SE442271B - Element for befremjande av kontakt mellan medier i gasform och vetskeform - Google Patents

Description

7804546-5 i 2 \. 10 25 55 Plattkolonner kan uppdelas i två huvudgrupper, nämligen motströmningskolonner och tvärströmningskolonner.

Plattkolonnerna har den fördelen att praktiskt inga svä- righeter uppträder í avseende på fördelningen av vätska och gas, men har å andra sidan nackdelen av större tryckförlust med åtföljande högre energiåtgàng. Vidare har plattkolonnerna begränsad kapacitet och flexibilitet (anpassningsfërmâga till varierande dríftsförhâllanden).

Små och från.varandra oberoende packningselement använ- des vanligen för s.k. packade torn eller kolonner. Ofta använ- des därvid sådana element med vävstruktur.

Dessa element är anordnade så att vertikala kanaler med litet tvärsnitt bildas i tornet, eller kan vara anordande så att paneler med vävstruktur korsar varandra under inbördes lutning och utfyller tornets inre.

Kolonnen eller tornet kan vara packat med sådana element i oregelbunden fördelning, men regelbunden fördelning av ele- menten är även känd. I sistnämnda fall ligger elementen förde- lade i någon geometrisk formation i kolonnen.

Numera använda packningselement skiljer sig inbördes vä- sentligen i avseende på sin form medan deras syfte är identiskt.

Genom placering av relativt stora element i kolonnen åsyftas en så jämn fördelning av håligheter som möjligt, varvid håligheter- na skall ha stor volym. Samtidigt åsyftas tillräckligt stor specifik kontaktyta vilket åstadkommes vid användning av billi- ga packningselement som samtidigt ger kompakt packning (med- förande små dimensioner av utrustningen vid hög effektivitet).

Då en fullständigt jämn fördelning av vätska och gas van- ligen ej kan åstadkommas i kända packade kolonner, bildas in-f' effektiva zoner som föga deltager i kontaktutbytet i kolonnen. _ Paekningselementen är mycket känsliga för fasta förore- ningar och blir lätt igensattaÄfvarvidfrengöringen_är mycket besvärlig. Dessa omständigheter begränsar i viss mån användbar- Å: heten av packade kolonner. Regelbundet uppbyggd packning kan ;¿_f; vanligen användas endast i vissa speciella fall; såsom exempel f vis vid vakuumdestillation.f ' Effektiviteten (volymen) av det i kyltorn användapspjäïç'-f" verket är relativt låg,"medan den erforderliga inbyggda volymen- är mycket¿stof; 15 35 3 7804546-5 Tillförsel av syrgas i vatten vid avlonpsrening eller allmänt vid behandling av vatten är en viktig uppgift. Syrga- sen insprutas vanligen i form av bubblor i vattnet, och/eller ytskiktet av vattnet underkastas kraftig omröring, varigenom vattnets kontaktyta ökas och tillförseln av syrgas underlättas.

Effektiviteten är även i detta fall mycket låg och behandlingen dyr, men sådana åtgärder måste likväl tillgripas för att lösa vissa uppgifter i samband med behandling av vatten.

Sammanfattningsvis kan konstateras, att för närvarande ingen anordning är känd som effektivt tillförsäkrar kontakt mel- lan gas och vätska vid mycket låg eller mycket hög omsättning till acceptabel driftskostnad.

Uppfinningen har till syfte att åstadkomma ett pactnings- element för kontakt mellan medier i gasform och vätskeform, vilket element har enkel uppbyggnad och ör lätt att tillverka och som med lätthet kan insättas i en kolonn eller motsvarande utrustning. Elementet skall kräva föga utrymme och samtidigt tillförsäkra maximal effektiv kontakt vid snabb materíalomsätt- ning och värmeöverföring under optimal energiåtgång, och skall med fördel kunna användas inom de mest olikartade områden av tekniken för lösning av olika problem även under varierande ar- betsförhållanden (exempelvis vid mycket liten eller mycket kraftig vätskeinsprutning i kolonnen).

Uppfinningen grundar sig på insikten att intensiteten vid kontakt mellan gas och vätska och därmed materialomsättningen och/eller värmeöverföringen kan ökas avsevärt när packningsele- mentet består av celler med väggar innehållande tungor som vib- rerar vid förbiströmning av mediet, eller består av plåtar in- nehållande vibrerande tungor anordnade i närheten av varandra, och att utrustningen kan byggas ekonomiskt om dessa tungor för- sättes och hålles i vibration som resultat av att mediet eller medierna strömmar genom packningselementet. Då de vibrerande tungorna åstadkommer en intensiv sönderdelning av vätskan vid cellväggarna, stöter de sönderdelade vätskepartiklarna mot var- andra och sönderdelas ytterligare, medan samtidigt det genom- strömmande mediet försattes i turbulent rörelse i cellen så att gasen och vätskan kommer i kontakt med varandra utmed mycket stora ytor under kraftig rörelse, vid maximal effektivitet.

