DE102009004092A1

DE102009004092A1 - Offenes Kühlkreissystem

Info

Publication number: DE102009004092A1
Application number: DE102009004092A
Authority: DE
Inventors: Thomas Boroske
Original assignee: AQUACHEM GmbH
Current assignee: AQUACHEM GmbH
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2009-01-05
Publication date: 2009-07-09
Also published as: DE202008000243U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein offenes Kühlkreissystem für einen Kälteverbraucher (112), eine Algenunterdrückungsvorrichtung (122) für ein offenes Kühlkreissystem sowie ein Verfahren zur Behandlung von Kühlmitteln. Um die Kosten eines offenen Kühlkreissystems und die Umweltbeeinträchtigungen durch ein offenes Kühlkreissystem zu verringern, ist gemäß der Erfindung eine Algenunterdrückungsvorrichtung (122) vorgesehen, welche auf physikalischem Weg die Bildung von Algen unterdrückt.

Description

Die Erfindung betrifft ein offenes Kühlkreissystem für einen Kälteverbraucher, eine Algenunterdrückungsvorrichtung für ein offenes Kühlkreissystem sowie ein Verfahren zur Behandlung von Kühlmitteln.
Aus der Praxis sind offene Kühlkreissysteme bekannt. Diese dienen z. B. der Abführung von Prozesswärme in technischen Anlagen oder in der Klimatisierung von Räumen.
In offen Kühlkreissystemen, die mit einem Kühlmittel auf Wasserbasis arbeiten, besteht die Gefahr, dass sich durch eingetragene Keime Algen bilden, welche – sofern dem Algenbildungsprozess nicht entgegengewirkt wird – die Funktion des Kühlkreissystems und/oder eines Kälteverbrauchers beeinträchtigen können und im Extremfall sogar zu dessen Versagen führen können.
In der Praxis werden daher einem Kühlmittel auf Wasserbasis chemische Zusätze zugeführt, welche als Biozide bezeichnet werden. Aus der DE 34 44 573 A1 ist ein Biozid, welches für eine Kühlwasseranwendung geeignet ist, bekannt. Biozide sind jedoch teuer, und sie belasten darüber hinaus die Umwelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kosten eines offenen Kühlkreissystems und die Umweltbeeinträchtigungen durch ein offenes Kühlkreissystem zu verringern.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 5 bzw. 14.
Gemäß der Erfindung ist bei einem offenen Kühlkreissystem für einen Kälteverbraucher mit einem Kühler und einem Leitungssystem, durch welches in dem Kühler abgekühltes Kühlmittel auf Wasserbasis zu dem Kälteverbraucher und von dem Kälteverbraucher zurück zu dem Kühler transportiert wird, eine Algenunterdrückungsvorrichtung vorgesehen, welche auf physikalischem Weg die Bildung von Algen unterdrückt. Durch die Unterdrückung der Bildung von Algen auf physikalischem Weg ist es möglich, die Menge zuzusetzender Biozide zu reduzieren, wodurch die Umweltbeeinträchtigung verringert und die Kosten des Betriebs eines offenen Kühlkreissystems verringert werden. Bei einer entsprechenden Auslegung der Algenunterdrückungsvorrichtung ist es sogar möglich, auf einen Biozideinsatz ganz zu verzichten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Algenunterdrückungssystem einen Hochfrequenzreaktor, insbesondere einen akustischen Hochfrequenzreaktor auf. Mit einem Hochfrequenzreaktor, insbesondere einem akustischen Hochfrequenzreaktor lassen sich biologische Strukturen, die zusammengefasst als Algen bezeichnet werden, auflösen und sogar auf Zellebene zerstören. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein akustischer Hochfrequenzreaktor – der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist – mit einer Frequenz von bis zu 65 Kilohertz (kHz), insbesondere mit einer Frequenz von 20 bis 25 Kilohertz (kHz) arbeitet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Algenunterdrückungssystem, insbesondere der Hochfrequenzreaktor als durchströmter Rohrleitungsabschnitt ausgebildet ist. Dies erlaubt es in besonders einfacher Weise, die gemäß der Erfindung vorgesehene Unterdrückung der Bildung von Algen in bestehende Anlagen zu integrieren.
