RO116125B1

RO116125B1 - Element de picurare

Info

Publication number: RO116125B1
Application number: RO96-01091A
Authority: RO
Inventors: Hans Biller; Juergen Hellmold; Michael Liebscher; Rainer Richter
Original assignee: Balcke Duerr Ag; Richter Rainer Gmbh
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1996-05-27
Publication date: 2000-10-30
Also published as: EP0745825A3; DE19519924A1; EP0745825A2; ZA964391B

Abstract

Inventia se refera la un element de picurare, folosit in instalatiile in care au loc procese de schimb de masa si caldura, intre gaze si lichide, in turnuri de racire. Elementul de picurare, conform inventiei, asigura limitarea vitezei de curgere a lichidului, care urmeaza a fi racit, prin aceea ca este alcatuit din niste elemente plane (1) profilate, prevazute cu onduleuri care formeaza niste canale (2) de sectiune trapezoidala, sectiune definita de niste pereti laterali (2a) si de niste benziplane inguste (2b). Niste tronsoane de canal (2d, 2e, 2f), aflate intre tronsoanele de canal (2g, 2c) din zona de acces a lichidului si de acces a gazului, sunt prevazute, pe intreaga suprafata, cu un profil (3) care se dezvolta oblic fata de directia de curgere a lichidului si care are o adancime (t) a profilelor care reprezinta cel putin dublul grosimii peliculei de lichid. Profilul (3) are o latime (b) a elementelor de profil care reprezinta cel putin de zece ori grosimea peliculei de lichid.

Description

Invenția se referă la un element de picurare folosit în instalațiile în care au loc procese de schimb de masă și/sau căldură între gaze și lichide, în special, în turnuri de răcire.

Este cunoscut un element de picurare în brevetul DE-OS 41 27 245 prevăzut cu elemente plane profilate confecționate din folii, plăci sau materiale țesute. Elementele plane, identic alcătuite, sunt astfel dispuse alăturat, încât niște canale delimitate prin onduleuri și/sau cute dispuse oblic față de direcția curentului principal de gaz și lichid să se intersecteze cu cele aparținând unui element plan învecinat. Rezultă, astfel, o serie de puncte de contact între două elemente plane învecinate, în dreptul cărora respectivele elemente plane sunt legate între ele pentru a alcătui un element de picurare. Aceste elemente de picurare se dispun grupate și suprapuse, iar la alte tipuri cunoscute de elemente de picurare elementele suprapuse sunt, astfel dispuse, încât pe înălțimea pachetului de elemente de picurare să rezulte, cel puțin două schimbări de direcție în orientarea canalelor. Elementul de picurare, conform brevetului DE-OS 41 27 245 are pereții laterali ai canalelor trapezoidale prevăzuți cu o profilare fină alcătuită din onduleuri, prin care se urmărește prelungirea duratei de menținere a lichidului pe suprafața elementelor de picurare. Această profilare fină permite, în oarecare măsură, diminuarea vitezei de curgere. Totuși, practica a dovedit că o profilare fină alcătuită din onduleuri spălată de o peliculă de lichid face ca menținerea lichidului în contact pe o durată prelungită cu elementul plan să fie limitată exclusiv, la un strat interior de lichid, în vreme ce stratul superior de lichid, căruia îi revine un rol preponderent în procesul de schimb de căldură, parcurge canalele fără a i se micșora viteza.

Invenția își propune drept obiectiv îmbunătățirea caracteristicilor hidraulice și hidrodinamice ale unei element de picurare de tipul descris mai sus, în vederea obținerii unor performanțe îmbunătățite, în ce privește schimbul de masă și/sau căldură, în paralel se urmărește prin aceasta să nu fie afectat negativ nivelul redus al costului de producție și să se asigure condițiile necesare pentru un montaj lesnicios al unor asemenea elemente de picurare.

Elementul de picurare, conform invenției, asigură limitarea vitezei de curgere a lichidului ce urmează a fi răcit, prin aceea că, tronsoanele de canal aflate între tronsoanele de canal din zona de acces a lichidului și de acces a gazului, sunt prevăzute pe întreaga suprafață cu un profil care se dezvoltă oblic față de direcția de curgere a lichidului și care are o adâncime a profilelor ce reprezintă, cel puțin dublul grosimii peliculei de lichid; profilul are o lățime a elementelor de profilare care reprezintă, cel puțin de zece ori grosimea peliculei de lichid; profilul este realizat cu muchii ascuțite în dreptul punctelor de tranziție; canalele trapezoidale definesc niște suprafețe de rezemare unde benzile înguste plane se încrucișează și realizează contactul între două elemente plane profilate învecinate; este confecționat din folii de material plastic ambutisate adânc și având o grosime cuprinsă, între 0,3 și 3 mm; traseele canalelor trapezoidale formează un unghi cuprins, între 15 și 3O°cu verticala, respectiv, cu direcția principală de curgere.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje:

- posibilitatea fabricării prin metode simple și la un preț de cost scăzut;

- greutate proprie redusă raportată la suprafața de schimb de căldură;

- obținerea unei distribuții optime a peliculei de lichid pe suprafața canalelor trapezoidale ceea ce duce la un schimb eficient de căldură.

