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Kühlvorrichtung für Flüssigkeiten mit Rieselplatten Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für Flüssigkeiten mit parallelen,
in gleichem Abstand nebeneinander senkrecht angeordneten Rieselplatten aus Asbest-Zement
oder Kunststoff, an denen die Flüssigkeit herabrieselt und durch einen im wesentlichen
senkrecht von unten nach oben verlaufenden Luftstrom gekühlt wird, wobei in den
Rieselplatten Öffnungen vorhanden sind.
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Kühlvorrichtungen dieser Art, bei denen die an Riesel- oder Kühlplatten
herabrieselnde Flüssigkeit von einem im Gegenstrom vorbeiziehenden Luftstrom gekühlt
wird, haben den Nachteil, daß der Kühlwirkungsgrad beschränkt ist, weil ein hoher
Luftüberschuß und damit große Luftgeschwindigkeiten notwendig sind, um bei einer
wirtschaftlich annehmbaren Plattenzahl einen tragbaren Wärmeaustauschfaktor zu erreichen.
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Es ist zwar bereits bekannt, bei solchen Rieselplatten runde oder
schlüssellochähnliche Öffnungen anzubringen. Diese dienen aber dazu, die lose aufgehängten
Platten mittels in die Öffnungen eingefügter Abstandhalter voneinander distanziert
zu halten. Diese Abstandhalter bewirken eine Strähnenbildung bei der herabrieszlnden
Flüssigkeit, so daß die unterhalb der Abstandhalter liegenden Plattenpartien für
den Kühlvorgang nicht ausgenutzt werden, da die Flüssigkeit abgelenkt wird.
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Ferner ist bekannt, die Unterkante von Rieselplatten ohne Öffnungen
mit einer Spitzverzahnung zu versehen. Im weiteren ist es bekannt, mehrere Platten
senkrecht untereinanderzuhängen unter Belassung eines Zwischenraumes zwischen zwei
benachbarten Platten.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll ein verbesserter Kühlwirkungsgrad
erzielt werden. Das Wesen dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen
der Rieselplatten in Form von waagerechten, in Längsrichtung zueinander versetzten
Schlitzen ausgebildet sind, deren Länge ein Vielfaches ihrer Höhe und deren gegenseitiger
senkrechter Abstand ein Mehrfaches der Schlitzhöhe beträgt.
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Mit einer derart ausgebildeten Kühlvorrichtung gelingt es, die Kühlleistung
bzw. den Kühlwirkungsgrad gegenüber vergleichbaren, bekannten Vorrichtungen in überraschend
großem Maße zu verbessern. Diese Verbesserung kann darauf zurückgeführt werden,
daß die zu kühlende Flüssigkeit in einem Film gleichmäßiger Dicke an der Plattenwand
herunterfließt und im Inneren der Schlitze abtropft, wobei sich kleine Spritzer
bilden, die im Gegenluftstrom verdunsten und dabei Verdunstungskälte abgeben. Dies
setzt aber voraus, daß die Flüssigkeit eine gewisse minimale Fallgeschwindigkeit
erreicht, welche nur zustande kommt, wenn die Schlitze in senkrechter Richtung nicht
zu nahe aufeinanderfolgen. Im weiteren bewirkt die aufsteigende, durch die Schlitze
hindurchströmende Luft an den Schlitzkanten Ablösungswirbel, wodurch sowohl bei
der Luft als auch bei der Flüssigkeit Turbulenz entsteht und somit immer wieder
neue Flüssigkeits- und Luftschichten miteinander in Berührung kommen, wodurch der
Wärmeaustauscheffekt erheblich gesteigert wird.
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Die besondere Plattenausbildung gewährleistet ferner eine ausreichende
Festigkeit und Steifigkeit der Platte, was namentlich bei der Verwendung von bruchempfindlichem
Asbest-Zement-Material bedeutsam ist: In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstands dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht
einer Rieselplatte, Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Rieselplatte in einem gegenüber
Fig. 1 größeren Maßstab, Fig. 3 eine Ausführungsvariante in perspektivischer Darstellung
mit durch die Schlitze hindurchgesteckten Querstäben, Fig. 4 einen Querschnitt durch
einen Plattenschlitz. Die aus Asbest-Zement oder Kunststoff bestehende Rieselplatte
1 ist beidseitig mit einer Schulter 2 versehen, mit der die Platte auf Trägern aufgelagert
wird. In der Platte befinden sich horizontal verlaufende Schlitze 3, die in Längsrichtung
zueinander stufenförmig versetzt angeordnet sind. Als besonders zweckmäßig hat sich
herausgestellt, das Ende des einen Schlitzes senkrecht über oder unter dem nächstfolgenden,
versetzten
Schlitz anzuordnen. Es wäre jedoch auch denkbar, daß sich die Schlitze etwas überlappen.
In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die stufenweise Versetzung so
auszuführen, daß der senkrechte mittlere Abstand der übereinanderliegenden Schlitze
voneinander etwa das 10- bis 13fache ihrer Höhe und die Schlitzlänge etwa das 6-
bis 8fache ihrer Höhe beträgt. Die Plattendicke liegt vorzugsweise etwa bei einem
Viertel der Schlitzhöhe, und die Fläche der Schlitze beträgt vorzugsweise etwa 8
bis 20% der gesamten Fläche der nieselplatte.