Eine Algenunterdrückungsvorrichtung mit einem Reaktor, in welchem auf physikalischem Weg die Bildung von Algen unterdrückt wird, ist das zentrale Aggregat eines erfindungsgemäßen offenen Kühlkreissystems. Daher wird für eine solche Algenunterdrückungsvorrichtung auch selbstständig Schutz beansprucht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Reaktor als Hochfrequenzreaktor, und insbesondere als durchströmter Rohrleitungsabschnitt ausgebildet, womit die bereits zuvor genannten Vorteile erzielt werden.
Eine besonders effektive Unterdrückung der Algenbildung ergibt sich, wenn – wie gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen – eine oder mehrere Hochfrequenzantennen vorgesehen sind, die insgesamt eine Leistung von 10 bis 15, vorzugsweise 12 W je Liter Reaktorvolumen aufeisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Reaktor ein Turbulenzgenerator vorgesehen, mit welchem sich die Wirkung einer physikalischen Einwirkung, insbesondere der Einwirkung eines Hochfrequenzreaktors erhöhen lässt. Wenn der Turbulenzgenerator eine angeströmte, feststehende Verwirbelungsschraube ist, lässt sich die Wirkungssteigerung auf besonders einfache Art und Weise erreichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Reaktor eine Gaszuführeinrichtung, insbesondere eine Gaseinperlvorrichtung für Druckluft und/oder CO₂ angeordnet. Durch die Zuführung von Gasen, insbesondere deren Einperlen kann insbesondere die Wirksamkeit von Hochfrequenzreaktoren gesteigert werden. Darüber hinaus hat CO₂, welches an sich die Umwelt nur wenig beeinträchtigt, die Wirkung, den pH-Wert des Kühlmittels derart zu verändern, dass die Bildung von Algen weiter unterdrückt wird.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Reaktor eine durch das strömende Kühlmittel angeströmte Drallvorrichtung, insbesondere eine durch das strömende Kühlmittel ausgeströmte, feststehende Drallschraube angeordnet ist. Durch die Drallvorrichtung, insbesondere die Drallschraube, führt in dem Reaktor dazu, dass die Verweilzeit des Kühlmittels in dem Reaktor verlängert wird. Vorzugsweise beschreibt dabei das Kühlmittel eine 0,8 bis 2,0fache Drehung um eine Hochfrequenzantenne.
Ein angestrebte lange Verweilzeit in dem Reaktor lässt sich gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung insbesondere dadurch erreichen, dass der durchströmte Querschnitt des Reaktors gegenüber dem Querschnitt einer Anschlussleitung derart erweitert ist, dass die Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels in dem Reaktor 0,1 m/min bis 1,5 m/min, insbesondere 0,53 m/min beträgt, wozu der Innendurchmesser des Reaktors vorzugsweise 350 bis 450 mm, insbesondere 400 mm beträgt.
In dem Gehäuse des Reaktors sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung Schaugläser vorgesehen. Diese erleichtern eine Kontrolle des Prozesses.
Die Umsetzung der Erfindung ist nicht an eine bestimmte Bauform einer Algenunterdrückungsvorrichtung gebunden. Daher wird auch ein Verfahren zur Behandlung von Kühlmitteln auf Wasserbasis in einem offenen Kühlkreissystem für einen Kälteverbraucher, bei dem auf physikalischem Weg die Bildung von Algen unterdrückt wird, Schutz beansprucht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Kühlmittel in, vorzugsweise durch einen Reaktor geleitet wird, in welchem das Kühlmittel der Einwirkung einer akustischen Hochfrequenz, vorzugsweise einer Frequenz bis 65 kHz, insbesondere einer Frequenz von 20 bis 25 kHz ausgesetzt wird. Bei einer solchen Ausgestaltung ist das Verfahren besonders wirksam.
