CH692759A5 - Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Kühlleistung eines Wärmetauschers durch Flüssigkeitsverdustung. - Google Patents

Description

  



  Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen eines Mediums mit vorzugsweise Umgebungsluft in mindestens einem aus Kühlrippen und Rohrregistern bestehenden Wärmetauscher, wobei die Rohre vom zu kühlenden Medium durchflossen werden, sowie ein Verfahren zur Erhöhung der Kühlleistung mindestens eines Wärmetauschers durch Flüssigkeitsverdunstung unter Verwendung der Vorrichtung. 



  Mit Rohrregistern und Kühlrippen versehene Wärmetauscher zum Kühlen eines beispielsweise flüssigen Mediums, welches durch die Rohre fliesst, sind weit verbreitet. Dabei wird beispielsweise Umgebungsluft oder ein Kühlgas durch die aus Rippen und Rohren gebildeten Packungen getrieben, um das in den Rohren fliessende Medium abzukühlen, welches in der Regel mit einer höheren Temperatur in das Register des Wärmetauschers eintritt als die Temperatur der Kühlungsluft bzw. des Kühlgases. 



  Um die Kühlung des Mediums gegenüber der reinen Kühlung mittels des Kühlgases bzw. der Umgebungsluft zu verstärken, wird in einer Reihe von Patentschriften empfohlen, die Rohre mittels einer weiteren Flüssigkeit zu besprühen. Durch die mindestens teilweise Verdunstung bzw. Verdampfung der Flüssigkeit auf den Rippen und der Rohroberfläche wird in Folge der Verdampfungswärme ein zusätzlicher Kühleffekt erzeugt. Derartige Vorrichtungen und Verfahren zum zusätzlichen Besprühen von Rohrregistern in Wärmetauschern werden beispielsweise in der FR-2 270 541, CH-593 469, CH-686 532, WO-85/03 339 und WO-96/22 497 beschrieben, sowie wird in der DE-2 615 431 ein ähnliches System zum Reinigen von Rohrbündeln offenbart. Bei all diesen Verfahren und Vorrichtungen werden die Rohre bzw.

   Kühlrippen in den Wärmetauschern mittels Wasserdüsen besprüht, wobei diese Wasserdüsen teils seitlich, teils oberhalb des Wärmetauschers angeordnet sind, und insbesondere bei seitlicher Anordnung erfolgt die Besprühung in Richtung der durch den Wärmetauscher getriebenen Kühlungsluft. Beim Besprühen von oben erfolgt der Durchtritt der Kühlungsluft in der Regel von unten. Teilweise werden auch Düsenanordnungen beschrieben, welche hin und her bewegt werden und welche intermittierend betrieben werden, um die versprühte Flüssigkeitsmenge zu optimieren und gegebenenfalls um zu verhindern, dass nicht überflüssige, nicht verdampfte oder verdunstete Flüssigkeit unterhalb des Wärmetauschers abtropft. 



  Bei allen Vorrichtungen und Verfahren ergibt sich dann das Problem der Verwendung von Düsen, welche durch Verunreinigungen, Kalkablagerungen usw. verstopft werden können. Zudem muss insbesondere bei seitlichem Besprühen ein relativ starker Strahl gegen die Kühlrippen gerichtet werden, damit wenigstens ein Teil der Kühlrippen und Wärmetauscherrohre mittels der Flüssigkeit besprüht wird. Die Gefahr ist aber gross, dass ein Teil der Kühlrippen und Rohre gar nicht durch die Flüssigkeit benetzt wird. 



  Die Verwendung von bewegbaren Düsenanordnungen und das intermittierende Betreiben der Flüssigkeitsbesprühung macht die Verwendung zusätzlicher Steuerungen notwendig. Insbesondere die in der CH-686 532 verwendeten Molekulardüsen können leicht verstopfen, selbst wenn in dieser Patentschrift die Verwendung von so genanntem voll entsalztem Osmosewasser vorgeschlagen wird, wobei wiederum die Verwendung dieses so genannten Osmosewassers die Verwendung von rostfreiem Stahl oder eines dementsprechenden Korrosionsschutzes bei der Herstellung der Kühlrippen und Rohre notwendig macht. 



  Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Vorrichtung bzw. einem Verfahren zur Erhöhung der Kühlleistung eines Wärmetauschers durch Flüssigkeitsverdunstung geeignete und möglichst einfache Massnahmen vorzuschlagen, mittels welchen die im Wärmetauscher angeordneten Kühlrippen bzw. Wärmetauscherrohre auf einfachste Art und Weise mit der Flüssigkeit beschickbar sind, durch deren Verdunstung bzw. Verdampfung die Kühlleistung erhöht werden kann. 



  Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe mittels einer Vorrichtung gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 sowie mittels eines Verfahrens gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 16 gelöst. 



  Vorgeschlagen wird eine an sich zum Kühlen eines fluiden Mediums bekannte Vorrichtung, bei welcher das fluide Medium in mindestens einem aus Rohrbündeln und Kühlrippen bestehenden Wärmetauscher gekühlt wird, wobei die Rohre vom zu kühlenden Medium durchflossen werden und die Kühlrippen von einem Kühlgas bzw. von Umgebungsluft angeströmt bzw. durchströmt werden. Erfindungsgemäss ist für die Beaufschlagung der Vorrichtung mit einer Flüssigkeit für zusätzliche Kühlung infolge Flüssigkeitsverdunstung oberhalb des oder der aus Kühlrippen und Rohrbündeln gebildeten Wärmetauscher(s) eine Einrichtung zum Verteilen der Flüssigkeit vorgesehen, welche ein die Kühlrippen wenigstens nahezu überdeckendes, poröses Flächengebilde oder ein poröses Hohlraumsystem aufweist, um die Flüssigkeit flächig zu verteilen und auf die Kühlrippen auszugeben bzw. diese zu flu ten.

   Mit anderen Worten wird der oder die Wärmetauscher von oben quer zur Strömungsrichtung des Kühlgases bzw. der Luft flächig geflutet, wobei die Verteilung der Flüssigkeit mittels der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Verteileinrichtung erfolgt. 



  Die Kühlrippen oder Lamellen des oder der Wärmetauscher(s) können durch den ganzen Wärmetauscher hindurch durchgehend ausgebildet sein, oder aber zwischen den einzelnen Rohrbündeln unterbrochen sein, was auf das Beschicken mittels der Flüssigkeit keinen Einfluss hat. 



  Die erfindungsgemäss vorgeschlagene Verteileinrichtung für die Flüssigkeit liegt vorzugsweise auf den Kühlrippen auf, wobei zwischen dem porösen Flächengebilde bzw. Hohlraumsystem und den Kühlrippen beispielsweise eine gitterartige Struktur angeordnet werden kann. 



  Das Flächengebilde bzw. das Hohlraumsystem ist vorzugsweise schwammartig ausgebildet, und/oder weist ein Gewebe, ein Wabengitter, ein Vlies oder ein filzartiges Gebilde auf. Das Hohlraumsystem kann aber durch ein kiesartiges Bett und/oder ein mit Füllstoffen, wie insbesondere Raschigringen und dgl. gefülltes Bett, gebildet werden. 



  Schlussendlich kann das Flächengebilde bzw. das Hohlraumsystem für eine Grobverteilung durch ein Lochblech überdeckt sein, wobei die Lochungen derart, wie beispielsweise aufgebordet, ausgebildet sind, dass die Flüssigkeit wenigstens nahezu gleichzeitig und gleichmässig durch die Lochungen hindurch in das Flächengebilde oder Hohlraumsystem hindurchtritt. 



  Weiter bevorzugte Ausführungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 14 charakterisiert. 



  Zusätzlich zu den erfindungsgemäss vorgeschlagenen Ausführungsvarianten wird vorgeschlagen, dass seitlich am Wärmetauscher bzw. den Kühlrippen in Strömungsrichtung des Kühlgases bzw. der Umgebungsluft vorgeschaltet ein durchlässiges, wabenartiges System angeordnet ist, welches ebenfalls mit einer oder der Flüssigkeit beschickbar ist, geeignet, um das durch die Wabenstruktur hindurchtretende Kühlgas bzw. die Umgebungsluft mit Flüssigkeit zu beladen und adiabatisch vorzukühlen. 



  Diese wabenartige Struktur besteht vorzugsweise aus einem saugfähigen Material, wie beispielsweise einem faserartigen oder einem kartonartigen Material, welches zusätzlich behandelt sein kann, um Schrumpf, Verrotten oder dgl. zu verhindern. Selbstverständlich kann an Stelle der wabenartigen Struktur auch eine grobfilterartige Struktur verwendet werden oder ein mit Füllkörpern, wie wiederum mit Raschigringen, gefülltes Bett, durch welches hindurch das Kühlgas bzw. die Umgebungsluft hindurchtritt und gleichzeitig mit Flüssigkeit beladen bzw. benetzt wird. 



  Da in der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Vorrichtung keine Düsen verwendet werden, welche verstopfen können, und es zudem nicht speziell nachteilig ist, wenn der oder die Wärmetauscher mit mehr Flüssigkeit beschickt wird bzw. werden, als verdunstet bzw. verdampft, kann die erfindungsgemässe Vorrichtung im Kreislauf betrieben werden, d.h. abtropfende Flüssigkeit kann in einer Auffangeinrichtung aufgefangen und mittels einer Fördereinrichtung erneut in die oberhalb des oder der Wärmetauscher angeordneten Verteileinrichtung zugeführt werden. Dabei muss selbstverständlich die verdunstete bzw. verdampfte Flüssigkeitsmenge mindestens im Kreislauf ersetzt werden.

   Da in der erfindungsgemässen Vorrichtung nicht zwingend beispielsweise voll entsalztes Wasser als Kühlflüssigkeit verwendet werden muss, sondern beispielsweise Rohwasser, enthärtetes oder teilentsalztes Wasser verwendet werden kann, wird vorzugsweise ein Teil der rückgeführten Flüssigkeit, welche nicht verdampft oder verdunstet ist, im Kreislauf ersetzt, damit die Anreicherung der Wasserinhaltsstoffe (Mineralsalze, Verunreinigungen usw.) begrenzt wird. 



  Das erfindungsgemäss vorgeschlagene Verfahren zur Erhöhung der Kühlleistung eines Lamellenrohrwärmetauschers der genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass die Wärmetauscherlamellen mit der Flüssigkeit von oben beflutet werden, wobei der Massenstrom so gewählt wird, dass die ganze Wärmetauscheroberfläche wenigstens nahezu immer benetzt ist und damit der Verdunstungs- bzw. Verdampfungsprozess dauernd aufrechterhalten wird. Der Wärmetauscher wird vorzugsweise von oben und quer zur Luftrichtung geflutet. 



  Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 16 bis 22 charakterisiert. 



  Die Erfindung wird nun anschliessend beispielsweise und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. 



  Dabei zeigen: 
 
   Fig. 1 einen zum Kühlen vorgesehenen Lamellenrohrwärmetauscher mit einer erfindungsgemässen Flüssigkeitsverteileinrichtung sowie einer dem Wärmetauscher vorge schalteten Füllkörperwabe in Perspektive und im auseinander gezogenen Zustand, 
   Fig. 2 im Schnitt eine Kühlanlage, aufweisend mehrere Wärmetauscherbatterien sowie Flüssigkeitsverteileinrichtungen und Füllkörperwaben im zusammengesetzten, montierten Zustand, 
   Fig. 3 explosionsartig auseinander gezogen und in Perspektive eine erfindungsgemässe Flüssigkeitsverteileinrichtung, 
   Fig. 4 ein Lochblech für die Grobverteilung der Flüssigkeit in der Verteileinrichtung gemäss Fig. 3, und 
   Fig. 5 in Perspektive eine Füllkörperwabe. 
 



  Fig. 1 zeigt in Perspektive und in explosionsartig auseinander gezogener Darstellung einen erfindungsgemässen Lamellenrohrwärmetauscher 1, welcher durch eine Flüssigkeitsverteileinrichtung 21 überdeckt ist und welchem eine wabenartige Struktur 41 vorgeschaltet ist. Auf Grund der Übersichtlichkeit und der besseren Darstellung sind sowohl Verteileinrichtung 21 wie auch die Wabenstruktur 41 vom Wärmetauscher 1 entfernt dargestellt. 



  Der Lamellenrohrwärmetauscher 1 besteht aus mehreren Rohrbündeln 3, welche mittels einem fluiden Medium, wie beispielsweise mit Glykol vermischtem Kühlwasser, durch einen Eintritt 5 gespiesen werden, und von welchen das fluide Medium durch einen Austritt 7 wieder ausgelassen wird. Zur Vergrösserung der Wärmetauscheroberfläche sind Lamellen 9 vorgesehen, welche zwischen den Rohrbündeln unterbrochen sind, dargestellt durch die Linie 10. 