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Die nieselplatten 1 liegen - wie dies in Fig. 3 dargestellt ist -
parallel nebeneinander und werden durch nicht gezeichnete Distanzstücke in ihrem
gegenseitigen Abstand festgehalten. Die Anordnung der Schlitze ist so getroffen,
daß sie in übereinstimmender Lage hintereinander angeordnet sind, so daß flache
Querstäbe 5 waagerecht durch die Platten hindurchgesteckt werden können. Diese Querstäbe
bestehen ebenfalls aus Asbest-Zement oder Kunststoff und weisen vorzugsweise Löcher
6 auf. Sie füllen nicht die ganze Höhe der Schlitze 3 aus.
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Die untere Horizontalkante der Platte ist stumpfzahnig ausgebildet,
d. h., es sind etwa halbkreisförmige Ausnehmungen vorhanden, die ungefähr in gleichen
Abständen angeordnet sind. Als zweckmäßigstes Verhältnis hat sich eine gleich große
Breite von Ausnehmungen und Stegen herausgestellt, wobei natürlich Abweichungen
etwa von ± 20 % in Kauf genommen werden können. Der Grund für die Anbringung einer
solchen Stumpfverzahnung liegt darin, daß dadurch an der Unterkante die Tropfenbildung
gefördert wird, was im Hinblick auf die Kühlung wesentlich wirksamer ist als ein
Ablauf der Flüssigkeit in Strähnenform, was sonst schon bei sehr geringer Abweichung
der unteren glatten Plattenkante von der Horizontalen kaum zu vermeiden ist. Die
stumpfe Verzahnung vermindert die Mgefahr, was namentlich bei kerbempfindlichem
Asbest-Zement-Material von Bedeutung ist.
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Im Betrieb fließt auf beiden Seiten der nieselplatte die zu kühlende
Flüssigkeit herunter unter Bildung von Tropfen in den Schlitzen. Diese Verhältnisse
sind in Fig. 4 schematisch dargestellt. Die Tropfenbildung vollzieht sich derart,
daß die Flüssigkeit von beiden Plattenseiten her gegen die Schlitzmitte hinfließt
und sich dort zu Tropfen formt, die anschließend auf die untere Schlitzfläche herabtropfen.
Beim Auftreffen der Tropfen 7 bilden sich kleine Spritzer - wie dies in Fig. 4 angedeutet
ist -, die in den Zwischenraum zwischen den Platten hinaustreten und entweder auf
die benachbarte Plattenwand auftreffen oder vom Luftstrom, welcher im Gegenstrom
zur Flüssigkeit strömt, mitgerissen werden und verdunsten, wodurch der Umgebungsluft
Verdunstungswärme entzogen und damit der Kühleffekt positiv beeinflußt wird. Als
weiteres günstiges Moment kommt hinzu, daß die aufsteigende Luft, wie dies in Fig.
4 durch Linien und Pfeile angedeutet ist, auch durch die Schlitze 3 hindurchströmt,
wodurch infolge Ablösung und Wirbelbildung eine turbulente Strömung entsteht, die
den Kühleffekt begünstigt. Die Durchbrüche in der Plattenfläche machen zudem eine
Strähnenbildung auf der Platte unmöglich, da der Flüssigkeitsfilm immer wieder aufgerissen
wird. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß durch die Tropfenbildung die Kühloberfläche,
d. h. die mit der Kühlluft in Berührung kommende Austauschfläche vergrößert wird,
was ebenfalls ein Grund ist für die verbesserte Kühleigenschaft der Einrichtung.
Das gleiche gilt auch für die tropfenförmige Ablösung von der Plattenunterkante.
Dadurch wird ebenfalls eine zusätzliche; große Austauschfläche geschaffen, und die
Fallhöhe der Tropfen zwischen Plattenunterkante und einer nächsten Plattenreihe
oder dem Wasserspiegel eines Auffangbeckens kann für den eigentlichen Kühlvorgang
besser ausgenutzt werden als bei einem Flüssigkeitsablauf in Form eines zusammenhängenden
Schleiers, Strahles oder einer Strähne.
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Die Herstellung der Öffnungen in der Platte und der stumpfzahnigen
Unterkante erfolgt am besten durch Stanzen, und zwar bei Asbest-Zement-Material
vor dessen Erhärtung.
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An Stelle von Wasser, für das diese Einrichtung in erster Linie vorgesehen
ist, könnten natürlich auch beliebige andere Flüssigkeiten, insbesondere in der
chemischen und Getränkeindustrie, verwendet werden, soweit sie die Asbest-Zement-
oder Kunststoffplatten nicht angreifen.
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In der Praxis zeigte es sich, daß mit den beschriebenen, relativ einfachen
und wenig Kosten verursachenden Maßnahmen eine Verbesserung des Kühleffektes um
20 bis 35 % gegenüber Kühlvorrichtungen vergleichbarer Art möglich ist.