DE1271129B - Waermetauscher fuer Luftkondensationsanlagen von Dampfkraftmaschinen - Google Patents

Waermetauscher fuer Luftkondensationsanlagen von Dampfkraftmaschinen

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DE1271129B
DE1271129B DE19631271129 DE1271129A DE1271129B DE 1271129 B DE1271129 B DE 1271129B DE 19631271129 DE19631271129 DE 19631271129 DE 1271129 A DE1271129 A DE 1271129A DE 1271129 B DE1271129 B DE 1271129B
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DE
Germany
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elements
sub
heat exchanger
air
condensation
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Withdrawn
Application number
DE19631271129
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Fritz Kelp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19631271129 priority Critical patent/DE1271129B/de
Publication of DE1271129B publication Critical patent/DE1271129B/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/06Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F25/00Component parts of trickle coolers
    • F28F25/10Component parts of trickle coolers for feeding gas or vapour
    • F28F25/12Ducts; Guide vanes, e.g. for carrying currents to distinct zones

Description

  • Wärmetauscher für Luftkondensationsanlagen von Dampfkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für Luftkondensationsanlagen von Dampfkraftmaschinen oder zur Kondensation anderer Dämpfe niedrigen Druckes und großen Volumens, wobei jeweils eine Vielzahl von vorzugsweise mit Rippen, Lamellen oder anderen oberflächenvergrößernden Elementen versehenen Kondensatorrohren mit gemeinsamer Dampfzuführung und Kondensatableitung ein Teilelement des ün Bereich der Einströmöffnungen eines Kühlkamins angeordneten Wärmetauschers bildet.
  • Im allgemeinen pflegt man bei Kondensatoren als Kühlmittel Flüssigkeit, insbesondere Wasser, zu verwenden, weil dabei günstige Wärmeübergangszahlen ausnutzbar sind. Wenn aber infolge von Wassermangel eine Frischwasserkühlung oder ein Rückkühlbetrieb mit offenen Kühltürmen nicht möglich oder nicht wünschenswert ist, geht man zu Luftkondensationsanlagen über, bei denen die Verdampfungswärme unmittelbar an die atmosphärische Luft übertragen wird. Die dabei entstehenden Betriebsbedingungen erfordern besondere Konstruktionen für die Wärmetauscherelemente, wobei große Luftmengen mit den Kondensatorrohren in Wärmeaustausch zu bringen sind. Die Arbeitsbedingungen werden weiterhin noch erschwert, wenn man ganz oder teilweise davon absieht, Gebläse zur Intensivierung der Luftströmung zu verwenden.
  • Es sind an sich Wärmetauscher bekanntgeworden, bei denen in Rohren fließende Flüssigkeiten durch einen vorbeistreichenden Luftstrom gekühlt werden. Diese als Rückkühler für ein Wasserkühlsystem dienenden Anordnungen gebräuchlicher Art enthalten Rohre kleinen Durchmessers und großer Länge bei im allgemeinen senkrechter Anordnung, wobei die wasserdurchflossenen Rohre mit Rippen eines großen übertragungsverhältnisses ausgestattet sind.
  • Eine derartige Bauart ist für Dampfkondensationsanlagen nicht brauchbar. Zur Dampfkondensation werden relativ kurze Rohre mit größerem Innenquerschnitt notwendig, um die Druckverluste des einströmenden Dampfes in zulässigen Grenzen zu halten. Dabei bereitet es Schwierigkeiten, die verhältnismäßig kurzen Kondensatorrohre mit verhältnismäßig großen Außendurchmessern so unterzubringen, daß der vorbeistreichende Luftstrom einerseits die erforderliche Wärinemenge abführt, andererseits aber auch die Luftströmung nicht allzusehr behindert ist, um Lüfterleistung zu sparen und nach Möglichkeit ohne Lüfter auszukommen. Dabei muß ein sehr großes Luftvolumen mit relativ kleiner Geschwindigkeit an den Kondensatorelementen entlanggeführt werden. Eine an sich wünschenswerte höhere Geschwindigkeit des Luftstromes würde aber bei einer selbstventilierenden Ausführung der Anlage einen wirtschaftlich nicht mehr vertretbaren baulichen Aufwand, insbesondere bezüglich der Bauhöhe des Kamins, erfordern.