Eine besonders effektive Unterdrückung der Algenbildung ergibt sich, wenn – wie gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen – über eine oder mehrere Hochfrequenzantennen insgesamt eine Leistung von 10 bis 15, vorzugsweise 12 W je Liter Reaktorvolumen eingestrahlt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Kühlmittel vor der Einwirkung der Hochfrequenz verwirbelt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in das Kühlmittel vor der Einwirkung der Hochfrequenz, insbesondere nach der Verwirbelung Druckluft und/oder CO₂ eingeleitet wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten alternativen Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Kühlmittel als im Wesentlichen laminare Strömung, vorzugsweise mit einem Drall der Einwirkung der Hochfrequenzantenne ausgesetzt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung.
Es zeigen:
1 eine bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen offenen Kühlkreissystems mit einer Algenunterdrückungsvorrichtung gemäß einer besonders bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung,
2 die Algenunterdrückungsvorrichtung in 1 in vergrößerter, geschnittener Darstellung,
3 eine bevorzugte zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen offenen Kühlkreissystems mit einer Algenunterdrückungsvorrichtung gemäß einer besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung, und
4 die Algenunterdrückungsvorrichtung gemäß der besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform der Erfindung in 2 in vergrößerter, geschnittener Darstellung.
Die in 1 gezeigte, besonders bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlkreissystems 100 umfasst einen Kühler 102, welcher nach Art eines offenen Kühlturmes ausgebildet ist. Der Kühler 102 ist an ein Leitungssystem 104 angeschlossen, welches eine Versorgungsleitung 106 und eine Rückführleitung 108 aufweist. Die Versorgungsleitung 106 ist an einer Auffangwanne 110 des Kühlers 102 angeschlossen und führt ein Kühlmittel auf Wasserbasis zu einem Kälteverbraucher 112.
Der Kälteverbraucher 112 ist beispielsweise ein Wärmetauscher in einem Produktionsprozess der chemischen Industrie.
In der Versorgungsleitung 106 ist eine Pumpe 114 vorgesehen, welche mit Hilfe eines Motors 116 angetrieben wird. Durch die Pumpe 114 wird das Kühlmittel nicht nur zu dem Kälteverbraucher 112 gefördert, sondern auch durch die Rückführleitung 108 zurück zu dem Kühler 102, in welchem das Kühlmittel über mindestens eine Verrieselungseinrichtung 118 mit der der Umgebungsluft in Kontakt gebracht wird, um auch durch eine Verdampfung einen Kühleffekt zu erzielen. Ein an dem Kühler 102 vorgesehenes Kühlergebläse 120 dient dazu, die Wärmeabfuhr an die Umgebung zu erhöhen.
Da das Kühlmittel sich in dem Kühler 102 mit der Umgebung in Austausch befindet, können Keime in das Kühlmittel eingetragen werden. Diese Keime, die in dem Kühlmittel biologische Strukturen (Algen) bilden können, insbesondere da das Kühlmittel auch im Bereich der Auffangwanne 110 eine wachstumsfördernde Temperatur aufweist, ist eine Algenunterdrückungsvorrichtung 122 gemäß einer besonders bevorzugten ersten Ausführungsform vorgesehen, welche einen Hochfrequenzreaktor 124 und einen Hochfrequenzgenerator 126 umfasst.
An dem Hochfrequenzreaktor 124 ist eine Eingangsleitung 128 vorgesehen, welche an die Rückführleitung 108 angeschlossen ist. Ferner ist eine Ausgangsleitung 130 vorgesehen, welche ebenfalls an die Rückführleitung 108 angeschlossen ist. Um eine Steuerung und/oder Regelung der durch den Hochfrequenzreaktor geführten Kühlmittelmenge unabhängig vom Kühlbedarf des Kälteverbrauchers 112 durchführen zu können, ist ferner eine Reaktor-Bypass-Leitung 132 vorgesehen. In der Reaktor-Bypass-Leitung 132 befindet sich ein erstes Stellventil 134, mit welchem der Widerstand, den die Reaktor-Bypass-Leitung 132 dem Kühlmittel aufprägt einstellbar ist.
