DE1425879A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerstaeuben einer Fluessigkeit und zum innigen Mischen derselben mit einem Gas - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Zerstäuben einer FlUssigkeit und zum innigen Mischen derselben mit einem Gas Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit und zum innigen Mischen derselben mit einem Gas, und zwar unter Verwendung einer speziell zu diesem Zweck konstruierten Vorrichtung, mit der sowohl die Zerstäubung der Flüssigkeit in unendlich viele Teilchen als auch die gleichmäßige Verteilung dieser Teilchen in dem Gas erzielt wird.
• Je grdßer die Anzahl der Teilchen ist, in die die FlUssigkeit aufgeteilt wird, desto größer wird auch die Gesamtoberfläche der Flüssigkeit, die im Arbeitsraum der Vorrichtung mit dem Gas in Berührung gebracht werden kann. Für das Verfahren gemäß der Erfindung sowie für die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gibt es insbesondere in der Industrie zahlreiche verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. Nur einige davon sollen im folgenden beispielsweise erwähnt werden.
• Das neue Verfahren kann überall dort angewendet werden, wo zwischen der Masse eines Gases und der einer Flüssigkeit ein unmittelbarer (Wärme-und/oder Stoff-)Austausch durch deren Trennoberfläche hindurch stattfinden soll, wie es beispielsweise in Adsorptionssäulen oder Destillationskolonnen mit Raschigringen oder Platten der chemischen Industrie beim Wärmeaustausch u.dgl. der Fall ist.
• Zwei Anwendungsgebiete, denen besondere Bedeutung zukommt, sind die Eliminierung schädlicher Gase und die industrielle Entstaubung.
• Im letzteren Fall enthält das zu entstaubende Gas Feststoffteilchen in Suspension, die im Innern des Arbeitsraums der Vorrichtung auf die Flüssigkeitsteilchen (im allgemeinen Wasserteilchen) prallen, von denen sie aufgenommen werden. Anschließend kommt das Gas in einen Tropfenabscheider (gewöhnlich eine Trennschleuder), aus dem es von der Flüssigkeit getrennt und damit gleichzeitig von dem Staub befreit als sauberes Gas herauskommt, während der Staub mit den Flüssigkeitsteilchen vereinigt bleibt.
• In der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, ist: Fig. 1 der wesentliche Teil der Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 ein Vertikalschnitt durch die Vorrichtung; Fig. 3, 4 und 5 eine Vorderansicht, Seitenansicht und Draufsicht der an einer grennschleuder angebrachten Vorrichtung, und Fig. 6 eine schematische Darstellung, aus der hervorgeht, in welcher Weise nach dem Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Reinigung von Gasen erzielt werden kann, die Verbrennungsprodukte des Rohöls enthalten.
• Die Fig 1 und 2 zeigen den wesentlichen Teil der Vorrichtung, der aus einem Arbeitsraum besteht, der von vier Wänden 1, 2, 3 und 4 gebildet wird. Die beiden sich gegenüberliegenden Wände 1 und 3 bestehen aus zwei parallelen Plächen, während die beiden anderen sich gegenüberliegenden Wände 2 und 4 aus zwei gewellten Flächen von im wesentlichen sinusförmigem Verlauf bestehen, so daß der Arbeitsraum die Form eines Wellenkanals aufweist. Die Querschnitte senkrecht zu den beiden Parallelflächen sind rechtwinklig.
• Der oben beschriebene Hauptteil der Vorrichtung enthält den schon erwähnten Arbeitsraum sowie eine Gaseinlaßöffnung 5 und eine Gasauslaßöffnung 6, deren Ausbildung nicht von besonderer Bedeutung ist.
• Die Flüssigkeit tritt von derselben Seite wie das Gas in die Vorrichtung ein, und zwar durch einen oder mehrere Einlaßstutzen 7, an deren Mündungen keine Zerstäuber vorgesehen sind.
• In der Zone a-a anekomren, erfährt das Gas eine Ablenkung durch die erste IXurve, in der Zone b-b erfolgt eine Ablenkung in anderer Richtung, in der Zone c-c eine weitere Ablenkung wie in der zone a-a, in der Zone d-d eine weitere @blenkung wie in der Zone b-b und so fort.
• Der mittlere Verlauf des Gasstrom ist durch Pfeile angegeben. Die Flüssigkeit ist gezwungen, diesem Verlauf zu folgen, und an jeder Kurve prallt sie unter der Wirkung des Beharrungsvermögens oder Trägheitsmoments gegen die Wände des Wellenkanals.
• Da die Flüssigkeit zum Unterschied von Gas nicht zusammendrückbar und nicht dehnbar ist, reißt der Flüssigkeitsstrom schon gleich zu Beginn in der Zone a-a ab und durch den wiederholten Anprall gegen die Wände in den einzelnen Zonen bilden sich ganz feine Tropfen. Weil diese Tropfen verschieden groß sind und sie somit je nach ihrem Durchmesser einem anderen Trägheitsmoment unterwaifen sind, verlaufen auch ihre Bewegungsbahnen unterschiedlich, wodurch erreicht wird, daß der Arbeitsraum der Vorrichtung vollständig mit den Bewegungsbahnen angefüllt wird.
