DE2640469A1 - Verfahren und vorrichtung zur entdunstung von gasstroemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entdunstung bzw. zum Klarhalten von Gasströmen.

Eine Gasfilterung ist in der Industrie durchaus üblich. Sie dient gewöhnlich dazu, wenigstens teilweise feste oder flüssige Partikel aus dem Gasstrom zu entfernen (hier als Entstaubung oder Entdunstung bezeichnet). An einigen Stufen in vielen industriellen Prozessen ist es oft erwünscht, die Prozeßgase zu behandeln, beispielsweise ihre Reinheit zu verbessern oder im Handel wertvolle Materialien von ihnen zu entfernen. So sind beispielsweise Abgase einer Verbrennung oder von Trockungsanlagen, Ventilationsgase von staubigen Arbeitsstätten und Abgase schwerer organischer Grundchemie häufig mit Ruß, Staub oder schädlichen Flüssigkeitspartikeln beladen und erfordern eine Behandlung, bevor sie ausgegeben werden.

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Soweit flüssige Partikel betroffen sind, wird die Bildung von Tröpfchen in einem Gasstrom von Faktoren wie den speziellen Strömungsbedingungen, dem Sättigungsausmaß des Gasstroms, der Temperatur, der Anwesenheit fester Partikel (Kondensationskerne) und, wo ein direkter Kontakt mit einer flüssigen Phase besteht, dem Kontaktmuster und der lokalen Gasgeschwindigkeit bestimmt. Der Punkt, an dem Flüssigkeitströpfchen aus der Dampfphase (atmosphärische Dunstbildung) infolge einer plötzlichen Änderung der Temperatur und/oder des Drucks oder der Mitnahme von Tröpfchen in einem gesättigten Gas kondensieren, ist sehr kritisch.

Für Partikel, die 1 ,u nicht übersteigen, sind übliche Trenntechniken, wie beispielsweise Zyklone und Sprühfänger allgemein unzufriedenstellend, so daß ein zusätzlicher Filterschritt notwendig ist. Im allgemeinen sind wichtige Forderungen an einen an Gasen auszuführenden Entdunstungsschrltt geringe Bstriebskosten kombiniert mit einem hohen Filterungsund Einfang-Wirkungsgrad. Bei der Gasfilterung, insbesondere der Entdunstung, führt das Einsetzen einer Filtereinheit in den Gasstrom notwendigerweise zu einem Druckabfall, der die Betriebskosten heraufsetzt. Beispielsweise erfordert ein Ventilator eine zusätzliche Leistung von o,o7 Wh" m~ für jede Druckabfallzunahme von 25 mm H-O. Der Druckabfall über der Entdunstungseinheit sollte daher bei einer industriell annehmbaren minimalen Gasgeschwindigkeit bei einem maximal möglichen Einfangwirkungsgrad so niedrig wie möglich bleiben.

Insbesondere wenn der herauszufilternde Dunst eine erhebliche Menge an Submikronpartikeln, wie beispielsweise bei der Herstellung von Schwefelsäure, enthält, ist es wichtig, daß der gefilterte Gasstrom wenigstens eine gewisse minimale Zeit im Filter bleibt. Der Einfangmechanismus für Submikron-Partikel basiert in der Tat auf der Diffusion dieser Partikel aus dem Gasstrom in die Filtermasse, die beispielsweise aus Fasern zusammengesetzt sein kann. Diese Diffusion be-

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ruht auf der Braun¹sehen Bewegung der sehr kleinen Partikel in dem Gasstrom und erfordert eine gewisse Kontaktzeit, um das Eindringen der Partikel in die Filterfasern zu ermöglichen. Daher kann der angewendete Gasdurchsatz allgemein nicht über einen gewissen Wert ansteigen, ohne die Notwendigkeit einer entsprechenden Erhöhung der Filterdicke nach sich zu ziehen, die nicht nur zu hohen Installationskosten sondern auch zu höheren Betriebskosten führt, da der Druckabfall (und folglich der Energieverlust) im Gasstrom erhöht würde.

Die Entdunstungsfilter, die gegenwärtig für Submikron-Partikel benutzt werden, enthalten im allgemeinen Glasfasermatten als ein Filtermedium. Diese Filter leiden jedoch an dem Nachteil, daß sie dazu neigen, einen beträchtlichen Anstieg des Druckabfalls bei den üblicherweise für diese Art der Filterung und für die gewünschte hohe Einfangwirksamkeit verwendeten Gasdurchsätzen zu erzeugen. Dies beruht wahrscheinlich auf der geringen Porosität dieser Filter, deren Poren dazu neigen, rasch mit Flüssigkeit zugesetzt zu werden, was zu einem raschen Anstieg des Druckabfalls führt. Darüberhinaus kann die in den Poren angesammelte Flüssigkeit nach einiger Zeit vom Gasstrom am Filterausgang mitgenommen werden und dadurch den Einfangwirkungsgrad mindern. Offensichtlich werden sich die Filterporen entsprechend dem Ausmaß zusetzen, in dem die Fasern gegenüber einer Befeuchtung durch die einzufangende oder festzuhaltende Flüssigkeit empfänglich sind. Wenn die Fasern gegenüber einer Befeuchtung empfänglich sind, wird sich an den Faseroberflächen sehr schnell ein Flüssigkeitsfilm aufbauen, der zu einer raschen Verminderung des freien Porenvolumens führt. Als Abhilfe ist vorgeschlagen worden, hydrophobe oder oleophobe Fasern, allgemein flüssigkeitsabstoßende Fasern, z.B. siliconisierte Glasfasern und Polyester- oder Polypropylenfasern zu verwenden. Eine Flüssigkeitsfilmbildung wird auf diese Weise vermieden und das Porenvolumen beibehal-

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ten. Es bleibt jedoch der Nachteil, daß die Fasern wegen ihrer flüssigkeitsabstoßenden Natur größere Schwierigkeit haben, die eingefangenen Tröpfchen festzuhalten, so daß die Wahrscheinlichkeit steigt, daß diese Tröpfchen wieder dem Gas aufgeladen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Filterung von Gasen durch die wenigstens teilweise Entnahme von flüssigen Partikeln aus den Gasen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Filtervorrichtung zur Entfernung von flüssigen Partikeln aus einem Gasstrom gelöst, die eine Filtereinrichtung besitzt, welche ein Filtermaterial enthält, das wenigstens zum Teil aus einem Material mit einer Porosität von wenigstens o,985 zusammengesetzt ist; die Vorrichtung besitzt ferner eine Einrichtung, um einen flüssige Partikel enthaltenden Gasstrom durch die Filtereinrichtung zu leiten, und eine Einrichtung, um aus der Filtereinrichtung den Gasstrom herauszuführen, von dem wenigstens ein Teil der flüssigen Partikel entfernt wurde.

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung enthält vorzugsweise eine Einrichtung zur Entfernung der von den mittels des Filtermaterials ausgefilterten Partikel stammenden Flüssigkeit aus der Filtereinrichtung.