  Für das Fluten des Lamellenrohrwärmetauschers 1 ist oberhalb eine frontseitig abgedeckt dargestellte Flüssigkeitsverteileinrichtung 21 vorgesehen, aufweisend eine Stützkassette 31 sowie von oben sichtbar eine Lochblechkassette 23 für die Flüssigkeits-Grobverteilung, welche verteilt über die ganze Fläche Lochungen 27 aufweist. Weiter umfasst die Verteileinrichtung 21 ein vorzugsweise hygrokopisches Hohlraumsystem, wie ein schwammartiges Gewebe 29 für die Flüssigkeits-Feinverteilung sowie zum Halten des schwammartigen Elementes 29 unten abschliessend ein Stützgitter 25. Schlussendlich weist das Verteilelement 21 einen Anschluss 33 auf sowie ein Anschlussrohr 35 für die Speisung des Verteilelementes 21 mit Flüssigkeit.

   Bei der für das Fluten des Wärmetauschers 1 verwendeten Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um Wasser handeln, wobei vorzugsweise teilentsalztes oder enthärtetes Wasser verwendet wird. Da keine Gefahr der Verstopfung von Düsen besteht, ist es nicht notwendig, annähernd vollständig demineralisiertes Wasser zu verwenden. Damit entfällt aber auch die Problematik der sehr hohen Korrosionsanfälligkeit in Folge der verwendeten Flüssigkeit, womit nicht zwingend rostfreier Stahl zu verwenden ist bei der Herstellung des Wärmetauschers. Es ist also durchaus möglich, so genannten korrosionsarmen Werkstoff zu verwenden bzw. weitgehendst unbehandelten Stahl, welcher beispielsweise zusätzlich für die Korrosionshemmung beschichtet ist. 



  In Richtung des Durchflusses des Kühlgases bzw. der zur Kühlung verwendeten Umluft, in Fig. 1 mit LR bezeichnet, dem Wärmetauscher vorgeschaltet ist ein wabenartiges Element 41 angeordnet, welches vorzugsweise aus einem hygroskopischen und wasserdurchlässigen Material gefertigt ist. In Fig. 1 sind die schematisch dargestellten Waben mit den Bezugszeichen 43 bezeichnet. We sentlich beim wabenartigen Element 41 ist, dass es einen geringen Luftwiderstand erzeugt, um so möglichst den Durchstrom des Kühlgases nicht zu hemmen. An Stelle von Waben ist es selbstverständlich auch möglich, ein Füllkörperbett zu verwenden, beispielsweise gefüllt mit so genannten Raschigringen. 



  Für den Betrieb des erfindungsgemässen Wärmetauschers zum Kühlen eines flüssigen Mediums, welches durch die Rohrbündel 3 fliesst, wird nun der Wärmetauscher mittels einer Flüssigkeit geflutet, welche über die Verteileinrichtung 21 an die Lamellen bzw. Kühlrippen 9 abgegeben wird. Durch das schwammartige Element 29 wird sichergestellt, dass die Verteilung der Flüssigkeit möglichst effizient und ganzflächig erfolgt, damit möglichst die gesamte Oberfläche sämtlicher Kühlrippen bzw. Lamellen benetzt wird. Dies ist ja unter anderem einer der gewichtigen Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Düseneinrichtungen, wo in der Regel nur die der Düsenanordnungen nahe gelegenen Oberflächen der Kühlrippen bzw. Lamellen mit Flüssigkeit besprüht werden können und somit ein Grossteil der Wärmetauscheroberfläche nicht benetzt wird.

   Ein weiterer gewichtiger Vorteil der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Flüssigkeitsverteileinrichtung liegt darin, dass keine Düsen vorhanden sind, welche verstopfen können. Das beispielsweise gewählte schwammartige Element 29 kann einerseits praktisch nicht verstopfen und kann andererseits auf einfachste Art und Weise wieder gereinigt werden. Die Verteileinrichtung 21 kann beispielsweise schubladenartig ausziehbar angeordnet werden, d.h. sie kann auf einfachste Art und Weise vom Wärmetauscher entfernt werden. Durch das Entfernen der Stützkassette 31 und des Stützgitters 25 kann der Schwamm entfernt, ersetzt oder gereinigt werden. 



