TECHNISCHE INFORMATION CSL 2013

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1 TECHNISCHE INFORMATION CSL 2013 CALDYN Zweistoffdüsen CSL Apparatebau GmbH

2 Funktionsprinzip Bei dem von CALDYN entwickelten Zerstäubungsprinzip werden Flüssigkeit und Druckluft bei relativ niedriger Geschwindigkeit in einer Mischkammer zusammengeführt und auf die Schallgeschwindigkeit des Zweiphasengemisches beschleunigt. Der hierdurch am Düsenaustritt erzeugte Drucksprung bewirkt bei der Expansion des Gemisches in die Gasatmosphäre die Zerteilung der flüssigen Phase in feine Tropfen (siehe Abb.). Funktionsweise CALDYN Düsen CSL Da die charakteristische Schallgeschwindigkeit eines Flüssigkeits- Gas-Gemisches deutlich geringer ist als die Schallgeschwindigkeit der Gas- und Flüssigkeitsphase (siehe Abb.), ergeben sich in der Düse geringe Reibungs- und Beschleunigungsdruckverluste. Der für die Zerstäubung erforderliche Drucksprung am Düsenaustritt ist daher mit geringem Energieeinsatz erreichbar. Die Schallgeschwindigkeit des Flüssigkeits-Gas-Gemisches ist in einem weiten Bereich des Gasvolumenanteils nahezu konstant (siehe Abb.). Dies ermöglicht die kontrollierte Zerstäubung stark veränderlicher Flüssigkeitsmengen. Eigenschaften Die CALDYN Zweistoffdüsen erzeugen ein definiertes enges Tropfenspektrum. Durch Variation des Eingangsdrucks und der Flüssigkeitsmenge lassen sich unterschiedliche Wurfweiten und Tropfengrößenverteilungen erzielen. Die Flüssigkeitsmenge lässt sich vom Maximaldurchsatz bis zum Nulldurchsatz stufenlos regeln. Der Sprühwinkel einer einzelnen CALDYN Düse beträgt nur 15. Damit lässt sich eine Zerstäubung auch in kleinsten Kanälen realisieren. Die Kombination von Einzeldüsen in einem Düsenkopf oder entlang einer Lanze (vgl. Typenübersicht) ermöglicht die Erzeugung beliebiger Sprühwinkel und erlaubt damit eine optimale Anpassung an verschiedene Kanal- oder Behälterquerschnitte. Der Einsatz von Zerstäubungsdüsen in verfahrenstechnischen Prozessen erfordert eine sichere Bestimmung der Sprüheigenschaften. Neben den theoretischen Berechnungsmethoden wurden daher am CALDYN Versuchsstand umfangreiche Tropfengrößenmessungen mittels eines PDPA-Lasermessgeräts durchgeführt (siehe Abb.). PDPA-Messung Tropfengrößen und Geschwindigkeiten PDPA-Messprotokoll CALDYN Düsen haben, bedingt durch das Zerstäubungsprinzip mit innerer Mischung, große Austrittsöffnungen und arbeiten mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten. Daher können sowohl feststoffhaltige Flüssigkeiten (bspw. Abwasser, Kalkmilch oder Klärschlamm) als auch hochviskose Flüssigkeiten zerstäubt werden. Neben der Tropfengrößenverteilung ist in vielen Anwendungsfällen die Wurfweite des Düsensprays von Interesse. Das CALDYN Auslegungsprogramm ermöglicht die Bestimmung der Geschwindigkeitsprofile im Sprühstrahl für die unterschiedlichsten Auslegungsbedingungen (siehe Abb.). Sendeoptik Lasermessgerät Auslegungsprogramm CALDYN Düse CSL Schallgeschwindigkeit Luft/Wasser- Gemisch Tropfengeschwindigkeitsverteilung

