175820. lajstromszámú szabadalom • Töltet, főként gáznemű és folyékony közeg érintkeztetésére szolgáló berendezésekhez
7 175820 8 távtartószerkezetek segítségével vannak a 15 oszlop falazatán felerősítve. A folyadéknak az 1 szakaszba táplálására az I szakasz felett, a II szakasz alatt a berendezésnek 16 elosztófejei (szórófejei) vannak, amelyek a 17 vezetéken át a 18 folyadékforrással állanak kapcsolatban, a vezetékbe 19 szivattyú van beiktatva. A gáznemű közeget — a jelen esetben levegőt — a 20 vezetéken keresztül a 21 ventillátor segítségével szívjuk be és tápláljuk a 22 csonkon át az I oszlopszakasz alsó részébe. A 23 vezetéken át szükség szerint pótvíz táplálható a 18 tartályba. A 24 cső a 17 vezetékről van a 19 szivattyú fölött leágaztatva és az elvezető 24b csatornába torkollik, a 24 csőbe a 24a szelep, e 24 cső leágazása felett a 17 vezetékbe 17a szelep, a 23 vezetékbe pedig 24a szelep van beépítve. A 24 cső rendeltetése, hogy a folyadékfelesleg leürítését, illetve leálláskor a folyadékmentesítést lehetővé tegye. AII oszlopszakasz felett a 15 oszlop falában 25 nyílások vannak kiképezve, amelyeken át az I és II oszlopszakaszokon felfelé átnyomott gáz távozhat. Az 5. ábra szerinti berendezés működése a következő : megindítjuk a 19 folyadékszivattyút és a 21 ventillátort, miáltal az a nyíllal jelölt irányban a 17 vezetéken át folyadékot táplálunk a 16 elosztófejekbe, amelyekből a folyadék a b nyilaknak megfelelően az I szakasz 1 celláinak tetejére kerül s lefelé haladva az 1 cellákon át az I szakasz alján a g nyilakkal jelzett irányban távozik az oszlopból. Egyidejűleg a c és d nyilak irányában gáznemű közeget fúvatunk felfelé az/nyilak irányában, az I szakasz 1 celláin keresztül. A közegek áthaladását a 2—5 falaikkal (1. ábra) mindkét közeg áramlásirányára (f, illetve b, g) harántirányban húzódó 1 cellákon egyrészt a 6 fogak közötti 7 hézagok puszta jelenléte (1. az 1. és 4. ábrákat) is biztosítja, másrészt a fogak rezgése során kisebbnagyobb mértékben megnőnek a 7 hézagok, tehát a közegek áramlása biztosítva van. A folyadék lefelé és a gáznemű közeg / nyíl irányú felfelé áramlása ugyanis intenzív rezgésbe hozza és rezgésben tartja az egyes 1 cellák falaiban levő rugalmasan deformálható, vékony lemezanyagból készült 6 fogakat, mivel az áramló közeg(ek) e fogaknak impulzusokat adnak. (L. az 1. és 4. ábrákat.) Rezgésük közben a 6 fogak saját síkjukból váltakozva két irányban elhajolnak, így az eredeti, nyugalmi réskeresztmetszet periodikusan megnő. Az 5. ábra 1 cellái e 6 fogak saját síkjukból kimozdult helyzetét érzékeltetik. Miközben a 6 fogak e rezgőmozgásukat végzik, rezgésük visszahat magára az áramló folyadékra és/vagy gázra is: a 6 fogak egyrészt intenzíven porlasztják, minden irányban szétfröcskölik a 2—5 cellafalakra (1. ábra) kerülő folyadékot, másrészt az 1 cellák belsejében — megfelelő tömegáram esetén — a közegeket turbulens, örvénylő mozgásban tartják, amit az e nyilakkal érzékeltettünk. E folyamatok közben igen hatékonyan érintkezik egymással a folyékony és légnemű közeg, gyorsmozgású folyadékcseppek örvénylenek a cellákon átáramló gázban, illetve gyorsmozgású gázbuborékok örvénylenek a cellákon átfolyó folyadékban. A gáz—folyadék-keverék cellán belüli örvénylő mozgása és a réseken keresztül történő nagysebességű átáramlása a fázisérintkezést igen hatékonnyá teszi: a fázishatár felület maximálisra növekszik, mégpedig a lehető legkedvezőbb energiagazdálkodással: az áramló közegeknek az érintkeztetési