Die Erfindung betrifft einen Kühlturm mit einem in einem Wärmeaustauschraum untergebrachten Flüssigkeitsverteiler u. mindestens einem durch die Flüssigkeit über eine Welle antreibbaren Ventilator, der Gas, z.B.
Luft, durch den Wärmeaustauschraum fördert. Solche Kühltürme finden einen grossen Anwendungsbereich insbesondere bei thermischen Kraftwerken, bei denen nukleare oder fossile Brennstoffe verwendet werden, sowie bei olraffinerien und chemischen Fabriken.
Bei solchen Kühltürmen wird in der Regel Wasser dadurch gekühlt, dass es durch einen feststehenden Flüssigkeitsverteiler im Innern des Kühlturms versprüht wird, worauf es dann in Tröpfchenform unter dem Einfluss der Schnerkraft im Wärmeaustauschraum nach unten fällt und auf seinem Weg Wärme auf die im Gegenstrom oder Querstrom fliessende Luft abgibt bzw. teilweise verdampft und so dem verbleibenden Wasser Wärme entzieht. Für die Kühlwirkung ist dabei die Kühllufttemperatur und -menge, die Grösse der Tröpfchen und die von diesen zurückgelegte Weglänge von besonderer Bedeutung.
Die meisten Kühltürme werden heute mit einer Luftumwälzvorrichtung, z. B. einem Ventilator, versehen, weil dadurch die Kühlluftzufuhr verbessert wird, was wiederum gestattet, die Kühltürme bedeutend kleiner und weniger kostspielig zu konstruieren als sogenannte Naturzugkühltürme, bei denen die Luftbewegung vom natürlichen Kaminzug abhängt. Kühltürme mit Luftumwälzvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass für den Betrieb dieser Luftumwälzvorrichtungen ein erheblicher Energiekonsum in Kauf genommen werden muss.
So benötigt beispielsweise der Antriebsmotor für den Ventilator eines Kühlturmes für ein Kraftwerk mit 100000 Kilowatt Leistung eine Anschlussleistung von etwa 700 Kilowatt.
Es ist bereits vorgeschlagen worden (DT-AS 1111220), das im Kühlturm versprühte Wasser relativ weit oben im Wärmeaustauschraum zum Teil wieder aufzufangen und dann das Gefälle bis zum Fuss des Kühlturmes auszunützen, um eine dort plazierte Turbine anzutreiben, die auf der gleichen Welle sitzt wie der Ventilator.
Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass damit ein Teil des Wassers aus dem Wärmeaustauschraum entzogen wird und somit am Wärmeaustauschprozess nicht mehr teilnehmen kann. Die Kühlwirkung pro Volumeneinheit des Wärmeaustauschraumes ist daher relativ klein. Des weiteren besteht der zusätzliche Nachteil, dass durch die Auffangvorrichtung ein unerwünschter Strömungswiderstand für die Kühlluft geschaffen wird, was wiederum eine erhöhte Antriebsleistung für den Ventilator bedingt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kühlturm zu schaffen, der die Vorteile der bisherigen Kühltürme mit Motor angetriebenen Ventilator besitzt, jedoch keine zusätzliche Energie zum Antrieb eines Ventilatormotors benötigt, keine kostspielige und die Funktion des Kühlturmes beeinträchtigende Auffangvorrichtung für das Wasser zum Antrieb einer teueren Turbine am Fusse des Kühlturmes bedarf und auch eine grosse Kühlwirkung pro Volumeneinheit des Wärmeaustauschraumes besitzt.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei einem Kühlturm der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass in einem Abstand vom Flüssigkeitsverteiler koaxial zum Ventilator ein Rad mit schräg zur Falllinie der aus dem Flüssigkeitsverteiler fliessenden Flüssigkeit geneigten Flügeln angeordnet ist, welches mit dem Ventilator zum Antrieb desselben gekuppelt ist.
