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Die Erfindung betrifft ein Kreuzstrom-Rieselwerk für Rückkühlanlagen,
insbesondere für einen Kühlturm zur Wasserkühlung, bestehend aus aufrecht stehenden
Platten mit einer Vielzahl waagerechter Vorsprünge von länglicher Gestalt, die vorzugsweise
mit den Platten als einstückige Teile aus Kunststoff hergestellt und gegeneinander
regelmäßig versetzt angeordnet sind.
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Ein Rieselwerk dieser Gattung ist bereits bekannt, und zwar weisen
bei diesem bekannten Rieselwerk die Rieselplatten zapfenförmige Vorsprünge auf,
deren Oberseite muldenartig geformt ist, um das herunterfallende Wasser zum Zerspritzen
zu bringen, wobei jeweils ein kleiner Tümpel aus Wasser als Prallfläche wirkt. Diese
Prallflächen wirken jedoch nur dann, wenn eine Mindestfallhöhe vorhanden ist, denn
nur oberhalb einer solchen treten überhaupt Prallwirkungen bzw. eine Zerschlagung
und ein Zurückspritzen von Tropfen auf. Infolgedessen müssen die bekannten Rieselplatten
vergleichsweise sehr groß sein, zumal sie auch Pendelbewegungen ausführen sollen.
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Rieselwerke anderer Ausführung, bei denen das Gas im Kreuzstrom zur
Flüssigkeit geführt wird, sind an sich in vielen Ausführungsformen bekannt. Die
Rieseleinbauten bestehen dabei aus Matten oder Platten, die in Abständen zueinander
angeordnet sind. Durch die Plattenabstände entstehen längliche Kanäle, die vom Gas
turbulent durchströmt werden. Der Stoff- und Wärmeaustauschkörper wird von oben
mit Flüssigkeit beaufschlagt, so daß die Platten in ihrer ganzen Länge benetzt sind.
Die bekannten Kreuzstrom-Rieselwerke haben jedoch den Nachteil, daß die aneinandergereihten
flächenförmigen Elemente durch ihre Dimensionen und Anordnung einen großen hydraulischen
Radius aufweisen. Die dadurch gebildete turbulente Gasströmung ist für den Stoffaustausch
ungünstig. Durch große Körpertiefe wird zwar das Gesamtergebnis ausgeglichen, aber
die dadurch bedingte Widerstandserhöhung für den Gasstrom muß in Kauf genommen werden,
ebenso die thermodynamischen Nachteile, die dem Kreuzstrom infolge der notwendigen
großen Körpertiefe zu eigen sind. In den unteren Zonen des Kreuzstromkörpers, in
welchen keine große Enthalpiedifferenz zwischen eintretendem Kühlgas und schon teilweise
abgekühlter Flüssigkeit herrscht, wird eine wirtschaftliche Ausnützung überhaupt
verhindert, da ein erheblicher Teil der eingebauten Fläche nicht mehr am Stoffaustausch
teilnimmt.