Mit der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Filterung eines GasStroms, der flüssige Partikel enthält, geschaffen, bei dem der Gasstrom durch ein Filtermaterial geleitet wird, das wenigstens zum Teil aus einem Material mit einer Porosität von wenigstens o,985 zusammengesetzt ist, wobei wenigstens ein Teil der flüssigen Partikel aus dem Gasstrom entfernt wird.

Wenn der zu filternde Gasstrom sowohl feste Partikel als auch flüssige Partikel enthält, werden die ersteren von dem

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genannten Filtermaterial auch eingefangen, so daß Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung in diesem Fall sowohl eine Entstaubung als auch eine Entdunstung von Gasströmen durchführen.

Die Porosität des Filtermaterials kann beispielsweise in der unten erläuterten Weise bestimmt werden.

So wurde beispielsweise die Dicke eines Gewebes aus rostfreien

2 Stahlfasern mit einer Oberfläche von 1 m und einem Gewicht

2
von 288 g/m an einer Anzahl von Punkten (beispielsweise 2o Punkten) bestimmt und die Durchschnittsdicke zu 7,75 mm berechnet. Das Volumen des Fasergewebes ist daher ο,775 cm

2 3

χ "lo.ooo cm = 7.75ο cm , was zu einer Dichte von 288/7.75o

3
= o,o372 g/cm führt. Die Dichte von festem, rostfreiem Stahl ist 7,8 g/cm , und die relative Dichte (S ) des Gewebes beträgt daher o,o372/7,8 = o,oo475. Die Porosität ( I ) des Gewebes entspricht 1-6, d.h. o,99525.

Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung eignen sich insbesondere für die Entfernung flüssiger Partikel mit einer Größe von weniger als 1 yu aus dem Gasstrom.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Entdunstung von Gasströmen mittels Filtermaterialien zu bewirken, die von den eingefangenen flüssigen Partikeln befeuchtet werden, wodurch die Einfangfähigkeit des Filtermaterials verbessert wird; dabei leiden die Filtermaterialien nicht an dem mit ihnen normalerweise verbundenen Nachteil der Porenverstopfung, so daß übermäßige Anstiege im Druckabfall und ein Mitführen der flüssigen Partikel vermieden werden. Eine Porenverstopfung wird bei den erfindungsgemäß eingesetzten Filtermaterialien infolge ihrer anfänglich sehr hohen Porosität minimalisiert.

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Prinzipiell kann das oben genannte Filtermaterial aus irgendeinem geeigneten Material mit dem spezifizierten Porositätsgrad bestehen. Vorzugsweise besteht das Filtermaterial jedoch aus einem Fasergewebe, bei dem die Fasern vorteilhafterweise zufällig orientiert sind. Solche Fasergewebe können entweder aus kontinuierlichen oder Stapelfasern bestehen, wobei die Faserdurchmesser vorzugsweise größer als 1 .um, jedoch nicht über 5o #um, vorzugsweise nicht über 1o .um sind. Es hat sich herausgestellt, daß mit einer vergleichbaren und einer geringeren Filterdicke als sie bei üblichen Entdunstungsfiltern verwendet werden, bei vergleichbaren Gasdurchsätzen vergleichbare Einfangwirkungsgrade,jedoch bei Druckabfällen erzielt wurden, die geringer als ein Fünftel derjenigen waren, die man bei üblichen Filtern erhält.

um den Einfangwirkungsgrad zu erhöhen und den Druckabfallverlust über dem Filtermaterial zu verringern, hat es sich als vorteilhaft, insbesondere für die Filterung von polydispersen Aerosolen erwiesen, eine Vielzahl überlagerter Fasergewebe als Filtermaterial zu verwenden, wobei der Faserdurchmesser bei aufeinanderfolgenden Fasergeweben stromab von einer Schicht zur anderen abnimmt. Es ist allgemein zu erkennen, daß der wirksame Einfangwirkungsgrad einer Faser für Submikronpartikel mit abnehmenden Faserdurchmesser ansteigt.

Es hat sich außerdem als besonders vorteilhaft erwiesen und stellt ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar, Metallfasern, insbesondere Fasern aus rostfreiem Stahl mit einer rauhen Oberfläche als Filtermaterial zu verwenden.Diese Fasern besitzen einen guten Widerstand gegen Korrosion, der sie speziell für die Filterung korrosiver Gasströme bei entweder hohen oder niedrigen Temperaturen geeignet macht. Darüberhinaus können diese Fasern infolge ihrer rauhen Oberfläche leicht in einer Gas- oder Flüssigkeitssuspension in kohärente, selbsttragende Fasergewebe, deren Fasern zufällig orientiert sind, verfilzt werden. Die faserigen Gewebe, die bei der vor-

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liegenden Erfindung verwendet werden, besitzen vorzugsweise eine gleichmäßige Porosität von wenigstens ο,99, und vorzugsweise von o,995. In einigen Fällen mag es günstig sein, die Porosität des Materials beispielsweise durch Nadellochen oder Pressen einzustellen.

Eine andere günstige Wirkung rührt von der Oberflächenrauhheit der Fasern her und betrifft die damit erzielten besseren Befeuchtungseigenschaften. Dies regt eine Flüssigkeitsfilmbildung an den Faseroberflächen an.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf die Entfernung von flüssigen Partikeln aus Gasströiaen anwendbar, die Strömungsgeschwindigkeiten bis hinauf zu 7o cm/sek. durch das Filtermaterial besitzen.

Das Filtermaterial wird vorzugsweise in einer Form mit einer Dicke, die 1o cms nicht übersteigt, z.B. in Form von einer oder mehreren konzentrisch angeordneten hohlen Zylindern eingesetzt, wobei das Material·in dieser Form mittels eines Stützwerks, das beispielsweise aus einer oder mehreren Schichten aus Drahtgeflecht bestehen kann, gehalten wird.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind von besonderem Wert für die Entdunstung von Strömen korrosiver Gase, z.B. von Abgasen von Absorptionstürmen in Schwefelsäurefabrikanlagen (Einzel- oder Doppelkontaktverfahren), Metallbeizdämpfen, Salzwasserdunst von elektrolytischen Chlorzellen und säuregtrocknetem Chlor. Andere Gase, die vorteilhaft auf die erfindungsgemäße Weise entdunstet werden können, sind etwa Rauch von Naßluftkompressoren (z.B. in pneumatischen Schaltkreisen, in denen Luft öl- und Wasserdünste enthält), Plastizierdämpfe von der Kunststoffformung, Abgase von Schwefelungsprozessen, die unreagierte Dünste von organischen Verbindungen oder P₂ ⁰S ^Aer°^s°len

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η.

enthalten (z.B. bei der Vorbereitung von Phosphorsäure oder anderen Phosphorverbindungen).

