175820. lajstromszámú szabadalom • Töltet, főként gáznemű és folyékony közeg érintkeztetésére szolgáló berendezésekhez
3 175820 4 ságát meglehetősen korlátozzák. Szabályosan rakott töltőtestekből álló töltetek általában csak egy-egy speciális műszaki területen alkalmazhatók (pl. vákuumdesztillációnál). A hűtőtornyoknál alkalmazott rácsozatos szerkezetek (térfogati) hatékonysága viszonylag kicsi, a beépítendő térfogat fajlagosan igen nagy. A szennyvíztisztítás, illetve általában a vízkezelés területén fontos feladat oxigénnek a vízbe juttatása. Ehhez általában az oxigént a vízen átbuborékoltatják, és/vagy mechanikus keverőszerkezettel (rotorral) keverik, porlasztják a víz felületmenti rétegeit, miáltal a víz felületét megnövelik, és megkönnyítik a levegő oxigénjének a vízbe kerülését. E módszerek hatékonysága egyrészt igen alacsony, másrészt költségesek, alkalmazásukra azonban bizonyos vízkezelési feladatok megoldásához elengedhetetlenül szükség van. Összefoglalásképpen megállapíthatjuk, hogy olyan érintkeztető berendezés, amely a két fázis — gáz (gőz) és folyadék — érintkeztetését szélsőséges fajlagos fázisáramok (pl. igen kis vagy igen nagy locsolás) esetén is hatékonyan — és elfogadható építési és üzemi költségek mellett — biztosítani tudná, jelenleg nem ismeretes. A találmány feladata, hogy folyékony és gáznemű közeg érintkeztetésére szolgáló berendezésekhez olyan töltetet szolgáltasson, amely szerkezetileg és gyártástechnoi ógiailag egyszerű, oszlopba vagy más (pl. keresztáramú) berendezésbe könnyen beszerelhető, helyigénye kicsi, ugyanakkor optimális energiagazdálkodással maximális hatékonyságú érintkeztetést — nagy anyag- és hőátadási sebességet — biztosít, és a legkülönfélébb műszaki területeken a legkülönbözőbb feladatok megoldására változó üzemi körülmények között is (pl. igen kis és igen nagy locsolás) eredményesen alkalmazható. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a gáz (gőz) és folyadék érintkeztetésének intenzitása, és ezáltal az anyag- és/vagy hőátadás sebessége nagymértékben fokozható, amennyiben a töltet a közeg(ek) áramlása közben rezgő elemeket tartalmazó falakkal határolt cellákból, vagy egymás közelében elhelyezkedő rezgő elemeket tartalmazó lapokból áll, és hogy a berendezés akkor építhető fel gazdaságosan, ha ezek az elemek a tölteten át áramló közeg(ek) hatására jönnek, és ameddig áramlás van, maradnak rezgésben. A cellafalak, illetve lapok felületének tartományában ugyanis a rezgő elemek intenzíven porlasztják a folyadékot, az egymás közelében levő lapokról kivert folyadékrészecskék egymásnak ütköznek, úgyhogy másodlagos porlasztási hatás is bekövetkezik, másrészt a cellákon belül örvénylő, turbulens mozgásba jönnek az oda kerülő közegek, így a gáz és folyadék érintkeztetése igen nagy felületen, erőteljes mozgás közben maximális hatékonysággal megy végbe. E felismerés alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan töltet segítségével oldottuk meg, amelynek az a lényege, hogy legalább az egyik közeg áramlásirányára harántirányú falakkal határolt, a közegeket átbocsátó cella vagy cellák alkotják, és mindegyik cella legalább két fala a gáznemű vagy/és folyékony közeg áramoltatásával rezgésbe hozható és rezgésben tartható konzolos elemeket és azok között rést tartalmaz. A konzolos elemeket célszerűen rugalmasan deformálható, lemezből készült fogak, és/vagy rúdból, huzalból vagy hasonlóból készült szálak alkotják. Egy előnyös találmányi ismérv szerint a töltet egymáshoz méhsejt-szerű szerkezetet alkotó módon csatlakoztatott cellákból áll. Célszerű, ha a méhsejt cellái lényegében hatszögkeresztmetszetű, belül üres hasábalakú, derékszögű négyszög-keresztmetszetű oszlop belsejébe helyezhető szerkezetek, amelyek négy fala tartalmaz konzolos elemeket. Amennyiben a töltetet felületi hőcserélőhöz alkalmazzuk, a cellák belsejében valamely áramló közeg továbbítására szolgáló cső van elhelyezve. Amennyiben pedig a töltetet fotokémiai reaktorhoz alkalmazzuk, a cellák belsejében üveg- vagy kvarccsővel körülvett égők vannak elhelyezve. A találmány tárgyát képezi a folyékony és gáznemű közeg érintkeztetésére szolgáló berendezésekhez előirányzott töltet is, amelynek az a lényege, hogy több egymás felett és/vagy egymás mellett elrendezett, nyitott érintkeztető csatornákat tartalmazó töltettag alkotja. A csatornák legalább két falában a gáznemű vagy/és folyékony közeg(ek) áramoltatásával rezgésbe hozható és rezgésben tartható konzolos elemek vannak, amelyek között rés van. Az egymással szomszédos töltettagokban húzódó csatornák falaival párhuzamos csatornatengelyek célszerűen egymásra keresztirányban húzódnak. A konzolos elemeket ez esetben is például rugalmasan deformálható, lemezből készült fogak, vagy/és rúdból, huzalból vagy hasonlóból készült szálak alkotják. A találmányhoz olyan előnyös, újszerű többlethatások fűződnek, amilyenekkel a jelenleg ismert hasonló célú megoldások például a gyógyszer- és vegyiparban használatos töltött oszlopok, a szennyvíztisztításban alkalmazott levegőztető berendezések stb. — nem rendelkeznek. Alapvető a találmány szerinti töltetnek az az előnye, hogy optimális energiagazdálkodással, a konzolos elemek rezgése által keltett porlasztással és a cellákon belüli örvénylő, turbulens mozgás előidézésével maximális érintkeztetési hatékonyságot biztosít, jelentősen intenzifikálva a közegek között az anyag- és/vagy hőátadási folyamatokat. A konzolos elemek rezgését ugyanis járulékos külső energiabevitel nélkül érjük el: pusztán azt az energiát hasznosítjuk, amelyre az érintkeztetendő közegeknek a töltetbe juttatásához úgyis feltétlenül szükség van, a két (folyékony és gáznemű) fázis áramlás közben, bármiféle más beavatkozás (pl. gépi vibrálás) nélkül adja a konzolos tagoknak azokat az impulzusokat, amelyektől rezgésbejönnek. További előnyt jelent, hogy a töltet szerkezeti kialakítása — összehasonlítva az egyre bonyolultabb alakú és szerkezetű, gyártástechnológiailag komplikált jelenleg használatos töltetekkel — igen egyszerű, kis súlyú, következésképpen a találmány szerinti töltetet tartalmazó berendezéseknek az elért eredményhez viszonyított alacsony üzemeltetési költségei mellett a beruházási költségei is alacsonyak. Ehhez járul, hogy a nagy hatékonyság eredményeként adott feladat megoldásához a szokásosnál kisebb helyigényű töltetek — tehát kisebb méretű érintkeztető berendezések — is elegendőek lehetnek. A találmány szerinti töltet rendkívül előnyös tulajdonsága, hogy abban pangó terek nincsenek; az állandó rezgés miatt a szilárd (lebegő) szennyeződések el-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
