außerdem besitzen derartige Austauschelemente den Nachteil relativ hoher Herstellungskosten einerseits durch das Verarbeiten der groben Monofile zu Geweben,

809881 /0056 " ² "

- 4 - A3GW31792

andererseits durch die Konfektionierung der Monofil-Gewebe zu selbsttragenden Bauelementen mit genügend höher Steifigkeit.

Es ist auch schon bekannt geworden (DT-OS 24 34 082), derartige, ggf. unter Mitverwendung von multifilen Fäden hergestellte Gewebe zu dreidimensionalen Austauechelementen mit einer besseren Steifigkeit zu verarbeiten, indem man die Gewebe zickzackförmig faltet und in dieser Form fixiert. Derartige wellblechähnlich geformte Austauscheleirente lassen sich kreuzweise stapeln und ergeben so Austauschpackungen, welche praktisch nur im Querstrom betrieben werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile dieser bekannten Austauschelemente zu vermeiden. Insbesondere soll ein einfach und preiswert herstellbares Austauschelement mit hohem thermischen Wirkungsgrad geschaffen werden, welches bei Verwendung insbesondere in Kühltürmen und Gradierwerken eine erheblich höhere Kühlleistung pro Volumeneinheit ermöglicht. Weiterhin soll das Austauschelement universeller einsetzbar sein, indem es stehend, liegend oder hängend installiert und im Gegenstrom oder Querstrom betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen dreidimensionalen Austauschelement erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einander regellos Uberkreuzenden und an ihren Kreuzungsstellen miteinander verschweißten Fäden in einer Fläche angeordnet sind, welche bei im wesentlichen ebener Erstreckung in regelmäßigen Abständen höckerförmige Ausbuchtungen im wesentlichen gleicher Tiefe aufweist.

- 3 809881 /0056

- / - A3GW31792

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Austauschelements kann beispielsweise nach einem in der DT-OS 25 30 499 beschriebenen Verfahren hergestellt werden, bei dem die Schmelze eines synthetischen Polymeren durch eine Düse mit einer Vielzahl von Spinnöffnungen in im wesentlichen senkrechter Richtung auf eine mit Abstand zur Düse angeordnete bewegte Fläche versponnen wird, welche Fläche ein Höckerprofil von etwa 20 bis 70 mm Höhe aufweist. Die in regelmäßigen Abständen angeordneten, im wesentlichen gleich hohen Höcker können Pyramiden, Kegel oder Kalotten (Halbkugeln) sein. Vorzugsweise sind sie Kegelstümpfe oder Pyramidenstümpfe. Die aus den Spinnöffnungen austretenden Fäden legen sich dann in dünner Schicht unter gegenseitiger Uberkreuzung auf und zwischen den Höckern ab und verschweißen beim Abkühlen miteinander. Das später von der bewegten Fläche abgenommene Flächengebilde ist dreidimensional, d.h. es erstreckt sich zwar im wesentlichen in einer Ebene, besitzt aber in regelmäßigen Abständen höckerfönnige Ausbuchtungen im wesentlichen gleicher Tiefe, welche die stark ausgeprägte dritte Dimension bilden.

Die erfindungsgemäßen Austauschelemente besitzen demzufolge eine profilierte Rieselfläche. Dies bedeutet eine Vergrößerung der Austauschfläche pro Volumeneinheit und erleichtert die ständige Bildung neuer Flüssigkeitsoberflächen. Zum andern besitzen die erfindungsgemäßen Austauschelemente eine durchbrochene Rieselfläche. Dies erleichtert die laufende Erneuerung und Zerstörung von Flüssigkeitsfilmen durch herabrieselnde Flüssigkeit und durchströmendes Gas. Die sich bildenden Filme werden also rasch wieder zerstört, so daß eine "Grädigkeit" der Flüssigkeit (d.h. ein Temperaturausgleich im FlUssigkeitsfilm) vermieden werden kann.

Die erfindungsgemäßen dreidimensionalen Austauschelemente

809881/0056 " ⁴"

-/- A3GW31792

lassen sich leicht zu selbsttragenden Austauschpackungen konfektionieren, indem man auf Maß geschnittene Elemente abwechselnd mit ihren Unterflächen und ihren Oberflächen miteinander verklebt oder verschweißt. Um die Verbindung der höckerförmigen Ausbuchtungen benachbarter Elemente zu erleichtern, weisen die höckerförmigen Ausbuchtungen vorzugsweise die Form von Kegel- oder Pyramidenstümpfen auf.

Neben den wesentlich geringeren Herstellungs- und Konfektionierungskosten weisen die erfindungsgemäßen Austauschelemente aber noch weitere wesentliche Vorteile auf. So lassen sich - was bei Kühltürmen eine nicht unbedeutende Rolle spielt - bei gleichem Gasdurchsatz mit geringerem Volumen gleiche thermische Wirkungsgrade bzw. infolge höherer Kühlleistung höhere thermische Wirkungsgrade erzielen. Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen Austauschelemente auf Grund ihrer besonderen Struktur ein erheblich geringeres Baugewicht gegenüber herkömmlichen Einbauten auf. So beträgt das ro -Gewicht der erfindungsgemäßen Austauschelemente nur 5 bis 10 kg, während es bei durchbrochenen PVC-Platten (aus Monofilgeweben) etwa 20 bis 30 kg beträgt. Dieser Vorteil ist bei großen Kontaktanlagen aus statischen Gründen besonders wichtig. Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen Austauschelemente relativ große Durchbrüche auf, so daß eine gute selbstreinigende Wirkung erzielt wird, die sich bei Kühltürmen und in Gradierwerken besondere vorteilhaft auswirkt. Sie besitzen schließlich eine große Steifigkeit und eine sehr große, die Filmbildung fördernde Kontaktoberfläche. Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Austauschelemente ist schließlich unabhängig von der Einbaurichtung, d.h. die Elemente können vertikal, horizontal oder schräg eingebaut werden, und von der Führung der Gas- und Flüssigkeitsströme, d.h. Querstrom, Gleich- oder Gegenstrom sind gleichermaßen möglich.

809881/0056

A3GW31792

Die Höhe der höckerförmigen Ausbuchtungen soll etwa 20 bis 70 mm betragen. Geringere Höhen sind zwar möglich, erschweren aber die Verbindung der Elemente zu Austauschpackungen beispielsweise durch Heißluftverschweißung und bringen ggf. nicht die erwünschte Durchlässigkeit zwischen den Flächen. Bei größeren Höhen leidet ggf. die Eigensteifigkeit des Materials.

Die erfindungsgemäßen Austauschelemente können aus allen gängigen fadenbildenden synthetischen Polymeren hergestellt werden. Vorzugsweise bestehen sie aus Polyamid 6, Polyamid 66, Polyäthylenterephthalat oder Polypropylen, wobei Polyamid 6 wegen seiner chemischen Beständigkeit bevorzugt wird.

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere auch die Verwendung der erfindungsgemäßen dreidimensionalen Austauschelemonte als Rieselelement in Kühltürmen sowie ihre Verwendung als Rieselelement in Gradierwerken, insbesondere in Dorngradierverken, wie sie in Heilbädern zu finden sind. Hier ersetzen sie die aufwendig herzustellenden und instandzuhaltenden "Dornwellen" (Reisigbüschel).

Weitere Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen Austauschelements sind beispielsweise Füllkörperersatz in Austauschkolonnen, Packungsmaterial in Gaswäschern und Tropfenabscheider in Kondensatoren.