Packningselementet enligt uppfinningen för befrämjande av Poor Quwn 7804546-5 15 MN O nämnda kontakt mellan gas och vätska består av en eller flera celler anordnade för genomströmning av medierna. Cellen begrän- sas av väggar som sträcker sig i tvärriktning mot strömnings- riktningen för minst ett av medierna. Minst två av cellens väg- gar kan försättas i vibration genom strömning av det gasformi- ga och/eller det vätskeformiga mediet, och innehåller tungor åtskilda genom mellanliggande spalter.

Tungorna är utförda av flexibel plåt och/eller av skenor, tråd eller liknande material.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen är pack- ningscellerna anordnade så att de bildar en struktur liknande en vaxkaka. Lämpligen har cellerna hexagonalt tvärsnitt och ut- gör ihåliga prismor, varvid fyra av cellens väggar innehåller nämnda tungor.

Om elementet användes som ytvärmeväxlare, är ett rör pla- cerat inuti cellen för transport av ett strömmande medium.

Om elementet å andra sidan användes som fotokemisk reak- tor, är ett glas- eller kvartsrör innehållande brännare anord- nat i cellen.

Då elementet användes för att befrämja kontakt mellan me- dier i gasform och vätskeform, är cellerna anordnade så att de innesluter bredvid varandra och över varandra belägna kontakt- kanaler. Tungor är anordnade i minst två väggar av dessa kana- ler, vilka tungor försattes och hålles i vibration genom ström- ining av gas och/eller vätska via de mellan tungorna befintliga f,Tungornas vibration åstadkommes utan yttre energitillförsel:;q.§ ~' 'öl den enda använda energin är den som.erfordras för att.transpor--- spalterna. Kanalernas axlar i närliggande skikt kan sträcka sig vinkelrätt mot varandra. Tungorna är även i detta fall utförda i form av flexibla plåtar, trådar eller liknande.

Uppfinningen medför sådana fördelar som ej kan uppnås vid kända anordningar för samma ändamål, såsom exempelvis kända packade kolonner använda inom farmaceutisk och kemisk industri, anordningar för syrsättningar i reningsverk, etc.

- ¿¿ En grundläggande fördel av packningselementet enligt upp- finningen är att elementet tillförsäkrar maximal kontaktverkan vid optimal_energitillförsel, sönfierdelning av vätskan genomf tungornas vibration, turbulens i cellerna, intcnsifiering av materíalomsättning och/eller vårmeöverföring mellan medierna.

Ul k 50 VI 5 7804546~5 tera mediet till elementet, varvid vätskan och gaser genom sin strömning försätter tungorna i vibration utan annan påverkan (exempelvis mekanisk påverkan).

En ytterligare fördel av uppfinningen består i elementets enkla uppbyggnad i jämförelse med den betydligt mer komplicera- de uppbyggnaden av kända motsvarande element. Elementet enligt uppfinningen har ringa vikt, vilket förutom den låga drifts- kostnaden medför att kolonnen eller utrustningen i sin helhet kan framställas till lågt pris. Genom den hïga effektiviteten kan relativt små element användas, vilket motsvarande nedbringar dimensionen av utrustningen för en given uppgift.

En särskilt fdrdelaktig egenskap av elementet enligt upp- finningen är frånvaron av döda utrymmen, varjämte någon igen- sättning ej uppträder på grund av den ständiga vibrationen un- der drift. Elementet lämpar sig för praktiskt varje slag av kontaktverkan (värmeväxling, absorption, droppavskiljning, as- rening, kondensering, evaporering, destillering, varierande kemiska reaktioner, syrgastillförsel i avloppsvatten, etc.).

Dessa uppgifter kan lösas under varierande driftsfärhâllanden, exempelvis vid mycket liten och mycket kraftig vätskeinsprut- ning i kolonnen.

Uppfinningen beskrives nedan i form av utföringsexempel och med hänvisning till åtföljande ritningar.

Fig. l_är en nerspektivvy av ett packningselement enligt uppfinningen, bestående av en enda cell. Fig. 2 är ett verti- kalt fragmentariskt tvärsnitt av ett antal celler bildande en struktur i form av en vaxkaka. Fig. 5 är en detaljvy i större skala visande partiet A på fig. 2. Fig. 4 är en detaljvy be- traktad enligt pilen B på fig. 5. Fig. 5 är ett schematiskt vertikalsnitt av en kolonn för kontakt vätska-gas under mot- strömning och för droppseparering, innehållande packningsele- ment enligt fig. 1-4. Fig. 6 visar en utbredning av ett pack- ningselement vars tungor består av flexibla strängar. Pig. 7 är en vy i större skala visande detaljen C på fig. 6. Fig. 8 är ett fragmentariskt vertikalsnitt av ett antal element inne- hållande värmevñxlingsrfir. Fig. 9 vinnr ett liknande snitt in- nohñllaude rïr avsedda för fotokemisk rnnktíun. Hig. 10 är ett schematiskt vertikalsnitt- av en tvärströmningskolonn för vätska-gas, innehållande packningselement enligt fig. l-4. 7804546-5 6 15 PO Fig. ll är en perspektivvy av packningselement enligt uppfin-V ningen, med snedställda väggar innehållande vibrationstungor och anordnade i form av cellskikt med inbördes parallella cel- ler och med cellerna i varje skikt i tvärriktníng mot varandra.

