DE102015011131A1

DE102015011131A1 - Nasskühltürme mit Zugunterstützung durch Ventilatoren Verringerung der Emission von Tropfen und von Mikroorganismen

Info

Publication number: DE102015011131A1
Application number: DE102015011131.0A
Authority: DE
Inventors: Dieter Wurz; Stefan Hartig
Original assignee: ESG MBH
Current assignee: ESG MBH
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2017-03-02

Abstract

Ein Kanal, insbesondere ein Nasskühlturm, in welchem ein gasförmiges Fluid strömt, welches mit Tropfen beladen ist, wird von Kanalwänden begrenzt, wobei die Kanalwände eine Eintrittsöffnung für die angesaugte Kühlluft und eine Austrittsöffnung für den Kühlturmschwaden aufweisen. Der Austrittsöffnung für den Kühlturmschwaden ist ein Ventilator vorgeschaltet, der einen Nachlaufdrall erzeugt. Im Kanal sind stromab des Ventilators Strömungsleitflächen zur Gleichrichtung der Schwadenströmung sowie Schalldämpfer und Tropfenabscheider angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kanalabschnitt, z. B. den Austrittsdiffusor eines Nasskühlturms mit Zugunterstützung durch Ventilatoren, der Strömungsleitflächen enthält. Diese Strömungsleitflächen können durch dünne Leitbleche, durch Flügel oder auch durch dickere Strömungsleitkörper gebildet sein, wobei letztere auch als Schalldämpfer ausgebildet sein können. Im Vordergrund steht die gezielte Ableitung von Flüssigkeitsfilmen zur Vermeidung einer Emission mikrobiell belasteter Tröpfchen.
In den deutschen Patentanmeldungen DE 10 2010 022 418 und DE 10 2010 024 091 wurden die Grundüberlegungen zur Optimierung von Diffusoren, insbesondere hinter großen Axialgebläsen bzw. hinter Axialventilatoren dargelegt, wie sie bei thermischen Kraftwerken als Frischlüfter sowie als Rauchgassaugzüge zum Einsatz kommen. In einer älteren Patentschrift DE 3121467 C1 eines der hier benannten Erfinder werden aerodynamisch optimierte zweidimensionale Schalldämpferkulissen beschrieben, ausgestattet mit Drainagerinnen zur Ableitung von Flüssigkeit, die mit Mikroorganismen beladen sein kann. Im Zuge einer weiteren intensiven Beschäftigung desselben Erfinders mit einer erweiterten Aufgabenstellung wurden Vorrichtungen entwickelt, die insbesondere bei Nasskühltürmen mit Zugunterstützung durch Ventilatoren große Vorteile bieten. Dabei stehen Nasskühltürme mit saugend angeordneten Ventilatoren, die in der Nähe des Kühlturmaustritts eingebaut sind, im Vordergrund. Einige der Erfindungsgegenstände können jedoch auch bei Nasskühltürmen mit eintrittsseitig (drückend) angeordneten Ventilatoren vorteilhaft sein. Die Vorteile betreffen insbesondere die weitgehende Reduktion der Emission mikrobiell belasteter Tropfen, die Minimierung der Druckverluste des Austrittskanals bzw. des Diffusors mit seinen Einbauten sowie die Vermeidung eines Bodenkontakts des mit Tropfen und Mikroorganismen beladenen Schwadens bzw. die Unterbindung einer Rezirkulation des Kühlturmschwadens.
Figuren:
1: Nasskühlturm nach dem Stand der Technik mit einem saugend angeordneten Ventilator sowie mit austrittsseitigen zweidimensionalen Schalldämpferkulissen in einem Vertikalschnitt.
1a: Nasskühlturm nach dem Stand der Technik mit saugend angeordnetem Ventilator sowie mit austrittsseitigen Schalldämpferkulissen in einer Draufsicht auf den Austritt bzw. auf die Austrittsseite der Schalldämpferkulissen.
2: Nasskühlturm nach der Erfindung mit saugend angeordnetem Ventilator mit einem Nachleitrad mit Gefälle und Drainage der abgeschiedenen Flüssigkeit sowie mit austrittsseitigen Schalldämpferkulissen in einem Vertikalschnitt.
2a: Nasskühlturm nach der Erfindung mit saugend angeordnetem Ventilator mit einem Nachleitrad mit Gefälle der Nachleitschaufeln bzw. Flügel und Drainage der abgeschiedenen Flüssigkeit sowie mit austrittsseitigen Schalldämpferkulissen in einer Seitenansicht (Querschnitt); Detail zu 2.
3: Nasskühlturm nach der Erfindung mit saugend angeordnetem Ventilator mit einem Nachleitrad mit Gefälle der Nachleitschaufeln und Drainage der abgeschiedenen Flüssigkeit. Anlenkung eines Flügels an die Diffusorwand mit Drainagerohr.
3a: Nasskühlturm nach der Erfindung mit saugend angeordnetem Ventilator mit einem Nachleitrad mit Gefälle der Nachleitschaufeln und Drainage der abgeschiedenen Flüssigkeit. Querschnitt durch einen hohl ausgeführten Flügel des Nachleitrades mit Darstellung der Flüssigkeitsfilmströmung auf den Oberflächen, mit Drainagevorrichtungen an der Hinterkante sowie auf der Saugseite des Flügels.
3b: Nasskühlturm nach der Erfindung mit saugend angeordnetem Ventilator mit einem Nachleitrad mit Gefälle der Nachleitschaufeln und Drainage der abgeschiedenen Flüssigkeit. Querschnitt durch den Endabschnitt eines hohl ausgeführten Flügels des Nachleitrades mit Darstellung der Flüssigkeitsfilmströmung auf den Oberflächen sowie mit einer Drainagevorrichtung nahe der Hinterkante auf der Druckseite des Flügels.
4: Nasskühlturm nach der Erfindung mit saugend angeordnetem Ventilator mit einem Nachleitrad mit Gefälle der Leitschaufeln, mit einem sternförmigen Kulissenschalldämpfer ebenfalls mit Gefälle zur Diffusorwand hin sowie mit einem austrittsseitigen Tropfenabscheider.
5: Schrägansicht eines sternförmigen Kulissenschalldämpfers nach der Erfindung.
