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Die Erweiterung des kombinierten Teilchen-/Rohr-Modells für den Druckabfall in gasdurchströmten Packungen mit dem Wegfaktor

The extension of the combined particle-/pipe-model for the pressure drop of gasflow in packings with the tortuosity factor

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Zusammenfassung

Einleitend wird die Entwicklung skizziert bei den Packungs-Kolonnen mit a) geschütteter Packung, b) wirbelfähiger Packung und c) geordneter Packung.

Zum Erfassen des Druckabfalls beliebiger Packungen wird das theoretisch begründete Teilchen- /Rohr- Modell für Kugel- Packungen erweitert mit einem Anpassungs-parameter. Dazu wird der Wegfaktor μ herangezogen. Dies ist das Verhältnis der mittleren Länge des Strömungsweges zur kürzest möglichen Länge des Strömungsweges, der Packungshöhe.

Für die geschüttete Packung mit dem Raschig-Ring wurde der größte Wegfaktor μ ≈ 2,0 ermittelt; bei den neueren Füllkörpern nimmt der Wegfaktor von μ ≈ 1,7 für den Pall-Ring auf μ=1,384 für den Super-Ring ab. Bei der wirbelfähigen Packung mit der Hohlkugel gilt vorraussetzungsgemäß μ=1,0. Der Kleinstwert μ=0,933 ergab sich für die geordnete Packung Mellapak. Das neue Modell erweist sich als allgemein anwendbar.

Abstract

In an introduction the development is demonstrated for the packing columns with a) dumped packing, b) fluidisable packing and c) structured packing.

To calculate the pressure drop of any packing the theoretically developped particle- /pipe-model for sphere packing is extended with an adjusting parameter. For this the tortusoity factor μ is used. It is the quotient of the mean length of the streaming way and the shortest length of the streaming way, the height of the packing.

For the dumped packing with the Raschig-ring the greatest tortuosity factor μ ≈ 2,0 was found; for the newer packing elements the tortuosity factor diminishes from μ ≈ 1,7 for the Pall-ring to μ=1,384 for the Super-ring. For the fluidisable packing with the hollow sphere according to the assumptions μ=1,0 is valid. The smallest tortuosity factor μ=0,933 was found for the structured packing Mellapak. The new model is demonstrated to be universally applicable.

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Abbreviations

a S :

spezifische Füllkörperoberfläche (Füllkörperoberfläche pro Ruheschichtvolumen)

A S :

Füllkörperoberfläche

c″:

Gas-Geschwindigkeit

\(\bar c''\) :

Gas-Leerrohrgeschwindigkeit

d K :

Kolonnendurchmesser

d R :

äquivalenter Rohrdurchmesser, Gl. (2)

d T :

äquivalenter Teilchendurchmesser, Gl. (1)

l R :

äquivalente Länge eines gewinkelt verlaufenden Kanals

l S :

Ruheschichthöhe

N R :

Anzahl paralleler Rohre beim Rohr-Modell

Δ p :

Druckabfall

Re R :

Reynolds-Zahl des Rohres, Gl. (8)

Re kr :

kritische Reynolds-Zahl, Gl. (6)

γ D :

Druckabfallzahl

ρ″:

Dichte des Gases

ν″:

kinematische Viskosität des Gases

ζ ‴ S :

Feststoffanteil in der Ruheschicht

ζ ″ S :

Lückenanteil in der Ruheschicht (1−ζ ‴ S )

μ :

Wegfaktor, Gl. (3)

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Authors and Affiliations

  1. Am Honigbaum 25, D-65817, Eppstein-Niederjosbach, Deutschland

    W. A. Stein

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  1. W. A. Stein
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Herrn Prof. Dr. -Ing. Dr. - Ing. E. h. Hans Dieter Baehr zur Vollendung des 70. Lebensjahres gewidmet.

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Stein, W.A. Die Erweiterung des kombinierten Teilchen-/Rohr-Modells für den Druckabfall in gasdurchströmten Packungen mit dem Wegfaktor. Forsch Ing-Wes 64, 65–69 (1998). https://doi.org/10.1007/PL00010850

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