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im folgenden an einem Beispiel anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erflndungsgemäßen Vorrichtung zur Entdunstung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Prüf- und Meßanordnung, mit der die Eigenschaften der erfindungsgemäß verwendeten Filtermaterialien bestimmt werden können,

Fig« 3a die Beziehung zwischen dem Einfangwirkungsgrad und der Eintrittskonzentration für ein Filter, das aus sehn überlagerten Geweben aus rostfreien Stahlfasern mit einem Faserdurchmesser von 8 ,um besteht,

mit dem Gasdurchsatz als Parameter,

Fig. 3b die gleiche Beziehung bsi einem bestimmten Gasdurchsatz und mit der Filterdicke als Parameter (mit 5,3 und 1 Fasergewebe(n) aus rostfreien Stahlfasern mit einem Durchmesser von 8 »um),

Fig. 4a Druckabfallkennlinien (Δp-u-BeZiehung) in einer leeren Filteranordnung mit einer Faserschicht von 8 ,um-Fasern, durch die jeweils ein trockener und ein aerosolbeladener Gasstrom fließt,

Fig. 4b entsprechende Druckabfallkennlinien unter Verwendung von 3 bzw. 5 Gewebeschichten und einem aerosolbeladenen Gasstrom,

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Fig. 5, 6 und 7 die ^_mi_n~^u _k~ Beziehungen für Filter mit

Fasergeweben von 4 ,um-, 8.um- bzw. 12 . Fasern für verschiedene Filterdicken,

Fig. 8 und 9 Beziehungen wie Fig. 5 bis 7 für jeweilige

Filter, die aus kombinierten Fasergeweben mit unterschiedlichen Faserdurchmessern bestehen, bzw. für Filter, die aus Fasergeweben bestehen, die mittels Nadellochen verdichtet wurden,

Fig. 1o die Beziehung zwischen dem Einfangwirkungsgrad

und der Filterdicke bestehendes Filter,

und der Filterdicke für ein aus 8 ,um-Fasern

Fig. 11 den Einfluß des Faserdurchmessers im Filter

auf den Einfangwirkungsgrad, der von den Fig. 5 bis 7 abgeleitet wurde, und

Fig. 12 und 13 graphische Darstellunger der Veränderung von

in Abhängigkeit vom Netto-Druckabfall £ p.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entdunsten, die schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, enthält im wesentlichen einen Behälter 1, der beispielsweise aus einem korrosionsbeständigen Material zur Filterung korrosiver Gasströme besteht. Dieser Behälter ist mit einem Einlaß 2 für einen aerosol-beladenen Gasstrom, einem Auslaß 3 für das gefilterte Gas sowie mit einem Ablaß 4 für die Flüssigkeit, die im Filter eingefangen wurde, versehen. Dieser Behälter enthält einen oder mehrere Filter 5, die allgemein in der Form vertikal angeordneter hohler Zylinder sind. Diese Filter enthalten das Filtermaterial 6, von dem wenigstens ein Teil eine Porosität von wenistens o,985 besitzt. Das Material wird vorzugsweise von ei-

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nem Verstärktmgsdrahtgeflecht 7 neben seiner inneren und/ äußeren Wand getragen. Diese Filter sind mit einer geeigneten Deckplatte 8 versehen und auf beispielsweise eine perforierte Abflußplatte 9 für die festgehaltene oder eingefangene Flüssigkeit gesetzt. Diese Abflußplatte kann auch als Trennwand zwischen der Flüssigkeitskammer und der Filtergaskammer dienen, um so weit wie möglich einen Kontakt zwischen dem gefilterten Gas und der abgetrennten Flüssigkeit zu vermeiden.

Es ist klar, daß die obige Anordnung modifiziert werden kann. So kann der Gasstrom z.B. auch in der entgegengesetzten Richtung durch die Filter strömen (in diesem Fall ist es günstig, die außerhalb des Umfangs der Filter 5 liegende öffnung 12 zu schließen). Die Filter brauchen nicht notwendigerweise zylindrische Kerzenfilter zu sein, sondern können irgendeinen gewünschten Vieleck-Querschnitt besitzen, bei dem flache Filterschichten in angepaßter Weise, möglicherweise abwechselnd mit oder getragen von einem Stützwerk vorgesehen sind. In der Nähe der Gaseinlaßseite können die Filter mit einer Drahtgeflechtanordnung geeigneter Porosität eingefaßt sein. Dies kann für die Filterung eines polydispersen Aerosols nützlich sein. Größere Tröpfchen werden dann weitgehend zurückgehalten und durch die Drahtgeflechtanordnung abgeführt, während die kleineren, insbesondere die Submikron-Partikel, im Filtermedium, das sehr poröse Schichten enthält, festgehalten werden.

Die folgenden Beispiele verdeutlichen die vorliegende Erfindung.

Zur Einschätzung und Verdeutlichung der Erfindung und der mit ihr im Zusammenhang stehenden Vorteile wurden verschiedene Filter in einer Entdunstungs-Grundanordnung gemäß Fig. 1 eingebaut. Diese Anordnung ist typisch für Entdunster, die zur

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Trennung von Stabmikron-Partikeln dienen. Diese Entdunster können beispielsweise in Schornsteinen installiert sein. Der innere Durchmesser der hohlen-zylindrischen Filterkerze^ beträgt 4o mm und die Höhe 145 mm.

Das untersuchte Filtermedium enthält allgemein eiiae Anzahl überlagerter Schichten ©der Windungen hochporöser Fasergewebe mit zufälliger Faserorientierung und besteht aus rostfreiea Stahlfasern* Die Fasergewebe werden dadurch erhalten, daß die Metallfasern in einer Luftsuspension auf einer Sasado-Webbsr-Maschine verfilzt werden» Die Sigenschaftea der verwendeten Fasergewebe sind in Tabelle 1 zusanaaengefaßto In Tabelle 1 bedeuten s

d Durchmesser der Gewebefasera {,vm} d Dicke des Gewebes (ms.) t Porosität des Gewebes

2 —3 a spezifische Obsrflache des Gewebes (m sb )

dv	d	O,9964	a
4	1o	ο,9958	286
8	8,5	o,994o o,988o	168
12 25	6 3	o,985x	159 152
8	3,5	o,9829KX	583
.8	3	68o

^K nadelgelochte Gewebe

gesinterte Fasergewebe 709812/0765

Die Prüfanorndung, in der der Entdunster bewertet wird, ist in Fig. 2 dargestellt. Diese Anordnung erlaubt es, die Gasströmung durch das Filter, die Anzahl und die Art der überlagerten Fasergewebe, die ankommende Partikelkonzentration und die Größenverteilung zu variieren. Die zu messenden Punkte sind der Gasdurchsatz bzw. die Gasströmungsgeschwindigkeit (u), die Konzentration am Filtereingang Ci (cm ) und am Ausgang Cu (cm ) und der Druckabfall &p (mm H₂O) über dem Filter. Stickstoff wird als Trägergas für die Flüssigkeitströpfchen verwendet. Das Stickstoff durchläuft ein Schneider-Poelman-Absolutfilter ("AF"), dessen Strömungsgeschwindigkeit in D. eingestellt wird. Die Stickstoffströmung wird durch einen Dunstgenerator MG geführt, wo sie mit einer Tröpfchenkonzentration beladen wird (Tropfchendurchmesser d = o,1 ... 1 ,um).