6: Schnitt durch ein Element eines sternförmigen Kulissenschalldämpfers nach der Erfindung mit einer Ausbildung der Nasenpartie entsprechend dem vorderen Abschnitt des Flügels eines Nachleitrades.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt einen Nasskühlturm 1 nach dem Stand der Technik mit austrittsseitig bzw. saugend angeordnetem Ventilator. Die angesaugte kältere Umgebungsluft 11 tritt bei 12 in den Nasskühlturm 1 ein, durchströmt zunächst den eintrittsseitigen Schalldämpfer 13 und anschließend das Regengebiet 14, welches durch das herunter rieselnde anfangs noch wärmere Kühlwasser gebildet wird. Die angesaugte Luft durchströmt nachfolgend die Rieseleinbauten 15, die mit Düsen 16 bestückte Verteilung 17 des noch wärmeren und in der Folge abzukühlenden Kühlwassers. Hierbei bildet sich ein mit Tröpfchen beladener und in aller Regel mit Wasserdampf gesättigter Kühlturmschwaden 20. Mit Hilfe eines Tropfenabscheiders 18 können die größeren Tröpfchen (ca. d_T > 50 μm) aus dem Schwaden herausgefischt werden. Über eine Zulaufdüse 19 wird der noch mit kleinen mitgerissenen Kühlwassertropfen sowie mit sogenannten Rekondensationstropfen beladene Kühlturmschwaden 20 vom Ventilator 2 angesaugt, der eine verdrallte Schwadenströmung 5 erzeugt. Es folgt ein Diffusor 3, und anschließend passiert der Schwaden in vielen Fällen einen austrittsseitigen Schalldämpfer 4, der aus parallel zueinander angeordneten zweidimensionalen Kulissen 4.1 mit Zwischenräumen 4.2 besteht und verlässt letztlich den Nasskühlturm 1 an der Schwadenaustrittsöffnung 10 mit der Umlaufkante 7 mit einer mehr oder weniger stark ausgeprägten Tropfenbeladung 6.
2 zeigt eine Basiskonfiguration nach der Erfindung. Diese unterscheidet sich zum Stand der Technik gemäß 1 durch die Installation eines Nachleitrades 41 zur koaxialen Gleichrichtung der Schwadenströmung 23. Das Nachleitrad 21 besteht aus einem Nabenkörper 22. Von diesem Nabenkörper erstrecken sich Leitschaufen 21.1, auch Leitflügel genannt, nach außen zur Wand des Diffusors 3. Die Leitschaufeln 21.1 sind mit einem Gefälle α₁ von 1°–40°, bevorzugt von 30° installiert. Zwischen Nachleitrad 21 und Ventilator 2 ist eine umlaufende Abscheiderinne 24 zum Auffangen von Flüssigkeitsfilmen 26 angebracht. Von dort wird die aufgefangene Flüssigkeit über die Leitung 25 unterhalb des Tropfenabscheiders in den Kühlturm zurückgeführt.
2a zeigt eine Detailvergrößerung des Bereiches zu 2 nahe der Diffusorwand 3. Hier ist vorgesehen, dass die an den Leitschaufeln 21.1 abgeschiedenen Flüssigkeitsfilme 26 oberflächlich über einen Spalt 21.2 in eine Rille 40 an den Hinterkanten 33 der unter einem Winkel α₁ installierten Leitschaufeln 21.1 eindringen und hier bis zur Diffusorwand 3 geleitet werden, dort längs der Diffusorwand 3 nach unten fließen und in der Abscheiderinne 24 aufgefangen werden.
3, 3a u. 3b zeigen weitere Konfigurationen gemäß der Erfindung. Hier sind die Leitschaufeln 21.1 hohl ausgeführt. Die Rille 40 an der Hinterkante 33 der Leitschaufel 21.1 ist hier über Bohrungen 41 mit dem Innenraum 34 der Leitschaufel verbunden. Die Flüssigkeitsfilme aus unterschiedlichen Oberflächenabschnitten 29, 30, 31 und 32 der Leitschaufel werden über die Bohrungen 41 sowie über den Spalt 21.3 in den Innenraum 34 der Leitschaufel überführt. Von dort wird die gesammelte Flüssigkeit über kurze Verbindungsrohre 27 einer Ringleitung 28 zugeführt und nachfolgend über die Leitung 25 in den Kühlturm vor Tropfenabscheider zurückgeleitet, vergl. 2. In 3a ist für Ebene 2 vor dem Nachleitrad auch der Winkel α_3,2 zwischen der Umfangskomponente v_circ,2 der Anströmungsgeschwindigkeiteiner der Nachleitschaufel und der Relativgeschwindigkeit w₂ eingezeichnet, sowie die Axialkomponente v_ax,2 der Anströmungsgeschwindigkeit. Der Winkel α_3,2 liegt häufig bei ca. 65°–80°. Ferner sind auch für Ebene 3 hinter dem Nachleitrad die Axialkomponente v_ax,3 sowie die Umfangskomponente v_circ,3 der Schwadenströmung dargestellt. Die Abströmung soll weitgehend drallfrei sein; dann ist die Umfangskomponente v_circ,3 näherungsweise gleich Null. 3b zeigt eine weitere Variante. Hier ist anstelle des Spalts 21.2 an der Hinterkante 33 ein Absaugeschlitz 21.4 auf der Druckseite P nahe der Hinterkante 33 angebracht.
4 zeigt eine weitere Ausgestaltung gemäß der Erfindung. Die hier zusätzlich eingebauten Komponenten, der sternförmige Kulissenschalldämpfer 39 mit einem zentralen zylindrischen Abschnitt 39.1 mit den strahlenförmig unter einem Gefällewinkel α₂ angeordneten kuchenstückartigen Kulissenelementen 39.2 sowie mit einem nachgeschalteten Tropfenabscheider 26, einer Düse 36, einer Austrittspartie 37 und einer Filmabscheiderinne 38 müssen nicht alle gleichzeitig installiert sein.
5 zeigt beispielhaft einen sternförmigen Kulissenschalldämpfer 39 nach der Erfindung mit dem ebenfalls schallabsorbierend ausgeführten zylindrischen Zentralabschnitt 39.1 und den kuchenstückartigen Kulissenelementen 39.2, die mit Gefälle zur Diffusorwand 3 eingebaut sind.
