DE1501393B2 - Kuehlturmeinsatz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlturmeinsatz, der aus länglichen [-!lementen, wie Stäben und Bändern, aufgebaut ist. die von der nach unten gekehrten Fläche einer geneigten Wasserverteilplalte benetzbar sind, wobei das Wasser mittels mindestens einer Düse großen Querschnitts in im wesentlichen horizontaler Richtung gegen die Unterseite der Wasserverteilpiatte förderbar ist.

Bei der bekannten Vorrichtung dieser Art ist nicht gewährleistet, daß bei der Beaufschlagung der länglichen, an die Wasserverteilplattc angrenzenden Einsatzelemente eine Tropfenbildung vermieden wird, und eine kontinuierliche und gleichmäßige Benetzung der Einsatzelemente mit Kühlwasser erfolgt. Nun ist zwar bekannt, daß dünne Bänder und Stäbe bei Verwendung als Kühlturmeinsatz den Kühlwirkungsgrad aufgrund des guten Wärmeübertragungskoel'lizienten verbessern, bisher war es jedoch nicht möglich, mit solchen Gebilden gleichzeitig auch gute Stoffaustauschbedingiingen zu schaffen, da es aufgrund der Tröpfchenbildimg und schlechten Benetzung der Einsatzoberflächen nicht gelang, die /ti kühlende Flüssigkeit gleichmäßig auf der Oberfläche des Kühlturmeinsatzes zu verteilen.

Die Flüssigkeitsverteilung geschah bei Kühlturmeinsiit/en der genannten Art im wesentlichen durch Versprühen mit Hilfe von Düsen, Prallplatten oder Segner-Rädern über den Iünsatzflächen, wodurch schon aufgrund der Massenverteilung des Sprühregens auf den Oberflächen, die statistischen Gesetzmäßigkeiten unterliegt, eine gleichmäßige Benetzung dieser Oberflächen unmöglich gewesen ist, es sei denn, man hätte eine nahezu unendlich große Zahl solcher Sprühgeräte für jeweils unendlich kleine Flüssigkeitsdurchsatzmengen verwendet. In der Praxis hätte man diesen Idealfall nur näherungsweise dadurch erreichen können, daß jedes einzelne längliche Element, also jedes Band oder jeder Stab, von je einer eigenen Düse benetzt wurde, eine ίο Möglichkeit, die schon wegen der dann vorhandenen Verstopfungsgefahr nicht realisiert werden konnte, ganz abgesehen von dem unvertretbaren technischen Aufwand, der dadurch verursacht worden wäre.

Bei einem weiteren bekannten Kühlturmeinsatz (GB-PS 4 73 900) sind an der schrägen Seitenwand des Kühlturms Nasenelemente vorgesehen, die Tropfenkörper bilden, welche einen Sprühregen verursachen, der auf tiefer gelegene Einsatzelemente des Kühlturms herabrieselt, so daß dieser Kühlturmeinsatz weder eine kontinuierliche und gleichmäßige Benetzung der Einsatzoberflächen sicherstellt, noch Tröpfchenbildung vermeidet.

Bei anderen bekannten Kühlturmeinsätzen (DT-PS 78 998, OE-PS 19 638) wird nur dann eine geschlossene Wasserfilmbildung auf den Einsatzelementen erreicht, wenn das Wasser durch schmale Spalten auf die zu befeuchtende Oberfläche übertragen wird, die zwischen länglichen Kühluirmeinsatzelementcn und dem Wasseraufgabeboden vorgesehen sind. Diese Spalten sind jedoch sehr anfällig gegen Verstopfungen, so daß das Kühlwasser insbesondere in den Fällen, in denen es als Brauchwasser aufgegeben wird und deshalb keinen besonderen Reinheitsgrad aufweist, mit fortschreitendem Betrieb dieser Kühltürme immer ungleichmäßiger auf den Kühlturmeinsat/.oberflächen verteilt wird, weil das Ausmaß der Verstopfungen während des Betriebs zunimmt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, den Kühlturmeinsatz der genannten Art so auszubilden, daß die Zerlegung der aufgegebenen, zu kühlenden Flüssigkeit in Tröpfchen vollständig vermieden wird und die Benetzung der Kühlturmeinsatzoberflächen in einer Weise ermöglicht wird, die zur Bildung eines geschlossenen Flüssigkeitsfilms auf den länglichen Einsatzelemeinen führt, wobei kleine Durchflußquerschnitte vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anschlußstelle jedes der den Kühlturmeinsatz bildenden länglichen Elemente an der nach unten gekehrten Fläche der Wasserverteilplatte mit einem Umleitelement versehen ist, das das der Wasserverteilplattc zugeführte Wasser aus der Plattenebene auf die Oberfläche der länglichen Elemente umlenkt.