Såsom visat på fig. l kan packningselementet enligt upp- finningen vara utfört i form av en enda cell l. Denna är i det visade fallet utformad med hexagonalt tvärsnitt och bildar en 'prismatisk hålkropp. De fyra väggarna 2,š,4,5 av cellen 1 inne- håller tungor 6 av flexibelt material, vilka är åtskilda från varandra genom spalter 7 som bildar en sâgtnndad profil. Tung- orna 6 är utarbetade i det flexibla plåtmaterialet som bildar cellens väggar. Tungorna kan fërsättas och hållas i vibration av det genomströmmande mediet. De sågtandade profilerna ingri- per i varandra så att spalter bildas mellan motstàende tungor.

Cellväggarna 2,3,4 och 5 som innehåller tungorna 6 är fästa på plåtprofiler 8 exempelvis med hjälp av skruvar, medan dessa plåtprofiler är fästa på en vägg av tillhörande kolonn. Ändarna av cellen 1 är tillslutna genom kolonnens övriga väggar. Mitt- linjen x av cellen l är horisontell, och såväl vid motströmning som vid tvärströmníng sträcker sig väggarna 2,5,4 och 5 i tvär- riktning mot mediernas strömningsriktning.

Endast sällan användes ett enda packníngselement. Vanli- gen är packningen uppbyggd av ett antal celler bildande en struktur i form av en vaxkaka såsom visat på fig. 2, varvid cellerna är anordnade intill varandra. Fig. 2 visar ett tvär- snitt vinkelrätt mot cellens längdaxel x. Samma hänvisningsbe- teckningar användes på fíg. l och på fig. 2-4 som visar detal- jer av samma cell. Beteckningen 9 på fig. 2 avser ett mellan- lägg och samtidigt fästorgan för cellerna I. Cellväggarna 2-5 är anslutna till profilskenor 8 med hjälp av plattor IO och skruvar ll. g ' 'a 7 g Partiet Å på fig. 2 är visat i större skala på fig. 5.

Fästanordningen 9 består av distansrör 12 i varje cell l ochf 1 av stänger 13 som sträcker sig inuti dessa distansrör och är fästa pà kolonnens väggar så att en rad celler uppbäres av så-,_ dana stänger. Längden av_varje distansrör är densamma, varvidfd cellerna vända-mot varandra över sin största horisontella bredd, dvs. avståndet mellan resp. två profilskenor 3. Profílskenorna 8 har U-format tvärsnitt med divergerande skänklar,¿varvid_ 10 O \,\'l \fi 7 7804546-5 distansringar 14 är placerade mellan profilskenorna på det stäl- le där stängerna li sträcker sig genom skenorna. llattorna 10 består av plattjärn. Vinkeln d mellan väggarna 2,3,4 och 5 och vertikalplanet (såsom visad på fig. 5) kan uppgå till mellan 910 och 1790, beroende på föreliggande arbetsförutsättningar.

Vanligen utgör nämnda vinkel omkring l55°.

I utföringsformen enligt fig. 4 består väggen 2 av två plåtsektioner 2a, 2b. Dessa plàtsektioner är fästa på profil- skenorna 8 med hjälp av plattjärn 10 och skruvar ll så att tungorna 6 av plåtsektionen 2a ingriper i mellanrummen mellan motsvarande tungor i plåtsektionen Eb, och vice versa. Mellan tungorna bildas spalter 7. I den visade utföringsformen ligger plàtsektionerna 2a och 2b i samma plan, så ett därmed alla tungor 6 kommer att ligga i samma plan. Det är emellertid även möjligt att plàtsektionerna 2a och Zb och därmed de mot varand- ra vända tungorna ligger i parallella nlan på avstånd från varandra (ej överstigande 10 mm) eller att plåtsektionerna 2a, Eb och därmed tungorna ligger i plan som bildar en vinkel ej överstigande 100 mot varandra.

Tungorna 6 kan exempelvis vara utfïrda av stålplåt, bronsplàt eller plast.

