用于在液体和气体之间进行物质传递和/或热交换的结构性组件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在液体和气体之间进行物质传递或热交换的结构性组件（１）。该结构性组件包括多个具有彼此平行的波纹（Ｇ）的板（２，３）。相邻的板被设置成使其通道方向垂直。每一个板具有一个波纹高度（Ｈ），和一个波纹宽度（Ｂ）。所述波纹高度（Ｈ）与波纹宽度（Ｂ）满足公式Ｈ／Ｂ≥０．７５，优选满足公式Ｈ／Ｂ≥１，更优选满足公式Ｈ／Ｂ≥２。所述具有波纹的板可以具有三角型或正弦波形波纹形状。所述板上的通道的方向可以设置成相对垂直方向呈大约４５°－７０°的角。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在液体和气体之间进行物质传递和/或热交换的结构性组件，其中，所述结构性组件包括多个具有彼此平行的波纹的板，所述板上的波纹形成通道，其中，将具有波纹的相邻的板设置成使其通道方向垂直，而且，其中，每一个板的波纹具有一个波纹高度H和一个波纹宽度B。这种类型的结构性组件本身通常是已知的。当所述板具有正弦波形波纹时，波纹宽度通常采用接近π的数值，而波纹高度所采用的数值大约为1。在这里，π和数值1的单位通常为cm。对这种类型的结构性组件来说，具有波纹的接合板(又被称为波纹板)彼此之间通常是垂直设置的，以使由波纹板形成的流通通道彼此垂直，在两个相互垂直的交叉通道的开放一侧的部位形成所谓的界面。通过相互垂直的通道沿不同方向流动的气流在所述界面处彼此接触。通过一个组件的压降是气流流过该组件时所遇到的流阻所造成的，所述压降一方面在很大程度上取决于所述气流在与具有波纹的所述板的接触表面处所遇到的流阻，另一方面，取决于由于在所述界面处产生的流动效应而造成的阻力，所述流动效应又被称为界面效应，如紊流。在这种场合下所持的观点是，如果H/B之比过高的话，气相不能很好的混合，或者混合不好。因此，在实验中所使用的波纹高度波纹宽度的比低于0.3-0.5，就是说，H/B≤0.3-0.5。为了保持通过所述结构性组件的压降较小，具有波纹的板(在实践中是垂直设置的)通常被设置成使其通道方向大体上与垂直方向呈30°角，不过，该角在实践中通常不超过45°。这样做的理由是，当所述通道方向相对垂直方向的角度(比较)大时，通过该组件的流阻太大。本专利技术的目的是提供一种在前序部分所述类型的改进的结构性组件。所述目的是根据本专利技术实现的，其中，波纹高度H与波纹宽度B的比满足公式H/B≥0.75。随着H/B比例的提高，在所谓界面处产生的流阻效应的影响降低，因为在具有较高H/B之比的部位，所述气体与所述界面的平均距离增加。不过，在所述波纹形板和气流之间的接触表面处所经历的流阻的增加，会改变由于所谓界面效应所造成的流阻的降低，因为当H/B之比提高时，所述板和气流之间的每个通道的接触表面变大。不过，另人吃惊的是，业已发现在所述接触表面处的流阻的提高，胜过了由于降低所述界面的尺寸所产生的优点(顺便说一句，这样一来还会附带减少一个组件中的界面的总数)，而且，还不会出现或很少出现其它预料中的缺陷，或者这些缺陷被所获得的优点所抵消。当H/B之比≥0.75时，发现所述惊人的有利效果就已经出现了，当H/B之比≥1时，其本身就能够清楚地证明这一点，而且当H/B之比≥2时特别显著。可以了解的是，根据波纹形状的类型，在实践中还会产生H/B之比的上限，因为如果H/B值过高的话，所述流动表面将产生一个太大的缝隙样形状，同时产生与紊流效应和/或流阻效应相关的缺陷。另外，特别是在非矩形情况下，例如筒型容器，为了适度填充该容器，需要最低数量的板。特别是对于具有波纹的金属板来说，如果所述板具有三角形、梯形或矩形波纹形状的话，基于成本考虑，根据本专利技术将是有利的。这是因为这种类型的形状，特别是三角形波纹形状，可以通过折叠由片状金属或合适的塑料板比较容易地制成。不过，从流体技术学角度考虑，根据本专利技术，实际上通常会优选具有接近正弦波形的波纹的板材，优选纯正弦波形波纹形状。在涉及前序部分所提到类型的结构性组件时，而且在本专利技术的结构性组件中，一个重要的参数是所谓的比表面积，其单位是m2/m3。所述比表面积事实上是每立方米组件的所述板的接触面积。