• Auf diese Weise erhält man je Volumeneinheit eine sehr große Flüssigkeitsoberfläche, was für jede Art des Austauschs (Wärme- und/oder Stoffaustausch) zwischen Gas und P sigkeit von grundlegendem Wert ist.
• Das Merkmal schließlich, daß der Arbeitsraum zu jedem Zeitpunkt gleichmäßig mit feinsten Tropfen der Flüssigkeit gefüllt ist, ist für eine industrielle Entstaubung von großer Wichtigkeit, weil jedes in dem Gas in Suspension vorhandene Staubkörnchen, auch von Submikrometergröße, früher oder später von einem Tropfen eingefangen wird.
• Die oben erwähnte Wirkung wird noch dadurch erhöht, daß inden in Pig. 2 mit at, b und c' bezeichneten Zonen die senkrechten Querschnitte etwas kleiner als in den Zonen a-a, b-b und o-a sind, so daß sich die Gasgeschwindigkeit und der Gasdruck, wenn auch nur geringfügig, periodisch ändern.
• Daduroh entsteht in der Gasmasse eine leichte, doch ausgedehnte Turbulenz, die bewirkt, daß die oben beschriebenen Vorgänge in verstärktem Maße und ständig in dem gesamten Arbeitsraum stattfinden.
• Die Vorrichtung kann auch für sehr große Gasdurchströmmengen verwendet werden, wobei ihre Größe von der Gasdurchströmmenge ebenso wie von anderen Bedingungen abhängig ist.
• Die Leistung der Vorrichtung ist von der Gasdurchströmmenge, von der Größe des Arbeitsraums, und von der mittleren Gasgesohwindigkeit im Arbeitsraum abhängig.
• Dazu ist auszuführen, daß mit praktisch über den zulässigen Werten liegenden Durchschnittsgeschwindigkeiten und weitgehend reduzierten, der Durohströmmenge angepaßten Vorrichtungsabmessungen höchste Leistungen erzielt werden können.
• Wenn das eintretende Gas keinen ausreichenden Druck hat, um annehmbare Geschwindigkeiten zu erreichen, muß es mittels einee Ventilators o.dgl. beschleunigt werden.
• Die Pig. 3, 4 und 5 zeigen die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung an einer Trennschleuder 8 angebraoht. Die die aus dem Gas entfernten Feststoffteilchen in suspension und/oder in Lösung enthaltende Flüssigkeit wird bei 9 abgezogen, während das gereinigte Gas durch die Auslaßöffnung 6 heraustritt.
• Die Vorrichtung kann auch so angebracht werden, daß die Flüssigkeit und das Gas von unten her eingeleitet-worden, wie in gestrichelten Linien angedeutet ist.
• Selbstverständlich kann die in Fig. 3, 4 und 5 dargestellte Anordnung für die Entstaubung auch dem gewöhnlicheren Anwendungsfall irgendeines Austauschs dienen, der zwischen dem Gas und der Flüssigkeit stattfinden soll.
• Aus den Figuren der Zeichnung und aus der vorstehenden Beschreibung sind ohne weiteres die große Einfachheit der Realisierung des Verfahrens gemäß der Erfindung und die beträchtlichen betriebstechnischen Vorteile. der zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmten Vorrichtung erkennbar.
• Doch sowohl das Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit und Mischen derselben mit einem Gas als auch die zu diesem Zweck vorgesehene Vorrichtung sind lediglich beispielsweise zur Erläuterung der praktischen Anwendbarkeit der Erz in dung und ihrer Merkmale beschrieben worden. Daraus folgt, daß zahlreiche Abänderungen an dem Verfahren und der Vorrichtung entsprechend den Herstellungs- und Einsatzbedingungen vorgenommen werden können, wie auch solche, die durch die praktische Erfahrung nahegelegt werden, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
• Beispielsweise kann die Vorrichtung so abgeändert werden, daß sie a) aus mehr als zwei nebeneinander angeordneten gewellten Flächen besteht, so daß der Arbeitsraum in mehrere parallel arbeitende Arbeitskammern unterteilt ist; daß b) keine in bestimmten Abständen sich verändernde Querschnitte vorgesehen sind und somit keine periodischen Druck- und Geschwindigkeitsänderungen des einströmenden Gases auftreten; daß c) die lotrecht zur Längsachse gelegten Querschnitte nicht rechtwinklig, sondern beispielsweise trapez- oder rautenförmig u.dgl. sind, und daß d) ihre Teile andere Abmessungsverhältnisse untereinander haben oder eine andere Anzahl von Wellen vorgesehen ist u.dgl.