3 Regelung Inbetriebnahme Der empfohlene Mindestdruck auf der Treibgasseite am Düseneintritt beträgt 2,2 bar (ü). Durch die innere Mischung von Flüssigkeit und Treibgas herrscht an der Mischkammer der Düse gleicher Druck auf der Flüssigkeit- und Treibgasseite. Die Regelung der Flüssigkeitsmenge erfolgt über ein Regelventil (Hand-, Pneumatik- oder Motorantrieb). Aufgrund der Druckdifferenz über dem Regelventil muss auf der Flüssigkeitsseite der Vordruck mindestens 0,5 bar (ü) über dem Treibgasdruck liegen. Auf der Treibgasseite wird über ein selbsttätiges Druckregelventil ein konstanter Vordruck an der Düse eingestellt (siehe Abb.). Die Treibgasmenge stellt sich, abhängig von der eingestellten Flüssigkeitsmenge, in der Düse automatisch ein. Aufgrund der inneren Mischung von Flüssigkeit und Treibgas steigt der Treibgasverbrauch bei sinkender Flüssigkeitsmenge an (größerer freier Querschnitt für die Gasphase in der Düse). Um einen zu hohen Treibgasverbrauch im Teillastbetrieb zu vermeiden, kann ein selbsttätiges Durchflussregelventil nach dem Druckregelventil vorgesehen werden (siehe Abb.). Dieses Ventil hält durch Druckänderungen vor der Düse die Treibgasmenge unabhängig von der eingestellten Flüssigkeitsmenge konstant. Die Flüssigkeitsmenge kann von Nulldurchsatz bis zur maximalen Menge stufenlos geregelt werden. Bei Verwendung eines Durchflussregelventils ist ein Mindestvordruck von 3 bar (ü) erforderlich. Zur Erzielung optimaler Einstellbedingungen empfehlen wir, die Zulaufleitung für die Flüssigkeit auf eine Geschwindigkeit von 1-3 m/s bei Maximallast auszulegen. Die Flüssigkeitsleitung sollte möglichst steigend zur Düse hin verlegt werden, um Lufteinschlüsse mit der Gefahr von Pulsationen zu vermeiden. Die Treibgasleitung sollte auf eine Gasgeschwindigkeit von m/s dimensioniert werden. Einzeldüsen und Lanzen mit einem Düseneinsatz (Typen CSL_A, CSL_C, CSL_DE und CSL_DEK gemäß der nachfolgenden Typenübersicht) können in horizontaler, vertikaler oder beliebiger anderer Position montiert werden. Bei Lanzen mit mehreren Düseneinsätzen ergeben sich je nach Typ Einschränkungen für die Einbauposition. Aufgrund der inneren Mischung von Flüssigkeit und Treibgas in der Düse empfehlen wir, am Treibgasanschluss ein Rückschlagventil anzubringen (siehe Abb.). Damit wird verhindert, dass beim Ausfall der Treibgasversorgung Flüssigkeit in die Treibgasleitung läuft. Bei der Inbetriebnahme ist zunächst immer die Treibgasleitung zu öffnen. Wenn sich der erforderliche Druck vor der Düse aufgebaut hat, kann die gewünschte Flüssigkeitsmenge zu dosiert werden. Beim Abschalten ist zuerst die Flüssigkeitsleitung zu schließen. Damit die Restflüssigkeit in der Düse zerstäubt wird, sollte die Treibgasleitung für eine Nachlaufzeit von ca Sekunden geöffnet bleiben. Anschließend die Treibgasleitung schließen. Gerechnetes Geschwindigkeitsprofil einer CALDYN Düse CSL Regelung einer CALDYN Düse CSL

4 Typ : CSL_A Beschreibung : Einzeldüse Innengewinde (DIN ISO 228) Anwendungen : Verdüsung von Flüssigkeiten in Laborapparaten, Mischern etc. Material : , Alloy C22, , , PP, PVDF, PTFE, andere Werkstoffe auf Anfrage Typ : CSL_C Beschreibung : Einzeldüse mit vorgezogener Mischkammer Gewinde (ISO oder NPT) Rohr (Schneidringverschraubungen) Klemmringverschraubung (verschiebbar) Trägerflansch (DIN oder ANSI) Anwendungen : Verdüsung von Flüssigkeiten in Apparaten mit kleinen Einbauöffnungen und/oder großen Einbautiefen. Durch Verwendung einer verschiebbaren Klemmringverschraubung (siehe Abbildung) kann die Einbautiefe auch nachträglich verändert werden. Eindüsung von Harnstofflösung oder Ammoniakwasser in SNCR-Verfahren. Material : , Alloy 600, Alloy C22, andere Werkstoffe auf Anfrage