Die Erfindung wird anhand beigefügter Zeichnung näher erläutert. Darin ist

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines mit den erfindungsgemäßen Austauschelementen ausgestatteten Kühlturms,

809881/0056

A3GW31792

Fig. 2 eine etwa maßstabsgetreue Darstellung einer aus mehreren Elementen zusammengesetzten Austauschpackung und

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Aus tausche leinen t.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Teile eines Kühlturms dargestellt. Im oberen Bereich des Turms 1 ist ein Ventilator 2 angeordnet, der durch Eintrittsöffnungen 3 am unteren Ende des Turms Luft L ansaugt. Diese passiert den Turm im Gegenstrom zu dem über Verteilerorgane 4 zugeführten Wasser W, welches durch die Austauschelemente 5 herabrieselt. Das gekühlte Hasser wird im Auffangbehälter 6 gesammelt und über Stutzen 7 beispielsweise in einen Fluß abgeleitet.

Fig. 2 läßt eine aus mehreren Elementen E1, E2, E3 ... zusammengesetzte Austauschpackung erkennen. Jedes Element E besteht aus einer Vielzahl einander kreuzender und an den Kreuzungsstellen miteinander verschweißter Fäden F, die in einer Fläche angeordnet sind, die bei im wesentlichen ebener Erstreckung in regelmäßigen Abständen höckerförmige Ausbuchtungen A im wesentlichen gleicher Tiefe aufweist. Hier besitzen die Ausbuchtungen Kalottenform. Man sieht, daß die Verbindung der Oberflächen benachbarter Elemente (hier: E1 und E2) bei dieser Form nur punktförmig erfolgen kann. Es ist deshalb vorteilhaft, statt Kalotten Pyramiden - oder Kegelstümpfe zu wählen, weil sich dadurch flächige Verbindungen an der Oberwie an der Unterseite der Elemente E1, E2, E3 ... erzielen lassen. Fig. 2 läßt auch die relativ großen Durchtrittsquerschnitte zwischen den Fäden F erkennen. Anstelle des eingezeichneten Gegenstroms von Wasser W und Luft L kann deshalb ebensogut auch i» Querstron gefahren werden.

809881/0056 " ⁷" I

A3GW31792

Fig. 3 schließlich läßt eine zweckmäßige Anordnung der höckerförmigen Ausbuchtungen A in den Elementen 5 (E) erkennen. Sie sollen möglichst so angeordnet sein, daß das nach unten rieselnde Wasser W von einer Ausbuchtung stets auf eine darunterliegende andere Ausbuchtung fällt. Dadurch wird der Wirkungsgrad besonders hoch gehalten.

Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Austauschelemente in Gradierwerken gelten die Ausführungen zum Kühlturm analog. Anstelle des Wassers W wird hier eine salzhaltige Sole auf die Austauschpackung aufgebracht und durchrieselt die Packung ist Querstrom zur durchströmenden Luft.

- Patentansprüche -809881/0056

Leerseite

Claims

A3GW31792

Patentansprüche

Dreidimensionales Austauschelement zur FlUssigkeitsfUhrung in Flüssigkeits-Gas-Kontaktanlagen, bestehend aus synthetischen Fäden mit einem Durchmesser von etwa 0,1 bis 2,5 mm, dadurch gekennzeichnet, daß die einander regellos überkreuzenden und an ihren Kreuzungsstellen miteinander verschweißten Fäden (F) in einer Fläche angeordnet sind, welche bei im wesentlichen ebener Erstreckung in regelmäßigen Abständen höckerförmige Ausbuchtungen (A) im wesentlichen gleicher Tiefe aufweist.
2. Dreidimensionales Austauschelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hockerförmigen Ausbuchtungen (A) die Form von Kegel- oder PyramidenstUmpfen aufweisen.
3. Verwendung des dreidimensionalen Austauschelements nach Anspruch 1 oder 2 als Rieselelement in Kühltürmen.
4. Verwendung des dreidimensionalen Austauschelements nach Anspruch 1 oder 2 als Rieselelement in Gradierwerken.

809881/0056
ORIGINAL INSPECTED