Dadurch wird erreicht, dass die zum Hinaufpumpen und Versprühen der Flüssigkeit benötigte Energie mindestens zum Teil noch zum Antrieb des Ventilators ausgenützt werden kann. Beim Aufprall der Wassertropfen auf die Flügel des Rades entsteht eine Kraftkomponente, welches das Rad in Drehung versetzt. Da das Rad mit dem Ventilator gekoppelt ist, wird auch dieser bewegt. Beim Aufprall der Wassertropfen auf die Flügel des Rades werden diese Wassertropfen weiter zersprüht, wodurch natürlich die Kühlwirkung erhöht wird. Das Rad übernimmt also noch zusätzlich die Funktion von Sprühtellern oder Sprühblechen. Da zum Antrieb des Ventilators keine zusätzliche Antriebsleistung mehr erforderlich ist, können die bisher sehr grossen Betriebskosten massiv reduziert werden.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform des Kühlturmes weist das Rad eine innere Nabe und einen äusseren Reifen auf, zwischen welchen die Flügel speichenförmig angeordnet sind. Dies ermöglicht eine einfache und günstige Konstruktion. Es ist möglich, die Nabe als auch den Reifen auf Laufrollen zu lagern. Es ist dies eine besonders günstige technische Lösung, die auch Rücksicht darauf nimmt, dass das Rad je nach Betriebstemperatur erheblichen Dimensionsänderungen ausgesetzt wird. Zweckmässig erfolgt die Kraftübertragung vom Rad auf den Ventilator über ein Getriebe.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
Wie die schematische Darstellung in der Zeichnung zeigt. weist der Kühlturm einen Kühlturmmantel 1 auf, der in der Regel aus einer Betonschale besteht, die an ihrem unteren Teil Lufteinlassöffnungen 2 besitzt. Die Luft bildet dabei das gasförmige Kühlmedium, auf welches im Innern des Kühlturms, im sogenannten Wärmeaustauschraum 5, Wärme vom Wasser übertragen wird.
Der stationäre Flüssigkeitsverteiler 7 ist von herkömmlicher Bauart und besteht aus einer Anzahl von Wasserrinnen 8, aus denen durch Öffnungen 9 das Wasser in den Wärmeaustauschraum 5 treten kann. Bei seinem Fall nach unten trifft es auf das Rad 11 auf, das man auch als Wasserrad bezeichnen könnte. Es besteht im wesentlichen aus einer inneren Nabe 12 und einem äusseren Reifen 14 zwischen welchen sich speichenförmig Flügel 15 erstrecken, welche in einem Winkel zur Falllinie geneigt sind. Beim Aufprall der Wassertropfen entsteht daher eine Kraftkomponente, welche das Rad 11 in Bewegung setzt.
Das Rad 11 dient dem Antrieb des Ventilators 13, der auf einer Welle 14 sitzt. Es wäre möglich, das Rad
11 direkt mit der Welle 14 zu verbinden. Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel ist jedoch auf der Nabe 12 des Rades 11 ein Zahnkranz 15' vorgesehen, in welchen mindestens ein Zahnrad 17 eingreifen kann, das mit einem Kegelrad 19 verbunden ist. Dieses erste Kegelrad 19 ist mit einem zweiten Kegelrad 21 im Eingriff, das fest auf der Welle 14 sitzt.
Sowohl die Nabe 12 als auch der Reifen 14 des Rades 11 können auf Laufrollen 25 laufen. Da das Rad 11 im Betrieb erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, erleidet es auch erhebliche Dimensionsänderungen. Diese sind aber ohne Bedeutung, wenn eine Lagerung auf Laufrollen 25 verwendet wird.
Die Welle 14 wird auf übliche Weise gelagert.
Zweckmässigerweise wird dabei auch ein Drucklager 27 vorgesehen. Im Betrieb des Kühlturms fliesst das zu kühlende Wasser in den Flüssigkeitsverteiler 7 und fällt aus den Öffnungen 9 auf die Flügel 15 des Rades 11, wobei es dieses in Bewegung versetzt und dabei selbst weitgehend versprüht. Eine weitere Versprühung findet dann auf den Sprühtellern 34 und den Sprühblechen 33 statt, worauf dann das Wasser in der Auffangwanne 35 gesammelt und wieder dem Verbraucher zugeführt wird.
Währenddem das Wasser von oben nach unten fällt, strömt kalte Luft durch die Lufteinlassöffnungen 2 nach oben und übernimmt dabei einen Teil der Wärme des Wassers. Ein weiterer Teil der Wärme wird dem Wasser durch Verdampfen eines Teils desselben entzogen.