Fig. 5 visar en motströmningskolonn utförd med tillämp- ning av uppfinningen. Sektion I besprutas (sprinklas) med vätska, medan sektion II ej erhåller någon vätska utifrån och tjänar som droppavskiljare. Sektionerna I och II ligger i en gemensam rektangulär kolonn 15. Såväl i sektion I som i sek- ion II är de ovan beskrivna cellerna 1 med hexagonalt tvär- snitt inmonterade, och vid motsatta väggar av kolonnen 15 är celler la med öppet trapetsformat tvärsnitt inmonterade. Cell- raderna är uppburna från väggarna av kolonnen 15 med hjälp av ovan beskrivna bärorgan. Sprinkler 16 för inmatning av vätska till sektion I är anordnade över denna sektion och under sek- tion II. Dessasprinkler är anslutna till en vätskekälla 18 via rörledningen 17 och den däri insatta pumpen 19. Det gasformade mediet - i detta fall luft - insuges genom ledningen 20 med fläkten 21 och inblàses via ledningen 22 i den nedre delen av kolonnens sektion I. Vid behov kan ytterligare vatten tillföras via ledningen 25 till förrådet 18. Ledningen 24 ärfavgrenad från ledningen 17 efter pumpen 19 och mynnar i en sidoledning» i apoongouinxfrv 7804546-5 8 10 15 20 25 §0 7 _, _35 i24b. En ventil 24a är insatt i ledningen 24 och en ventil l7a där insatt i ledningen 17 efter grenledningen 24b. Slutligen är en ventil 25a insatt i ledningen 23. Ledningen 24 har till syf- te att dränera överskottet av vätska. 6 Öppningar 25 är upptagna i väggen av kolonnen 15 över ¿sektion II. Genom dessa öppningar avgår den genom sektionerna I och II uppstigande gasen.

Anordningen arbetar på följande sätt: vätskepumpen 19 och fläkten 21 startas, varigenom vätska inmatas genom ledningen 1? till sprinklerhuvudena 16 i riktning av pilen a. Vätskan lämnar utloppen 16 i riktning av pilen b pch når överdelen av cellerna l samt lämnar kolonnen i den ned- re delen av sektion I i riktning av pilen g.

Samtidigt inblåses gasformigt medium i riktning av pilar- na c och d och föres vidare uppåt i riktning av pilen f genom ïcellerna l i sektion I. Det gasformiga mediet genomströmmar cellerna l, vilkas väggar 2-5 sträcker sig i tvärriktning mot ,strömningsriktningen f, b, g av båda medierna. Denna genom- :strömming sker via spalterna 7 mellan tungorna 6 (se fig. 1 och 4), varvid samtidigt dessa spalter 7 mer eller mindre ökas ge- -nom att tungorna försättes i vibration, så att genomströmningen -¿av medierna tillförsäkras.

Strömningen nedåt av vätskan och uppåt av gasen i rikt- fning av pilen f försätter och håller de flexibla, av tunn plåt utförda tungorna 6 i intensiv vibration i väggarna av cellerna gl, genom påverkan av det strömmande mediet. Under denna vibra- tion svänger tungorna 6 alternerande i två riktningar från sitt ^plan, varigenom spalten mellan tungorna periodiskt ökas. Geller- .na 1 på fig. 5 visar läget av tungorna 6 när de är utsvängda lfràn sitt eget plan. Medan tungorna 6 vibrerar, påverkas jämväl .vätskan och gasen, i det att tungorna 6 sönderdelar och skvät- eter vätska på cellväggarna 2-5 (fig§°l} i varje riktning och isamtidigt håller mediet i-cellerna i turbulent virvelrörelse *såsom visat med pilarna e. Undeš'denna process står vätskan och ~Wgasen.i mycket effektiv kontakt med varandra, varvid snabbt ~rörliga-vätskedroppar virvlar omkring i gasen som strömmar ge- pnom cellerna och snabbt rörliga gasbubblor virvlar omkring-i pvätskan som strömmar genom cellerna. Denna virvelrörelse av i sasfvääëkeëlanšïnilläen çellevrna- =och_._den_fsnabba_ gstrcšimnifißen,fli -- ,_.............-.~.-..~_._.-._.._ _. . j s g PooRQ zaizïf: ......:._.___... lO 15 55 9 7804546-5 genom spalterna åstadkommer mycket effektiv kontakt mellan ga- sen och vätskan. Kontaktytan mellan gas och vätska ökas till ett maximum under möjligast gynnsamma energiàtgång. Den kine- tiska energin som i varje fall erfordras för avsedd kontakt- verkan mellan de strömmande medierna, försätter tungorna 6 i vibration. Denna vibration àstadkommes utan yttre energitill~ försel och ger upphov till den turbulenta virvelrörelsen i cellerna som väsentligt ökar effektiviteten av kontaktverkan mellan medierna under intensiv sönderdelning av vätskan. Det ginses att man som resultat härav erhåller maximal hastighet av materialet och/eller värmeöverföring i sektion I av kolonnen.

Det observeras vidare att varje gaspartikel förflyttas uppåt i cellerna under virvelrörelse, i det att gaspartikeln efter virvelrörelse i en cell inströmmar i en efterföljande cell och där åter försättes i virvelrörelse, vilket fortsätter till dess gasen lämnar sektion I i dess översta parti.