Der Dunstgenerator MG ist ein Dispersionsstoßgenerator. Das Trägergas (N-) wird durch ein kleines Rohr (o,7 mm)mit hoher Geschwindigkeit in den Dispersionskopf ausgestoßen. Mit Hilfe des im Verbindungsrohr erzeugten Unterdrucks wird die zu dispersierende Flüssigkeit (H₂O) aus dem Tank angesogen und pulverisiert. Durch die Wirkung einer Stoßwand, die vor der Dispersionskopföffnung angeordnet ist, wird ein relativ monodisperses Aerosol erhalten. Infolge der hohen Geschwindigkeit des ausströmenden Gas-Flüssigkeits-Gemisches werden die größten Tröpfchen von dieser Wand zurückgehalten und können wieder zurückgeführt werden. Die verbleibenden Flüssigkeitspartikel werden durch eine Gasgemischströmung ausgeliefert, die zwangsweise durch die Kammer geführt wird, in der der Dispersions- oder Zerstäuberkopf angeordnet ist. Messungen haben gezeigt, daß dieser Dunstgenerator ein Aerosol für Paraffin mit einer Standardabweichung 1,4 und einem geometrischen Durchschnittsdurchmesser von o,6 ,um erzeugt.

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Abhängig von den erforderlichen Arbeitsbedingungen geht diese Strömung entweder direkt über 14 zum Entdunster BD oder über 1 zu einem Verdünnungskreis. Im Verdünnungsbehälter V wird die Strömungsgeschwindigkeit stark reduziert, und ein erheblicher Tröpfchenteil kann sich infolge der Schwerkraft auf der Bodenfläche absetzen. In der Achse des Verdünnungsbehälters ist ein Rohr vorgesehen, um einen Teil der Gasströmung (im Verhältnis des Querschnittsverhältnisses und des Druckzustands) zu einer sekundären Stickstoffströmung zu überführen. Der Druck im Verdünnungsbehälter wird mit Hilfe einer Anzapfung bzw. eines Hahns 12 reguliert. In den Sekundärkreis wird eine ebenfalls absolut gefilterte, bekannte Stickstoffströmung eingeführt. Zusammen mit der Strömung durch den Hahn 12 wird die Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Verdünnungsbehälter V abgesogenen beladenen Gases bestimmt. Das Ergebnis ist eine stark verdünnte Aerosol-Gas-Strömung, die über die Anzapfung bzw. den Hahn 13 zum Entdünster BD geführt wird.

Die Strömungsrate, die sich schließlich durch BD ergibt, wird in D₃ gemessen. Der Widerstand, den der Filter dieser Strömung entgegensetzt, wird in DP gemessen, während die Einlaufoder Auslaß-Partikelkonzentration von DB in C gemessen wird.

Der Druckabfall im Filter wird in einem U-Rohr gemessen, das mit Wasser gefüllt ist und stromauf und stromab mit dem Entdunster BD verbunden ist.

Die Partikelkonzentrationen werden in C mit einem Gardner-Kondensationskernzähler gemessen. Die Funktionsweise dieser Meßvorrichtung basiert auf Lichtstreuung, die von Partikeln in einem geeichten Raum zwischen einer Lichtquelle und einer Fotozelle hervorgerufen wird. Die Partikel wirken als Kondensationskerne für das Wasser in der Meßvorrichtung.

Die Tabellen 2 bis 9 enthalten die Meßergebnisse verschiedener Tests. Sie zeigen deutlich den Einfluß der Filterparameter:

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Ai

Filterdicke d (Anzahl von Schichten n), Faserdurchinesser d (,um), der Porosität und der Gasströmungsparameter: Eintrittskonzentration Ci (cm ) und charakteristische Ober-

Mt 1

flächengasgeschwindigkeit u_k (cm s ) auf die Filterleistungί Einfangwirkungsgrad \ (%) und Druckabfall α ρ (mm H-O). Die veränderlichen Ci, Cu und Δ ρ sind direkt ablesbar, während u, und \ aus folgenden Beziehungen berechnet werden können:

Q -1

u, = - cms

^K ^ · DH

darin bedeuten: Q Gasdurchsatz (cm s )

D innerer Durchmesser des hohlen Filterraums (4 cm)

H Höhe des Filterzylinders (14,5 cm)

Die Δρ-Werte in den Tabellen 2 bis 9 beziehen sich auf grobe Druckabfallwerte über der Filtervorrichtung in der Testanordnung.

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VS -

AS

Tabelle 2: Filterparameter: d_v = 4 ,um, η = 1o (d - 1o cm),

ί = o,9964

Oj1-I OB.«"

=-ΗΕ0

5?

2.5

-

cB-5

«L

5

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t

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ί

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2.6

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Ci

2.3.105

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ci

2.10*

9S

ci

2o4.10*

96.6

OS

2.1O5

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«Τ*

2.9.10*

96.4

ca

1.9.10*

96.0

2.5.105

7.1O3

97.7

3.1O5

2.Θ.1Ο4

97.5

106

1.6.10*

9S

106

1.3.10*

96.75

3.5.1Ο5

10*

98

1.S.105

1.4.10*

96.9

5.10'

1.3.10*

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1.4.10*

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1.7.1Ο4

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6.1O5

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	95.7	106	1.6.10*	95.6	106	1.7.10*	96.8	ίο6	1.5.10*	97.0
	95	7.1O6	1.4.10*	96	e.105	1.5.10*	96.6	7.1Ο5	1.3.10*	96.7
OB"3	96	5.1Ο5	6.8.103	96	6.JO5	1.1.10*	96.2	5.1Ο5	10*	97.4
10s	96.Β	4-1Ο5	5.1Ο3	97.7	5.1O5	10*	96.9	4.1O5	9.1O3	97
θ.10'	98	3.5.ίο'	2.5.1Ο3	98	4.1Ο5	7.1ο3	96.7	3.B.1O5	6.103	96.7
6.1Ο5	97.Θ	3.5.1O5	3.5.1Ο5	98.2	3.5.1Ο5	5.1Ο3	97.2	3.-1Ο5	4.1Ο3	97.3
4.1O5	98	2.5.105	- 95.5 J«	98	3.1Ο5	3.5.1Ο3	97.5	1.8.105	- 96.7 Jt
3.8.10'		1.4.10*			2.5.105	. 96.2 J«	97.8	1.5.105
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103
94.75 JC

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Tabelle 4: Filterparameter d = 8 ,um

η = 1o (d « 8,5 cm) E = ο,9958

^-2.5	CS. β"	ί	5	.0	.2.1O5	.10'	C	U	.4.10*	«I	12	Cu	-3	"I	.25	15.3	c»	4	I	*
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5.10*	10'	95	1	6		5	.10*	92.θ	4.IO5	4.	5.1Ο3	97	.8	6.105	6.5.	10*	93
3.8.10'	1.7.10*	97.8	4			5	.5.10*	92.3	3.2.1θ'	6.	1.10*	95	.1	7.5.10'	5.6.	4	92.2
5.8.10*	8.102	99.6	7			7		93	1.7.10'	1.	4.10*	94	.3	106	3.1.	10*	92.1
4.1ο5	2.0.10*	94.6			%i,	4		92.5	1.4.1Ο5	2.	4.10*	93	.5	8.10'	3.10	10*	94
2.6.1θ'	5.8.10'	95.5						2.1.1Ο5	2.	4.10*	93		4.10'	1.8.	3	94.6
9.10*	3.5.1O2	95.5						3.5.1Ο5	3.	7.10*	91	.3	3.8.105	1.5.	10'	96.2
5.1Ο5	2.7.10*						J.6.1O5	3.	5.10*	91	.2	3.105	5.10		96
6.5.105	2.9.10*						4.10>	4.	4.10*	91		2.8.10'	3.2.
8-ΙΟ5	3.6.10*			92.5)		4.1.1O5	5.	10*	92		I.3.IO5		Jt
						5.2.10'	6.	- 90.5 f-	94	8.10*
					7.10'
		10«
1LmIn "	94.5 $	"I Bin