  • An sich ist bereits eine Luftkondensationsanlage bekanntgeworden, bei der eine Vielzahl von vorzugsweise mit Rippen, Lamellen oder anderen oberflächenvergrößerenden Elementen versehenen Kondensatorrohren mit gemeinsamer Dampfzuführung und Kondensatableitung ein Teilelement des im Bereich der Einströraöffnungen eines Kühlkamins angeordneten Wärmetauschers bildet. Bei dieser bekannten Anordnung sind die Elemente schräg gestellt, wobei diese Schrägstellung aber nur hinsichtlich der Achse des Kühlkamins vorhanden ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kondensationsanlage zu schaffen, bei der Druck- oder Saugzuggebläse vollständig oder zumindest teilweise vermeidbar sind, da der Energiebedarf für den Lüfterantrieb unter Umständen beträchtlich werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teilelemente unter Anordnung der Kondensatorrohre schräg zur Richtung des Kühlgas-, insbesondere Kühlluftstromes stufenförmig abgesetzt übereinander angebracht sind.
  • Auf diese Weise ergibt sich bei vorgegebener Höhe der Einströmöffnung eine erhebliche Vergrößerung der durchströmten Wärmeaustauschfläche, ohne daß dabei die Kondensationsanlage einen unerwünscht großen Durchmesser erhalten würde. Der Erfindungsgegenstand bietet damit beachtliche Vorteile gegenüber dem bekannten Luftkondensator, bei dem die Teilelemente senkrecht vom Luftstrom beaufschlagt werden.
  • Auf diese Weise gelingt es, eine Elementenanordnung zu bilden, die optimale oder nahezu optimale Durchströmverhältnisse bei Aufgliederung in zulässige Elementenlängen von einigen wenigen Metern erlaubt. Wenn die Elemente schräg zum Luftstrom, also im allgemeinen schräg zur waagerechten oder senkrechten Achse des Kühlturmes üi vielfacher Ab- stufung angebracht sind, wird ein Durchströmquerschnitt erzielt, der etwa ebensogroß oder größer als der freie Anström- und Abströmquerschnitt ist. Andererseits beträgt der freie Durchströmquerschnitt der Gruppen von Elementen nur einen Teil des Gesamtquerschnittes infolge der Stirnflächen der Rippenrohre. Durch zweckentsprechende Neigung der Elemente lassen sich die Querschnitts- und Strömungsverhältnisse im Zusammenhang mit Wärmedurchgang und Bauaufwand für die Selbstventilation günstig gestalten. Dabei können gegebenenfalls die stufenförmig abgesetzten Gruppen von Teilelementen so ange-: ordnet sein, daß sie einen Zickzackquerschnitt bilden.
  • Im Gegensatz zu flüssigkeitsgekühlten Kondensationsanlagen, bei denen im allgemeinen keine großen Schwankungen der Kühlflüssigkeitstemperatur zu erwarten sind, muß bei Luftkondensationsanlagen mit zeitweise stark unterschiedlichen Temperaturen gerechnet werden, die allein schon tageszeitlich und jahreszeitlich starken Schwankungen unterworfen ist. Wird eine Luftkondensationsanlage für Dampfturbinen bei Schwachlast des Maschinensatzes und tiefen Außentemperaturen, wie sie beispielsweise in Winternächten auftreten, betrieben, so kann es dabei vorkommen, daß ein für den Turbinenbetrieb unerwünscht niedriges Vakuum erzeugt wird. Bei Vorhandensein von Druck- oder Saugzuggebläsen könnte man in diesem Fall den Lüfterantrieb abschalten.
  • Bei selbstventflierenden Kondensationsanlagen müssen aber andere Maßnahmen getroffen werden, wobei in an sich bekannter Weise durch verstellbare Klappen eine Behinderung des eintretenden Luftstromes hervorgerufen wird. Bei luftbeaufschlagten Kondensatorkühlern ist es bereits bekanntgeworden, einstellbare Luftumlenkldappen innerhalb des Luftkanals vorzusehen. In entsprechender Weise können auch bei dem Wärmetauscher nach der Erfindung die einzelnen Teilelemente, wie an sich bekannt, mit beweglichen Abdeckklappen versehen sein, um den Zutritt des Kühlgases ganz oder teilweise abzusperren.
  • An Hand der Zeichnung soll der Erfindungsgegenstand näher erläutert werden. Die Figuren zeigen zwei Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung, wobei alle für das Verständnis des Erfindungsgegenstandes nicht wesentlichen Teile weggelassen sind. Gleich oder einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Bei der in F i g. 1 dargestellten selbstventilierenden Luftkondensationsanlage ist eine größere Anzahl von Teilelementen 1 mit Dampfzuführungen 2 und Kondensatableitungen 3 versehen. Diese Teilelemente sind schräg gegen die Richtung des Kühlluftstromes stufenförmig übereinander im Bereich der Einströmöffnungen des selbstventilierenden Kühlturmes 5 angeordnet. Die Abstützung des Kühlturmes 5 auf seinem Fundament 10, die nicht näher dargestellt ist, kann so ausgebildet sein, daß möglichst wenig Durchtrittsquerschnitt für den einströmenden Luftstrom verlorengeht. Der Einfachheit der Darstellung halber sind weiterhin die Rohrleitungen für eine gemeinsame Dampfzuführung und Kondensatabführung sowie die Halte- und Stützkonstruktionen der Elemente nicht gezeichnet.