6 zeigt einen Querschnitt durch eines der kuchenstückförmigen Kulissenelemente 39.2, dessen Anströmseite 39.3 derart gekrümmt ist, dass die drallbehaftete Abströmung 5 des Ventilators 2 mit der Relativgeschwindigkeit w₂ zum Kulissenelement mit einer sanften Umlenkung und leicht beschleunigt und daher mit geringem Druckverlust in den Raum zwischen benachbarten Kulissen einströmen kann. Auf eine Nachleitrad kann hier daher verzichtet werden
Nachfolgend beschreiben wir zunächst im Überblick die Gestaltung und die Funktionsweise der hier relevanten Komponenten sowie resultierende Emissionsprobleme unter Berücksichtigung einer möglichen Emission von Mikroorganismen. 1 zeigt eine häufig verwirklichte Konfiguration eines Nasskühlturms 1 mit Zugunterstützung durch einen austrittsseitig bzw. saugend angeordneten Ventilator 2 (forced draught or assisted draught wet cooling towers). Häufig werden mehrere derartiger Nasskühltürme in Reihe nebeneinander angeordnet. Man spricht dann von einer Reihenanordnung von Zellennasskühltürmen. Nachfolgend sprechen wir vereinfachend von einem Nasskühlturm. Das zu kühlende Wasser, auch Kühlwasser genannt, wird über Verteilerrohre 17 über dem Kühlturmquerschnitt 43 verteilt und mit Hilfe von Niederdruckdüsen 16 verrieselt. Bei weitgehend klaren Kühlwässern wird das z. B. im Kondensator eines Dampfkraftwerks erwärmte Kühlwasser (z. B. 37°C) zunächst über Füllkörper 15, auch als Rieseleinbauten bezeichnet, verteilt. Von den Unterkanten dieser Rieseleinbauten tropft das Kühlwasser mit großer Tropfendichte ab, vergleichbar einem Wolkenbruch und klatscht aus erheblicher Höhe auf die Wasseroberfläche 44 des Kühlwasserauffangbeckens 45. Die hiermit verbundene Geräuschentwicklung kann man nur teilweise durch Aufpralldämpfer an der Oberfläche des Kühlwassersammelbeckens unterdrücken. Das abzukühlende Wasser gibt seinen ”Wärmeinhalt” an die Kühlluft ab. Die Kühlluft 11 wird aus der Umgebung des Kühlturm angesaugt und meist im Gegenstrom zum herunter rieselnden Wasser von unten nach oben durch den Nasskühlturm 1 gefördert. Aber es existieren auch Kreuzstromkonfigurationen und Mischkonfigurationen, bei denen Kühlwasser und Kühlluft nicht streng im Gegenstrom geführt werden, auf die wir hier nicht näher eingehen wollen, auf die jedoch die vorliegende Erfindung ebenfalls in angepasster Form angewandt werden kann. Die Kühlluft erfährt bei der Durchströmung des Regengebietes und der Rieseleinbauten des Nasskühlturms einen Druckverlust. Damit der Nasskühlturm trotzdem in ausreichendem Maße von Kühlluft durchströmt wird, sind bei Nasskühltürmen mit Zugunterstützung durch Ventilatoren 2 diese häufig austrittsseitig angeordnet. Auch diese Ventilatoren verursachen eine Schallemission, jedoch hauptsächlich im niederfrequenten Bereich. Es existieren auch Nasskühltürme, bei denen die Ventilatoren druckseitig, also am Eintritt zum Regengebiet 14 angeordnet sind. Ein häufig entscheidender Nachteil dieser Kühltürme mit drückenden Ventilatoren besteht darin, dass sie eine größere Grundfläche benötigen, um die Ventilatoren in ausreichendem Abstand zum Regengebiet anordnen zu können. Ferner kann die Bauhöhe dieser Nasskühler mit drückenden Ventilatoren niedriger ausgeführt werden. Diesen Vorteil nimmt man gerne wahr, um die Mehrkosten für die druckseitige Anordnung der Ventilatoren zu kompensieren. Andererseits resultieren aus einer niedrigen Bauweise erhebliche Nachteile, weil hier der Kühlturmschwaden 42 schon bei niedrigen Geschwindigkeiten des Seitenwinds 8 zu Boden gedrückt werden kann. Bei Nasskühltürmen mit Zugunterstützung durch Ventilatoren müssen häufig, insbesondere in der Nachbarschaft von Wohngebieten, Kulissenschalldämpfer sowohl am Eintritt 13 als auch am Austritt 4 des Kühlturms angeordnet werden, wie dies in 1 für einen Nasskühlturm mit saugend angeordnetem Ventilator 2 dargestellt ist.
Ein Grundproblem liegt bei Nasskühltürmen darin, dass ein gewisser Prozentsatz des mit Hilfe der Düsen 16 versprühten Kühlwassers mit der erwärmten und mit Wasserdampf gesättigten Kühlluft als sogenannter Kühlturmschwaden 20 weithin sichtbar in die Umgebung eingetragen wird. Das Kühlwasser kann mit Krankheitserregern belastet sein. Dasselbe trifft dann natürlich auch auf die emittierten Kühlwassertropfen 6 zu. Daher besteht ein großes Interesse darin, die Emission von Kühlwassertropfen möglichst weitgehend zu verringern. Zu diesem Zweck sind oberhalb der Sprühdüsen 16 Lamellentropfenabscheider 18 einlagig oder zweilagig eingebaut. Hiermit gelingt es, die Emission von mitgerissenem Kühlwasser, den sogenannten Sprühverlust, auf ca. 0,0001%–0,005% des verregneten Kühlwassers zu verringern. Ferner kann man die mikrobielle Fracht des Kühlwassers z. B. durch Chlorung weitgehend reduzieren. Hiermit ist jedenfalls zu erreichen, dass die auf direktem Wege, also ohne zwischenzeitlichen Wandkontakt, aus den Rieseleinbauten ausgetragenen und emittierten Tropfen nur sehr geringfügig mit Mikroorganismen beladen sind. Neben den mitgerissenen Kühlwassertropfen tritt jedoch noch eine zweite Tropfenfraktion auf, die sogenannten Rekondensationstropfen. Diese bilden sich durch Kondensation von Wasserdampf, der durch Teilverdunstung des Kühlwassers im Kühlturm entsteht. Durch Vermischung von Schwadenteilmengen unterschiedlicher Temperatur, die mit Wasserdampf näherungsweise oder vollständig gesättigt sind, wird eine Übersättigung des Schwadens mit Wasserdampf erreicht, die zur Kondensation und somit zur Bildung der Rekondensationstropfen führt. Die Durchmesser d_T,R der entstehenden Rekondensationstropfen sind vergleichsweise klein (ca. d_T,R < 5 μm), während die Durchmesser d_T,M der mitgerissenen Kühlwassertropfen stromab eines Lamellen-Tropfenabscheiders mit ca. 15–100 μm wesentlich größer sind und infolge von unvermeidlichen Einbaufehlern der Tropfenabscheider auch Durchmesser von z. B. 500 μm erreichen können. Nach dieser Kurzdarstellung einiger Aspekte der Verfahrenstechnik und der Hygiene bei Nasskühltürmen sei an dieser Stelle die Diskussion der Vor- und Nachteile von Nasskühltürmen mit saugend- oder drückend angeordneten Ventilatoren nochmals aufgegriffen Ein großer Nachteil einer niedrigen Bauweise liegt darin, dass der mit Tröpfchen und Mikroorganismen beladene Kühlturmschwaden nicht so weit aufsteigt, sondern auf geringerer Höhe in die Umgebung eingeleitet wird. Bei Seitenwind kommt es hier sehr leicht zu einem Bodenkontakt des tropfenbeladenen Schwadens. Wegen der Keimbeladung des Schwadens kann dies zu Hygieneproblemen führen. Kritisch ist es insbesondere, wenn der Schwaden in benachbarte Luftansaugeöffnungen z. B. von Klimaanlagen eingesaugt wird. In die Zuluftkanäle von Klimaanlagen werden daher häufig Filter eingebaut. An diesen Filtern werden aber auch Tröpfchen abgeschieden. Die in diesen Tröpfchen enthaltenen Mikroorganismen sind durchaus in der Lage, durch das Filtergewebe hindurch zu wandern. Eine in diesen Fällen häufig zu beobachtende abströmseitige Verkeimung der Filter kann dann wiederum zu einer Verkeimung der durchtretenden Luft führen.