Sektion II av kolonnen har endast till uppgift att tjänst- göra som droppavskiljare. Den vätskehaltiga gasen strömmar här uppåt i riktning av pilarna f, medan den försätter tungorna 6 av cellväggarna 2-5 (fig. 1-4) i vibration. Vätskan avskiljes härvid fràn gasen under dess turbulenta virvelrörelse och ström- mar nedåt genom cellerna l mot gasströmningen för att återgå till sektion I. Gasen avgår med minskad vätskehalt via öppning- arna 25 i överdelen av kolonnen i riktning av pilarna h till atmosfären.

I Anordningen enligt_fig. 5 kan med fördel användas exem- pelvis som kyltorn för vatten, varvid den arbetar som en bland- ningsvärmeväxlare. I detta fall utgöres vätskekällan 18 av varmvatten från en kraftstation, medan den omgivande luften införes via ledningen 20 i sektionen I av kyltornet 15. Den ovan beskrivna intensiva blandningsprocessen resulterar i myc- ket hög värmeöverföringshastighet mellan gas och vätska, var- igenom kyltornet enligt uppfinningen arbetar fördelaktigare än tidigare kända torn med packningselement, så att exempelvis vattenbelastningskapaciteten är högre och utrymmesbehovet för uppställning pà mark är mindre.

Anordningen enligt fig. 5 kan med fördel användas som tvätt-torn för dammkontroll. Tornet enligt uppfinningen kan ar- beta med ringa tryckfall även vid stor gashastighet. Som resul- V TT". 1- ~urL¿¿¿ 7804546-5 10 10 15 25 _tat av virvelrörelsen i cellerna l erhålles en intensiv kon- taktverkan mellan den dammhaltiga gasen och vätskan, varigenom ldammet (såsom mekanisk förorening) tvättas ur gasen. Dammav- skiljning ur gas (luft) kan sålunda genomföras med hjälp av en (utrustning av små dimensioner och med fördelaktig karaktäristik.

Den dammhaltiga gasen (vanligen luft) inmatas genom ledningen g2O i sektionen I av tornet 15, medan tvättvattnet (eller annan tvättvätska) inmatas genom ledningen l? och fördelningsmun- styckena 16 i nämnda sektion I. En särskild sektion för dropp- avskiljning är ej helt nödvändig vid kylning eller dammavskilj- ning, ej heller alltid i andra tillämpningsfall.

Tornet enligt fig. 5 kan med fördel även användas vid ad- sorption, kemisorption under stor värmeutveckling, då tornet med cellerna l arbetar gynnsamt även vid hög vätskebelastning.

Tornet är givetvis även lämpat för varje annat slag av kontakt- processer, såsom exempelvis tillförsel av syre i avloppsvatten.

I detta fall består den nedifrån tillförda gasen av syrgas el- ler eventuellt luft, medan den till sektion I inmatade vätskan består av avloppsvatten.

Fig. 6 visar en cellvägg delvis i snitt, med vibratione- tungor av annat utförande. Tungorna består i detta fall av flexibla strängar 28 utförda exempelvis av ståltråd och anord- nade att bilda två grupper som ingriper i varandra. Tungorna 28 -av en rad eller grupp ingriper mellan tungorna 28 av den mot- -satta gruppen. Spalter 29 bildas mellan närliggande tungor 28 utmed deras omkrets. I övrigt är cellen identisk med cellen enligt fig. l-4. Dessa trádtungor kan utmed partiet 28a vara fästa exempelvis genom svetsning till plattjärn 10 som på lik- nande sätt kan vara fästa till profilskenor 8 medelst skruvar ll, liksom i utföringsformen enligt fig. 2-4. Cellerna kan va- _ra anslutna exempelvis till kolonnens väggar med hjälp av di- stansrör 12 och stänger 13 bildande en hållaranordning 9, så- lunda på liknande sätt som cellerna 1 enligt rig. 1-4. mrà@;1 tungorna 28 kan användas - även i samma vägg - i stället förz eller alternerande med tungorna 6 i_de celler som bildar pack- ningselement i anordningen enligt fig. 5. 2 2 Fig. 7 visar i större skala partiet c på fig. 6. Av figu- ren framgår att tungorna 28 är åtskilda från varandra genom 'spalter 29 och att tungornas raka sektioner_28a består av trå- -JE ”**'~~~_ ""*sa ._ \__ _ _ '-1 10 15 F.) \ï1 50 55 11 7804546~5 dar 26 som är skilda från varandra genom spalter 27. Gasen resp. vätskan kan sàlunda strömma genom cellväggarna, varigenom tråd- strängarna 26 försättes i vibration på samma sätt som tungorna 6 av cellväggarna enligt fig. l. Härigenom àstadkommes en in- tensiv blandning av vätska och gas.

Fig. 8 visar exempel på packningselementet enligt uppfin- ningen använt för ytvärmeväxlare.