  Damit wird es aber auch möglich, den erfindungsgemässen Lamellenrohrwärmetauscher im Kreislauf zu betreiben, da auch bei geringer Anreicherung von Mineralien in Folge des verwendeten Kreislaufes keine Verstopfungs- oder Verschmutzungsgefahr besteht. Es ist also durchaus möglich, den Wärmetauscher mit mehr Flüssigkeit zu beschicken, als bei den jeweiligen Klima- bzw. Temperaturverhältnissen verdunstet oder verdampft. Mit anderen Worten kann ein Teil der Flüssigkeit unterhalb des Wärmetauschers entweichen bzw. abtropfen, welcher beispielsweise in einer Ablaufwanne 63 bzw. in einem Auffangbecken 51 aufgefangen wird. Diese aufgefangene Flüssigkeit kann dann im Kreislauf wieder der Verteileinrichtung 21 zugeführt werden, was unter Bezug auf Fig. 2 näher beschrieben wird. 



  Schlussendlich erfolgt eine weitere Effizienzsteigerung des erfindungsgemäss vorgeschlagenen Lamellenrohrwärmetauschers 1 durch die vorgeschaltete Wabenstruktur 41, welche vorzugsweise ebenfalls mittels der Verteileinrichtung 21 mit Flüssigkeit geflutet wird. Entsprechend ist diese Verteileinrichtung in ihrer Breitenausdehnung so zu wählen, dass sie auch die obere Begrenzung der wabenartigen Struktur 41 überdeckt. Indem nun diese Wabenstruktur 41 mittels Wasser geflutet wird, erfolgt eine Beladung der hindurchtretenden Kühlluft, was zu einer adiabatischen Luftvorkühlung führt. Bekanntlich führt das Beladen des Kühlgases bzw. der Kühlluft mittels Feuchtigkeit zu einer Abkühlung derselben.

   Auch bei der Wabenstruktur 41 kann diese mit mehr Flüssigkeit geflutet bzw. beschickt werden, als die hindurchtretende Kühlluft aufnimmt, womit ebenfalls Flüssigkeit nach unten in das Auffangbecken 51 austreten kann. 



  In Fig. 2 ist eine vollständig zusammengesetzte Kühleinheit im Längsschnitt dargestellt, aufweisend vier Lamellenrohrwärmetau scher 1, 1 min , 1 min  min , 1 min  min  min , wobei nun auf Grund der vergrösserten Höhen- wie auch Breitendimension zwei Verteileinrichtungen 21 vorgesehen sind, eine mittig zwischen je einer unteren und einer oberen Wärmetauscherpackung und zuoberst, oberhalb von den beiden oberen Wärmetauscherpackungen. Entsprechend sind den unteren und den oberen Wärmetauscherpackungen je eine wabenartige Struktur 41 vorgeschaltet angeordnet.

   Schlussendlich ist die Kühleinheit überdeckt durch eine obere Abdeckung 61, wie beispielsweise eine Monoblocgehäuse-Decke, sowie ist eine Ablaufwanne 63 vorgesehen, auf welcher die Wärmetauscher angeordnet sind und welche die nicht verdampfte oder verdunstete Flüssigkeit in eine Auffangwanne 51 abführt, welche auf einem Boden 65 des Monobloc-Gehäuses gelagert ist. 



  In dieser Wanne 51 ist zudem eine Fördereinrichtung 71 vorgesehen, um Flüssigkeit aus der Wanne 51 über Leitungen 35, welche durch Anschlüsse 73 bei der Fördereinrichtung gespiesen werden, in die Verteileinrichtungen 21 zu pumpen. In der Auffangwanne 51 sind weiter ein Ablass sowie eine Speisung vorgesehen, welche nicht dargestellt sind. Über den Ablass kann beispielsweise ein Teil der Kreislaufflüssigkeit abgelassen werden, welche zusammen mit der verdunsteten bzw. verdampften Menge an Flüssigkeit über eine Speisung ersetzt wird. Dadurch wird eine Anreicherung an Mineralien begrenzt. (Die Abschlemmenge bestimmt die Anreicherungsgrenze.) 



  Schlussendlich ist schematisch mittels Pfeilen die Durchströmrichtung des Kühlmediums dargestellt, welches mit LR bezeichnet ist. Auf die Funktionsweise der Wärmetauscheranordnung bzw. Kühleinrichtung gemäss Fig. 2 muss nicht weiter eingegangen werden, da diese analog ist wie die Funktionsweise des Wärmetauschers, dargestellt in Fig. 1. 