Für das Verständnis der bei Nasskühltürmen mit saugend angeordneten Ventilatoren relevanten Phänomene ist ferner die Kenntnis des nachfolgend beschriebenen Zweiphasenströmungsprozesses von entscheidender Bedeutung: Während die kleinen Rekondensationstropfen von einem Lamellentropfenabscheider nur zu einem vernachlässigbar kleinen Prozentsatz abgeschieden werden, können sie von einem mit einer Umfangsgeschwindigkeit von z. B. 50 m/s (Umfangsgeschwindigkeit an der Spitze der Ventilatorflügel) zu einem relevanten Prozentsatz eingefangen werden. Die Flüssigkeit löst sich jedoch nachfolgend wieder in Gestalt größerer Tropfen von den Ventilatorflügeln als sogenannte Sekundärtropfen ab. Man spricht hier daher von einer Tropfengrößentransformation. Diese größeren Sekundärtropfen werden neben einem geringen Prozentsatz der sehr kleinen Rekondensationstropfen teilweise auf den Schalldämpferkulissen 4 abgeschieden, die dem Ventilator nachgeschaltet sind und die vom tropfenbeladenen Kühlturmschwaden umströmt werden. Auf den rauhen Lochblechoberflächen dieser Schalldämpferkulissen kann die Flüssigkeit relativ lange verweilen und dies bei Temperaturen von z. B. 37°C, also bei einer Temperatur, die für die Vermehrung humanmedizinisch relevanter Mikroorganismen näherungsweise optimal ist. Daher ist anzustreben, dass eine Emission von Sekundärtropfen aus dem Bereich der austrittsseitigen Schalldämpferkulissen oder generell aus dem Bereich oberhalb der Tropfenabscheider weitestgehend unterbunden wird. Einer der hier aufgeführten Erfinder dieser Patentanmeldung hat schon vor längerer Zeit ein Patent DE 3121467 C1 zur Vermeidung der Tropfenemission aus Schalldämpferkulissen erhalten. Bei diesem Patent war allerdings davon ausgegangen worden, dass die Geschwindigkeitsverteilung in der Schwadenströmung vor den eingebauten Schalldämpferkulissen nur eine geringe Variation aufweist und dass der Ventilator auf der Zuströmseite zum Kühlturm angeordnet ist. Daher wurden hier seinerzeit zweidimensionale und ohne Gefälle eingebaute Kulissen vorgeschlagen. Bei Kulissenschalldämpfern, die nach dem Stand der Technik stromab eines Ventilators am Austritt eines Nasskühlturms angeordnet sind, ist die Geschwindigkeitsverteilung in der Anströmung nach Untersuchungen der Erfinder in aller Regel sehr inhomogen. Das Problem der Inhomogenität der Geschwindigkeitsverteilung hinter einem Ventilator oder Axialgebläse wurde bereits in den Patentanmeldungen DE 10 2010 022 418 und DE 10 2010 024 091 diskutiert. Allerdings ging es bei diesen Patentanmeldungen nicht um die Vermeidung einer Emission mikrobiell beladener Tropfen, weil dies bei Rauchgasen von Kraftwerken kein Thema ist. Bei Nasskühltürmen mit austrittsseitigen Ventilatoren und/oder Schalldämpferkulissen stellt jedoch die Tropfenemission wegen des Risikos einer Verbreitung von Krankheitserregern ein Problem dar, welches gelöst werden muss, insbesondere im Hinblick auf die Verbreitung multiresistenter Keime. Aber die Lösung dieses Problems darf natürlich nicht zu unvertretbar hohen Druckverlusten in der Schwadenströmung führen. Ferner soll der, in einem wenn auch geringen Umfange immer mit Tropfen beladene Kühlturmschwaden möglichst weit in der Atmosphäre aufsteigen. Dann haben jedenfalls kleine Tropfen ausreichend Zeit, auf ihrem Weg zum Boden zu verdunsten. Und es kommt dann jedenfalls nicht zu einer hohen Immissionskonzentration von Tropfen im Nahbereich eines Kraftwerksstandortes. Ferner sterben viele Mikroorganismen nach der Verdunstung des schützenden Wassermantels sowie durch Einwirkung des Tageslichts oder vor allem der Sonneneinstrahlung mit der Zeit ab. Andererseits sollte auch nicht unerwähnt bleiben, dass kleine Tröpfchen eher in den Bronchialtrakt oder sogar in die Lungen-Alveolen vordringen können, als große Tropfen. Wenn die mikrobielle Fracht der Tröpfchen während des Verdunstungsprozesses nur aufkonzentriert und nicht abgetötet wird, können selbstverständlich auch diese Verdunstungsrückstände aus hygienischer Sicht durchaus problematisch sein.
Nachfolgend erläutern wir im Detail den Stand der Technik sowie wesentliche Beispiele gemäß dieser Erfindung anhand der 1–6.
Stand der Technik
1 zeigt beispielhaft einen Nasskühlturm 1, der nach dem praktizierten Stand der Technik mit einem austrittsseitigen Ventilator 2, einem Diffusor 3 und mit einem nachgeschalteten Kulissenschalldämpfer 4 ausgeführt ist. Die Kulissen 4 sind hier parallel zueinander und ohne Gefälle zur Wand im Austrittsdiffusor 3 des Nasskühlturms angeordnet, wie 1a zu entnehmen ist. Dadurch kommt es zu einer sehr ungünstigen Wechselwirkung der Kulissen mit der Ventilatorabströmung 5. Ventilatoren, insbesondere Langsamläufer, wie sie bei derartigen Kühltürmen zur Minimierung der Schallerzeugung eingebaut sind, erzeugen eine weitgehend rotationssymmetrische drallbehaftete Abströmung 5. Die Wechselwirkung dieser rotationssymmetrischen und drallbehafteten Abströmung mit dem parallelen Gitter aus Schalldämpferkulissen bewirkt eine extreme Inhomogenität der Ausströmung aus dem Nasskühlturm. Kleinräumig kann es am Austritt 10 sogar zu einer Rückströmung kommen, während in anderen Bereichen derart hohe Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, dass ein erheblicher Mitriss von Sekundärtropfen 6 verursacht wird. Dabei lösen sich Tropfen von den Flüssigkeitsfilmen ab, die sich mit der Zeit auf den Schalldämpferkulissen 4 sowie auf der Innenwand des Kanals bzw. des Diffusors 3 gebildet haben, und werden emittiert. Dies kann mit einer erheblichen Emission von Krankheitserregern verbunden sein, die sich in den längere Zeit auf den rauhen Oberflächen der Kulissen aushaltenden Flüssigkeitsfilmen bei günstigen Wachstumsbedingungen stark vermehren können. Während des Stillstandes eines Nasskühlturms ist zu beobachten, dass Vögel, wie z. B. Möwen, auf der Austrittskante 7 des Nasskühlers sitzen, bevorzugt mit dem Schwanz nach innen. Dass die Folge dieses Vogelbefalls zu einer Belastung der Schalldämpferkulissen mit Mikroorganismen führen kann, bedarf keiner weiteren Erklärung. Auch die Chlorung des Kühlturmkreislaufwassers kann hier kaum für Abhilfe sorgen, da ja bei funktionstüchtigen Tropfenabscheidern nur ein verschwindend geringer Teil des gechlorten Kühlwassers über mitgerissene Kühlwassertropfen die nachgeschalteten Flächen erreicht und weil durch die hier ebenfalls zu einem relevanten Prozentsatz abgeschiedenen Rekondensationstropfen die Konzentration des in den mitgerissenen Kühlwassertropfen enthaltenen Biozids in der Mischung erheblich verringert wird. Es wäre sehr aufwändig, nach jeder Stillstandsphase den mit Mikroorganismen belasteten Austrittsabschnitt eines Nasskühlturms durch Spülen mit