• Dae Verfahren und die Vorrichtung können beispielsweise eingesetzt werden: a) zur industriellen Entstaubung (Lustverbesserung staubiger Räwn, geeebenenfalls mit Rückgewinnung des Staubes); b) zur Befeuchtung oder Entfeuchtung eines Gases oder, im allgemeinen, zur Klimatisierung von Räumen; c) zur Reinigung schädlicher Gase und Staubarten (z.B. Anbringung an Schornsteinen, als Antismogeinrichtung), und d) zur Trennung von löslichen Gasen von einem Inertgas durch Absorption seitens einer Flüssigkeit (z.B. Ausscheidung von Schwefeldioxyd aus der Luft durch Waschung mit Natriumhydroxydlösung).
• Die oben aufgeführten und andere Varianten können die als Merkmale der vorliegenden Erfindung beschriebenen Funktionsteile sowohl als auch Einzelheiten der Konstruktion und des Zusammenbaus der Vorrichtung zum Gegenstand haben, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (8)

1. Patentansprüche Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit und zum innigen Mischen derselben mit einem Gas, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas und die Flüssigkeit an demselben Ende eines Wellenkanals in diesen eingelassen werden, so daß die Flüssigkeit gezwungen wird, dem durch den Wellenkanal strömenden Gas zu folgen, wobei die Flüssigkeit an jeder Kurve des Wellenkanals unter der Wirkung des Beharrungsvermögens oder Trägheitsmoments gegen die Wände des Wellenkanais prallt, so daß aufgrund dessen, daß die Flüssigkeit zum Unterschied von Gas weder komprimierbar noch dehnbar ist, der Flüssigkeitsstrom schon am Anfang des Wellenkanale abgerissen und eine Zerstäubung der Plüssigkeit in feinste Teilchen eingeleitet wird, die jedoch von unterschiedlicher Größe sind, so daß auch ihre Bewegungsbahnen verschieden verlaufen, weil die Flüssigkeitsteilchen in Abhängigkeit von ihrem Durchmesser jeweils einem anderen Trägheitsmoment unterworfen sind, wodurch bewirkt wird, daß der von dem Wellenkanal gebildete Arbeitsraum vollständig von den Bewegungsbahnen der Flüssigkeitsteilchen angefüllt ist.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnett daß ein Ventilator o.dgl. verwendet wird, um dem in den Wellenkanal eingeleiteten Gas einen bestimmten Druck zur Erzielung einer angemessenen Strömungsgeschwindigkeit zu verleihen.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentansprüchen 1 und 2, zur Verwendung für die industrielle Entstaubung, für die Be- bzw. Entfeuchtung eines Gases oder, im allgemeinen, für die Klimatisierung von Räumen, die Reinigung schädlicher Gase oder Staubarten und für die Trennung löslicher Gase von einem Inertgas, gekennzeichnet durch einen einen Arbeitsraum bildenden Wellenkanal, der zwei gegenüberliegende parallele ebene Wände (1,3) und zwei oder mehrere gewellte, im wesentlichen sinusförmig verlaufende Wände (2,4) aufweist, wobei die Querschnitte senkrecht zu den beiden parallelen ebenen Wänden (1,3) rechtwinklig sind, und durch eine Gaseinlaßöffnung (5) und eine oder mehrere Plüssigkeitseinlaßstutzen (7) an einem Ende des Vorrichtungskörpers sowie eine Gasauslaßöffnung (6) am anderen Ende des Vorrichtungskörpers.
4. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch~3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseinlaßöffnung (5) und die BlUssigkeitseinlaßstutzen (7) vorzugsweise am oberen Ende der Vorrichtung vorgesehen sind und daß die Einlaßstutzen (7) keine Zerstäuber aufweisen.
5. 5. Vorrichtung nach Patentansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenkanal in mehrere kurvenförmige Zonen unterteilt ist.
6. 6. Vorrichtung nach Patentansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einige Zonen (al, bt, c') des Wellenkanals einen etwas kleineren Querschnitt aufweisen als die übrigen Zonen (a-a, b-b, o-c) und mit diesen abwechselnd angeordnet sind, wodurch erreicht wird, daß das durch den Wellenkanal strömende Gas eine, wenn auch nur geringfügige, periodische Veränderung seiner Strömungsgeschwindigkeit und seines Druckes erfährt, so daß eine schwache, doch ausgedehnte innere Turbulenz in der Gasmasse entsteht.
7. 7. Vorrichtung nach Patentansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie an eine Trennschleuder -(8) angeschlossen ist und mit dieser eine Einheit bildet, wobei ein Auslaßstutzen (9) für die Flüssigkeit vorgesehen ist, die die eingefangenen Feststoffteilchen in Suspension oder Lösung enthält.
8. 8. Vorrichtung nach Patentansprüchen 3 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei mit Abstand nebeneinander angeordnete gewellte Wände vorgesehen sind, die den Arbeitsraum in mehrere parallel arbeitende Arbeitskammern unterteilen, die Zonen überall den gleichen Querschnitt aufweisen, so daß keine periodische Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit und des Druckes des Gases stattfindet, und die Querschnitte senkrecht zur Längsachse nicht rechtwinklig, sondern beispielsweise trapez- oder rautenförmig od.dgl. sind.