Rör 50 sträcker sig genom cellerna l. Dessa är inbyggda i en ej visad kolonn och anordnade för att bilda strukturen av en vaxkaka liksom i utföríngsformen enligt fig. 2. Väggarna 2-5 kan innehålla tungor 6 enligt fig. 4, eller tràdtungor 28 en- ligt fig. 7, tjänande som vibrerande element. 2 Ett av medierna, exempelvis varmvatten som skall kylas eller ånga som skall kondenseras, genomströmmar rören 50, medan det ytterligare mediet eller medierna, exempelvis kallvatten och uppàtströmmande luft strömmar genom cellerna l i kolonnen.

I detta sistnämnda fall bildar anordningen en ytvärmeväxlare arbetande med tre medier. Fördelen av denna lösning är att vär- meöverföringen på utsidan av rören 50 genom förekommande turbu- lens kan ha ett mycket fördelaktigt värde, så att effektivite- ten av värmeutbytet kan ökas avsevärt med åtföljande inbespar- ing av energi. _ Det är även möjligt att låta anordningen arbeta med en- dast kallvatten eller endast atmosfärluft som får strömma ge- nom cellerna. I detta fall bildar anordningen en ytvärmeväxla- re arbetande med två medier.

Anordningen enligt fig. 8 är givetvis ej begränsad till angivna tillämpningsfall, utan kan användas som ytvärmeväxlare i följande sammanhang: vätskekylare i slutna system; vätske- värmare i slutna system; gaskylare och gasvärmare; kondensor; evaporator.

Utföringsformen enligt fig. 9 skiljer sig från utförings- formen enligt fig. 8 genom att rören 50 i cellerna 1 är ersatta med lysrör 52 för utsändning av ultraviolett,normalt eller in- frarött ljus och omgivna av rör 51 av glas eller kvarts. På detta sätt bildar kolonnen en reaktor för fotokemisk reaktion.

Genom bestràlning av reaktionsblandningen, som under intensiv turbulens genomströmmar cellerna l på utsidan av rören, med 'hjälp av lysrören 52 i rören 51 kan industriellt betydelsefulla 7804546-5 12 . Kyl 10 35 i' _. uppåtpffddhíjinedàt motïfifar 'i, larnail¿,Y2 av rännonn 'parallellt med r _ "'7 ligt det visade exemplet. De lutande sidorna 59 av rännorna 56ts -innehåller tungor av flexibelt material, vilka kan försättasi _ -och hållas i vibration av vätskanfoch/eller gasen under dess? 5?¿ strömming genom packningselementen, varvid spalter är anordna5¿s' de mellan itušígoièna"íinië's'šåïsängar-inf "D56 av packninga- .¿f:enheten¿57¿har sågtandad profil och ingriper med varandra under ¿U__“ fotoreaktioner genomföras. Som exempel må nämnas halogenation av aromatiska föreningar, framställning av klorerade kolväte- syror, tillverkning av vätningsmedel och garvningsämnen genom oxidering resp. kïorbehandling. f I" Fig. 10 visar en kolonn 55 för tvärströmning innehållan- I de celler l enligt uppfinningen. Utförandet av kolonnen 55 är i_många avseenden_likadant'som utförandet av kolonnen enligt fig. 5. Identiska konstruktionselement och strömningsriktníng- K ar har samma beteckningar som använts i tidigare beskrivna ut- = förande. Skillnaden är att kolonnen 55 saknar separeringssek-~ tion och att gasinloppet 22a är anslutet till en sida av ko- lonnen medan gasutlcppet 54 är anslutet till motsatt sida av kolonnen i sektion I innehållande cellerna l. Gasen lämnar ko- lonnen efter kontakt med den via fördelningsmunstyckena 16 tillförda vätskan. Gasen inströmmar i riktning av pilen dq och utströmmar i riktning av pilen hq, medan den tvärgående gas- 'strömníngen är angiven med pilar f4. De arbetande medierna be- finner sig i intensiv turbulent virvelrörelse (pilarna c) i cellerna l, då strömningen av dessa medier håller tungorna 6 i cellväggarna och/eller trådsträngarna 26 i vibration, såsom ovan beskrivits. Få detta sätt kan packningselementet enligt nppfinningen användas även vid tvärgenomströmning. g Fig. ll visar i perspektiv ett annat packningselement för gas och vätska enligt uppfinningen. Detta element består av enheter 57,58 innehållande bredvid varandra belägna parallella rännor 56 med trapetsformat tvärsnitt, vilka sträcker sig i tvärriktning mot varandra och är alternerande öppna uppåt och nedåt. Dessa rännor är utförda av kontinuerliga plåtar 55.