gechlortem Wasser zu reinigen bzw. zu desinfizieren. Jedenfalls zeigt auch diese Betrachtung, dass es sinnvoll ist, eine Emission von Sekundärtropfen aus diesem Bereich weitestgehend zu reduzieren. Eine ausgeprägt inhomogen Geschwindigkeitsverteilung am Austritt 10 eines Nasskühlturms bewirkt ferner, dass der Kühlturmschwaden 42 schon bei einer geringen Geschwindigkeit 8 des Seitenwinds weit weniger aufsteigt als ein Schwaden mit homogener Geschwindigkeitsverteilung bei gleich großem Austrittsimpuls. Somit besteht bei einer inhomogenen Ausströmug, insbesondere bei Seitenwind 8 ein erhöhtes Risiko eines Bodenkontakts des sichtbaren und somit noch mit einem Tröpfchennebel bzw. auch mit Mikroorganismen beladenen Schwadens. Ein Verdunsten der Sekundärtröpfchen 6, die potentielle Träger von Mikroorganismen sind, findet dann nicht statt, vielmehr sind diese etwas größeren Tropfen in Bodennähe zu registrieren. Die Tröpfchen können durch Tropfenagglomeration in der Transmissionphase noch etwas wachsen. Ferner ist bei Bodenkontakt des Kühlturmschwadens auch häufig damit zu rechnen, dass es zu einer Rezirkulation 9 von Teilen des emittierten Schwadens kommt. Wenn der Nasskühlturm anstelle von kalter Umgebungsluft den bereits angefeuchteten und erwärmten Schwaden ansaugt, führt dies zu einer Beeinträchtigung der Kühlleistung. Die vorstehend beschriebene Problematik wurde bisher offensichtlich nicht in vollem Umfange erkannt, oder jedenfalls nicht korrigiert. Vermutlich war man der Überzeugung, dass das Problem der Tropfenemission sowie der Emission von Mikroorganismen durch Ausrüstung des Nasskühlturms mit Hochleistungstropfenabscheider soweit reduziert werden könnte, dass sich weitergehende Maßnahmen erübrigen. Das Risiko der Bildung von Sekundärtropfen in jenem Abschnitt des kühlturms, der auf die Tropfenabscheider folgt, hat man offensichtlich unterschätzt. Erfahrungen aus jüngster Zeit zeigen jedoch, dass diese Erwartungshaltung unrealistisch war. So müssen beispielsweise aus gegebenem Anlass Nasskühltürme, die in New York auf Gebäuden installiert sind, im Hinblick auf einen möglichen Befall mit Mikroorganismen, insbesondere mit Legionella pneumophila untersucht werden.
Aufgabenstellung dieser Erfindung
Die Aufgabenstellung dieser Erfindung besteht darin, den Austrittsbereich von Nasskühltürmen mit saugend angeordneten Ventilatoren, die in der Nachbarschaft von Wohngebieten mit austrittsseitigen Schalldämpferkulissen ausgestattet sind, derart zu gestalten, dass die Tropfenemission und somit auch die Emission von Krankheitserregern minimiert wird, ohne dass dies mit relevanten Druckverlusten verbunden wäre. Bei einer optimalen Gestaltung des Austrittsabschnitts des Nasskühlturms sollte es sogar gelingen, den Druckverlust im Vergleich zu jenem klassischer Konfigurationen zu verringern. Dies hätte eine positive Auswirkung auf den Kühlluftdurchsatz des Kühlers und somit auch auf die erreichte Kaltwassertemperatur und letzten Endes auch auf die Leistung der Dampfturbine, deren Gegendruck umso niedriger ausfällt, je kälter das dem Kondensator zur Verfügung gestellte Kühlwasser ist. Ferner soll der Schwaden den Nasskühlturm möglichst kompakt mit nicht zu geringen Strömungsgeschwindigkeiten verlassen, sodass eine große Aufstiegshöhe erreicht und insbesondere ein Bodenkontakt des Schwadens und ein Wiederansaugen bereits erwärmter und angefeuchteter Luft durch den Nasskühlturm (Rezirkulation) verhindert wird, von extremen Wetterlagen einmal abgesehen.
Lösungsansätze der Aufgabenstellung nach der Erfindung
2 zeigt die Basiskonfiguration eines Nasskühlturms 1 nach der Erfindung. Hier ist dem austrittsseitig angeordneten Axialventilator 2, der bekanntlich der Strömung einen Nachlaufdrall 5 aufprägt, ein aus mehreren flügelförmigen Leitschaufeln 21.1 gebildetes stationäres Nachleitrad 21 mit einem Nabenkörper 22 nachgeschaltet, welches die drallbehaftete Schwadenströmung weitgehend in eine koaxiale Strömung 23 verwandelt. Es ist uns nicht bekannt, dass derartige Nachleiträder bei Nasskühltürmen mit saugend angeordnetem Ventilator zur Anwendung gekommen sind. Bei Nasskühltürmen ohne austrittsseitigen Kulissenschalldämpfern ist dies auch nicht erforderlich, oder wäre sogar nachteilig, denn bei einer drallbehafteten Austrittsströmung neigt die Strömung im Diffusor weniger zur Strömungsablösung. Bei Nachschaltung eines Kulissenschalldämpfers treten jedoch bei drallbehafteter Anströmung die bereits beschriebenen Probleme auf, was bisher offensichtlich nicht erkannt oder berücksichtigt wurde. Bei anderen Anwendungsfällen, z. B. bei Gebläsen für Frischluft und Rauchgas in thermischen Kraftwerken werden selbstverständlich Nachleiträder eingesetzt. Aber den Sinn einer Übertragung dieser Technik auf Ventilatoren in Nasskühltürmen wurde vermutlich auch deshalb nicht erkannt, weil die Kenntnisse der Strömungsfachleute auf dem Gebiet der Hygiene nur rudimentär sind. Aber eine Gestaltung der Nachleitrades nach dem Stand der Technik, wie sie in großen Axialgebläsen für die Förderung von Frischluft und von Rauchgas in thermischen Kraftwerken praktiziert wird, würde in Nasskühltürmen nicht zu dem erwünschten Erfolg einer Minimierung der Tropfenemission führen. Daher sind die Flügel des Nachleitrades gemäß der Erfindung im Gegensatz zur Gestaltung nach dem Stand der Technik für den Einsatz in einem Nasskühlturm mit einem Gefällewinkel α₁ zur Diffusorwand 3 ausgeführt. Dieser Winkel kann zwischen 1° und 40°, bevorzugt bei 30° liegen. Durch die Anordnung der Leitschaufeln mit Gefälle zur Diffusorwand hin sollen die Flüssigkeitsfilme, die sich durch Tropfenabscheidung auf diesen Nachleitschaufeln bilden, zur Diffusorwand 3 geleitet werden. In einem Diffusor stellt sich durch die Verzögerung der Strömung und dem hiermit einhergehenden Druckanstieg in Strömungsrichtung eine niedrige Wandschubspannung τ_w ein. Somit kann der Flüssigkeitsfilm auf der Diffusorwand zunächst nach unten abfließen. Im Bereich des Ventilators ist die Wandschubspannung jedoch in den meisten Fällen so groß, dass die Flüssigkeitsfilme hier nicht weiter abfließen können. Hier kommt es dann zu Flüssigkeitsansammlungen auf der Diffusorwand, aus denen große Sekundärtropfen mitgerissen und ohne zusätzliche Maßnahmen zu einem hohen Prozentsatz emittiert werden. Daher ist nach der Erfindung noch im divergenten Teil des Diffusors eine Filmabscheiderinne 24 angeordnet. Von hier kann die durch Drainage der schräg angeordneten Schalldämpferkulissen erfasste Flüssigkeit über Leitung 25 nach unten in den Kühlturm zurückgeleitet werden, wo ein niedrigerer Druck herrscht, sodass auch ein geringer Schwadenstrom zurückgesaugt wird, der die Flüssigkeitsdrainage unterstützt.