  In Fig. 3 ist das Flüssigkeitsverteilelement 21 im explosionsartig auseinander gezogenen Zustand dargestellt. Das Verteilelement umfasst eine vorzugsweise metallene Lochblechkassette 23 mit einem Lochblech, aufweisend ganzflächig verteilte Lochungen 27. Durch den Anschluss 33 wird die Flüssigkeit auf dieses Lochblech ausgegeben. Durch die Lochungen 27 gelangt die Flüssigkeit weiter auf eine beispielsweise schwammartige Struktur 29, welche vorzugsweise aus einem saugfähigen, hygroskopischen Material gefertigt ist, sodass eine möglichst gleichmässige Flüssigkeitsfeinverteilung gewährleistet ist.

   In einer Stützkassette 31 gehalten wird die schwammartige Struktur 29 durch ein Stützgitter 25, welches wiederum beispielsweise aus Metall gefertigt sein kann und welches vorzugsweise möglichst dünn ausgebildet ist, um den Kontakt zwischen dem Schwamm und den oberen Begrenzungen der einzelnen Lamellen bzw. Kühlrippen zu ermöglichen. Durch die dargestellte Ausgestaltung des Flüssigkeitsverteilelements 21 wird eine ausgezeichnete, gleichmässige Flüssigkeitsverteilung und Abgabe an die Lamellen bzw. Kühlrippen des Wärmetauschers gewährleistet. 



  Damit die über den Anschluss 33 auf das Lochblech ausgegebene Flüssigkeit auf dem Lochblech gleichmässig verteilt wird und um ein gleichmässiges Durchfliessen der Flüssigkeit durch die einzelnen Lochungen 27 zu gewährleisten, sind die einzelnen Lochungen 27 aufgebordet, wodurch auf der Oberfläche des Bleches ein durchgehender Flüssigkeitsfilm 26 gebildet wird. 



  Diese aufgebordeten Lochungen sind in Fig. 4 erkennbar, wo das Lochblech 25 im Querschnitt dargestellt ist. 



  In Fig. 5 schlussendlich ist in Frontperspektive die wabenartige Struktur 41 dargestellt, aufweisend die einzelnen Waben 43. 



  Diese wabenartige Struktur ist wiederum aus einem hygroskopischen Material gefertigt, welches eine gute Saugfähigkeit aufweist. Geeignet sind faserartige Materialien, wie Gewebe, Vliese, Filze oder Papier, bzw. kartonartige Materialien, welche zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit mit entsprechenden Beschichtungsmaterialien versehen sein können. Wesentlich ist, dass die wabenartige Struktur einen geringen Luftwiderstand ergibt, damit das gasförmige Kühlmedium möglichst ungehindert durch diese Struktur hindurchtreten kann. Andererseits soll eine gute Benetzbarkeit des Kühlmediums ermöglicht werden, um auf Grund der Beladung zu einer adiabatischen Gas- bzw. Luftvorkühlung zu gelangen.

   Selbstverständlich ist es möglich, an Stelle der genannten Materialien auch ein Füllbett anzuordnen, beispielsweise gefüllt mit Raschigringen oder anderen geeigneten Füllmaterialien, welche eine möglichst grosse Oberfläche bei relativ geringem Luftwiderstand aufweisen. 



  Bei den in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Lamellenrohrwärmetauschern bzw. Flüssigkeitsverteilelementen und Wabenstrukturen handelt es sich selbstverständlich nur um Beispiele, welche auf x-beliebige Art und Weise abgeändert, modifiziert oder durch weitere Elemente ergänzt werden können. So ist es beispielsweise möglich, an Stelle des schwammartigen Elementes 29 in Fig. 3 ein Füllbett anzuordnen, welches mit einem geeigneten Füllstoff versehen ist. Dabei kann es sich beispielsweise um einen grobkörnigen Füllstoff handeln oder um glasartige oder keramikartige Füllkörper, wie beispielsweise Raschigringe. Wesentlich ist, dass durch das Element 29 eine möglichst gute und feine Verteilung der Flüssigkeit oberhalb der Lamellen bzw. Kühlrippen erzeugt wird, damit die Flüssigkeit möglichst gleichmässig und fein auf diesen verteilt wird.