	°u	*	34	β."'	Ί	5S.9	Cu	"I	79.2	ca	*
21.1 cms'1	ο»"'	$3	60	8.10'	t	180	β-"'	i	212	ο="'	9Θ.5
4^25 Ϊ	IO5	98.5	ci	1.2.10*	94.3	Ci	7.10*	64.4 .	C,	1.2.10*	80
ci	7.5.10*	95	ο»"'	10*	94		5.2.10*	86.3	el-'	ίο?	85
cm"'	5.10*	90	1.4.105	1.8.10*	94.1	4.5.105	4.2.10*	86.9	e.105	9.10*	83.7
107	4.10*	91.4	2.105	2.10*	92.2	3.8.10'	7.5.10*	83.3	5.10'	8.10*	82.5
! 5.1Ο6	3.10*	92	1.7.ίο5	3.2.10*	93.3	3.2.10'	1.1.105	83.1	6.105	7.10*	81.6
106	2.10*	92.7	2.3.IO5	5.10*	91.3	4.5.105	10'	80.4	4.9.105	7.10*	83.8
4.105	1.10*	94-5	3.IO5	6.10*	87.5	6.5.10'	10'	87.5	4.105	6.10*	86.8
3.5.10'	6.10'	95	3.7.10'	6.8.10*	88.2	5.1.10'	1.1.10'	80	3.8.10'	5.10*	88.6
2.5.10'	3.10'	93.Ö	4.10'	9.10*	87.6	8.105	8.10*	80	3.7.10'	4.10*	88.3
	2.5.10'	92.4	5.1.105	7.3.10*	88.75	5.5.10'	2.2.10*	91.2	3.8.105	3.5.10*	87.5
	1.9.103	95	5.5.IO'	7.6.10*	90.3	4.10'			3.5.10'	3.10*
1.5.105	3.5.10'	93.8	8.105		92.4	2.5.105			5.105
1.1.105	3.1.10*	93	7.5						2.4.105
6.10*	2.8.10'	94.3	106
4.10*	1.7.10'			- 87.5 56
2.5.10*	- 90 f°					- 80 Jfi			-79*
7.10*
		"Wn	"lain		"I min
5.1O5
4.10*
3.10*
"luin

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Tabelle 3; Filterparameter d = 4 .um ί = ο,9964

η ;	= 3	(d	— 5 cm)	2	/5	5	7	/5	15	,5	24,7	35	44,1	η =	2 (d	s 2	cm)
	(cm	s-1)	1	2	,5	3	6	,5	19		36	63	92	7,5	15,6	24,	7 35
	(mm	H2O)	o,6	96	,5o	95,5	95		93	,5	92	9o	88	6	18	34	51
* min	(%)		97,75										81	73	64	56

ο Tabelle 5; Fi It er parameter d = 8 »um ί = ο, 9958 η = 5 (d - 4,25 cm)

	(cm	Β"1)	2	,5	2	5	15,	3	34
	(mm	H2O)	1		92	,5	18		55
% min	(%)		85	,5	/5	8ο		73

Tabelle

Filterparameter:

12 ,um

ί = o,994o

η	- ί	J (d *	4,	8	cm)	5	1o	/5	12,5	15	/5	17	,5	2o	,5	22	,5	η	2	- 5	(d	7	3 cm)	75	15	,5	2o
uk	(cm		2	,5	2,6	7	,5	9	14		18		23	,5	27		1	/5	5	6	,5 1o	5	14	/5	19,5
Δρ	(mm	H2O)	1	,5	92	85		85	81	79	/5	76		75		93	/5	2,5	85	,5 8,		65		57
1	min	C%)	93	,5									,5	9o	81,

Tabelle 8 Filterparameter: kombinierte Filter n₃ + n₄ + n₅ (d₃ + d₄ + d₅ — 7,9 cm)

uk	(cm s~ )	1	/6	4	,5	1o	,2	15	,5	2o	,2
P	(mm H2O)	O	,5	3		8	16	,5	24
1min <%>	97	98	,2	98	96	96

wobei n

n,

n_r

♦-* d

.um

- - * d = 8 .um

---» d

.um

9»

Tabelle 7 Filterparameter 3 kombinierte Filter n.. + n₂

d₂ Ä 9,25 cm)

wobei η

ⁿ2 ^{s 5} -

d_v = 8 yum d= 4 ,um

O CD CO

σ -ο σ> cn

uk	6,7 cm	cm	1o5	2°	u	X	1o4	1	,8	15,6	5	C	U	,8	Ϊ	.1o4	*	34	3	1o5	Cu	3	1o	4	%
ΔΡ	6 mm H	1o6	1o5	C	cm	,8	χ 1o4	S		17	5		cm *	,8	χ 1o4	96,2	58		cm	X	1O4	95
Ci		9 χ	1o5		4	X	1o4	96	,7	Ci	5		3	,1	χ 1o4	95,3	qi	1o5	4 χ	X	1O4	95,5
5 χ	χ 1o5		3	X	1o4	95	,8	cm	1©5	2	,2	χ 1o4	96,1	cm	1o5	4,5	1o	4	93,7
7 x	χ 1o5	2	,1	χ 1o4	96	,4	1o6	1o5	3	,5	χ 1o4	94,5	5 χ	3S 1©5	3,8	X	1O4	92,5
3,5	X 1O5	3	X	1O3·	95	,5	6, χ 1o	1o5	2	X	1o3	95,7	1o6	1o5	3 5E	X	1O4	93,1
2,5		1	,5	χ 1o3	96		8 JS 1o	1o5	1	X	1o3	97,5	6 ss	χ 1o5	2,4	1o	3	95
1,7		4			98		4 ss 1©		7	X	1o3	98,2	4 32	1o5	1,5	1o	3	96,4
	W	2			98		3,5 ss		3			98,4	3,5		9 χ	X	1o3	97,4
			,7	&		2,8 χ		2	25	%		3 32	t min	5 χ	,5o	&	97,5
					1,7 χ						2,5		2,5
	95				1 ί HP θ £7 es? ώώ		94,			2 S£		= 92
						1O5
		^ »in

.F-CD -F-CD CD

Tabelle 9 Filterparameter: nadelgelochte Filter, wobei

	η	= 8	/um	(d *	3,5 can)	NJ	ι
	ι		/	985		cn	I
		= 1ο			•C-	to
V		= ο,		ο	O I
			-C-	I
		CD
		CO