Die Notwendigkeit der Maßnahmen zur Minimierung der Tropfenemission bei nachgeschalteten Schalldämpferkulissen wurde bisher von den Strömungsfachleuten offensichtlich nicht erkannt oder auch nicht berücksichtigt. Andernfalls würden nicht selbst bei neuesten Nasskühltürmen parallele Strukturen von Schalldämpferkulissen ohne Gefälle unmittelbar der rotationssymmetrischen und drallbehafteten Abströmung des Ventilators nachgeschaltet werden. Nach den Untersuchungen der Erfinder sind Nachleiträder äußerst vorteilhaft, weil durch die Gleichrichtung der Schwadenströmung die Geschwindigkeitsverteilung vor den Schalldämpferkulissen so weit vergleichmäßigt wird, dass hohe Übergeschwindigkeiten zwischen den Kulissen vermieden werden; in der Folge wird dann auch der Tropfenmitriss aus diesem Bereich weitgehend reduziert. Ferner wird hiermit erreicht, dass der Druckverlust der Schalldämpferkulissen erheblich verringert wird. Und auch die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung bereits in einem kurzen Abstand hinter den Schalldämpferkulissen, die in diesem Fall als effiziente Carnot-Stoßdiffusoren wirken, wird weitgehend vergleichmäßigt. Dies ist eine entscheidende Voraussetzung dafür, dass stromab der Schalldämpferkulissen nötigenfalls auch noch ein Tropfenabscheider 26 in kurzem Abstand und ohne eine zu starke Querschnittserweiterung eingebaut werden kann, sozusagen als Polizeifilter; wie in 4 dargestellt ist. Bei Strömungsgeschwindigkeiten von z. B. 12–14 m/s, wie sie bei Konfigurationen ohne Gleichrichtung und Vergleichmäßigung der Strömung stromab eines Kulissenschalldämpfers nach dem Stand der Technik auftreten, scheiden Lamellentropfenabscheider grundsätzlich aus. Selbst bei einer weitgehenden Vergleichmäßigung der Geschwindigkeitsverteilung ist die Situation noch prekär. Denn stromab der Schalldämpferkulissen ist selbst die querschnittsgemittelte Strömungsgeschwindigkeit des Schwadens noch so hoch (z. B. 6,5 m/s), dass nur für hohe Strömungsgeschwindigkeiten ausgelegte Hochleistungs-Tropfenabscheider zufriedenstellend funktionieren. Bei lokalen Übergeschwindigkeiten von 12–14 m/s sind aber auch Hochleistungstropfenabscheider überfordert. Dann werden zwar zunächst auch noch relativ kleine Tropfen auf den Lamellen abgeschieden. Sie werden jedoch durch die hohe Schubspannung, die von der zu schnellen Schwadenströmung auf den Flüssigkeitsfilm ausgeübt wird, der sich aus den abgeschiedenen Tropfen auf den Lamellen bildet, zu den Hinterkanten der Lamellen getrieben; hier löst sich der Flüssigkeitsfilm in Gestalt großer Tropfen wieder ab, und zwar auch dann, wenn die Tropfenabscheiderlamellen mit Gefälle zur Wand eingebaut werden, 4. Diese Sekundärtropfen werden dann zwangsläufig emittiert. Da sich auf Tropfenabscheidern unter den hier herrschenden Randbedingungen mit der Zeit Beläge bilden, welche die Tropfenabscheidung beeinträchtigen und eine Keimvermehrung begünstigen, könnte es hilfreich sein, sowohl vor dem Tropfenabscheider als auch hinter dem Tropfenabscheider zur Reinigungszwecken eine mit Sprühdüsen bestückte langsam rotierende Sprühlanze anzuordnen, die hier nicht dargestellt ist. Zur Inbetriebnahme dieser Reinigungssprühlanzen ist zu empfehlen, den Ventilator kurzzeitig abzustellen, um in dieser kurzen Phase eine Emission von Tropfen mit einem hohen Feststoffgehalt, die auch in aller Regel mit Mikroorganismen beladen sind, zu vermeiden. Da bei Nasskühltürmen der hier diskutierten Art in aller Regel mehrere Einzelzellen (z. B. 10 Einzelzellen) in Reihe angeordnet sind, ist es durchaus vertretbar, eine der Zellen vorübergehend außer Betrieb zu nehmen, da hierdurch der Effekt der gesamten Nasskühlanlage nicht nennenswert beeinträchtigt würde.
2a zeigt ein Detail des Nachleitrades 21 mit einer der vielen mit einem Gefällewinkel α₁ von 1°–40°, bevorzugt von 30° angeordneten Flügel bzw. Leitschaufeln 21.1, die an der Diffusorwand 3 auslaufen. Hier ist vorgesehen, dass die an den Leitschaufeln 21.1 abgeschiedenen Flüssigkeitsfilme 26 oberflächlich über einen Spalt 21.2 in eine Rille 40 an den Hinterkanten 33 der unter einem Winkel α₁ installierten Leitschaufeln 21.1 eindringen und hier bis zur Diffusorwand 3 geleitet werden, dort längs der Diffusorwand 3 nach unten fließen und in der Abscheiderinne 24 aufgefangen werden. Der abfließende Flüssigkeitsfilm 26 strömt unter der Wirkung der Schwerkraft an der Diffusorwand 3 weiter nach unten und wird in einer umlaufenden Rinne 24 aufgefangen. Es kann sinnvoll sein, Drainagerillen mit Gefälle zur Diffusorwand auch auf der Saugseite anzuordnen, hier nicht dargestellt.