Ein zweites Stellventil 136 ist darüber hinaus in der Eingangsleitung 128 vorgesehen, und ein drittes Stellventil 138 befindet sich in der Ausgangsleitung 130.
Der Hochfrequenzreaktor 124, der in 2 vergrößert dargestellt ist, umfasst ein Gehäuse 140, welches in seinem Wirkbereich 142, in welchem eine Hochfrequenzantenne 144 angeordnet ist, einen Durchmesser DN200 aufweist, woraus ein Innendurchmesser von etwa 210 mm resultiert. An einer Eingangsseite 146 des Hochfrequenzreaktors 124, an der das Gehäuse 142 anschließend an einen Anschlussflansch 148 zunächst im Bereich einer feststehenden Verwirbelungsschraube 150 von einem Anschlussdurchmesser D1 zunächst verjüngt und anschließend in einem Diffusorbereich 152 auf den Durchmesser des Wirkbereichs 142 erweitert ist, befindet sich am engsten Durchmesser D2 eine Gaseinperlvorrichtung 154. Der Anschlussdurchmesser D1 ist 160 mm. Der engste Durchmesser D2 beträgt 140 mm.
Um eine hohe Wirksamkeit des Hochfrequenzreaktors 124 zu erzielen, erstreckt sich die Hochfrequenzantenne 144 koaxial zu dem Gehäuse 140 in dessen Wirkbereich 142. Die Hochfrequenzantenne 144 weist einen Außendurchmesser von etwa 60 mm auf, sodass die Wirkstrecke zwischen einer Außenwand 156 der Hochfrequenzantenne 144 und einer Innenwand 158 des Gehäuses 140 im Wirkbereich 142 rundum etwa 75 mm beträgt. Dadurch wird auch erreicht, dass die von der Hochfrequenzantenne 144 abgestrahlten Frequenzen das Gehäuse 140, welches aus VA-Stahl gefertigt ist, nicht beschädigen.
Um eine einfache Verbindung der Hochfrequenzantenne 144 mit dem Hochfrequenzgenerator 126 über eine Anschlussleitung 160 zu ermöglichen, ist ein Antennenlagerflansch 162 vorgesehen, welcher sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Gehäuseachse 164 erstreckt. Eine Ankerplatte 166, an der die Hochfrequenzantenne 144 verankert ist, sitzt nach Art eines Blindflansches auf dem Antennenlagerflansch 162.
Da das Gehäuse 140 an seiner der Eingangsseite 146 gegenüberliegenden Stirnseite 168 durch die Ankerplatte 166 verschlossen ist, der Hochfrequenzreaktor 124 jedoch durchströmt werden soll, ist an das Gehäuse 140 ein Ausgangsrohr 170 angeschlossen, dessen Ausgangsrichtung 172 quer, vorzugsweise senkrecht zu der Gehäuseachse 164 verläuft. Um einen einfachen Anschluss an das Leitungssystem 104 zu ermöglichen, ist ein Ausgangs-Anschlussflansch 174 vorgesehen.
Mit der beschriebenen Vorrichtung ist an einem Kälteverbraucher 112 mit einer Leistung von 2 MW das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wie folgt durchführbar:
In einem offenen Kühlkreissystem 100 wie in 1 gezeigt ist ein Arbeitsraum vorgesehen, der wie die Algenunterdrückungsvorrichtung 122 ein Arbeitsvolumen aufweist, in welches das Kühlwasser geleitet werden kann. In dem Arbeitsraum oder in einem eine Wirkung ermöglichenden Abstand dazu benachbart sind Mittel vorgesehen, die es erlauben, auf physikalischen Weg die Bildung von Algen zu unterdrücken. Wird nun aufgrund der Arbeit einer Pumpe 114 Kühlwasser durch das offene Kühlkreissystem zirkuliert, strömt dieses auch in den Arbeitsraum, in welchem Einrichtungen die Algenbildung unterdrücken. Auf diese Weise kann auf den Einsatz von Bioziden ganz oder zumindest weitgehend verzichtet werden.