RO 116125 Bl

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare, în legătură și cu fig. 1 ...5, care reprezintă:

- fig. 1, vedere laterală a unui element de picurare, conform invenției, alcătuit 50 din niște elemente plane profilate 1;

- fig.2, vedere transversală prin două elemente plane alăturate, conform fig. 1;

-fig.3, vedere parțială la scară mărită desfășurată, a unui element profilat plan

1, din alcătuirea elementului de picurare, din fig. 1;

- fig.4, secțiune transversală prin elementul plan profilat 1, din fig.3; 55

-fig.5, profilul transversal al unui perete al elementului plan profilat 1, din fig.3. Elementul de picurare, conform invenției, așa cum se poate observa în fig. 1, este alcătuit din niște elemente profilate plane 1 identice, alăturate, confecționate, de exemplu, dintr-o folie de material plastic ambutisate adânc și având grosimea, între 0,3...3 mm. Prin asamblarea mai multor asemenea elemente de picurare 1, se reali- eo zează, de exemplu, o instalație de picurare a unui turn de răcire, la care elementele de picurare pot fi dispuse nu numai alăturat ci și suprapus.

Elementele plane profilate 1 prezintă niște canale 2 de secțiune trapezoidală, secțiune definită de niște pereți laterali 2a și de niște benzi plane înguste 2b.

Lichidul ce urmează a fi răcit și care, în cazul unui turn de răcire, reprezintă 65 apa de răcire returnată în stare încălzită, este dirijată către elementele de picurare cu ajutorul unei instalații de distribuție care nu apare însă în desen. Respectivul lichid este introdus de sus și pătrunde în canalele 2 formate prin profilarea elementelor profilate plane 1. în aceleași canale 2 pătrunde, de jos în sus, un gaz care, în cazul unui turn de răcire, este aerul de răcire ce traversează respectivele canale 2, circulând 70 în contracurent cu sensul de curgere al lichidului.

Suprafața canalelor 2, alcătuită din pereții laterali 2a și din benzile înguste plane 2b, este integral acoperită cu un profil 3 orientat oblic în raport cu traseele urmărite de canale 2.

Așa cum se poate observa, fiecare canal 2 prezintă la partea superioară a ele- 75 mentului plan profilat 1 un tronson de canal 2c dispus paralel cu direcția de curgere a lichidului ce urmează a fi răcit, lichid care pătrunde din partea de sus, așa cum se vede din fig.3. Acest tronson de canal 2c nu prezintă profilări. în continuare, tronsoanele de canal 2c sunt racordate la niște tronsoane de canal 2d, 2e și 2f, care formează un unghi ascuțit, de preferință, între 15 și 30°, cu direcția principală de so curgere a lichidului și gazului, iar traseele acestor tronsoane de canal 2d, 2e și 2f prezintă cel puțin două schimbări de direcție. Fiecare din aceste canale 2 debușează la marginea inferioară a elementului plan profilat 1 într-un tronson de canal 2g, neprofilat, orientat paralel cu direcția principală de curgere și deci, paralel cu direcția curentului imergent de gaz. Așa cum se vede din desene, tronsoanele de canal 2d, 2e și 85 2f pot avea lungimi diferite.

Lichidul supus răcirii și care pătrunde de sus în jos în elementele de picurare, alcătuite din mai multe elemente plane profilate 1, este supus unei anumite acțiuni de dirijare care are loc în tronsoanele de canal 2c care sunt montate paralel cu direcția principală de curgere și nu prezintă profilări. Această acțiune de dirijare conduce la 90 o uniformizare, în special, la sistemele cu duze de stropire orientate lateral.

RO 116125 Bl în afară de aceasta, prin acțiunea de dirijare care are loc paralel cu direcția de curgere a lichidului și datorită absenței oricărei profilări pe tronsoanele de canal 2c, se realizează o diminuare semnificativă a fenomenelor de erodare a elementelor plane profilate 1 și, respectiv, a profilului 3 sub acțiunea lichidului.