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Es ist auch noch ein Heiz- bzw. Kühlkörper bekannt, der mit einem
Überzug versehen ist, welcher aus einem gelochten Blech besteht, durch dessen Löcher
vorzugsweise U-förmige Drahtstücke hindurchgeführt sind. Dadurch ist das gelochte
Blech auf seiner einen Seite mit Stacheln nach Art einer Bürste ausgestattet, wobei
die Stacheln dazu dienen, die Oberfläche des Lochbleches zu vergrößern. Im Innern
des Heiz- bzw. Kühlkörpers strömt das zu kühlende Medium, während die Stacheln der
umgebenden Luft ausgesetzt sind. Ein Stoffaustausch zwischen den beiden Medien ist
infolgedessen ausgeschlossen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlwerk zu schaffen,
mit welchem die Nachteile der bekannten Kühlwerke mit Rieseleinbauten in Gestalt
von Stoff- und Wärmeaustauschkörpern überwunden werden. Insbesondere soll der Zwang
zur Ausbildung einer vergleichsweise großen Bautiefe der Einbauten entfallen und
damit der Kraftbedarf zur Förderung des Kühlgases herabgesetzt werden. Schließlich
ist auch eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Kühlvorganges beabsichtigt.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Vorsprünge der Platten
in Form von Nadeln gestaltet sind. Mit dieser Ausbildungsweise ist die Wirkung verbunden,
daß gerippeartig zusammenhängende Flüssigkeitsbäche gebildet werden, die im wesentlichen
frei durch den Raum von Nadel zu Nadel fließen und die quer verlaufenden Durchgänge
für das im Kreuzstrom zur Flüssigkeit strömende Gas an allen Seiten unter Fensterbildung
an wenigstens den Ober-und Unterseiten umgeben. Luftseitig gesehen bildet sich eine
ständig wiederholte Anlaufströmung, und ein großer Flächenanteil der Einbauten,
nämlich der der Nadeln, ruft keine Grenzschicht zwischen Flüssigkeit und Gas hervor,
welche den Wärme- und Stoffaustausch behindert. Mit anderen Worten hat die erfindungsgemäße
Ausbildung eine Grenzschichtauflösung zur Folge und ergibt dadurch eine große Stoffaustausch-Ausbeute.
Besonders wesentlich ist, daß die erfindungsgemäßen Nadelplatten eine kontrollierte
Gasströmung hervorrufen, indem sich zwischen den Nadeln waagerechte Gaskanäle ausbilden,
durch die das Gas ungehindert strömen kann. Die Ursache dafür ist darin zu erblicken,
daß die Flüssigkeit, die oben auf die Nadelplatten aufgegeben wird, sich jeweils
in drei Wege aufteilt, nämlich in je einen Strom auf den Oberflächen der an die
Nadeln angrenzenden Platten und in einen zusammenhängenden Flüssigkeitsfaden in
der Mitte jeder Nadel. Die länglichen Querschnitte zwischen den Nadeln, in lotrechter
Richtung gesehen, wirken einer Verschmutzung entgegen und gestatten eine erheblich
größere Berieselungsdichte. Dies kommt wiederum einer Verkleinerung der Bautiefe
entgegen.
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Die Platten und Nadeln sollen so dünn wie möglich sein, um den Gesamtrauminhalt
der Nadelplatten mit einer größtmöglichen Oberfläche anfüllen zu können.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Nadelplatten
gruppenweise in Paketen angeordnet sind. Auch dies trägt zur Verringerung der Bautiefe
bei.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Nadelplatten kann noch verbessert
werden, wenn die Aufgabe der Flüssigkeit auf die obersten Nadeln besonders gleichmäßig
erfolgt. Zu diesem Zweck wird nach einer Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen,
die Platten oben mit dachartigen Querleisten auszustatten, die so breit sind, daß
die von ihnen abtropfende Flüssigkeit auf die Mitte der Nadeln geleitet wird. ZweckmäßigerweisewerdendiePlatten
soausgebildet, daß die freien Enden der Querleisten einander berühren, so daß je
zwei Querleisten eine gemeinsame Abtropfkante bilden, die jeweils über einer Nadel
der obersten Nadelreihe Durchlaßöffnungen für die Flüssigkeit aufweist. Ferner ist
über der obersten Nadelplattengruppe eine Einrichtung zur Vorverteilung der zu kühlenden
Flüssigkeit angeordnet, und zwar vorzugsweise eine waagerechte Kunststoffplatte,
die auf den Nadelplatten aufliegt und jeweils über den Durchlaßöffnungen mit größeren
Durchströmöffnungen versehen ist. Hierdurch erfolgt nicht nur eine gleichmäßige
Zuführung der Flüssigkeit zu den Nadeln, sondern auch zu den Abtropfkanten.
