DE1451184B1

DE1451184B1 - Rieselelement aus schaumkunststoff fuer verdunstungskuehler bzw fuer gasbefeuchtungsanlagen

Info

Publication number: DE1451184B1
Application number: DE1964S0093945
Authority: DE
Inventors: Osborne Mack Edgar; Reynolds Adams Whitney
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1963-10-29
Filing date: 1964-10-28
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1078739A

Description

Geeignete Klebstoffe sind z.B. handelsübliche Latexgummis. handelsübliche Emulsionen auf C\crylesterbasis, wie z. B. Emulsionen von Mischpolymeren von Butadien. Stvrol und Methvlmethacrvlat. Weitere geeignete Klebstoffe sind handelsübliche Polyurethan-Klebmittel und bestimmte Polyvinylemulsionen.
Falls die Schaumstoffelemente von Haus aus strukturmäßig schwach oder weich sind, können sie durch Änderung der Ausgangsstoffe oder durch Beschichten der Schaumoberfläche mit entsprechenden Verbindungen. versteift werden. Auf diese Weise könneri in einigen Fällen die Trag- bzw. Stützglieder weggelassen werden.
Bei dem hydrophilen, fasrigen Material kann es sich um anorganische Fasern, wie Asbest, Feldspat, gemahlene und gegebenenfalls beschichtete Glaswollefasern od. dgl., mineralische Pulver, Fasern und Teilchen handeln. Eine besonders vorteilhafte Glaswolle ist eine fein vermahlene Glaswolle mit einem Faserdurchmesser von 3 bis 5 u und einer Faserlänge bis zu 2000 p.
Organisches fasriges Material, das gegen bakterielle Zersetzung behandelt worden ist, z. B. Baumwolle, Rayon, Leinen, Zellwollpulver (u-Cellulose) u. dgl., sowie Gemische von organischen und anorganischen Stoffen sind ebenfalls zur Erhöhung der Verdunstungsgeschwindigkeit der Rieselflüssigkeit geeignet. Zweckmäßig soll das fasrige Material eine Länge von etwa 2 mm aufweisen, obgleich bei Schaumstoffelementen mit etwa 2,35 Poren/cm auch längere Fasern und bei Schaumstoff von kleinerer Porengröße auch kürzere Fasern Verwendung finden können.
Die folgenden Beispiele -sollen die Erfindung näher erläutern.
Beispiel 1 Netzförmige, dreidimensionale Polyurethanschaumstoffelemente mit 31,5 Poren/cm wurden mit einer 100/0eigen Klebstofflösung, die aus einem durch Zugabe von 0,5 0/o NH4CI (als Katalysator) modifizierten Acrylmischpolymer-Latex bestand, behandelt. Der überschüssige Klebstoff wurde von den Schaumstoffelementen entfernt, worauf die Schaumstoffelemente in noch feuchtem Zustand in Baumwollfasern eingetaucht wurden. Hierbei wurden die Schaumstoffelemente in Bewegung gehalten, um das Eindringen des fasrigen Materials in das Netzwerk zu gewähr- leisten. Nach gründlichem Schütteln und Schlagen zum Entfernen des überschüssigen fasrigen Materials wurden die erhaltenen Rieselelemente getrocknet und 5 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 1200C ausgehärtet. Die erhaltenen Rieselelemente fühlten sich weich und gewebeartig an.
Beispiel 2 Netzförmige, dreidimensionale Polyurethanschaumstoffelemente mit 4 Poren/cm wurden mit einer 100/0eigen Lösung eines Klebstoffs auf Acrylesterbasis behandelt.
Nach dem Ausdrücken und teilweisen Trocknen wurden die Schaumstoffelemente einem Baumwollfasern führenden Luftstrom ausgesetzt. Die erhaltenen Rieselelemente besaßen eine gleichmäßigere Verteilung des fasrigen Materials im Inneren des Netzwerks als die Rieselelemente gemäß Beispiel 1. An Stelle des Luftstroms kann zum Einbringen des fasrigen Materials auch ein anderes Verfahren, z. B. das bereits erwähnte Beaufschlagen durch Rütteln oder durch rasch wiederkehrende Stöße auf die Schaumstoffelemente, angewandt werden. Die in der geschilderten Weise hergestellten Rieselelemente wurden unter den in der folgenden Tabelle angegebenen Bedingungen auf ihren Wirkungsgrad untersucht.
Der Wirkungsgrad (En) wurde nach folgender Formel berechnet: 0/, gll = T1 To 100.
T1 - -in welcher T1 die Temperatur der in die Rieselelemente eintretenden Warmluft. in °C, T2 die Temperatur der aus den Rieselelementen austretenden gekühlten Luft in "C und T eine Temperatur in "C, entsprechend der dynamischen Gleichgewichtstemperatur, die eine Wasseroberfläche annimmt, wenn sie derart belüftet wird, daß die von der Luft auf das Wasser übertragene fühlbare Wärme der infolge Verdampfung des Wassers in die Luft abgeführten latenten Wärme entspricht (vgl. »Wet bulb temperature» in J. H.
P e r r y, »Chemical Engineer's Handbook - 1950).