Din tronsoanele de canal 2c, lichidul pătrunde în următoarele tronsoane de canal 2d orientate înclinat. Datorită orientării înclinate a tronsonului de canal 2d, lichidul întâlnește numai unul din pereții laterali 2a ai canalului 2 trapezoidal, respectiv, peretele lateral 2a orientat către curentul de lichid. Acoperirea suprafeței canalelor cu profilul 3 determină obținerea unei distribuții optime a lichidului în sens transversal. Prin realizarea acestui profil 3, care acoperă, atât pereții laterali 2a ai canalelelor 2, cât și benzile plane înguste 2b și prin distribuția optimă a peliculei de lichid în sens transversal se evită formarea de zone de intensificare ale curgerii din dreptul depresiunilor formate de benzile plane înguste 2b, creșterea vitezei de curgere a lichidului ducând la o frânare a proceselor de schimb de căldură și masă.

Practica a dovedit că schimburile de căldură și/sau masă între lichid și gaz pot fi sensibil intensificate prin modificările succesive de traseu ale tronsoanelor înclinate de canal 2d, 2e și 2f aparținând fiecăruia din elementele plane profilate 1. Zonele de curgere turbulentă pun în evidență necesitatea unei corelări, între adâncimea profilării și grosimea peliculei de lichid. Așa cum rezultă din fig. 5, profilului 3 este definit de o adâncime t și de lățime b. Prin adoptarea unei alcătuiri constructive la care adân cimea t a profilului 3 este corelată cu grosimea peliculei de lichid, se evită ca pelicula de lichid să treacă pur și simplu peste profilul 3. Prin adoptarea unei lățimi b a profilului 3 care, în cazul exemplului concret prezentat este, cel puțin de zece ori mai mare, decât grosimea peliculei de lichid, sunt create condițiile care să asigure o nouă liniștire a curentului de lichid înainte ca acesta din urmă să devină din nou turbulent la următoarea tranziție și deviere în dreptul unei depresiuni sau, respectiv, a unei proeminențe. în vederea intensificării proceselor de schimb de masă și/sau căldură, se consideră indicat ca punctele de tranziție ale profilului 3 să fie realizate cu muchii ascuțite favorizând generarea unor zone de turbulență.

Prin reorientarea tronsoanelor de canal 2g, neprofilate, de la marginea inferioară a elementului plan profilat 1 și dirijarea lor paralel cu direcția curentului principal, vezi fig. 1, se diminuează pierderile de energie datorate șocului la intrarea gazului în elementul de picurare alcătuit din mai multe elemente plane profilate 1. în paralel cu o dirijare corectă a fluxului de gaz în momentul în care acesta pătrunde în elementele de picurare, se obține și reducerea la minimum a pierderilor de energie datorate ciocnirii și devierii; în afară de aceasta, prin eliminarea profilării acestor tronsoane de canal 2g se evită și apariția unor fenomene de erodare a profilului 3.

Orientarea tronsoanelor de canale 2c și 2g, neprofilate, paralel cu direcția curentului principal de lichid și gaz atrage după sine și o serie de avantaje din punctul de vedere al tehnologiei de fabricație. în zona acestor tronsoane de canale 2c și 2g se formează și niște suprafețe de rezemare 4, în care se realizează contactul între două elemente plane profilate 1, învecinate. Având în vedere secțiunea trapezoidală a canalelor 2, ce prezintă banda plană îngustă 2b dispusă între cei doi pereți laterali 2a de canal care formează între ei, de preferință, un unghi, de 90°, rezultă că, în zona de

RO 116125 Bl încrucișare a elementelor plane profilate 1, apar asemenea suprafețe de rezemare 4 și în dreptul acestora, elementele plane profilate 1 ce se încrucișează pot fi solidarizate prin lipire sau sudare. Practica a dovedit că această legătură prezintă un grad ridicat de siguranță și stabilitate, în așa fel, încât, datorită rezistenței și rigidității sporite conferite elementelor de picurare, se pot evita unele costuri suplimentare legate de poziționarea și depozitarea acestor elemente, care sunt capabile să suporte greutatea unui om fără a fi necesare anumite măsuri suplimentare.

în consecință, un element de picurare astfel conceput și realizat prezintă profilul 3 dezvoltat pe întreaga suprafață a canalelor 2, cu adâncimea t a profilelor corelată cu grosimea peliculei de lichid, respectiv, adâncimea t reprezintă dublul grosimii peliculei de lichid, iar lățimea b a profilului 3 reprezintă, cel puțin de zece ori grosimea peliculei de lichid.

Potrivit prevederilor invenției obiectivul astfel conturat se realizează, prin aceea că, exceptând tronsoanele de canale 2c și 2g aflate în zonele de acces a lichidului și respectiv gazului, suprafața canalelor 2 este prevăzută cu un profil 3, dispus înclinat față de direcția de curgere a lichidului, iar adâncimea t a acestor profiluri 3 reprezintă cel puțin dublul grosimii peliculei de lichid.