   Grundsätzlich erfindungswesent lich ist, dass an Stelle der im Stand der Technik verwendeten Düsen für das Eingeben bzw. Auftragen der zu verdampfenden oder verdunstenden Flüssigkeit, d.h. dass an Stelle des Versprühens oder Verspritzens, die Flüssigkeit auf oder in den Wärmetauscher geflutet wird, d.h. dass ein erfindungsgemäss definiertes Verteilelement verwendet wird. 



  Alternativ oder ergänzend zu dieser erfinderischen Idee wird weiter vorgeschlagen, dass das für die Kühlung verwendete gasförmige Kühlmedium vor dem Eintritt in die Wärmetauscherpackung adiabatisch vorgekühlt wird, d.h. in einer Füllkörper- oder Wabenstruktur mittels Flüssigkeit beaufschlagt wird. 



  Dadurch ergeben sich gegenüber den heute im Stand der Technik verwendeten Wärmetauschern mit zusätzlicher Flüssigkeitsverdampfung bzw. -verdunstung zur Erhöhung der Kühlleistung gewichtige Vorteile, indem beispielsweise auf Düsen verzichtet werden kann, womit einerseits die Verschmutzungsgefahr von Düsen entfällt und zudem eine praktisch hundertprozentige Benetzung der Kühlrippen bzw. Kühllamellen erreicht wird. Zudem kann der erfindungsgemäss definierte Wärmetauscher im Kreislauf betrieben werden und ist somit auch weitgehendst von Klima- bzw. Temperaturschwankungen unabhängig betreibbar, d.h. die aufgetragene Flüssigkeitsmenge muss nicht ständig den im Tagesverlauf sich verändernden Betriebsbedingungen (Temperatur, Feuchtegehalt, Menge) des verwendeten gasförmigen Kühlmediums angepasst werden, um den Wasserverbrauch zu minimieren. 



  Schlussendlich kann die erfindungsgemäss definierte Vorrichtung zusätzlich zur Kühlung eines fluiden Mediums, welches durch die Wärmetauscherrohre fliesst, auch zur Kühlung eines Gases bzw. von Luft verwendet werden, welches bzw. welche zwischen den La mellen hindurch durch den Wärmetauscher strömt. In diesem Falle dient das durch die Rohre strömende, fluide Medium ggf. als Kühl-medium.

Claims (23)

1. Vorrichtung zum Kühlen eines fluiden Mediums in mindestens einem aus Rohrbündeln und Kühlrippen oder Lamellen bestehenden Wärmetauscher, wobei die Rohre vom zu kühlenden Medium durchflossen werden und die Kühlrippen von einem Kühlgas bzw. von Umgebungsluft angeströmt bzw. durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der aus Kühlrippen oder Lamellen (9) und Rohrbündeln (3) gebildeten Wärmetauscher (1) eine Einrichtung (21) zum flächigen Verteilen einer Flüssigkeit vorgesehen ist, um den oder die Wärmetauscher mit der Flüssigkeit zu fluten.

2.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (21) zum Verteilen der Flüssigkeit wenigstens ein die Kühlrippen (9) nahezu überdeckendes poröses Flächengebilde ohne Hohlräume oder ein flächiges poröses Hohlraumsystem (29) aufweist, um die Flüssigkeit flächig zu verteilen und auf die Kühlrippen oder Lamellen (9) abzugeben.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen oder Lamellen (9) durchgehend ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen oder Lamellen (9) zwischen den Rohrbündeln (3) unterbrochen sind.

5.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtung (21) auf den Kühlrippen oder Lamellen (9) wenigstens nahezu aufliegt und zwischen porösem Flächengebilde ohne Hohlräume oder Hohlraumsystem (29) und Kühlrippen (9) eine gitterartige Struktur (25) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde ohne Hohlräume oder Hohlraumsystem aus einem wasserdurchlässigen und/oder hygroskopischen Material besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde ohne Hohlräume oder Hohlraumsystem schwammartig ausgebildet ist und/oder ein Gewebe, Wabengitter, Vlies oder filzartiges Gebilde aufweist.

8.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlraumsystem ein kiesartiges Bett und/oder ein mit Füllstoffen, wie insbesondere Raschigringen oder Keramik- oder Glaskörpern, gefülltes Bett aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde ohne Hohlräume oder Hohlraumsystem durch ein Lochblech (23) überdeckt ist, wobei die einzelnen Lochungen (27) durch vom Flächengebilde ohne Hohlräume oder Hohlraumsystem weg verlaufenden, aufgebürdeten Wölbungen gebildet sind mit in der Mitte der Wölbung je einer Lochung, um beim Beschicken des Bleches mit Flüssigkeit eine ganzflächige filmbildende Verteilung sicherzustellen, damit die Flüssigkeit ganzflächig gleichzeitig und gleichmässig durch die Lochungen hindurchtritt.