在实践中普遍采用的所谓比表面积的值为大约125m-1，大约200m-1，大约250m-1和大约500m-1。假设需要、希望或规定某一特定的比表面积，根据本专利技术，B和H优选构成下列方程的解Ap=4B∫0π2sin2α+(BπH)2dα]]>该方程可以用数学方法加以解答。根据该方程，对于特定的比表面积来说，B和H之间的关系可以用二维作图的曲线表示。为了通过所述结构性组件获得最佳的液体流动，根据本专利技术，如果所述具有波纹的板是大体上垂直设置的将是有利的。根据本专利技术的一种优选实施方案，将一个或几个所述的波纹板设置成使其通道方向相对垂直方向形成至少大约45°的角。优选地，将一个或几个所述波纹板设置成使其通道方向相对垂直方向大体上呈55°-65°的角，如相对垂直方向呈大约60°的角。对于由现有的具有波纹的板组成的结构性组件来说，以上通道方向的角度在实际上是无法达到的，因为该组件的流阻将是一个很大的值。不过，根据本专利技术却惊人地发现，较大的H/B比例，有可能形成高达大约70°的通道方向与垂直方向的角度。通道方向与垂直方向之间较大角度的好处是，通过这种方式可以在通过该结构性组件向上流动的气体与通过该结构性组件向下流动的液体之间更好地进行质量转移。必须指出的是，与现有技术相比，根据本专利技术，采用相对垂直方向低于45°的通道方向，如相对垂直方向10-45°也可以获得十分有利的效果。采用以上较小的角度，通过本专利技术组件的压降低于常规组件的压降。当所述结构性组件以如下方式设置在一个容器中时，为了限制位于从一个通道到另一个通道的过渡部分的、在连接其壁或壁部分的边缘部位的气体的流阻，根据本专利技术，如果所述具有波纹的板在连接所述壁部分的管道末端具有孔将是有利的，所述设置方式为由所述波纹板形成分布在相对的壁或其壁部分之间的通道，特别是当这些通道相对垂直方向具有较大的角度时。所述孔使得流动的气体容易由沿一个方向分布的通道进入沿另一个垂直的方向分布的通道。特别是对于具有较大截面积的容器来说，或者对于具有较大直径的筒形容器来说，所述边缘部分优选由所述壁延伸10-20cm，这取决于所谓的比表面积。在本文中，较大的筒形容器被理解成直径1m或更大的容器。具体地讲，对于较小的容器来说，所述边缘部分的延伸长度大约占该容器宽度/高度的大约10％-20％，而且对于筒形容器来说，其延伸长度大约占该容器直径的10-20％。按照一种优选实施方案，所述孔的直径至少为2mm，优选最大20mm，或者在非圆形孔的情况下，具有与此相当的流通面积。下面将结合附图对本专利技术作更详细地说明。其中附图说明图1示意性地表示一种三角形波纹形状，其中，较详细地示出了其少数几个参数；图2表示由四层组成的本专利技术结构性组件的一部分的透视示意图；图3表示本专利技术容器的示意图，局部为剖视图；图4表示一个具有正弦波形波纹形状的波纹的示意图；图5是一种实验设置的高度示意性的示意图；图1示意性地表示一种三角形波纹形状，它具有一个波纹高度H和一个波纹宽度B。可以看出，所述波纹高度H和波纹宽度B可以与图4所示正弦波形波纹形状的波纹的相同的方式设置。图2以举例形式示出了一种高度示意形式的本专利技术的结构性组件，举例来说，该组件包括四层具有波纹的板(又被称作波纹板)，每一个板具有一种三角形波纹形状。就具有波纹的板2而言，可以看出，每一个具有波纹的板2形成多个垂直于波纹G的方向分布的通道。因此，所述开口于下侧的通道6或开口于上侧的通道7的通道方向K垂直于波纹G的方向分布。从图2的实施例可以看出，波纹板3与具有波纹的板2相同，所不同的是它们的取向。不过，本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在液体和气体之间进行物质转移和／或热交换的结构性组件，其中，所述结构性组件包括多个具有彼此平行的波纹的板，由所述板上的波纹形成通道，其中，相邻的板被设置成使其通道方向垂直，其中，每一个板的波纹具有波纹高度Ｈ和波纹宽度Ｂ，其特征在于波纹高度Ｈ与波纹宽度Ｂ的比满足公式Ｈ／Ｂ≥０．７５。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GF武尔莱，
申请(专利权)人：苏舍化学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]