  • Die Teilelemente 1 sind durch geeignete Absperrwände 4 so miteinander verbunden, daß die Luft, die in Richtung der Pfeile 8 zuströmt, gezwungen ist, ausschließlich ihren Weg zwischen den einzelnen Teilelementen 1 hindurch zu nehmen. Die Teilelemente 1 können nicht nur linienförmig angebracht sein, sondern es ist auch durchaus möglich, mehrere Rohrreihen hintereinander vorzusehen. Der Einfachheit der Darstellung halber ist nur eine einzige Rohrreihe veranschaulicht. Die erwärmte Luft strömt durch den Kamin in Richtung der Pfeile 9 ab.
  • Vor den Teilelementen 1 sind Abdeckklappen 7 angebracht, welche bei bestimmten Betriebsbedingungen der Anlage ganz oder teilweise auf die Oberseite der Teilelemente 1 herabgelassen werden. Der Gesamtaufbau der Anlage kann kreisförmig oder polygonal um die Mittelachse 6 erfolgen. Andererseits ist es aber auch möglich, eine Rechteckform, gegebenenfalls eine lange Rechteckform, als Grundriß zu wählen, wobei unter Umständen auch querliegende Trennwände im Sinn einer Zellenbauweise vorgesehen sein können.
  • Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Teilausschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung versinnbildlicht. Hier wird die Durchtrittsfläche durch die Teilelemente dadurch vergrößert, daß die in F i g. 1 mit 4 bezeichneten Ab- sperrwände weggelassen und durch Teileleinente ersetzt sind. Eine derartige Anordnung hat für den Fall besondere Bedeutung, wenn der freie Durchtrittsquerschnitt durch die Teilelemente gering ist oder ein besonders niedriger luftseitiger Druckverlust angestrebt werden soll. Durch die geneigte Lage der Teilelemente 1 zur Mittelachse 6 der selbstventilierenden Luftkondensationsanlage ist eine weitgehende npassung an die jeweiligen Erfordernisse möglich, die bei senkrechter Anordnung der Teilelemente durch Druckverluste auf der Dampfseite oder bei elfacher Unterteilung der senkrechten Rippenrohre unter Verwendung einer Reihe von Dampfzuführungskammern und Kondensatableitungskammern durch Druckverluste infolge Querschnittsverringerung auf der Luftseite vermieden werden.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Wärmetauscher für Luftkondensationsanlagen von Dampfkraftmaschinen oder zur Kondensation anderer Dämpfe niedrigen Druckes und großen Volumens, wobei jeweils eine Vielzahl von vorzugsweise mit Rippen, Lamellen oder anderen oberflächenvergrößernden Elementen versehenen Kondensatorrohren mit gemeinsamer Dampfzuführung und Kondensatableitung ein Teilelement des im Bereich der Einströmöffnungen eines Kühlkamins angeordneten Wärmetauschers bildet, dadurch gekennzeichnet, daß diese Teilelemente (1) unter Anordnung der Kondensatorrohre schräg zur Richtung des Kühlgas-, insbesondere Kühlluftstromes (8) stufenförmig abgesetzt übereinander angebracht sind. 2.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilelemente (1) so angeordnet sind, daß sie einen zickzackförinigen Querschnitt bilden. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Tellelemente (1) in an sich bekannter Weise mit bewegbaren Abdeckklappen (7) versehen sind.
  3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung H 7174 1 a/17 d (bekanntgemacht am 20. 5. 1954); deutsche Auslegeschrift Nr. 1082 606.
DE19631271129 1963-03-30 1963-03-30 Waermetauscher fuer Luftkondensationsanlagen von Dampfkraftmaschinen Withdrawn DE1271129B (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2359391A1 (fr) * 1976-07-20 1978-02-17 Chausson Usines Sa Procede et dispositif pour modifier la capacite de refroidissement d'une tour de refroidissement a tirage naturel
FR2388235A1 (fr) * 1977-04-18 1978-11-17 Lummus Co Tour de refrigeration
FR2443659A2 (fr) * 1976-03-24 1980-07-04 Metalliques Entrepr Cie Fse Echangeur thermique de grande surface, notamment pour centrales thermiques et sa structure de support

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1082606B (de) * 1958-06-04 1960-06-02 Gea Luftkuehler Ges M B H Luftbeaufschlagter Kondensatorkuehler

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