Kontakten mellan vätska och gas sker företrädesvis i dessa Ålïrännore Bänncrna 56, sem sträcker sig över_varandra, är öppna' l' Länadaz- z andra :oh övergår*irvarandra.l 556 a ¿enheterna 57,5$_strä ig- ÄQOR ' ann rnas väggar i rät vinkel mot varandra ën;_å'>;:'* lO 15 IG 25 50 15 7804546-5 bildning av mellanliggande spalter 42. Tungorna 41 är utskurna i den väggarna 59 bildande plåten. De vibrerande elementen av rännorna 56 i packningsenheten 58 består av tràdsträngar 45 ut- förda av flexibelt material med mellanliggande spalter 44. Des- sa trådsträngar är placerade i kamliknande anordning i öppning- ar 45 i väggarna 59, varvid deras övre ändar är fästa till ske- nor 46 medan deras nedre ändar när fram till den nedre kanten av öppningen 45. Anslagsskenor 47 och 48 är fästa nedtill på båda sidor av trådarnas ändparti med uppgift att hindra för stort utslag av trådarna 45. För tydlighets vinnande är en del av trådsträngarna 45 på fig. ll avlägsnad från en av rännans väggar 59, så att endast en del av anslagsskenorna 47 och 48 är visad. Anslagen 47 och 48 kan exempelvis vara fästa på kolon- nens väggar.

Packningselementen 57,58 vilar på varandra och uppbäres av stödet för den nedersta enheten (ej visad). Packningsenhe- terna stöder därvid mot de horisontella panelerna 40 av rännor- na. Enheterna kan anligga direkt mot varandra eller via mellan- liggande packningar.

Packningsenheterna eller packningselementen enligt fig. ll skiljer sig från packningselementen enligt fíg. 1-4 och fig. 6-7 genom att de är utförda i form av rännor i stället för cel- ler. Rännornas väggar innehåller emellertid på liknande sätt tungor av flexibelt material, vilka försattes och hàlles i vib- ration genom det strömmande mediet eller de strömmande medierna.

Tungorna 4l på fig. ll svarar mot tungorna 6 på fig. l och tråd- strängarna 45 svarar mot trådsträngarna på fig. 6 och 7. Vibra- tion av tungorna i packningselementen enligt fig. ll resulte- rar såsom tidigare i en kraftig dynamisk verkan vid kontakten mellan gas och vätska. De från de vibrerande tungorna utslunga- de vätskedropparna stöter med kraft mot varandra med resultat att en ytterligare sönderdelning av vätskedropparna sker. Väts- kan kommer härigenom att under längre tid befinna sig i celler- na eller rännorna medan gasen på grund av den intensiva sönder- _delningen av vätskan passerar relativt långsammare genom celler- na eller rännorna, så att den effektiva kontaktverkan och has- tigheten av värmeöverföringen och/eller materialöverföringen blir hög. Rännor enligt fig. ll kan givetvis på liknande sätt insättas i varje anordning för kontakt mellan gas och vätska, 7864546-s 5 1. 10 15 20 25 sålunda i stället för cellerna l i kolonnerna enligt fig. 5 el- ler 10. Rännorna kan även användas alternerande med cellerna l.

Varierande utföringsformer av rännorna enligt fig. ll är tänkbara. Det är sålunda möjligt att använda samma eller olika typ av vibrerande element (fig. ll) i resp. enheter 57,58.

Packningsenheterna kan vidare ha varierande tvärsnitt.

Sålunda kan tvärsnittet av rännorna vara exempelvis tríangulärt, i vilket fall hela enheten får ett sick-sack-format tvärsnitt.

Vidare kan rännorna ha bågformade väggar, så att hela enheten får ett vågliknande tvärsnitt. Lämpligen kan enheten med rän- norna utföras av en enda plåt som.böjes till lämplig profil.

Varje enhet kan emellertid även vara sammansatt av flera delar som inbygges i kolonnen antingen genom att anslutas till var- andra eller var för sig till kolonnen.

Det observeras att packningsenheten enligt fig. ll kan' .användas för ytvärmeväxlare eller en fotokemisk reaktor. I det- ta fall är liksom tidigare enligt fig. 8 och 9 rör som leder det strömmande mediet (varm eller kall gas, ånga, varm eller kall vätska),och lysrör i kvarts eller glasrör placerade i rännorna 56.

Vidare observeras att Y1,Y2 axlarna av enheterna kan sträcka sig ej endast horisontellt men även under lutning, dvs. rännorna sträcker sig vid sidan av varandra under lutning. _ Packningselementen enligt fig. l-4 är i första hand läm- 'pade för kemiska reaktioner, medan packníngselementen enligt fig. ll ger bästa resultat i kyltorn, droppavskiljare, dammav- skiljare, etc. Det må emellertid understrykas att såväl ut- förandet enligt fig. l-4 som enligt ffg. ll är ytterst lämpli- ga för varje slag av kontaktverkan mellan vätska och gas och att förutsättningarna i varje fall får bestämma vilket utföran- *de som väljes och som eventuellt kan omfatta en kombination av packningselement i form av celler och rännor. '