Prin introducerea unei corelații, între adâncimea t a profilului și grosimea peliculei de lichid, se ajunge la o alcătuire constructivă, care asigură ca lichidul care parcurge canalele 2 să urmărească, în mod necesar, conturul profilului 3 și nu se va prelinge doar la suprafața acestuia. Prin adoptarea unui profil potrivit prevederilor invenției, concomitent cu o diminuare a vitezei de curgere și o prelungire a duratei de contact, între lichid și suprafața elementului plan 1, se mai realizează și o deviere turbulentă a peliculei de lichid prin care se favorizează schimbul de căldură și masă. S-a dovedit a fi avantajos ca nu numai pereții laterali 2a ai canalelor 2, ci și benzile plane înguste 2b să fie prevăzute cu un asemenea profil 3, pentru a obține o distribuție optimă a peliculei de lichid pe suprafața canalelor 2 și a evita formarea de zone de intensificare a curgerii în dreptul adânciturilor unui element plan 1. Tronsoanele de canal 2c și 2g din zonele de acces ale lichidului și gazului rămân neprofilate, pe de o parte pentru a reduce la minimum pierderile de presiune la intrare și, pe de altă parte pentru a evita, prin introducerea unor zone de acces verticale și cu pereți netezi, deteriorarea profilului 3 ca urmare a acțiunii corozive exercitate de lichidul pulverizat în zona de incidență.

Prin adoptarea unor asemenea profiluri 3 cu o lățime b relativ mare, prin comparație cu adâncimea t se obține o uniformizare a peliculei de lichid înainte ca, aceasta din urmă, să fie din nou deviată în dreptul următoarei depresiuni cu proeminențe de profil.

Potrivit unei variante de alcătuire constructivă a unui element de picurare, conform prezentei invenții, se consideră indicat ca în zonele de racordare profilul 3 să prezinte muchii ascuțite; în felul acesta, la trecerea de la o proeminență la o depresiune și, respectiv, de la o depresiune la o proeminență sunt create turbioane în pelicula de lichid, ceea ce favorizează procesele de schimb de căldură și masă.

în dreptul benzilor plane înguste 2b se creează suprafețe de rezemare 4, care au rolul de a asigura contactul cu elementele plane 1 învecinate.

140

145

150

155

160

165

170

175

RO 116125 Bl

Prin adoptarea unor canale de secțiune trapezoidala se realizează, la tronsoanele de canal ce se încrucișează nu numai zone de contact punctiforme, ci și suprafețe de contact în dreptul benzilor plane înguste b, astfel, încât elementele plane 1 pot fi solidarizate în dreptul acestor zone prin sudare sau lipire.

Se consideră indicat ca respectivele canale 2 să formeze - așa cum s-a putut constata - un unghi.de 15...3O°cu verticala, respectiv, cu direcția principală de curgere.

Claims

Revendicări

1. Element de picurare pentru instalațiile de schimb de masă și/sau căldură între gaze și lichide, cu precădere pentru turnuri de răcire, alcătuit din mai multe elemente plane, profilate, prevăzute cu onduleuri și/sau cute ce formează niște canale alcătuite din tronsoane de canal parcurse de respectivul gaz și respectivul lichid, unul în contra-curent față de celălalt, care canale sunt dirijate, astfel, încât să formeze un unghi ascuțit față de direcția curentului principal, iar traseul înclinat al canalelor prezintă, cel puțin două schimbări de direcție pe înălțimea elementului de picurare, elementele plane fiind prevăzute în zona de acces al gazului și în zona de acces al lichidului cu niște tronsoane de canal dispuse paralel cu direcția curentului de gaz, iar fiecare canal are o secțiune trapezoidală formată dintr-o bandă plană îngustă dispusă între cei doi pereți laterali de canal și care formează între ei, de preferință, un unglr de 90°, caracterizat prin aceea că tronsoanele de canal (2d, 2e și 2f] afL-o k. tronsoanele de canal (2g și 2c), din zona de acces al lichidului și de acces al gazului, sunt prevăzute pe întreaga suprafață cu un profil (3), care se dezvoltă oblic față de direcția de curgere a lichidului și care are o adâncime (t) a profilelor ce reprezintă, cel puțin dublul grosimii peliculei de lichid.
2. Element de picurare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că profilul (3) are o lățime (b) a elementelor de profilare, care reprezintă, cel puțin de zece ori grosimea peliculei de lichid.
3. Element de picurare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că profilul (3) este realizat cu muchii ascuțite în dreptul punctelor de tranziție.
4. Element de picurare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că canalele (2) trapezoidale definesc niște suprafețe de rezemare (4), unde benzile înguste plane (2b) se încrucișează și realizează contactul între două elemente plane profilate (1), învecinate.
5. Element de picurare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că este confecționat din folii de material plastic ambutisate adânc și având o grosime cuprinsă, între 0,3 și 3 mm.
6. Element de picurare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că traseele canalelor trapezoidale (2) formează un unghi cuprins, între 15 și 3O°cu verticala, respectiv, cu direcția principală de curgere.