-J cn cn

	=	2,5	cm s	5	Cu	-1	χ	1ο4	X	,7	5	i	χ	/5	1ο	min	5	Cu	5	-3	1ο	4	%	/7	7	i	χ	$	1ο	5	C U	χ	1ο"	X	15,6	24,5	34	I	34
4P		1,8	mm H	5	cm	2°	1ο	4	%	/9	5		χ	/5	1ο		5	cm		χ	χ	1ο4	95	/7	9	cm *	χ		1ο	5	cm	1ο	4	%	16,5	21	3ο
Ci	-3				2,		1ο	4	93	/3	C		1ο6	,5				4		7	χ	1ο4	94	/9	C	1ο6	/2	χ	1ο5	4/5	1ο	4	95,5
cm	X			5	-3	χ	1ο4	92	/7			3	,5	χ		1ο5	3/		3	X	1ο4	95	,5		6	/3	χ	1ο5	4 χ	χ	1ο4	93,3
4	X	1o5		6	5	X	1ο4	93	/O		cm	4	χ		1ο5	4,	1	1ο	4	96	/3		4	/8	X	1ο5	3 χ	1ο	3	92,5
7	X	1o5		2/	χ	1ο	3	93	/O	8	1	X	1ο5	1/	χ	1ο	3	95		3	/3	X	1ο5	1/9	1ο	3	94
9	5	1o5		1,	χ			96		7	2	X	1ο5	2	χ			97		2		*> min	=	8 χ	χ	1ο3	96,4
3,	8	χ 1o	6	2			97			94,	4	4			96	1				6 χ			96,7
2,	X	χ 1o		1					1ο					1				3,5			97,3
2		1o5	92,7	χ											92,2
	mi
\	SS η										95	94 ,Γ ί ■ \

Die Eintrittskonzentrationswerte sind immer zwischen 1o cm und 1o cm genommen,da es sich ergeben hat, daß der Einfang-Wirkungsgrad für diese Filter, die in der vorliegenden Testanordnung verwendet werden, für diesen Konzentrationsbereich und bei Gasgeschwindigkeiten nicht oberhalb von 7o cm s (der Einfangmechmanismus wird vorherrschend von der Diffusion bestimmt) minimal ist. Dies wird durch die Figuren 3a und 3b weiter verdeutlicht, die eine graphische Darstellung der Beziehung C. - ^ für unterschiedliche Schichtdicken und verschiedene Gasgeschwindigkeiten zeigen. Das Minimum wird ausgeprägter, wenn die Gasgeschwindigkeit steigt. Der Gesamteinfangwirkungsgrad wird in der Tat von der gegenseitigen Einwirkung von drei Erscheinungen gesteuert: Koagulation, Partikeleinfang und Mitnahme. Koagulation ist ein Prozeß, der von der Kontaktzeit und der Konzentration entsprechend der

-kt
Beziehung C/C = e bestimmt wird, wobei C die gegenwärtige und C die Eintrittskonzentration und k die Koagulationskonstante sind, die, wie experimentell gefunden wurde, von der Partikelgröße und der Turbulenz der Gasströmung abhängt.

Der Partikeleinfang als ein irreversibler Prozeß wird durch die Beziehung beschrieben:

\ = f ( ψ , R, Pe, Re, I )

wobei V der Stoßparameter (0estimmende für Einfang durch Schwerkraftkollision, d.h. bei hohen Gasgeschwindigkeiten) ist.

d
R = -=E ist der Verhütungsparameter mit d als Partikel-

^{V u d}v ^Cs ^kB ^T

durchmesser. Pe = ist die Peclet-Zahl mit D «= ■ —

als Diffusionskonstante, wobei C₀ der Cunningham-Gleitkorrekturfaktor, k_ß die Boltzman-Konstante und ,u die Gasviskosität sind.

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Re = igt die Reynolds-Zahl mit S als Gasdichte.

Bei geringen Gasgeschwindigkeiten ist die inverse Peclet-Zahl der Parameter, der den Einfangmechanismus (Diffusion) steuert.

Ein dritter Faktor, der den Einfangwirkungsgrad beeinflußt, ist die Mitnahme, die durch lokale Behinderung von Partikeln in der Nähe der einzelnen Filterfasern und lokale Strömungsänderungen im wahllosen Porenraum verursacht wird und zu Änderungen der Einfangbedingungen (t, Re) führt.

Es wird allgemein akzeptiert, daß mit zunehmendem C. der Wirkungsgrad aufgrund der Koagulation ansteigt, aufgrund des Partikeleinfangs konstant bleibt und als Ergebnis der Mitnahme absinkt. Bei kürzeren Kontaktzeiten (hohe Gasgeschwindigkeit u und/oder geringe Filterdicke) ist der Beitrag der Koagulation zum Gesamteinfangwirkungsgrad vernachlässigbar.

Bei einer gewissen (kritischen) Eintrittskonzentration C.

5-3
= ... 1o cm wird die Mitnahmetendenz die Oberhand über

den Einfang gewinnen und sogar mit zunehmender Gasgeschwindigkeit ansteigen. Als Ergebnis nimmt der Wirkungsgrad ab. Die Koagulation hat einen Anschlag, wenn die Eintrittskonzentration diesen kritischen Wert übersteigt, insbesondere bei geringeren Gasgeschwindigkeiten. Im Fall kurzer Kontaktzeiten, höherer Gasgeschwindigkeiten und/oder kleinerer Filterdicken ergibt sich, daß der Wirkungsgrad auch mit zunehmendem C. ansteigt. Dies kann durch die Tatsache erklärt werden, daß sich der Einfang-Bestimmungs-Mechanismus von der Diffusion zum Schwerkraftabfangen oder zur Schwerkraftkollision verschiebt; dieser Mechanismus wird genau durch hohe Gasgeschwindigkeiten stimuliert.

Wie von jetzt wird ein minimaler Wirkungsgrad ^_1nJ als charakteristischer Einfangwirkungsgrad für ein Filter angenommen (die *l . -Werte werden immer mit Hilfe der graphi-

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sehen Interpolation in einer graphischen Darstellung ¹I-^i bestimmt). Diese Auswahl ergibt einen Sicherheitsbereich bei der allgemeinen Bewertung. Für reale Entdunstungsbetriebsbedingungen wird der Einfangwirkungsgrad daher niemals ungünstig von den in den Tabellen angegebenen *l . -Werten abweichen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die *l-Werte den Wirkungsgrad auf der Basis der Anzahl von Partikeln wiedergeben. Diese Werte werden geringer als die entsprechenden Massenwirkungsgradwerte sein 3

d der mittlere Partikeldurchmesser und f_L die Flüssigkeitsviskosität sind. Eine Anzahl von Partikeln am Einlaß (Durchmesser d , i), die nicht eingefangen werden, werden tatsächlich zu Partikeln mit einem kleineren Durchmesser d , u gebrochen, so daß in der Beziehung

_m - 1o^Z - <1</ - \ ) -^ immer %_m > ^_n gilt.

Partikelanzahl-Wirkungsgrade von 95% sind folglich vergleichbar mit Gewichtsbewahrungen oder -beständigkeiten (¹^_n.)* di^e 99% weit übersteigen.

