DE955494C

DE955494C - Vorrichtung zur Erzielung eines Stoffaustausches zwischen gasfoermigen und bzw. oderfluessigen Stoffen

Info

Publication number: DE955494C
Application number: DES40455A
Authority: DE
Inventors: Max Thuerkauf
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1954-08-06
Filing date: 1954-08-17
Publication date: 1957-01-03
Also published as: CH322971A; FR1128379A; NL93865C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzielung eines Stoffaustausches zwischen gasförmigen und bzw. oder flüssigen Stoffen mit im wesentlichen senkrecht verlaufenden Kanälen von mindestens streckenweise nicht kreisförmigem Querschnitt mit lokalen Veränderungen der Querschnittsform, in denen die Stoffe im Gegenstrom zueinander geführt werden. Unter Stoffen sind auch Gemische zu verstehen, die verschiedene Stoffkomponenten enthalten.

Es sind Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen die Kanäle auf ihrer ganzen Länge gleiche Querschnittsform haben, nämlich runden, quadratischen, rechteckigen, dreieckigen, elliptischen trapezförmigen Querschnitt, kreisförmigen Querschnitt mit Nuten oder einen Querschnitt mit geschlossener Wellenlinie als Begrenzung.

Ferner ist bekanntgeworden, an den Kanälen derartiger Vorrichtungen lokale Veränderungen der Querschnittsform vorzunehmen oder Einschnürungen od. dgl. anzubringen, ohne daß jedoch im einzelnen angegeben wurde, wie die lokalen Veränderungen oder Einschnürungen gestaltet sein sollten. Insbesondere ist bisher nicht erkannt worden, daß sich lokale Veränderungen ganz bestimmter Form unter periodischem Wechsel über die ganze Länge jedes Kanals erstrecken könnten und daß ihnen bei entsprechender Gestaltung vorteilhafte Wirkung zukommt.

Die Erfindung besteht darin, daß jeder Kanal auf seiner ganzen Länge aus Abschnitten ovalen Querschnitts mit wechselnder Richtung der Längsachsen der Ovale von je zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten gebildet ist. Die Vorrichtung eignet sich besonders dann, wenn große· Leistung erzielt werden soll, weil bei ihr der aufwärts strömende gasförmige Stoff auf der ganzen Länge jedes Kanals in starkem Maß wirbelt-, so daß der Stoffaustausch besonders

ίο rege ist. Im Gegensatz zu den bisherigen Stoffaustauschvorrichtungen mit Kanälen von eckigem Querschnitt, mittels deren auf Grund von sich der Längsströmung überlagernder Querströmung ebenfalls Wirbelung des gasförmigen Abtrennmittels erzielt werden soll, wird bei der neuen Vorrichtung vermieden, daß die Flüssigkeit in Form, kleiner Bäche abwärts strömt, zwischen denen die Kanalwandung besonders dünn oder gar nicht benetzt ist und die für den Stoffaustausch ungeeignet wären. Sollte sich trotzdem

ao einmal an einer Stelle des Kanals ein derartiger »Bach« bilden, so wird die ihn bildende Flüssigkeit beim Übertritt von einem in einen folgenden Abschnitt gezwungen, Richtung und Geschwindigkeit zu wechseln, so daß die Bachform sofort aufhört.

Versuche, die zum Vergleich der Leistung von Kanälen mit rundem und dreieckigem Querschnitt und von Kanälen entsprechend der Erfindung jeweils mittels Rohren von lichtem Querschnitt von 0,5 cm² und einer Länge von 200 cm durchgeführt wurden und bei denen jeweils ein Wasser-Essigsäure-Gemisch gleicher Ausgangskonzentration destilliert wurde, hatten folgende Ergebnisse:

Kanalform	Durchsatz in ml/Std.	Trenn stufen	Produkt aus Trennstufen zahl und Durchsatz
runde dreikantig (gleichseitig drei eckiger Quer schnitt) erfindungsgemäß ...	1300 1600 1800	2,7 2,4 4,5	35OO 3800 8100.

Als Maß für die Leistungsfähigkeit eines Destillierrohres ist das aufgeführte Produkt aus Trennstufenzahl und Durchsatz anzusehen, das bei dem. erfindungsgemäß ausgebildeten Rohr erheblich größer ist als bei den bekannten Rohren.

Es sind zwar auch Vorrichtungen bekannt, bei denen in jeden Kanal, dessen Querschnitt auf der ganzen Länge kreisförmig ist und gegebenenfalls wechselnden Durchmesser hat, ein stangenförmiger Körper von wechselndem. Durchmesser eingebaut ist. Bei diesen Vorrichtungen wird aber wegen der verhältnismäßig großen Einbauten der Durchsatz wesentlich verringert, der durch den nutzbaren Querschnitt an der engsten Stelle bestimmt ist, der im Vergleich zum vollen Querschnitt des Außenrohres klein ist. Weiter sind diese bekannten Bauarten auch erheblich schwieriger herzustellen, besonders wenn man zahlreiche parallele Kanäle einbaut, wie sie wegen des geringen Durchsatzes jedes einzelnen Kanals meist erforderlich sind. Bei der erfindungsgemäßen Bauart brauchen hohe Turbulenz und Vermeidung von Bachbildung nicht mit den Nachteilen geringen Durchsatzes und schwieriger Herstellung erkauft zu werden.

Bei einer Bauart der Erfindung liegt zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten ovalen Querschnitts ein Abschnitt mit rundem Querschnitt. Die Übergangsstelle von einem zum anderen Abschnitt kann gerundet oder kantig ausgebildet sein.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt jedes Kanals so gestaltet daß die Längsachsen der Ovale von je zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten ovalen Querschnitts um 90⁰ gegeneinander verdreht sind.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel.

Fig. ι ist eine Ansicht eines Teils eines zu einer erfmdungsgemäß ausgebildeten Stoffaustauschvorrichtung gehörenden Rohres,

Fig. 2 ein zugehöriger schematischer Querschnitt.

Das Rohr hat auf seiner ganzen Länge wechselweise runden Querschnitt 2 und ovalen Querschnitt 3. Die Längsachsen der Ovale von je zwei aufeinanderfolgenden Rohrabschnitten ovalen Querschnitts sind um 90° gegeneinander verdreht (vgl. besonders Fig. 2). Wenn das Rohr aus Glas besteht, so kann es leicht aus einem Glasrohr runden Querschnitts hergestellt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Erzielung eines Stoffaustausches zwischen gasförmigen und bzw. oder flüssigen Stoffen mit im wesentlichen senkrecht verlaufenden Kanälen von mindestens streckenweise nicht kreisförmigem Querschnitt und lokalen Veränderungen der Querschnittsform., in denen die Stoffe im Gegenstrom zueinander geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal auf seiner ganzen Länge aus Abschnitten ovalen Querschnitts mit wechselnder Richtung der Längsachsen der Ovale von je zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten ovalen Querschnitts ein Abschnitt mit rundem Querschnitt liegt.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt jedes Kanals so gestaltet ist, daß die Längsachsen der Ovale von je zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten ovalen Querschnitts um 90⁰ gegeneinander verdreht sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 912 809, 905 972, 121;

H. Schlichting, »Grenzschicht-Theorie« (1951), S. 376 bis 378; iao

Zeitschrift für angewandte Mathematik und Mechanik, Bd. 3 (1923), S. 9.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

θ 609548/483 6.56 (609 726 12.56)