In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, die nachstehend
im einzelnen beschrieben werden. Es zeigt F i g. 1 die Nadelplatten und ihre Anordnung
in schaubildlicher, vereinfachter Darstellung, F i g. 2 den Strömungsverlauf von
Gas und Flüssigkeit in den Nadelplatten, von der Seite gesehen, F i g. 3 eine Draufsicht
zu F i g. 2, F i g. 4 eine Ansicht einer Nadelplatte mit einigen Flüssigkeitsfäden,
F i g. 5 einen Querschnitt durch mehrere Nadelplatten bzw. deren obere Enden mit
angeformten Querleisten und Vorverteilungsplatte, F i g. 6 eine Draufsicht auf den
Gegenstand der F i g. 5, jedoch bei entfernter Vorverteilungsplatte, F i g. 7 eine
andere Ausbildungsweise des oberen Endes einer Nadelplatte.
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Das Rieselwerk ist aus Nadelplatten 10 nach Art eines Baukastensystems
zusammengesetzt. Die Platten 10 tragen Nadeln 11, welche versetzt zueinander angeordnet
sind (siehe F i g. 4). Die F i g. 1 und 2 verdeutlichen den Strömungsverlauf von
Gas und Flüssigkeit, und zwar F i g. 2 mehr im einzelnen zwischen den Platten 10
und Nadeln 11. Es ist ersichtlich, daß die Flüssigkeitsfäden jeden Gaskanal des
Körpers in zwei kleinere Kanäle unterteilen und eine laminare Strömung der Luft
erzwingen. Durch die Vielzahl der Nadeln 11 bilden sich viele Flüssigkeitsfäden.
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Aus F i g. 5 ergibt sich die Verteilung des Wassers von oben her auf
die Rieseleinbauten bzw. Nadelplatten. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel
sind die Nadelplatten 10 oben im Querschnitt mit dachartigen Querleisten 14 versehen,
deren Grundriß aus F i g. 6 zu entnehmen ist. Die Querleisten 14 sind so breit,
daß ihre Längskanten aneinanderstoßen, wenn die Nadelplatten dicht an dicht zusammengesetzt
sind. Die Kanten der Querleisten 14 bilden dabei in der Mitte über den Nadeln
11 eine gemeinsame Abtropfkante. In die Kanten sind halbkreisförmige Ausnehmungen
15 eingearbeitet, die sich bei zusammengesetzten Nadelplatten zu kreisrunden Öffnungen
ergänzen (F i g. 6), so daß jeweils über jeder Nadel der obersten Reihe eine Durchlaßöffnung
für das Wasser entsteht. über den zusammengesetzten Querleisten 14 lagert
eine Vorverteilungsplatte 16, welche größere Öffnungen 17 aufweist, die in einem
solchen Abstand und in einer solchen Verteilung angeordnet sind, daß sie sich über
den Reihen von Öffnungen 15 befinden und jeweils mehrere dieser Öffnungen beliefern
können. In F i g. 6 ist die Lage einer Öffnung 17 strichpunktiert angedeutet. Das
zu kühlende Wasser, das auf der Vorverteilungsplatte 16 eine geschlossene Schicht
bildet, die ständig ergänzt wird, verteilt sich von den öffnungen 17 auf die Öffnungen
15 und rinnt durch diese auf die obersten Nadeln 11. Dort verbreitet sich der jeweilige
kleine Wasserstrom über die ganze Nadellänge bis zu den Oberflächen der beiderseits
angrenzenden Platten, ein Teil des Wassers läuft an den Platten herunter, während
sich ein anderer Teil zu einem Flüssigkeitsfaden zusammenzieht, der wiederum von
der Mitte jeder Nadel nach unten bis zum Auftreffen auf die nächste Nadel abläuft
(F i g. 4).
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Eine andere Ausführungsform für den oberen Teil einer Nadelplatte
zeigt F i g. 7. Dort ist die Platte 10 an ihrem oberen Ende zu einer flachen Schale
18 auseinandergezogen, deren Ränder in gewissen Abständen zu Öffnungen 19 geformt
sind, die sich jeweils mit der benachbarten Schale ergänzen. Eine besondere Vorverteilungsplatte
ist in diesem Falle nicht erforderlich.
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Nadelplatten mit den Merkmalen der Erfindung lassen sich auch als
Rieseleinbauten bei Vorrichtungen zum Belüften von Trink- oder Brauchwasser in Wasserwerken
anwenden.