Verdunstungswirkungsgrad von Kühlerrieselelementen aus netzförmigen, dreidimensionalen Polyurethanschaumstoffelementen

Wasser-

Relative ve'du"s"8 Druck- Wirkun-

T, C Ü C t. C Luft- (kgZStd. pro abfall grad

einzelnes in mm

feuchtigkeit Rieset- Wassersäule Eh

i elemenr)*) I

Polyurethanschaumstoffelemente, mit

Baumwollfasern beaufschlagt, 4 Poren/cm

38 mm stark .,.. n 19.2 18,1 1 7nol0 1,16 43 73 Oi, 64'/o

Polyurethanschaumstoffelemente, mit

Baumwollfasern beaufschlagt. 4 Poren/cm

38mmstark) . 2 26.4 23.9 49'% 2.56 19 0/, 1 40.6 1 7301o

) Grundfläche des einzelnen Rieselelements etwa 14 du :.

Die Ergebnisse der Tabelle zeigen. daß 38 mm starke Rieselelemente gemäß der Erfindung bei niedrigeren Temperaturen einen hervorragenden Wirkungsgrad aufweisen. Gute Ergebnisse wurden auch bei Verwendung von etwa 75 mm starken Riesel- elementen erhalten, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, daß in diesem Fall weniger Wasser in den Rieselelementen zurückgehalten bzw. gespeichert wird. d. h. eine noch bessere Wasserverteilung als in 38 mm starken Rieselelementen erzielt wird.
Bei höheren Temperaturen sind die erfindungsgemäßen Rieselelemente ebenfalls leistungsfähig und bieten darüber hinaus den Vorteil einer geruchlosen Verdunstung, der Waschbarkeit. der Wiederverwendbarkeit und der leichten Entfernbarkeit von Kalk-oder Mineralablagerungen. Diese Ablagerungen kön- nen auch durch Einweichen der Rieselelemente in Essig entfernt werden, wobei sich die Ablagerungel auflösen. Diese letztere Möglichkeit ist jedoch teuerer als das Durchkneten, wobei die Ablagerungen herausgebrochen werden, und Waschen des Schaumstofffutters.

Claims

Patentanspruch: Rieselelement aus Schaumkunststoff für Verdunstungsk ühler bzw. für Gasbefeuch tungsanlagen, dadurch gekennzeichne t, daß es aus einem an sich bekannten Polyurethanschaumstoff in Form eines dreidimensionalen Netzwerks aus Rippen besteht. die teilweise mit aufgeklebtem, faserigem Material bedeckt sind. das mindestens an seiner Oberfläche hydrophile Eigenschaften aufweist.

Die Erfindung betrifft ein Rieselelement aus Schaumkunststoff für Verdunstungskühler bzw. für Gasbefeuchtungsanlagen.

Es ist bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1 857 049), als Rieselflächen in einem Kühlturm Tücher aus Kunststoff mit Durchbrechungen zu verwenden. Abgesehen davon. daß der Einbau und die Halterung dieser Rieselflächen speziellen Maßnahmen (Distanzierungsbügel. Spannen der Tücher u. a.) erfordern, läßt der Verdunstungs-Wirkungsgrad derartiger zweidimensionaler Rieselflächen infolge ihrer verhältnismäßig geringen Oberfläche erheblich zu wünschen übrig.

Es ist weiterhin bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1 749 032), Matten als Einbauten, d. h. Rieselelemente, in Kühltürmen zu verwenden. wobei die Matten aus gedrehten oder geflochtenen Schnüren gewebt sind. Die zur Herstellung der Schnüre verwendeten Fasern können nach den bekannten Lehren gegebenenfalls aus einem » hydrophilen « Ausgangsmaterial bestehen. das eine gleichmäßigere Wasserverteilung über die Mattenoberfläche gewährleistet.

Nachteilig hieran ist jedoch, daß einerseits die Wärmetauscherfläche immer noch relativ gering ist und andererseits der gesamte Grundkörper, nämlich die Matte. aus einem hydrophilen. faserbildenden Material hergestellt werden muß. Hierdurch verteuern sich - unnötigerweise - die Rieselelemente. Andererseits ist man bei ihrer Herstellung auf nur wenige hydrophile, faserbildende Kunststoffe beschränkt.

Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, Rieselelemente für Verdunstungskühler bzw. Gasbefeuchtungsanlagen anzugeben, die sich einerseits durch eine möglichst große verfügbare Oberfläche auszeichnen und bei denen andererseits eine möglichst gleichmäßige Benetzung der gesamten Oberfläche gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Rieselelemente verwendet werden. die aus einem an sich bekannten Polyurethanschaumstoff in Form eines dreidimensionalen Netzwerks aus Rippen bestehen, die teilweise mit aufgeklebtem, faserigem Material bedeckt sind. das mindestens an seiner Oberfläche hydrophile Eigenschaften aufweist. Der artige Rieselelemente sind gegenüber den herkömmlichen Rieselelementen für Verdunstungskühler insofern vorteilhaft. als sie einerseits eine gegenüber zweidimensionalen Rieselelementen erheblich größere Oberfläche aufweisen und gleichzeitig die stärkere Benetzbarkeit hydrophiler Materialien ausnutzen. ohne daß das ganze Rieseielement aus diesem Material bestehen muß3. Ferner sind sie fäulnisbeständig. so daß das Wachstum von Mikroorganismen nicht begünstigt wird. Netzförmige Polyurethanschäume sind praktisch isotrop. selbst wenn die einzelnen Zellen anisotrop orientiert sind, so daß das gesamte, mit hydrophilem Fasermaterial bedeckte Netzwerk an der Verdunstungswirkung teilhat. Aus netzförmigem Polyurethanschaum bestehende Rieselelemente können dadurch von Kalkablagerungen freigehalten werden, daß der Schaumstoff einfach durchgeknetet bzw. -gewalkt wird und die Ablagerungen hierdurch aufgebrochen werden. Die Reinigung der Rieselelemente kann auch durch Wringen derselben erfolgen.

Polyurethanschaumstoffe in Form eines dreidimensionalen Netzwerks, wie sie beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 3 025 200 als Dämpfungs- oder Pufferungsmaterialien bekannt sind, können mit sehr unterschiedlichen Porengrößen hergestellt werden.

Beispielsweise können Polyurethanschaumstoffe mit einer Porenzahl von 35 bis 50 Poren/cm hergestellt werden, was eine geeignete Auswahl der Rieselelemente für die jeweiligen Betriebsbedingungen ermöglicht. Zweckmäßigerweise wählt man Schaumstoffelemente mit etwa 4 bis 18 Poren/cm: für Verdampfungs- und Befeuchtungsanlagen werden Schaumstoffelemente mit 4 bis 10 Poren/cm bevorzugt.

Die Gesamtoberfläche der Polyurethanrippen, jeweils bezogen auf einen Schaumstoffblock mit einem Volumen von 1 dm3, beträgt bei Schaumstoffelementen mit 4 Porenjcm etwa 49,71 dm°/dm3, bei Schaumstoffelementen mit 10 Poren/cm etwa 137.78 dm°'dm3 und bei Schaumstoffelementen mit n0 Poren cm etwa 303,45 dm2dm3. Diese ungewöhnlich große Oberfläche eines hochporösen Materials gewährleistet eine außergewöhnlich wirksame Gas-Fl üssigkeit-Kontaktierung.

Obgleich einige netzförmige Polyurethanschaumstoffe etwas hydrophil sind (Polyurethanschaum ist normalerweise hydrophob) und Oberflächen-Unregelmäßigkeiten aufweisen, welche dem Stoff gewisse Benetzungs- und Flüssigkeitspeichereigenschaften verleihen, werden beträchtlich bessere Ergebnisse dadurch erzielt, daß die einzelnen Rippen der Rieselelemente durch Eintauchen in einen oder Besprühen mit einem flexiblen Klebstoff überzogen und anschließend mittels eines Luftstroms kurze hydrophile Fasern in das poröse Rieselelement eingeführt werden.

Andererseits können die Rieselelemente auch mit einem Klebstoff behandelt und auf einer schnell schwingenden Rüttelvorrichtung an den Rippenoberflächen mit dem fasrigen Material beaufschlagt werden. Die richtige Behandlung der Rippen des Netzwerks ist wichtig, da eine ungleichmäßige Faserverteilung, hydrophobe Fasern, ein falscher Klebstoff und Flüssigkeitseinschlüsse die Leistungsfähigkeit der Rieselelemente beeinträchtigen. Es ist nicht erforderlich, daß die kurzen hydrophilen Fasern sämtliche Rippen des Netzwerks der Rieselelemente vollständig bedecken. es wird vielmehr der Wirkungsgrad bereits dadurch verbessefl, daß nur eine Fläche der Rieselelemente mit diesen Fasern behandelt ist. Bei einer Behandlung beider Flächen werden die Ergebnisseselbstverständlich noch weiter verbessert: die besten Ergebnisse erreicht man bei vollständiger Beschichtung aller Netzrippen ohne Verstopfung der Poren.