Ein Koaleszenzfilter und ein nachgeschalteter Tropfenabscheider können beide Flüssigkeit abscheiden, aber ihre Anteile an der abgeschiedenen Flüssigkeit haben nicht denselben Nenner wie die Gesamtabscheideeffizienz. Li, Ji und Chen verwendeten einen Unterdruck-Luftprüfstand mit einer schwerflüchtigen Flüssigkeit, um diese Unterscheidung zu untersuchen. Die Studie wog die injizierte Flüssigkeit und die aus der Gehäusewand, der Patrone und dem Gewebe gesammelte Flüssigkeit. Dieser Artikel folgt dem Experiment und behält die drei Massenverhältnisse bei. Er erklärt, warum ein geringer Gewebeanteil nicht die Flüssigkeit am Auslass quantifiziert und warum die Stufenleistung bei übereinstimmender Tröpfchengröße, Beladung und Strömungsbedingungen verglichen werden muss.

Ein Erdgasfilterabscheider muss möglicherweise Feststoffpartikel und mitgerissene Flüssigkeit bewältigen. Eine Koaleszenzpatrone und ein Maschenelement erfüllen in einem mehrstufigen Abscheider unterschiedliche Aufgaben. Um Angebote zu vergleichen, muss ein Käufer wissen, ob sich ein angegebener Prozentsatz auf die gesamte in die Anlage eingespeiste Flüssigkeit, auf die von einem Element erfasste Flüssigkeit oder auf die noch aus der Baugruppe ausgetragene Flüssigkeit bezieht. Eine Zahl ohne Nenner kann zu einer falschen Interpretation führen, selbst wenn der ursprüngliche Versuch eindeutig war.

Li, Ji und Chen entwickelten einen Prüfstand nach dem Vorbild eines horizontalen Erdgasfilters [1]. Diese Übersicht untersucht, was die Wägemethode unterscheiden kann, was die Vergleiche von Geschwindigkeit, Tröpfchen und Beladung tatsächlich zeigen und welche Messungen ein Käufer noch benötigt, um eine angebotene Baugruppe zu bewerten.

Abbildung 1. Luft/DOS-Apparatur mit Zufuhreinrichtung, Differenzdruckmessungen, Sammelflaschen und Auslassabsaugung. Li, Ji und Chen [1], Originalabbildung 1 (Druckseite 123). Funktionsfähige englische Neuziechnung. Keine aus der Zeichnung abgeleiteten Abmessungen.

Das Experiment verwendete ein Zerstäubungssystem, eine Abscheideanordnung und eine Luftzufuhr unter Unterdruck. Druckluft und ein flüssiger Zulauf gelangten in eine Zerstäubungsdüse. Der Beitrag beschreibt die Messung der Tröpfchenverteilung mit einem Partikelanalysator. Der erste transparente Zylinder enthielt eine Glasfaserpatrone mit einer effektiven Filtrationslänge von 460 mm und einem Außendurchmesser von 86 mm. Der zweite Zylinder enthielt einen Metallgewebe-Nebelabscheider. U-Rohr-Manometer maßen den Druckabfall über der Patrone und dem Gewebe getrennt.

Die Flüssigkeit war Dioctylsebacat (DOS) mit einer angegebenen Dichte von 913 kg/m³ und einer Viskosität von 25 mPa·s bei 20 °C. Die Autoren betrachteten die Verdunstung bei Raumtemperatur als vernachlässigbar. Sie konditionierten eine Patrone, die bereits Flüssigkeit enthielt, bis keine zusätzliche Flüssigkeit mehr aufgenommen wurde und ihr Druckabfall stabil war. Der Prüfstand verwendete Luft und DOS, sodass die Ergebnisse diese Testbedingungen charakterisieren. Eine andere Gasdichte, Flüssigkeit oder ein anderer Betriebsdruck können die Leistung derselben Trenngeometrie verändern.