Bei dem Verfahren gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Arbeitsraum vorzugsweise in einem Reaktor ausgebildet, in welchem das Kühlmittel der Einwirkung einer akustischen Hochfrequenz, vorzugsweise einer Frequenz von bis zu 65 kHz, insbesondere einer Frequenz von 20 bis 25 kHz ausgesetzt wird. Vor der Einwirkung der Hochfrequenz wird das Kühlmittel vorzugsweise verwirbelt, wobei weiter bevorzugt in das Kühlmittel vor der Einwirkung der Hochfrequenz, insbesondere nach der Verwirbelung Druckluft und/oder CO₂ zugeführt wird.
In 3 ist eine besonders bevorzugte zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlkreissystems 200 gezeigt, welche gegenüber der ersten Ausführungsform den Vorteil aufweist, dass mit dieser unabhängig von einer Kühlbedarfsabforderung eine Algenunterdrückung erfolgen kann. Das Kühlkreissystem 200 entspricht nichtsdestotrotz in wesentlichen Elementen der ersten Ausführungsform, so dass für entsprechende Elemente und Teile Bezugszeichen verwendet worden sind, die gegenüber der ersten Ausführungsform um 100 erhöht sind. Auf die entsprechende Beschreibung der ersten Ausführungsform wird hiermit ergänzend ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen.
Die in 3 gezeigte, besonders bevorzugte zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlkreissystems 200 umfasst einen Kühler 202, welcher nach Art eines offenen Kühlturmes ausgebildet ist. Der Kühler 202 ist an ein Leitungssystem 204 angeschlossen, welches eine Versorgungsleitung 206 und eine Rückführleitung 208 aufweist. Die Versorgungsleitung 206 ist an einer Auffangwanne 210 (Sumpf) des Kühlers 202 angeschlossen und führt ein Kühlmittel auf Wasserbasis zu einem Kälteverbraucher 212.
Der Kälteverbraucher 212 ist beispielsweise ein Wärmetauscher in einem Produktionsprozess der chemischen Industrie.
In der Versorgungsleitung 206 ist eine Pumpe 214 vorgesehen, welche mit Hilfe eines Motors 216 angetrieben wird. Durch die Pumpe 214 wird das Kühlmittel nicht nur zu dem Kälteverbraucher 212 gefördert, sondern auch durch die Rückführleitung 208 zurück zu dem Kühler 202, in welchem das Kühlmittel über mindestens eine Verrieselungseinrichtung 218 mit der Umgebungsluft in Kontakt gebracht wird, um auch durch eine Verdampfung einen Kühleffekt zu erzielen. Ein an dem Kühler 202 vorgesehenes Kühlergebläse 220 dient dazu, die Wärmeabfuhr an die Umgebung zu erhöhen.
Da das Kühlmittel sich in dem Kühler 202 mit der Umgebung in Austausch befindet, können Keime in das Kühlmittel eingetragen werden. Diese Keime, die in dem Kühlmittel biologische Strukturen (Algen) bilden können, insbesondere da das Kühlmittel auch im Bereich der Auffangwanne 210 eine wachstumsfördernde Temperatur aufweist, ist eine Algenunterdrückungsvorrichtung 222 gemäß einer besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform vorgesehen, welche einen Hochfrequenzreaktor 224 und einen Hochfrequenzgenerator 226 umfasst.