Die Tabellen geben auch die Beziehung zwischen u und d für verschiedene Filtergestaltungen an. Diese Beziehungen, die Druckabfallkennlinien genannt werden, sind in den Fig. 4a und 4b aufgezeichnet. Der Druckabfall ist ein wichtiger Parameter für die Betriebskosten und damit für den wirtschaftlichen Wert des Filters als Entdunstungsmedium. Deshalb ist eine kritische Abschätzung.der Filtereigenschaften, insbesondere des Einfangwirkungsgrads als Funktion des Druckabfalls wichtig. Fig. 4a gibt als Funktion von u den Druckabfall über der

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leeren Filteranordnung (ohne eingesetztes Filter) (Kurve 1) und der Anordnung unter Anwendung einer Gewebeschicht von 8 ,um-Fasern (Dicke 8,5 mm), durch die trockener Stickstoff strömt (Kurve 2) und durch die schließlich ein Mischgasstrom

8 — "i

(C^ > 1o cm ) (Kurve 3) strömt, an. Fig. 4b gibt den Einfluß der Filterdicke auf den Druckabfall wieder. Kurve 1 ist identisch mit Kurve 3 von Fig. 4a, während die Kurven 2 und den zunehmenden Druckabfall für drei bzw. fünf Schichten aus 8 .um-Fasern verdeutlichen.

Allgemein kann gesagt werden, daß der Druckabfall mit zunehmender Gasgeschwindigkeit, zunehmendem Durchmesser, zunehmender Filterdichte, zunehmender Filterdicke (Anzahl von Gewebeschichten) , zunehmender Dunstkonzentration, zunehmender Gasdichte und zunehmender Gasviskosität ansteigt. Beim Entdunstungsprozeß kann der Gesamt-Druckabfall als Ergebnis zweier kummulativer Erscheinungen angesehen werden. Die erste ist der Beitrag viskoser und turbulenter Energieverluste des Gases infolge der Reibung mit den Faserwänden, die der Beziehung

& P = Au + Bu folgt, wobei A und B experimentell zu bestimmende Koeffizienten sind. Der untersuchte Bereich von Gasgeschwindigkeiten entspricht dem laminaren Geschwindigkeitsbereich und einem Teil des turbulenten Geschwindigkeitsbereichs. Der Ausdruck Au gibt die laminare Strömung entsprechend dem Darcyschen Gesetz wieder und herrscht vor, bis die kritische Reynolds-Zahl erreicht wird. Von Re . steigt der Einfluß der turbulenten Strömung,bei der die kinetischen Energiever-

2 luste auftreten, rasch an. Dieser Beitrag zu δ ρ ist als Bu

ausgedrückt.

Die zweite Erscheinung betrifft die tatsächliche Verminderung des freien Raums in der Filtertextur während der Entdunstung, die auf der Bildung eines Flüssigkeitsfilms um die Fasern beruht. Die Wirkung dieser Porenverminderung im erfindungsgemäßen Filtermedium ist jedoch infolge der besonders hohen An-

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fangsporosität der verwendeten Fasergewebe minimal.

Die Fig. 5,6 und 7 sind graphische Darstellungen der Ergebnisse der Tabellen 2, 3, 4 und 5 bzw. 6. Die Kurven 1 betreffen die Einfangwirkungsgrade dickerer Filter (1o Gewebeschichten für Filter von 4 .um- und 8 ,um-Fasern: Fig. 5 und 6; 8 Schichten für Filter aus 12 ,um-Fasern: Fig. 7). Die Kurve 2 bezieht sich auf Einfangwirkungsgrade für dünnere Filter (drei Gewebeschichten). Der charakteristische minimale Einfangwirkungsgrad nimmt mit zunehmender Gasgeschwindigkeit und mit abnehmender Filterdicke, d.h. mit kürzeren Kontaktzeiten, erheblich ab. Es ergibt sich außerdem, daß kleinere Faserdurchmesser einen günstigen Einfluß auf den Einfangwirkungsgrad haben.

Die Fig. 1o und 11 wurden zur Erläuterung der beiden Erscheinungen angefügt. Aus Fig. 1o läßt sich ableiten, daß der Gewinn beim Einfangwirkungsgrad für ein Filtermedium aus 8 ,umFasern als Ergebnis der Zunahme der Filterdicke über Io cn relativ gering ist und gegenüber Gasgeschwindigkeitsänderungen weniger empfindlich ist. Eine Filterdicke von ca. 1o cm für 8 ,um-Fasern scheint daher optimal zu sein. Filterdicken derselben Größe können auch für andere Faserdurchmesser akzeptiert werden. Auf der anderen Seite zeigt Fig. 11 klar, daß Filtermedien mit einem Faserdurchmesser von 4 »um für fünf Schichten vorzuziehen sind, wobei die verwendete Gasgeschwindigkeit praktisch keinen Einfluß hat. Tabelle 4 zeigt, daß, wenn die Anzahl von Schichten 1o ist, auch 8 .um-Fasern noch einen geeigneten Wirkungsgrad ( ^_1nJ_n > 9o%) garantieren, so daß allgemein Faserdurchmesser, die 1o ,um nicht übersteigen, vorzuziehen sind.

Die Ergebnisse der Tabellen 8 und 9 sind in Fig. 8 graphisch aufgezeichnet. Die Anwendung kombinierter Filter ist deutlich vorteilhaft für den Einfangwirkungsgrad über einen weiten Bereich von Gasgeschwindigkeiten. Kurve 1 bezieht sich

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auf ein Filter, das aus überlagerten Gewebeschichten besteht, nämlich vier Gewebeschichten von 12 ,um-Fasern nahe der Filtereinlaßseite, nächst diesem drei Gewebeschichten aus 8 «um-Fasern und als Einfassung nahe der Filterauslaßseite weitere drei Schichten von 4 .um-Fasern. Der Faserdurchmesser nimmt daher von der Einlaß- zur Auslaßseite ab, und die Gesamtfilterdicke beträgt etwa 7,9 cm. Der Wirkungsgrad für diesen Filteraufbau ist höher als für ein Filter aus fünf Gewebeschichten mit einem Faserdurchmesser von 8 ,um nahe der Filtereinlaßseite, das mittels fünf Gewebeschichten mit einem Faserdurchmesser von 4 .um nahe der Auslaßseite eingefaßt ist (Kurve 2), obwohl die Gesamtfilterdicke sich hier auf 9,25 cm beläuft. Diese hohen Wirkungsgrade sind das Ergebnis selektiver Einfangwirkungsgrade der verschiedenen Fasern in dem Filter.

Schließlich zeigt die Kurve 1 in Fig. 9 den größeren Wirkungsgrad von Fasergeweben mit 8 »um-Fasern, die mittels Nadellochens verdichtet wurden, verglichen mit der gleichen Menge von Fasergeweben, die nicht mittels Nadellochens verdichtet wurden (in beiden Fällen 1o Schichten aus 8 .um-Fasern) (gestrichelte Linie 2). Darüberhinaus wird dieser Anstieg des Wirkungsgrads von kleineren Druckabfallverlusten begleitet, die auf die geringere Filterdicke, die von der Verdichtung herrührt, zurückzuführen sind. Dies kann auch aus einem Vergleich zwischen den Tabellen 4 und 9 abgeleitet werden. In der Praxis bedeutet dies, daß Filter, die aus genadelten Geweben bestehen, eine hohe Einfangleistung und niedrige Betriebskosten (geringer Druckabfall) mit einem minimalen Filtervolumen (und damit minimalem Installationsvolumen) vereinen, was einen zusätzlichen Vorteil der Erfindung darstellt.