Die Autoren wogen die eingeführte Flüssigkeit W. Getrennte Behälter sammelten die Flüssigkeit an der vorderen Gehäusewand W₁, die aus der Koaleszenzkartusche abgelassene Flüssigkeit W₂ und die vom Gitter gesammelte Flüssigkeit W₃. Ihre Definitionen sind:

η vergleicht die erfasste Masse mit der injizierten Masse. p₁ und p₂ verteilen die erfasste Masse auf die Orte. Beispielsweise lag in der Geschwindigkeitsserie der angegebene Netzanteil zwischen 0,3 % und 0,7 % der gesammelten Masse. Dieser Prozentsatz sagt dem Leser nicht die Flüssigkeitsbeladung am Auslass. Selbst die Differenz zwischen injizierter und gesammelter Masse kann nicht ausschließlich dem Austrag am Auslass zugeordnet werden, ohne die in der Apparatur gespeicherte Flüssigkeit und andere Messeffekte zu berücksichtigen.

Abbildung 2. Druckverlustverläufe der Kartusche für vier Anströmgeschwindigkeiten. Li, Ji und Chen [1], Originalabbildung 2 (Druckseite 124). Näherungsweise digitalisierte Kurve aus dem gedruckten Diagramm. Die ursprüngliche Messdatei war nicht verfügbar.

Abbildung 3. Filtereffizienz und Anteil der aus der Kartusche zurückgewonnenen gesammelten Flüssigkeit gegenüber der Anströmgeschwindigkeit. Li, Ji und Chen [1], Originalabbildung 3 (Druckseite 124). Näherungsweise digitalisierte Kurve aus dem gedruckten Diagramm. Die ursprüngliche Messdatei war nicht verfügbar.

Abbildung 4. Anteil der gesamten gesammelten Flüssigkeit, die aus dem nachgeschalteten Netz zurückgewonnen wurde, gegenüber der Anströmgeschwindigkeit. Li, Ji und Chen [1], Originalabbildung 4 (Druckseite 124). Näherungsweise digitalisierte Kurve aus dem gedruckten Diagramm. Die ursprüngliche Messdatei war nicht verfügbar.

Abbildung 5. Druckverlaufsgeschichten der Kartusche für vier mittlere Tröpfchendurchmesser. Li, Ji und Chen [1], Originalabbildung 5 (Druckseite S. 124). Näherungsweise digitalisierte Kurve aus dem gedruckten Diagramm. Die ursprüngliche Messdatei war nicht verfügbar.

Abbildung 6. Filtereffizienz und Flüssigkeitsanteil der Kartusche gegenüber dem Tröpfchendurchmesser. Li, Ji und Chen [1], Originalabbildung 6 (Druckseite S. 125). Näherungsweise digitalisierte Kurve aus dem gedruckten Diagramm. Die ursprüngliche Messdatei war nicht verfügbar.

Abbildung 7. Druckverlustverläufe der Kartusche für vier DOS-Aerosolbeladungen. Li, Ji und Chen [1], Original Abbildung 7 (Druck S. 125). Näherungsweise digitalisierte Kurve aus dem gedruckten Diagramm. Die ursprüngliche Messdatei war nicht verfügbar.

Abbildung 8. Filtereffizienz und Flüssigkeitsanteil der Kartusche gegenüber DOS-Aerosolbeladung. Li, Ji und Chen [1], Original Abbildung 8 (Druck S. 125). Näherungsweise digitalisierte Kurve aus dem gedruckten Diagramm. Die ursprüngliche Messdatei war nicht verfügbar.

In der Face-Velocity-Serie verwendeten die Autoren eine Einlassflüssigkeitskonzentration von 18,5 g/m³ und einen mittleren Tröpfchendurchmesser von 20 μm. Sie berichteten, dass der Druckabfall zunächst langsam anstieg, dann schneller zunahm, bevor er sich einpendelte. Sie interpretierten dies dahingehend, dass sich Flüssigkeit zunehmend in der Kartusche ansammelte, bis Drainage und Mitreißen ein Gleichgewicht erreichten. Sowohl die Gesamtabscheideeffizienz als auch der Anteil der Kartusche nahmen mit der Geschwindigkeit innerhalb dieser Serie zu. Das Gewebe sammelte noch etwas Flüssigkeit. Sein geringer Anteil steht im Einklang mit seiner stromabwärtigen Position in diesem Prüfstand und belegt nicht, dass ein Gewebe für eine andere Tröpfchenpopulation unnötig wäre.