An dem Hochfrequenzreaktor 224 ist eine Eingangsleitung 228 vorgesehen, welche bei dieser Ausführungsform nicht an die Rückführleitung 208 sondern mit der Auffangwanne 210 angeschlossen ist. Ferner ist eine Ausgangsleitung 230 vorgesehen, welche bei dieser Ausführungsform ebenfalls an die Auffangwanne 210 angeschlossen ist. Um eine Steuerung und/oder Regelung der durch den Hochfrequenzreaktor geführten Kühlmittelmenge vollkommen unabhängig vom Kühlbedarf des Kälteverbrauchers 212 durchführen zu können, ist eine separate zweite Pumpe 231 vorgesehen, die von einem eigenen Motor 233 angetrieben wird. Auf eine Reaktor-Bypass-Leitung wird bei der zweiten Ausführungsform verzichtet. Eine Steuerung und/oder Regelung der Menge des durch den Hochfrequenzreaktors 224 geförderten Kühlmittel und des Drucks in dem Hochfrequenzreaktor 224 erfolgt über die zweite Pumpe 231. In der Eingangs- bzw. Rückführleitung 228, 230 vorgesehene Ventile 235, 237 sind lediglich als Absperrventile ausgebildet, um Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten zu erleichtern. Durch diese Art der Parallelschaltung eines Kreislaufs für die Algenunterdrückung zu dem Kreislauf für die Bereitstellung der Kühlleistung kann auf ein dem ersten Stellventil 134 der ersten Ausführungsform entsprechendes Stellventil verzichtet werden, denn auch in dem Kreislauf für die Bereitstellung der Kühlleistung kann eine Steuerung und/oder Regelung der Kühlmittelmenge über die Pumpe 216 erfolgen.
Die Algenunterdrückungsvorrichtung 222 gemäß der besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform ist in 4 gezeigt. Diese Algenunterdrückungsvorrichtung 222 entspricht in wesentlichen Elementen der ersten Ausführungsform, so dass für entsprechende Elemente und Teile Bezugszeichen verwendet worden sind, die gegenüber der ersten Ausführungsform um 100 erhöht sind. Auf die entsprechende Beschreibung der ersten Ausführungsform wird hiermit ergänzend ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen.
Die Algenunterdrückungsvorrichtung 222 gemäß der besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform umfasst wie die erste Ausführungsform einen Hochfrequenzreaktor 224 und einen Hochfrequenzgenerator 226, wobei der Hochfrequenzgenerator 226 lediglich schematisch dargestellt ist.
Der Hochfrequenzreaktor 224 gemäß der zweiten Ausführungsform wird zwar vorzugsweise in einem Kühlkreissystem 200 gemäß der zweiten Ausführungsform eingesetzt, er ist allerdings auch wie der Hochfrequenzreaktor 124 gemäß der ersten Ausführungsform in einem erfindungsgemäßen Kühlkreissystem 100 einsetzbar. Gleiches gilt umgekehrt für einen Einsatz des Hochfrequenzreaktor 100 gemäß der ersten Ausführungsform in einem Kühlkreissystem 200 gemäß der zweiten Ausführungsform.
An dem Hochfrequenzreaktor 200 gemäß der zweiten Ausführungsform sind Anschlußflansche 248, 274, 275 für die Eingangsleitung 228 und die Ausgangsleitung 230 vorgesehen.
Der Hochfrequenzreaktor 224, der in 4 dargestellt ist, umfasst ein Gehäuse 240, welches in seinem Wirkbereich 242, in welchem eine Hochfrequenzantenne 244 angeordnet ist, bei einer Wandstärke von etwa 5 mm einen Innendurchmesser von etwa 400 mm aufweist. An einer Eingangsseite 246 des Hochfrequenzreaktors 224 ist in dem Gehäuse 142 eine feststehende Drallschraube 251 (Leitwerk) angeordnet. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist eine Gaseinperlvorrichtung nicht vorgesehen. Der Querschnitt der Eingangsleitung 228 beträgt 60 mm.