3 vermittelt einen Überblick über einige wenige der nach dieser Erfindung prinzipiell möglichen Maßnahmen zur Ableitung der Flüssigkeitsfilme von den mit Gefälle zur Diffusorwand 3 angeordneten Schaufeln 21.1 des Nachleitrades 21. Sie zeigt den an der Diffusorwand 3 auslaufenden Abschnitt einer hier hohl ausgeführten Nachleitschaufel und die Diffusorwand, 3a. Ferner zeigt sie ein Drainagerohr 27, mit welchem die Hohlräume der Nachleitschaufeln an einen außen liegenden Ringkanal 28 angeschlossen sind. Über diesen Ringkanal kann die abgeschiedene Flüssigkeit abgeleitet werden, evtl. unterstützt durch ein hier nicht dargestelltes Absaugegebläse, welches nicht nur die Flüssigkeit, sondern auch einen geringen Prozentsatz des Schwadens absaugt. 3a zeigt zur Veranschaulichung einen Schnitt durch eine der flügelförmigen und hohl ausgeführten Nachleitschaufeln 21.1 nach deer Erfindung, mit der Umfangsgeschwindigkeitskomponente v_circ,2 des Nachlaufdralls hinter dem rotierenden Ventilator, den Axialkomponenten der Schwadengeschwindigkeit vor und hinter dem Nachleitgitter v_ax,2 und v_ax,3 sowie mit der Relativgeschwindigkeit w₂ des Schwadens in der Zuströmung zum Nachleitrad. Ferner ist die koaxial gerichtete Abströmungsgeschwindigkeit v_ax,3 dargestellt. Eine derartige Leitschaufel weist eine Druckseite ”P” (pressure) und eine Saugseite ”S” (suction) auf, 3a. Bei Strömungsgeschwindigkeiten, wie sie in derartigen Nasskühltürmen üblich sind, ist davon auszugehen, dass der Flüssigkeitsfilm 29 auf der Druckseite P durch die Schubspannungswirkung der Schwadenströmung gegen die Wirkung der Schwerkraft nach oben zur Hinterkante 33 der Leitschaufel getrieben wird. An der offenen Hinterkante des Flügels kann der Flüssigkeitsfilm über den Soalt 21.2 in den Innenraum 34 des Flügels einfließen. Dies kann auch durch Anlegen eines Unterdrucks an den Hohlraum des Flügels erzwungen bzw. unterstützt werden. Auf der Saugseite S der Nachleitschaufel ist die Situation wesentlich komplizierter. Im vorderen Abschnitt der Saugseite ist die Wandschubspannung noch so groß, dass der Flüssigkeitsfilm 30 hier nach oben getrieben wird. An diesen Abschnitt schließt sich jedoch ein Bereich an, in welchem die Schwadenströmung in der Nachbarschaft zur Wand stark verzögert wird. Hier geht somit auch die Wandschubspannung stark zurück, sodass der Flüssigkeitsfilm 31 unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten abließen kann. Deshalb ist auch hier ein Schlitz 34 zur Einleitung des Flüssigkeitsfilms in den Hohlraum vorgesehen. Ob die Filmströmung 32 im oberen Bereich der Saugseite nach oben oder nach unten gerichtet ist, hängt von der Detailauslegung ab und kann nicht mit Sicherheit vorhergesagt werden. Fließt der Film nach oben, wird er jedenfalls auch an der Hinterkante 33 der Nachleitschaufel in deren Hohlraum 34 eingeleitet.
3b zeigt eine weitere der nach dieser Erfindung möglichen Maßnahmen zur Erfassung der Flüssigkeitsfilme. Hier ist nahe der Hinterkante auf der Druckseite ein Absaugeschlitz 35 angeordnet.
Vorzuziehen ist natürlich eine einfachere Lösung, bei der ein Flüssigkeitsfilm durch die Schwerkraft längs der mit Gefälle ausgeführten Rille 40 längs der Hinterkante 33 der Nachleitflügel 21.1 zu einer Auffangrinne geleitet wird, in die hinein alle Leitschaufeln entwässert werden. Dieser Lösungsansatz wurde bereits in 3 dargestellt.
In 4 sind weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten nach der Erfindung dargestellt. Selbstverständlich kann es auch noch in diesem Falle, also bei zuverlässiger Entwässerung der auf den Leitschaufeln 21.1 abgeschiedenen Tröpfchen bzw. der daraus entstehenden Flüssigkeitsfilme sinnvoll sein, zur weiteren Verringerung der Tropfenemission einen austrittsseitigen Tropfenabscheider 26 zu installieren, 4. Der Grund hierfür liegt z. T. darin, dass es durch Einfangen der noch vorhandenen kleineren mitgerissenen Kühlwassertröpfchen sowie durch Abscheidung eines geringen, aber relevanten Prozentsatzes der Rekondensationstropfen auch zu einer Flüssigkeitsfilmbildung auf den Schalldämpferkulissen kommen kann, gefolgt von einer Tropfenablösung von den Schalldämpferkulissen. In einem älteren Patent FE 3121467 C1 werden Maßnahmen zur Ableitung der Flüssigkeitsfilme beschrieben, die sich auf horizontal und parallel angeordneten Schalldämpferkulissen bilden. Durch die seinerzeit vorgeschlagene horizontale Anordnung ist die Drainage jedoch entscheidend beeinträchtigt. Die Flüssigkeitsfilme fließen in horizontalen Filmabscheiderinnen nur sehr langsam ab. Hier kann es zur Sediment- und zur Moosbildung kommen. Daher wird in einer weiteren Ausgestaltung dieser Erfindung der Schalldämpfer 39 nicht nur sternförmig ausgebildet, wie in 5 dargestellt ist und wie dies bereits in den Patentanmeldungen DE 10 2010 022 418 und DE 10 2010 024 091 beschrieben wurde. Vielmehr werden die sternförmig angeordneten Kulissen mit Drainagerinnen bekannter Ausführung mit einem Gefällewinkel α₂ eingebaut, 4. Dieser Gefällewinkel α₂ ist vorteilhaft zwischen ca. 5° und 60°, bevorzugt mit 30° auszuführen. Bei dieser Lösung für die Schalldämpferkulissen als sternförmiges Gebilde mit Gefälle zur Diffusorwand 3 kann nach der Erfindung noch eine weitere vorteilhafte Maßnahme umgesetzt werden. Das Nachleitrad hinter dem Ventilator wird durch entsprechend ausgebildete Frontabschnitte 39.3 der sternförmig mit Gefälle zur Diffusorwand eingebauten Schalldämpferkulissen ersetzt, wie in 6 dargestellt ist. Ob es dann noch notwendig ist, den Schalldämpferkulissen einen Tropfenabscheider 26 nachzuschalten, wie dies bereits in 4 dargestellt wurde, hängt vom jeweiligen Einsatzfall ab.