folyamathoz egyébként elengedhetetlenül szükséges mozgási energiája hozza rezgésbe a 6 fogakat, és ez a külső energiafelhasználás nélkül előidézett rezgés okozza a közegeknek az crintkeztetés hatékonyságát igen nagy mértékben fokozó cellán belüli turbulens, örvénylő mozgását, illetve a tolyadékfázis erőteljes szétfröcskölését, porlasztását. Könnyen belátható, hogy a jelenségeknek köszönhetően az I oszlopszakaszban végbemenő anyag- és/vagy hőátadás sebessége maximális. Megjegyezzük, hogy egy-egy elemi gázrészecske az 1 cellákon felfelé mintegy „örvényhurok”-szerű pályán halad végig: a cellákon belül örvénylő mozgásban van, majd átáramlik egy további cellába, ott ismét örvénylő mozgásba jön, és így halad addig, amíg az 1 szakasz tetején ki nem lép e szakaszból. Az oszlop II szakaszának rendeltetése pusztán a cseppleválasztás: itt a folyadékot tartalmazó gáz az/nyilak irányában felfelé áramlik, miközben rezgésbe hozza az 1 cellák 2—5 falainak 6 fogait (1. és 4. ábra), a turbulens-örvénylő mozgás közben a folyadék a gázból kiválik és az 1 cellákon át a gázzal ellenáramban lefelé halad, s ismét visszakerül az I szakaszba. A csökkent nedvességtartalmú gáz azután az oszlop tetején a 25 nyílásokon át a h nyilakkal jelölt irányban a szabadba távozik. Az 5. ábra szerinti berendezés kiválóan alkalmazható például vízhűtő-toronyként, amikoris keverő hőkicserélőként funkcionál. Ez esetben a 18 folyadékforrás pl. egy erőmű melegvíz-gyűjtője, a 20 vezetéken át pedig környezeti levegőt juttatunk a 15 torony I szakaszába. A már részletezett módon bekövetkező intenzív keveredés a két fázis között igen nagy hőátadási sebességeket eredményez, miáltal a találmány szerinti töltetet tartalmazó torony a jelenleg ismert töltetes hűtőtornyokhoz képest kedvezőbb eredményeket ad, pl. vízterhelhetősége nagyobb, fajlagos alapterület igénye kisebb. Az 5. ábra szerinti berendezés portalanítás céljára nedves mosótoronyként is előnyösen alkalmazható. A találmány szerinti töltetet tartalmazó torony ugyanis nagy gázsebességnél is kis nyomáseséssel üzemeltethető, ugyanakkor az egyes 1 cellákon belüli örvénylő mozgás következtében intenzív a portartalmú gáz—folyadékérintkeztetés, tehát a por (mechanikai szennyeződés) rövid úthosszon kimosódik a gázból. Ez azt jelenti, hogy kis berendezés-méretekkel igen kedvező üzemeltetési jellemzőkkel oldható meg gáz (levegő) portalanítása. Ez esetben a portartalmú gázt, főként levegőt tápláljuk a 20 vezetéken át a 15 torony I szakaszába, a 17 vezetéken keresztül pedig mosóvizet (esetleg más jellegű mosófolyadékot) juttatunk a 16 elosztófejeken keresztül az I oszlopszakaszba. A cseppleválasztó szakasz alkalmazása mind a hűtésnél, mind a porleválasztásnál, mind a találmány szerinti töltet egyéb célú felhasználása esetén tetszőleges, vagyis nem feltétlenül szükséges. Az 5. ábra szerinti torony igen kedvezően alkalmazható nagy hőfejlődéssel járó abszorpció, kemiszorpció esetén is, mivel az 1 cellákból álló töltettel rendelkező toronyszerkezet nagy folyadékterheléssel is kedvezően üzemel. Természetesen a fenti alkalmazási eseteken túlmenően a torony mindenféle érintkeztetési feladat megoldására, például szennyvízbe oxigén bevitelére is alkalmas; ez esetben az alulról bevitt gáznemű közeg oxigén, esetleg levegő, az I szakasz töltetére juttatott folyadék pedig szennyvíz. A 6. ábrán olyan cellafal-részletet tüntettünk fel a 4. ábra szerintihez hasonló oldalnézetben, illetve rész5 10 15 20 25 30 35 40 45' ill 50 55 60 65 4