Um eine hohe Wirksamkeit des Hochfrequenzreaktors 224 zu erzielen, erstreckt sich die Hochfrequenzantenne 244 koaxial zu dem Gehäuse 240 in dessen Wirkbereich 242. Die Hochfrequenzantenne 244 weist einen Außendurchmesser von etwa 40 mm bis 60 mm, insbesondere 50 mm auf, sodass die Wirkstrecke zwischen einer Außenwand 256 der Hochfrequenzantenne 244 und einer Innenwand 258 des Gehäuses 240 im Wirkbereich 242 rundum etwa 175 mm beträgt. Dadurch wird auch erreicht, dass die von der Hochfrequenzantenne, 244, die eine Wirklänge von etwa 1100 mm aufweist, abgestrahlten Frequenzen das Gehäuse 240, welches aus VA-Stahl gefertigt ist, nicht beschädigen. Der Abstand einer Abstrahlfläche der Hochfrequenzantenne, 244 zu einer Wand des Hochfrequenzreaktors 224 oder einem Einbauteil, ggf. auch einer zweiten oder weiteren Hochfrequenzantennen in dem Hochfrequenzreaktor 224 sollte mindestens 140 mm betragen. Die besonders bevorzugten Ausführungsformen sind derart ausgelegt.
Um eine einfache Verbindung der Hochfrequenzantenne 244 mit dem Hochfrequenzgenerator 226 über eine Anschlussleitung 260 zu ermöglichen, ist ein Antennenlagerflansch 262 vorgesehen, welcher sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Gehäuseachse 264 erstreckt. Eine Ankerplatte 266, über die die Hochfrequenzantenne 244 verankert ist, sitzt nach Art eines Blindflansches auf dem Antennenlagerflansch 262.
Da das Gehäuse 240 an seiner, der Eingangsseite 246 gegenüberliegenden Stirnseite 268 durch die Ankerplatte 266 verschlossen ist, der Hochfrequenzreaktor 224 jedoch durchströmt werden soll, sind an das Gehäuse 240 im Unterschied zur ersten Ausführungsform nicht ein sondern mehrere, vorzugsweise zwei Ausgangsrohre 270, 271 angeschlossen, deren Ausgangsrichtungen 272, 273 quer, vorzugsweise senkrecht zu der Gehäuseachse 264 und einander entgegengesetzt verlaufen. Dadurch und durch einen an der Ankerplatte 266 ausgebildeten Dom 280, der in das Gehäuse 240 hineinragt, wird erreicht, dass sich im Wirkbereich 242 keine Totwasserzonen ausbilden können. Vielmehr wird die Hochfrequenzantenne 244 im gesamten Wirkbereich überstrichen, wobei sich bei dem gezeigten Hochfrequenzreaktor 226 bei einem Durchsatz von 0 bis 10,0 m³/h vorzugsweise 4 m³/h Fließgeschwindigkeiten von bis zu 1,5 m/min, vorzugsweise 0,53 m/min als besonders vorteilhaft erwiesen haben. Die Bauform des Hochfrequenzreaktors 226 ist entsprechend ausgebildet. Der Dom 280 bewirkt dabei eine optimale Wirkung der Hochfrequenzantenne 244. Die Leistung, die durch eine oder auch mehrere, insbesondere drei Hochfrequenzantennen in einem Hochfrequenzreaktor – was im Rahmen der Erfindung vorgesehen ist – abgegeben wird, sollte im Bereich von 10 bis 15 W, insbesondere bei 12 W je Liter Reaktorvolumen liegen.
Um ein einfachen Anschluss ermöglichen, ist zum Anschluss an die Ausgangs-Anschlussflansche 274, 275 vorzugsweise eine Sammelleitung 282 vorgesehen.
Zu erwähnen ist noch, dass an dem Gehäuse 240 des Hochfrequenzreaktors 224 gemäß der zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform Schaugläser, insbesondere ein erstes und ein zweites Schauglas 284, 286 angeordnet sind, welche es ermöglichen, die Durchströmung des Hochfrequenzreaktors 224 visuell zu kontrollieren. Die Schaugläser 284, 286 sind in Richtung der Gehäuseachse 264 und entlang des Umfanges des Gehäuses 240 zueinander versetzt angeordnet.