10.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Grösse des Wärmetauschers und dem Anordnen mehrerer Wärmetauscherpackungen mehrere Verteileinrichtungen vorgesehen sind, welche beispielsweise ausziehbar auf dem und/oder im Wärmetauscher eingelassen angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich dem Wärmetauscher in Richtung des Eintrittes des gasförmigen Kühlmediums vorgeschaltet eine durchlässige wabenartige oder füllbettartige Struktur (41) angeordnet ist, welche mit Flüssigkeit beschickbar und/oder benetzbar ist, um das durch die Struktur hindurchtretende gasför mige Medium mit Flüssigkeit zu beladen bzw. um dieses adiabatisch vorzukühlen.

12.

Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wabenartige Struktur aus einem hygroskopischen, wasser- und luftdurchlässigen Material besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur durch Füllkörper gebildet wird, wie beispielsweise glasartige oder keramikartige, luftdurchlässige Füllkörper, wie beispielsweise Raschigringe und dergleichen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtung (21) gleichzeitig für das Fluten des Wärmetauschers mit einer Flüssigkeit vorgesehen ist, sowie für das Beschicken der gasdurchlässigen, wabenartigen oder füllkörperenthaltenden Struktur (41) für die adiabatische Vorkühlung des gasförmigen Kühlmediums.

15.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des oder der Wärmetauscher eine Auffangvorrichtung (51, 63) zum Fassen nicht verdunsteter oder verdampfter Flüssigkeit vorgesehen ist sowie eine Fördereinrichtung (71), um die gefasste und ggf. zusätzlich hinzugefügte Flüssigkeit der Verteileinrichtung bzw. der wabenartigen oder füllkörperenthaltenden Struktur (41) zuzuführen.

16.

Verfahren zur Erhöhung der Kühlleistung eines Wärmetauschers (1), dessen Rohre (3) von einem zu kühlenden Medium durchflossen und dessen Lamellen oder Kühlrippen (9) von einem gasförmigen Kühlmedium, wie Umgebungsluft, angeströmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen oder Kühlrippen (9) und die Rohrbündel (3) mit einer Flüssigkeit beflutet werden, derart, dass wenigstens der überwiegende Teil der Wärmetauscher-Oberfläche benetzt ist, um einen Verdunstungs- bzw. Verdampfungsprozess dauernd aufrechtzuerhalten.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher von oben geflutet wird, wenigstens nahezu quer zur Strömungsrichtung des gasförmigen Kühlmediums bzw. der Umgebungsluft.

18.

Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluten mittels einer flächigen Verteileinrichtung (21) erfolgt, welche ein poröses Flächengebilde oder eine flächige poröse Hohlraumstruktur (29) aufweist, welche wenigstens nahezu auf den Lamellen oder Rippen (9) des Wärmetauscher aufliegt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der Flüssigkeit für das Fluten mindestens in zwei Stufen erfolgt; in einer ersten Grobstufe mittels einer gelochten Platte (23) und in einer zweiten Feinstufe mittels einem porösen Flächengebilde ohne Hohlräume (29) oder einem Hohlraumsystem.

20.

Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium bzw. die Kühlungsluft vor dem Eintritt in den Wärmetauscher mittels einer dem Wärmetauscher vorgeschalteten, wabenartigen und/oder einem mittels Füllkörpern gefüllten Bett adiabatisch vorgekühlt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Wabensystem bzw. das Füllkörperbett mittels einer Flüssigkeit geflutet wird, um das Kühlgas bzw. die Kühlluft zu benetzen bzw. mit Flüssigkeit zu beladen.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Beflutung des Wärmetauschers und das Beschicken der wabenartigen Struktur bzw. des Füllkörperbettes mittels derselben Verteileinrichtung erfolgt.

23.

Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Befluten des Wärmetauschers und/oder der wabenartigen Struktur bzw. des Füllkörperbettes weitgehendst im Kreislauf erfolgt, indem nicht verdampfte bzw. verdunstete Flüssigkeit mindestens zu einem Teil über eine Förderrichtung wieder der Verteileinrichtung zugeführt wird.