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Aufgabenstellung war die weitgehende Vermeidung eines Bodenkontakts des emittierten Kühlturmschwadens mit seinem Gehalt an Tröpfchen und Mikroorganismen. Ferner sollte im Interesse einer hohen Kühleffizienz auch eine Rezirkulation 9 von Teilen des Schwadens 42 unterbunden werden, wie sie insbesondere bei Seitenwind sowie bei ein Kühlturmstandort in der Nachbarschaft höherer Gebäude bei einer Ausführung nach dem Stand der Technik zu beobachten ist, siehe 1. Zu diesem Zweck wird gemäß dieser Erfindung vorgeschlagen, den Maßnahmen zur Schalldämpfung, zur Tropfenabscheidung und Strömungsvergleichmäßigung einen kurzen Austrittskanal 37 mit düsenartiger Querschnittsreduktion 36 nachzuschalten, 4. Aber auch in diesem Fall muss die Geschwindigkeit des Schwadens 42 am Austritt begrenzt werden, um eine Tropfenemission zu vermeiden. Bereits ab Strömungsgeschwindigkeiten von 10–15 m/s kommt es nach Untersuchungen des Erfinders zur Ablösung von Tropfen von den Flüssigkeitsfilmen, die sich auch hier auf den Innenwänden des Austrittskanals bilden. Nötigenfalls kann auch hier nochmals eine Filmabscheiderinne 38 am Übergang vom konvergenten Teil 36 zum Austrittsabschnitt 37 eingebaut werden. Insbesondere bei Seitenwind und bei tiefen Umgebungstemperaturen kühlt sich die Kanalwand erheblich ab, sodass hier mit einer intensiven Kondensation des Wasserdampfes aus dem mit Wasserdampf gesättigten Schwaden gerechnet werden muss. Um dies zu vermeiden, wird ferner vorgeschlagen, diesen Abschnitt 37 thermisch zu isolieren. Eine weitere Konfiguration nach der Erfindung besteht darin, die Hohlschaufeln des Nachleitrades und evtl. auch noch weitere Gebiete im Austrittsabschnitt, die als Tropfenquellen anzusehen sind, zu beheizen. Zu diesem Zweck könnte beispielsweise noch nicht rückgekühltes Kühlwasser durch die Hohlräume der Nachleitschaufeln oder durch Heizspiralen geleitet werden, mit denen die Wände des Austrittsabschnitts von außen beheizt werden. Auf diese Weise könnte man die hier anfallende Flüssigkeit verdunsten und somit besagte Quellen für die Emission mikrobiell belasteter Tropfen austrocknen. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, dass die Inhaltsstoffe der Tropfen als Beläge auf den beheizten Flächen anfallen. Daher wird diese Konfiguration hier nicht weiter ausgearbeitet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010022418 [0002, 0022, 0032]
DE 102010024091 [0002, 0022, 0032]
DE 3121467 C1 [0002, 0022]
FE 3121467 C1 [0032]

Claims

Nasskühlturm 1 mit wenigstens einem austrittsseitigen Ventilator 2 zur Förderung der aus der Umgebung angesaugten Kühlluft 11, mit einer Verteilung 17 des zu kühlenden Warmwassers über den Kühlturmquerschnitt, mit klassischen Tropfenabscheidern 18 oberhalb der Warmwasserverteilung 16, 17, mit einem in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen stromab der Tropfenabscheider eingebauten Ventilator 2 sowie mit einem nachfolgenden, häufig als Diffusor ausgebildeten Kanalabschnitt 3, in welchen Kulissenschalldämpfer 4 nahe am Luftaustritt 10 angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilator 2 und dem Eintritt zum Kulissenschalldämpfer 4 ein Nachleitrad 21 zur koaxialen Ausrichtung 23 der Schwadenströmung eingebaut ist.
Nasskühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln 21.1 des Nachleitrades 21 mit einem Gefälle von 10–40°, bevorzugt mit 30° vom Zentrum des Kanalabschnitts zur Wand des Diffusors 3 eingebaut sind.
Nasskühlturm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln 21.1 des Nachleitrades 21 an der Oberfläche mit Rillen 40 ausgestattet sind, die ebenfalls ein Gefälle von 1°–40°, bevorzugt von 30° aufweisen und die eine Drainage der an diesen Flügeln anfallenden Flüssigkeit zur Wand 3.1 des Kanalabschnitts bewirken.
Nasskühlturm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln 21.1 des Nachleitrades hohl ausgeführt sind und dass die auf den Flügeln anfallenden Flüssigkeitsfilme 29, 30, 31, und 32 über Schlitze 21.2 und 21.3 unter Schwerkraftwirkung in den Hohlraum 34 der Flügel einfließen können.
Nasskühlturm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Leitschaufeln 21.1 anfallenden Flüssigkeitsfilme mit Hilfe eines Gebläses über wenigstens einen Schlitz in den Hohlraum 34 der Flügel hinein gesaugt werden.
Nasskühlturm nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schlitz jeweils nahe der Hinterkante auf der Druckseite P der Flügel angeordnet ist.
Nasskühlturm nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Baukörper 39.2 des Kulissenschalldämpfers 39 mit einem Gefälle von 1–60°, bevorzugt mit 30° zur Wand des Kanalabschnitts bzw. des Diffusors 3 eingebaut sind.
Nasskühlturm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Drainagerillen an den einzelnen Baukörpern 39.2 des Kulissenschalldämpfers mit einem Gefälle von 1°–60°, bevorzugt mit 30° zur Wand des Kanalabschnitts bzw. des Diffusors geführt sind.
Nasskühlturm nach einem der Ansprüche 7–8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Baukörper 39.2 des Schalldämpfers sternförmig mit einem Gefälle von 1°–60°, bevorzugt mit 30° zur Wand 3.1 des Kanalabschnitts um einen ebenfalls als Schalldämpfer ausgerüsteten Zentralkörper 39.1 angeordnet sind.
Nasskühlturm nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Kulissenschalldämpfer 4 bzw. 39 ein Tropfenabscheider 26 eingebaut ist.
Nasskühlturm nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfenabscheider 26 mit einem Gefälle von 10°–60°, bevorzugt von 45° vom Zentrum zur Wand 3.1 des Kanalabschnitts eingebaut sind, sodass die abgeschiedene Flüssigkeit zur Wand des Kanalabschnitts geleitet wird.
Nasskühlturm nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsabschnitt 36, 37 für die Schwadenströmung düsenförmig ausgeführt ist.
Nasskühlturm 1 mit wenigstens einem austrittsseitigen Ventilator 2 zur Förderung der aus der Umgebung angesaugten Kühlluft 11, mit einer Verteilung 17 des zu kühlenden Warmwassers über den Kühlturmquerschnitt, mit klassischen Tropfenabscheidern 18 oberhalb der Warmwasserverteilung 16, 17, mit einem in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen stromab der Tropfenabscheider eingebauten Ventilator 2 sowie mit einem nachfolgenden, häufig als Diffusor ausgebildeten Kanalabschnitt 3, in welchen Kulissenschalldämpfer 4 nahe am Luftaustritt 10 angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Leitelemente zur koaxialen Ausrichtung der Schwadenströmung in den Schalldämpfer integriert sind.