5 Typ : CSL_DE Beschreibung : Zerstäubungslanze mit einem ausschraubbaren Düseneinsatz. Sprührichtung in Lanzenachse oder geneigt mit einem Winkel. Gewinde (ISO oder NPT) Rohr (Schneidringverschraubungen) Flansche (DIN oder ANSI) Trägerflansch (DIN oder ANSI) Schutzrohr mit Anschluss für Schleierluft Verschiebevorrichtung für variable Einbautiefen Wassergekühlte Ausführung Düseneinsatz aus Sintermetall bei Verdüsung von abrasiven Stoffen Anwendungen : Eindüsung von Harnstofflösung oder Ammoniakwasser in SCR-Verfahren, Quenching, Sprühabsorption, Aerosolvergrößerung, Luftbefeuchtung Material : , , , Alloy 600, Alloy C22 Typ : CSL_DEK Beschreibung : Kunststoff-Zerstäubungslanze mit einem ausschraubbaren Düseneinsatz. Sprührichtung in Lanzenachse oder senkrecht zur Lanzenachse. PP-Losflansche mit Stahleinlage. Vorschweißbunde aus PP oder PVDF Trägerflansch (DIN) Düseneinsatz aus PTFE Anwendungen : Eindüsung von Flüssigkeiten in Wäschersystemen, Aerosolvergrößerung, Luftbefeuchtung Material : PP, PVDF

6 Typ : CSL_DMR Beschreibung : Zerstäubungslanze mit mehreren ausschraubbaren Düseneinsätzen. Sprührichtung zur Lanzenachse geneigt mit einem Winkel. Gewinde (ISO oder NPT) Flansche (DIN oder ANSI) Trägerflansch (DIN oder ANSI) Sonderflansche (bspw. Rechteckflansch) Verschiebevorrichtung für variable Einbautiefen Schutzrohr mit Anschluss für Schleierluft Wassergekühlte Ausführung Anwendungen : Eindüsung von Harnstofflösung oder Ammoniakwasser in SCR-Verfahren, Quenching, Aerosolvergrößerung, Luftbefeuchtung Material : , , , Alloy 600, Alloy C22 Typ : CSL_DMRK Beschreibung : Kunststoff-Zerstäubungslanze mit mehreren ausschraubbaren Düseneinsätzen. Sprührichtung senkrecht zur Lanzenachse. PP-Losflansche mit Stahleinlage. Vorschweißbunde aus PP oder PVDF Trägerflansch (DIN) Düseneinsatz aus PTFE Anwendungen : Eindüsung von Flüssigkeiten in Wäschersystemen, Aerosolvergrößerung, Luftbefeuchtung Material : PP, PVDF

7 Typ : CSL_DML Beschreibung : Zerstäubungslanze mit mehreren ausschraubbaren Düseneinsätzen in Reihe. Sprührichtung senkrecht zur Lanzenachse. Gewinde (ISO oder NPT) Flansche (DIN oder ANSI) Trägerflansch (DIN oder ANSI) Sonderflansche (bspw. Rechteckflansch) Verschiebevorrichtung für variable Einbautiefen Wassergekühlte Ausführung Anwendungen : Eindüsung von Harnstofflösung oder Ammoniakwasser in SCR-und SNCR-Verfahren, Quenching, Aerosolvergrößerung, Wäscher, Luftbefeuchtung Material : , Alloy C22, andere Werkstoffe auf Anfrage Typ : CSL_DMLK Beschreibung : Kunststoff-Zerstäubungslanze mit mehreren ausschraubbaren Düseneinsätzen in Reihe. Sprührichtung senkrecht zur Lanzenachse. PP-Losflansche mit Stahleinlage. Vorschweißbunde aus PP oder PVDF Trägerflansch (DIN) Düseneinsatz aus PTFE Anwendungen : Eindüsung von Flüssigkeiten in Wäschersystemen, Aerosolvergrößerung, Luftbefeuchtung Material : PP, PVDF

8 Hauptvorteile des CALDYN Systems Geringer Energieverbrauch Enges Tropfenspektrum Großer Regelbereich Dampf als Treibmedium verwendbar Zerstäubung von feststoffhaltigen und hochviskosen Flüssigkeiten möglich Verschleißfeste und verstopfungsfreie Düsen Leistungen Das CALDYN Leistungsspektrum umfasst alle Leistungen von der Lieferung von Standarddüsen, Lieferung von speziell auf Kundenwünsche abgestimmten Zerstäubungssystemen, Engineering für Anwendungen der Zerstäubungstechnik (Quenching, Sprühverdampfung, Wäscher etc.) bis hin zu kompletten Anlagen. Für viele Anwendungsgebiete sind detaillierte technische Informationen verfügbar, die wir Ihnen bei Bedarf gerne zusenden. Referenzen CALDYN hat u. a. an folgende Firmen Zerstäubungsdüsen und -systeme geliefert: Apparatebau GmbH Grashofstraße 12, D Ettlingen Tel / / Fax / info@caldyn.de / Internet: