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Kühlturm mit Luftleitflächen Die Erfindung bezieht sich auf Kühltürme,
die mit einem Rieselflächen- oder Tropfenfalleinbau ausgestattet sind und unterhalb
des Einbaus seitlich in der Turmwand eine Eintrittsöffnung für die kühlende Luft
aufweisen. Solche Kühltürme dienen insbesondere dazu, das Kühlwasser von Wärmekraftanlagen
mittels eines aufsteigenden Luftstromes rückzukühlen.
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Die Erfindung ist von der an sich seit langem erkannten Aufgabe ausgegangen,
eine möglichst gleichmäßige Verteilung der in den Kühlturm seitlich eintretenden
Luft über die gesamte Grundfläche des Einbaus hinweg zu erzielen. Eine ungleichmäßige
Beaufschlagung der Einbauten ist nämlich in mehrfacher Hinsicht nachteilig. Wenn
einzelne Bereiche des Kühlturmeinbaus nicht oder nur mangelhaft mit Luft beaufschlagt
sind, so kommt das in diesen Bereichen herabregnende oder -rieselnde Wasser mit
der Luft nicht oder nicht genügend in Kontakt. Andererseits ist bei einer vorgegebenen
Luftmenge die Luftgeschwindigkeit in den übrigen Bereichen notwendigerweise entsprechend
höher. Hierdurch werden der Zugverlust des Kühlwerks und - bei Kühltürm-en
mit Sauglüfter - der Leistungsbedarf des Lüfters erhöht. Eine gleichmäßige
Beaufschlagung C, im
des Einbaus durch die Kühlluft ist somit aus den vorgenannten
und auch aus verschiedenen anderen Gründen eine wesentliche Voraussetzung für die
volle Ausnutzungdes Einbaus und dementsprechend für eine befriedigende, Leistung
der gesamten Anlage.
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Bei den gebräuchlichen Kühltürmen mit unterhalb des Einbaus seitlich
angeordneter Lufteintrittsöffnung ergibt sich auch aus einem anderen Grund eine
ungünstige Arbeitsweise. Im Bereich der Lufteintrittsöffnung bildet sich nämlich
ein dichter Wasserschleier, durch den die eintretende Kühlluft hindurchgezogen wird.
Dadurch werden der Feuchtigkeitsgehalt und die Temperatur der Kühlluft heraufgesetzt,
bevor die Luft innerhalb des Einbaus, wo für den Wärmeaustausch wesentlich günstigere
Bedingungen herrschen, mit dem zu kühlenden Wasser in Kontakt kommt. Dieses wirkt
sich auf den Wärmeaustausch nachteilig aus.
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Auf Grund der Erkenntnis der Nachteile, die sich bei ungleichmäßiger
Verteilung der Kühlluft über die Grundfläche des Einbaus ergeben, ist schon vorgeschlagen
worden, Leitflächen zur Führung des eintretenden Luftstromes vorzusehen, und zwar
in Form einer an die obere Randkante der Lufteintrittsöffnung außen angesetzten,
nach oben unter Krümmung allmählich ansteigenden überdachung. Eine nennenswerte
Beeinflussung der Luftströmung kann hierdurch jedoch nicht erfolgen. Der Kühlturm
gemäß der Erfindung, der an sich von diesem Gedanken Gebrauch macht, ist daher von
dem Bestreben ausgegangen, die leitende Einwirkung auf die einströmende Luft zu
verstärken, und zwar ist er dadurch gekennzeichnet, daß in derLufteintrittsöffnung
mehrere Luftleitflächen übereinander angeordnet sind, deren in das Turminnere ragende
Randteile schräg nach oben weisen, und zwar die Randteile der obersten Luftleitflächen
steil gegen die Randzone des Rieselflächen- oder Tropfenfalleinbaus, während die
Randteile der darunterliegenden Luftleitflächen von oben nach unten fortschreitend
kleiner werdende Neigungswinkel haben.
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Durch diesen Einbau der Luftleitflächen unter Neigung der inneren
Randteile in der angegebenen Weise wird die in die Luftleitflächen etwa waagerecht
eintretende Kühlluft nach oben aufgerichtet, und infolge der unterschiedlichen Neigung
der durch die Luftleitflächen gebildeten, übereinanderliegenden Eintrittskanäle
wird sie gleichmäßig auf die ganze Grundfläche des Einbaus verteilt. Zum anderen
wird durch die den Lufteintritt unterteilenden Luftleitflächen der Wasserschleier
im Bereich dieser Öffnung aufgelöst. Wenn man die äußeren Randteile der Luftleitflächen
die Innenfläche der Turmwand untergreifen läßt und an ihrer äußeren Randkante etwas
nach oben hochbiegt, so daß sich eine Rinne bildet, wirken die Luftleitflächen zugleich
als Auffangrinnen für den niedergehenden Wasserschleier. Diese Rinnen können beispielsweise
mit Flüssigkeitsableitungen ausgestattet werden. Außerdem verhindern die Luftleitflächen
das Herausspritzen von Wasser.
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Da die Luftleitflächen die eintretende Luft sofort unterteilen und
gleichmäßig verteilen, verhindern sie auch das Entstehen von Totwasserbereichen,
in denen das von oben herabregnende oder -rieselnde Wasser mit einer zu geringen
Luftmenge in Berührung kommt, während andererseits das Auftreten überhöhter Luftgeschwindigkeiten,
wie sie sich bei den gebräuchlichen
Kühlwerken insbesondere im
Mittelteil ergeben, vermieden wird.
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Wegen dieser vorteilhaften Eigenschaften ist die Ausbildung gemäß
der Erfindung von besonderer Bedeutung für zwangsbelüftete Kühltürme. Bei diesen
ist der Unterschied zwischen dem Durchmesser des Lüfters sowie des Diffusors einerseits
und dem Durchmesser des Turmes andererseits aus konstruktiven Gründen beträchtlich.
Dadurch ergibt sich an der übergangsstelle ein Absatz, der die Ausbildung von Toträumen
für die Luftströmung begünstigt. Auch ist bei zwangsbelüfteten Kühlem infolge der
höheren Luftgeschwindigkeiten die lenkende Wirkung von Luftleitflächen wesentlich
stärker als bei gerin-,aeren Luftgeschwindigkeiten. Trotzdem lassen sich durch die
Verwendung der Luftleitflächen gemäß der Erfindung auch bei Kühlern mit natürlichem
Zug Verbesserungen der Strömungsverhältnisse erzielen. Die Beseitigung des Wasserschleiers
aber ist sowohl für zwangsbelüftete Kühler als auch für solche mit natürlichem Zug
in gleichem Maß von Vorteil.
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Es ist an sich zwar schon bekannt gewesen, innerhalb des Leitungszuges
der Kühlluft mehrere Luftleitflächen übereinander anzuordnen, jedoch hat man sie
im Inneren des Lufteintrittsraumes angebracht. Auch diese räumliche Anordnung ist
gemäß der der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis nicht die bestmögliche Lösung,
sondern es wird eine wirksamere Beeinflussung erreicht, wenn die Luftleitflächen
in der vorstehend angegebenen Weise innerhalb der Lufteintrittsöffnung übereinander
angeordnet werden, so daß sie den Luftstrom gleich von vornherein erfassen, in einzelne
übereinanderliegende Luftsträhnen unterteilen und alle diese Luftsträhnen mit unterschiedlichen
Neigungswinkeln in das Innere des Lufteintrittsraumes hineinleiten, nämlich die
obersten Luftsträhnen gleich von vornherein steil nach oben, so daß sie dem in der
Regel stark benachteiligten Randgebiet zwangsweise zugeführt werden, während die
sich nach unten anschließenden Luftsträhnen fortlaufend mehr und mehr in den mittleren
Bereich hineingerichtet werden.
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Diese unmittelbar in der Lufteintrittsöffnung angeordneten Luftleitflächen
dürfen nicht mit den Verschlußklappen einer bekannten Ausführungsform verwechselt
werden, bei der diese Klappen nur dazu dienen, den Eintrittsquerschnitt
je nach den jeweils vorliegenden Betriebsverhältnissen freizugeben oder zu
verschließen. Da die Klappen bei der bekannten Ausführungsform in Richtung nach
innen sogar schräg nach unten (statt nach oben) gestellt sind, könnten sie überhaupt
nicht dazu benutzt werden, um im Sinne des Erfindungsgedankens zu wirken und eine
gleichmäßige Luftverteilung herbeizuführen.
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Kurz gesagt, ist es also für den erfindungsgemäßen Kühlturm wesentlich,
daß in der Lufteintrittsöffnung nicht nur eine, sondern mehrere Luftleitflächen,
und zwar übereinander angeordnet sind und daß diese die einzelnen Luftsträhnen in
der beschriebenen Weise schräg nach oben richten.
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Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens ist in der Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar handelt es sich um einen zwangsbelüfteten
Kühler, von dem in lotrechtem Schnitt eine Hälfte gezeichnet ist.
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In das Kühlwerksgehäuse 1, an das oben ein Diffusor 2 angeschlossen
ist und in dessen unterem Teil sich die Tasse 3 befindet, ist oben ein Lüfter
4 eingebaut. Im Inneren des Kühlturmes sind zur Verteilung des Wassers Rinnen
5 angeordnet, die mit Spritzdüsen und Spritztellern ausgestattet sind. Auf
gleicher Höhe befindet sich ein Tropfenfang 6, der die im Luftstrom mitgeführten
Wassertropfen zurückhält. Unterhalb dieser Wasserverteilungs- und Tropfenfangvorrichtung
befindet sich der Einbau 7, der einen Rieselfilm- oder einen Tropfenfalleinbau
darstellen mag.
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Die Luft tritt entsprechend den links gezeichneten Pfeilen etwa waagerecht
durch eine in der Turmwand angeordnete öffnung ein, in der die Luftleitflächen
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gemäß der Erfindung übereinander angeordnet sind. Es ist ersichtlich, daß
infolge der unterschiedlichen Neigungen der inneren Randteile dieser Leitflächen
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die durch diese Flächen gebildeten Kanäle die Teilströme der Luft gemäß
den gekrümmten Pfeilen nach oben aufrichten. Der oberste Luftteilkanal ist auf die
äußerste Randzone des Einbaus gerichtet. Die anschließenden Teilkanäle mit immer-
kleiner werdendem Neigungswinkel lenken die durch sie hindurchgehenden Teilströme
der Luft auf die zur Mitte anschließenden Zonen des Einbaus hin, so daß die in diese
Teilströme aufgeteilte IJ ühlluft gleichmäßig über die ganze Grundfläche des Einbaus
verteilt wird.
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Aus der Darstellung ist weiterhin ersichtlich, daß die Luftleitflächen
die Form von nach oben offenen Rinnen haben. Hierdurch wird der Wasserschleier zonenweise
aufgefangen und kann gesammelt abgeleitet werden. So kann an den Enden der einzelnen
Leitflächen eine Ableitung angebracht werden, die die aufgefangene Flüssigkeit der
Kühlwerkstasse zuführt. Man kann aber auch an einer oder mehreren Stellen der Luftleitflächen,
beispielsweise je an einem Ende, einfach Kerben, Löcher oder schlitzförmige
Einschnitte anbringen, durch die, das aufgefangene Wasser in Form von (yeschlossenen
Wassersträhnen im
herabfließt. Gemäß weiterer Erfindung können die Luftleitflächen
um eine waagerechte Achse schwenkbar gehaltert werden. Wenn man die Luftleitflächen
so breit bemißt, daß sie sich nach Drehung in eine etwa senkrechte Stellung aneinander
anschließen oder auch ein wenig überlappen, wie es bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der Fall ist, dann kann man auf diese Weise die Lufteintrittsöffnung vollständig
verschließen. Dieses bietet Vorteile bei starkem Frost, weil dadurch die Möglichkeit
gegeben ist, ein Vereisen der Einbauten zu verhindem. Zweckmäßig ist es, die Luftleitflächen
abschnittsweise zusammenzufassen, so daß nicht nur das vollständige Schließen der
gesamten Lufteintrittsöffnung möglich ist, sondern in Anpassung an die jahreszeitlich
unterschiedlichen Anforderungen an die Kühlleistung wahlweise nur ein mehr oder
weniger großer Teil der öffnung abgedeckt werden kann.
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In den vorstehenden Ausführungen ist zur Erläuterung des Erfindungsgedankens
nur von Kühltürmen gesprochen worden, wie sie insbesondere in Wärmekraftanlagen
zur Rückkühlung des Kühlwassers mittels Luft benutzt werden. Selbstverständlich
ist der Erfindungsgedanke nicht hierauf beschränkt, sondern er kann auch für andere
Türme Verwendung finden, in denen ein herabregnendes oder -rieselndes flüssiges
Medium beliebiger Art mit irgendeinem aufsteigenden gasförmigen Medium in Kontakt
gebracht wird, damit eine Wärmeübertragung oder ein Stoffaustausch,
beispielsweise
im Zuge einer chemischen Reaktion, erfolgt. Die Erfindung bezieht sich somit allgemein
auf Kühl- und Reaktionstürme, bei denen ähnliche Verhältnisse vorliegen, wie sie
an Hand des als spezielles Ausführungsbeispiel gewählten Kühlturmes erläutert worden
sind.