Zur Demonstrierung der wirtschaftlichen Vorteile, insbesondere der geringen Betriebskosten (geringes ά. ρ) der erfindungsgemäßen Filter wird auf die graphischen Darstellungen in den Fig. 12 und 13 Bezug genommen, in denen die Beziehung zwischen

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dem Einfangwirkungsgrad und dem Netto-Druckabfall über dem Filter klar gezeigt ist. Die Kurven 1 und 2 in Fig. 12 geben die Veränderung für ein Filtermedium von 1o bzw. 5 Gewebeschichten mit einem Faserdurchmesser von 4 ,um an, während die Kurven 3 und 4 ein Filtermedium von zehn bzw. fünf Gewebeschichten mit einem Faserdurchmesser von 8 ,um betreffen und die Kurven 5 und 6 sich auf ein Filtermedium aus acht bzw. fünf Gewebeschichten mit einem Faserdurchmesser von 12 .um beziehen. Die gestrichelten Linien a, b und c geben konstante Gasgeschwindigkeiten von 2,5 cm-s , 5 cm-s bzw. 15 cm·s wieder. Die Wirkungsgrade sind für 12,um-Fasern und für dünnere Filter aus 8 .um-Fasern (Kurve 4) zweifellos ungünstig.

Fig. 13 zeigt daß kombinierte Entdunster den Druckabfall begünstigen. Die Kurve 1 bezieht sich auf die Kombination von vier Gewebeschichten mit d= 12 ,um, drei Gewebeschichten mit d = 8 ,um und drei Gewebeschichten mit d = 4 »um, während Kurve 3 die Beziehung für eine Gewebekombination aus fünf Gewebeschichten mit d = 8 »um und fünf Gewebeschichten mit d = 4 ,um wiedergibt. Die Kurve 2 entspricht der Kurve von Fig. 12.

Ungeachtet der voranstehenden speziellen Beschreibung der Erfindung ist klar, daß weitere Abwandlungen vorgenommen werden können, die sich beispielsweise auf Konstruktionsmerkmale der Vorrichtung, wie etwa der Anordnung von Einlaß- und Auslaßeinrichtungen, der Form und Anzahl von Filtern, die im Gehäuse angeordnet sind, etc. beziehen können. Es ist beispielsweise möglich, eine Anzahl von konzentrischen Kerzenfiltern im Gehäuse mit konzentrischen freien Räumen dazwischen anzuordnen, wobei diese Filter nacheinander vom Gasstrom durchsetzt werden, um beispielsweise einen selektiven Trenneffekt zu ermöglichen. In ähnlicher Weise können in einer horizontalen Leitung eine oder mehrere Zwischenkammern mit großen

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Durchmessern angeordnet werden, in denen eine Anzahl von im wesentlichen flachen Filtermedien mit freien Zwischenräumen senkrecht zur Gasströmung angeordnet sein können. Der Faserdurchraesser in den aufeinanderfolgenden Filtermedien nimmt vorzugsweise entsprechend der Richtung der Gasströmung ab. Der erste Teil der Kammer an der Gaseinlaßseite besitzt vorzugsweise eine konische Form und weitet sich in der Richtung der Gasströmung, so daß die Gasgeschwindigkeit abnimmt. Die Fläche der nachfolgenden Gasmedien steigt beispielsweise in Übereinstimmung mit der Konusform der Kammer an. Der zweite Teil der Kammer verbindet dann den ersten Teil mit der Gasauslaßseite auf eine geeignete Weise. Geeignete Auslässe sind am Boden der Filtermedien angeordnet, um die eingefangene Flüssigkeit abfließen zu lassen. Das Filtermedium, das zuerst vom dunstbeladenen Gasstrom gekreuzt wird, kann auch als eine Vereinigungseinrichtung dienen.

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Claims (23)

1. Patentansprüche

   λϊ Filtervorrichtung für die Entfernung von Flüssigkeitspartikeln aus einem Gasstrom, mit einer Filtereinrichtung, mit einer Einrichtung zum Durchleiten des Flüssigkeitspartikel enthaltenden Gasstroms durch die Filtereinrichtung und mit einer Einrichtung zur Entfernung des Gasstroms, von dem wenigstens ein Teil der Flüssigkeitspartikel entfernt wurde, aus der Filtereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung ein Filtermaterial enthält, das wenigstens teilweise aus einem Material mit einer Porosität von wenigstens ©j,985 besteht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Auslaß (4) für die Flüssigkeit der vom Filtermaterial entfernten Partikel»
3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2_V dadurch gekennzeichnet , daß das Filtermaterial von den Flüssigkeitspartikeln befeuchtbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Filtermaterial eine Porosität von wenigstens o,99 besitzt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial eine Porosität von wenigstens o,995 besitzt.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Filtermaterial aus wenigstens einem faserigen Gewebe besteht.

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7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Gewebe Stapelfasern enthält.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch g e k e nnzeichnet, daß das Gewebe zufällig orientierte Fasern oder Fäden enthält.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Gewebe Fasern mit einem Durchmesser von 1 bis 5o .um besitzt.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Fasern einen Durchmesser von 1 bis 1o ,um aufweisen.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 1o,dadurch

    gekennzeichnet , daß das Filtermaterial aus einer Vielzahl von faserigen Geweben zusammengesetzt ist, wobei der Durchmesser der Fasern in atifeinanderfolgenden Geweben in Strömungsrichtung des Gasstroms abnimmt.
12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Gewebe bzw. die Gewebe Metallfasern enthalten.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Gewebe bzw. die Gewebe rostfreie Stahlfasern enthalten.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Gewebe bzw. die Gewebe Fasern mit einer rauhen Oberfläche enthalten.
15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß das faserige Gewebe

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    nadelgelocht oder gepreßt wurde.
16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß das Filtermaterial eine Dicke von nicht mehr als Io αα besitzt.
17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß das Filtermaterial die Form von einem oder mehreren konzentrisch angeordneten hohlen Zylindern hat.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß das Filtermaterial mittels eines Stützwerks aus einer oder mehreren Schichten aus Drahtgeflecht gehalten wird.
19. 19. Verfahren zur Filterung eines Gasstroms, der Flüssigkeitspartikel enthält, bei dem der Gasstrom ein Filtermaterial durchläuft, dadurch gekennzeichnet , daß das Filtermaterial wenigstens zum Teil aus einem Material mit einer Porosität von wenigstens o,985 besteht, wodurch wenigstens ein Teil der flüssigen Partikel aus dem Gasstrom entfernt wird.
20. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß der Gasstrom eine Strömungsgeschwindigkeit von nicht mehr als 7o cm/sek. durch das Filtermaterial besitzt.
21. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 2o, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Teil der Flüssigkeitspartikel eine Partikelgröße von weniger als 1 »um besitzt.

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22. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet , daß ein Filtermaterial nach einem der Ansprüche 3 bis 18 verwendet wird.
23. 23. Gas, gekennzeichnet durch die Filterung mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 19 bis 22.

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