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 IS 7804546-5 Patentkrav

1. Element för befrämjande av kontakt mellan medier i gas- form och vätskeform, innehållande minst en för genomström- ning av medierna utformad vägg som sträcker sig i tvärrikt- ning mot strömningsriktningen för minst ett medium och är försedd med öppningar i form av spalter mellan flexibla vib- rerbara tungor, k ä n n e t e c k n a t av att elementet bildar en cell (1) av prismatisk form begränsad av minst två inbördes vinkelställda väggar (2-5) innehållande tungor (6) anordnade att genom påverkan av genomströmmande medium för- sättas i vibration i bàda riktninqarna från väggens plan för att därigenom hålla medierna i cellen (l) i turbulent virvelrörelse.

2. Element enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att tungorna (6) består av flexibel plåt.

3. Element enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att tungorna består av flexibla trâdsträngar (26).

4. Element enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att tungorna (6) är utskurna ur cellväggarna (2-5) så att de bildar en sågprofil, varvid två rader av sågtänder är anord- nade mitt emot varandra på sådant sätt att tungornas spetsar sträcker sig in i mellanrummen mellan tungorna av den mot- satta raden, en spalt (7) befinner sig mellan tungorna i res- pektive rader och de plâtpartier (2a, 2b) som innehåller ra- den av tungor är fästa på en profilskena (8) utmed den kant av plâtpartiet som befinner sig motsatt tungorna (6). (Fig. 2-4).

5. Element enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att de flexibla trådarna bildar tungor (28) vardera innehållande ett flertal trådar i två motsatta rader, varvid dessa tungor i en rad ingriper i mellanrummet mellan tungorna i den mot- satta raden och varvidSPalter(29) finnes mellan trådarna RM PGO-R Qäfzsi fT-ï' . .. _. _ ..._....__..... tva-_.. 7804546-5 (26). (Fig. 6 och 7).

6. Element enligt något av kraven 1 - 5, k ä n n e t e c k - n a t av att det består av celler.(1) som är anslutna till 5 varandra så att de bildar en struktur i form av en bivax- kaka. (Fig. 2-4).

7. Element enligt något av kraven 1 - 6, k ä n n e t e c k - n art av att cellerna har väsentligen hexagonalt tvärsnitt 10 och är anordnade att placeras i en prismatisk kolonn med rektangulärt tvärsnitt.

8. Element enligt kraven 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t av att cellerna (1) är förbundna med varandra och med väggar- 15 na av kolonnen (15, 33) med hjälp av fästorgan (9) som sträcker sig i rät vinkel mot cellernas längdaxel (x).

9. Element enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att fästorganet (9) omfattar distansrör (12) mellan närliggande 20 celler (1) och stänger (13), som sträcker sig genom dessa distansrör och är anslutna till kolonnens väggar.

10. Element enligt något av kraven 6 - 9, k ä n n e - t e c k n a t av att cellväggarna (2-5) är fästa medelst 25 skruvar på profilskenor (8), vilka har U-format tvärsnitt då cellerna har hexagonalt tvärsnitt. (Fig. 2 och 3).

11. Element enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t av att cellväggarna (2-5) består av två tandade plâtpartier (2a, 30 2b) eller väggpartier utförda av trådar_(26), vilka är fäs- ta med hjälp av plattjärn (10) pâJPr0fil§ken0rnä (3)-

12. Element enligt något av kraven 1 - 11, k ä n n e - t'e c k n a t av att tungorna är belägna i skilda plan i 35 varje cellvägg (2-5).

13. Element enligt krav 12, k ä n n e't e c k n a t- av att .,,..-,....__...- .-..._........__e_.._... , fia* f "f" _ ' ' - ' ,- -.~' 1.2 . f se tax-ILS kkš www-ammar , __...__ -in . r _ 10 15 7804546-5 I? planen innehållande tungorna i varje cellvägg (2-5) bildar en lutningsvinkel av mindre än 10° mot varandra.

14. Element enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t av att tungorna är belägna i två parallella plan.

15. Element enligt något av kraven 7 - 14, k ä n n e - t e c k n a t av att väggarna (2-5) av de hexagonala cel- lerna (1) som innehåller tungorna sträcker sig under en lut- ningsvinkel av 910 - 1790 mot vertikalplanet, företrädesvis 13s°.

16. Element enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att de prismatiska cellerna har trapetsformat tvärsnitt och bil- dar alternerande uppåt och nedåt öppna rännor (36) bredvid varandra, varvid tungorna är utformade i de lutande sidopa- nelerna (39) av rännorna och rännorna sträcker sig paral- lellt med bredvidliggande rännor och vinkelrätt mot närmast överliggande rännor. å' ' 'W Hiv» __, “--..-_...._ drog. m”. Tifwv 2.;- à' ” '**"--a. __... 7' f' 'a- w- V.q-,. el. _” _ '- e