Mit dem beschriebenen Kühlkreissystem 200 unter Verwendung der Algenunterdrückungsvorrichtung 222 gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein Verfahren gemäß der beanspruchten besonders bevorzugten alternativen Ausführungsform durchführbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3444573 A1 [0004]

Claims

Offenes Kühlkreissystem für einen Kälteverbraucher (112), mit einem Kühler (102) und einem Leitungssystem (104), durch welches in dem Kühler (102) abgekühltes Kühlmittel auf Wasserbasis zu dem Kälteverbraucher (112) und von dem Kälteverbraucher (112) zurück zu dem Kühler (102) transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Algenunterdrückungsvorrichtung (122) vorgesehen ist, welche auf physikalischem Weg die Bildung von Algen unterdrückt.
Offenes Kühlkreissystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Algenunterdrückungssystem (122) einen Hochfrequenzreaktor (124), insbesondere einen akustischen Hochfrequenzreaktor aufweist.
Offenes Kühlkreissystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Algenunterdrückungssystem (122), insbesondere der Hochfrequenzreaktor (124) als durchströmter Rohrleitungsabschnitt ausgebildet ist.
Offenes Kühlkreissystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Algenunterdrückungssystem nach Anspruch 8 bis 12 ausgebildet ist.
Algenunterdrückungsvorrichtung für ein offenes Kühlkreissystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktor vorgesehen ist, in welchem auf physikalischem Weg die Bildung von Algen unterdrückt wird.
Algenunterdrückungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor als Hochfrequenzreaktor (124; 224) ausgebildet ist.
Algenunterdrückungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hochfrequenzreaktor (124; 224) eine oder mehrere Hochfrequenzantennen (144; 244) angeordnet sind, die einzeln bzw. insgesamt eine Leistung von 10 bis 15 W, insbesondere 12 W je Liter Reaktorvolumen aufweisen.
Algenunterdrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor als durchströmter Rohrleitungsabschnitt ausgebildet ist.
Algenunterdrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Reaktor ein Turbulenzgenerator, insbesondere eine durch das strömende Kühlmittel angeströmte, feststehende Verwirbelungsschraube (150) angeordnet ist.
Algenunterdrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Reaktor eine Gaszuführeinrichtung (154), insbesondere eine Gaseinperlvorrichtung für Druckluft und/oder CO₂ angeordnet ist.
Algenunterdrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Reaktor eine durch das strömende Kühlmittel angeströmte Drallvorrichtung, insbesondere eine durch das strömende Kühlmittel angeströmte, feststehende Drallschraube (251) angeordnet ist.
Algenunterdrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der durchströmte Querschnitt des Reaktors gegenüber dem Querschnitt einer Eingangsleitung (128; 228) derart erweitert ist, dass die Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels in dem Reaktor 0,1 m/min bis 1,5 m/min, insbesondere 0,53 m/min beträgt, wozu der Innendurchmesser des Reaktors vorzugsweise 350 bis 450 mm, insbesondere 400 mm beträgt.
Algenunterdrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (240) des Reaktors mindestens ein Schauglas, vorzugsweise zwei Schaugläser (284, 286) angeordnet sind.
Verfahren zur Behandlung von Kühlmitteln auf Wasserbasis in einem offenen Kühlkreissystem für einen Kälteverbraucher, dadurch gekennzeichnet, dass auf physikalischem Weg die Bildung von Algen unterdrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel in, vorzugsweise durch einen Reaktor geleitet wird, in welchem das Kühlmittel der Einwirkung einer akustischen Hochfrequenz, vorzugsweise einer Frequenz bis 65 kHz, insbesondere einer Frequenz von 20 bis 25 kHz ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistung von 10 bis 15 W, insbesondere 12 W je Liter Reaktorvolumen eingestrahlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel vor der Einwirkung der Hochfrequenz verwirbelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in das Kühlmittel vor der Einwirkung der Hochfrequenz, insbesondere nach der Verwirbelung Druckluft und/oder CO₂ eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel als im Wesentlichen laminare Strömung, vorzugsweise mit einem Drall der Einwirkung der Hochfrequenzantenne ausgesetzt wird.