Die Tröpfchengrößen-Serie hielt die Anströmgeschwindigkeit bei 0,10 m/s und die Beladung bei 11 g/m³ konstant. Das Paper berichtet, dass eine Erhöhung der mittleren Tröpfchengröße die Gesamtabscheideeffizienz steigerte, während der Anteil der Patrone an der abgeschiedenen Flüssigkeit tendenziell sank. Die Beladungsserie hielt die Geschwindigkeit bei 0,10 m/s und den mittleren Durchmesser bei 20 μm konstant. Eine Erhöhung der Flüssigkeitsbeladung steigerte erneut die Gesamteffizienz und verringerte den Anteil der Patrone im getesteten Bereich. Eine Änderung der Gesamtabscheidung kann mit einer Änderung dessen einhergehen, wo diese Flüssigkeit abgeschieden wird. Diese Vergleiche sollten als separate Serien gelesen werden und nicht zu einer einzigen Leistungskurve zusammengefasst werden.

Auch die Zeitreihe des Berichts ist für einen Vergleich von Bedeutung. Ein nahe am Beginn der Flüssigkeitsbeladung abgelesener Druckabfall stellt einen anderen Patronenzustand dar als eine Ablesung, nachdem sich der Abfluss stabilisiert hat. Die veröffentlichten Kurven beschreiben diese Zustände für den Prüfstand. Ein Laborvergleich kann das Vorkonditionierungsverfahren, das Probenahmeintervall und das Kriterium für ein stabiles Ergebnis angeben und dann Anfangs- und stabilisierte Ablesungen getrennt berichten. Andernfalls können zwei Druckabfallwerte, die bei derselben Nenndurchflussrate entnommen wurden, unterschiedliche Flüssigkeitsinventare im Element beschreiben.

Beim Vergleich eines Erdgas-Filterabscheiders fordern Sie die Eintritts-Flüssigkeitsbeladung und die Tröpfchengrößenverteilung, die Gasbedingungen, den Druckabfall pro Stufe, die gesammelte Masse nach Position und die Messung des Austragsaustrags an. Der Prüfstand veranschaulicht, wie diese Messungen zu definieren und ihre Verhältnisse zu interpretieren sind. Um die Ergebnisse auf den Druckerdgasbetrieb zu übertragen, verwenden Sie repräsentative Gaseigenschaften und Flüssigkeitsverhalten und messen Sie den Austritt unabhängig. Dadurch wäre es möglich, die Gesamtabscheidung, den Beitrag jeder Sammelposition und jede den Abscheider verlassende Flüssigkeit zu trennen.

Alle oben genannten Verhältnisse sind dimensionslos. Multiplizieren Sie mit 100, um sie als Prozentsätze auszudrücken. Die angegebenen 0,3 %–0,7 % sind p₂ in der Geschwindigkeitsreihe. Sie beschreiben den zitierten Prüfstand und nicht die Bewertung eines kommerziellen Abscheiders.

[1] Li, B., Ji, Z. und Chen, H. (2007). „Experimentelle Untersuchung der Gas-Flüssigkeits-Trennung in Erdgasfiltern“. Erdgasindustrie, 27(10), S. 123–125. Abschnitte I–IV und Abbildungen 1–8. Abbildung 1 ist eine funktionale Neuziechnung. Abbildungen 2–8 zeigen ungefähre Ablesungen aus den veröffentlichten Diagrammen. https://www.sciengine.com/parse/pdf/1000-0976/89E36EC2A19044F79A2867261AF6E9F9.pdf

Titelfoto: U.S. Department of Energy, Oak Ridge-Archiv. Der Gesundheitsphysiker Max Scott aus Oak Ridge positioniert eine Probe an einem Gammazähler. Arbeit der US-Regierung, gemeinfrei gemäß dem Quelldatensatz. Redaktioneller Bildausschnitt und Titellayout. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HD.5B.026_(11874519294).jpg