Durch diesen neuartigen Anschluß der länglichen Kühlturmcinsatzelemente an die Wasserverteilplatte wird die gewünschte kontinuierliche Benetzung der Einsatzoberflächen sichergestellt, wobei die zu kühlende Flüssigkeit von der Unterseite der Verteilerplatte jedem einzelnen Stab bzw. Band oder Draht so zuläuft, daß es nicht zu einer Tröpfchenbildung kommt. Auf diese Weise wird ein Wärme- und Stoffaustausch zwischen der zu kühlenden Flüssigkeit und dem den Kühlturm durchströmenden Gas, also beispielsweise Luft, ermöglicht, bei dem der Wärmeübertragungskoeffizient um einige Größenordnungen höher liegt als bei den bekannten Kühllurmeinsätzcn der genannten Art. Dies ist nicht zuletzt darauf zurückzuführen, daß hinter den einzelnen ländlichen Elementen die Grenzschicht

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des an den Elementen vorbeiströmenden Gases abbricht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsvorschlags weist jedes Umleitelement eine dem auf der Wasserverteilplatte strömenden Kühlwasserfilm zugekehrte Umleitfläche auf, die mit der Wasserverteilplatte einen Winkel zwischen 90° und 180° einschließt. Besonders strömungsgünstig ist, wenn diese Umleitfläche in Strömungsrichtung des Kühlwasserfilms konkav gekrümmt ist.

Bei dieser Konstruktion wird auch dann ein tropfenfreier, kontinuierlicher Wasserfilm gewährleistet, wenn zwischen den länglichen Elementen und der Umleitfläche ein Spalt vorhanden ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Kühlturmeinsatzes,

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung des Einsatzes von F i g. 2 in einem größeren Maßstab mit länglichen Elementen kreisförmigen Querschnitts,

Fig.3 eine Ausführungsform des Kühlturmeinsatzes 1) mit einen Rechteckquerschnitt aufweisenden länglichen Elementen und einem zur Verteilplatte schräg angeordneten Umlcitelement und

Fig.4 eine weitere Ausfiihrungsl'orm des Kühlturmeinsatzes mit einen Rechteckquerschnitt aufweisenden länglichen Elementen, wobei jedoch ein zur Verteilplatte senkrecht angeordnetes Umleitclement Verwendung findet.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird beim erfindungsgemäßen Kühlturmeinsatz die eigentliche Einsatzfläche aus senkrechten oder mit der Vertikale einen Winkel bildenden länglichen Elementen sowie Stäben, Drähten oder Bändern 4 von kreisförmigem, tropfenförmigem, ovalem usw. Querschnitt gebildet, die sich an die Wasserverteilplatte 2 von unten unmittelbar oder mit einem sehr kleinen Spalt anschließen. Das Wasser tritt aus mindestens einer Düse 1 mit geringer Geschwindigkeit aus, und gelangt in einem zusammenhängenden — also nicht in Tropfen zerfallenden — Strahl auf die nach unten gekehrte Fläche der Wasserverteilplatte 2 und bildet darauf einen zusammenhängenden Wasserfilm. •j Die Luft 5 strömt zwischen den Stäben (Bändern) 4 hindurch. An den Anschlußstellen 6 der Stäbe (Bänder) 4 an die Verteilplatte 2 ist jeweils ein Umleitelement 13 ausgebildet. Das Umleitelement 13 kann entweder mit der Wasserverteilplatte 2 oder mit dem Stab 4 in einem Stück oder aber als ein gesondertes Element ausgebildet werden. Dieses Element ist entweder am Stab oder an der Verteilplatte befestigt und bildet auf alle Fälle im Weg des auf der Verteilplatte strömenden Wasserfilms

3 eine solche Fläche 7, auf welche dieser Film auftrifft, wodurch ein Teil des Wassers auf den Stab oder das Band 4 gelenkt wird. Damit die Umleitfläche 7 wirksam ist, darf zwischen der Verteilplatte und dem Umleitelement bzw. zwischen dem Umleitelement und dem Band

4 kein Spalt sein, der größer als 3 mm ist. Im Falle eines größeren Spaltes trennt sich nämlich das Wasser nicht von der Fläche der Verteilplatte bzw. verspritzt das abgeschiedene Wasser und gelangt nicht tropfenfrei auf die Fläche der abwärts gerichteten Elemente 4. Die auf das Band oder den Stab 4 gelenkte Wassermenge umfließt unter Einwirkung der Oberflächenspannung den Stab 4 und strömt einen den Stab umschließenden zusammenhängenden Wasserfilm bildend, abwärts. Die Anschlußstelle des Stabes unterbricht nicht den Zusammenhang des Wasserfilms 3, weil unter Einwirkung der Oberflächenspannung die Kontinuität des Wasserfilms 3, die Stange 4 od. dgl. überströmend, aufrechterhalten bleibt, so daß der durch die Stange geteilte Film wieder zusammenfließt.

Vom Gesichtspunkt der verläßlichen Benetzung der Stäbe 4 ist die Ausbildung des Anschlusses 6 der Stäbe 4 und der Verteilplatte 2 von entscheidender Bedeutung.

Der auf der Verteilplatte 2 strömende Kühlwasserfilm 3 ist nämlich bestrebt, seine Richtung beizubehalten und infolgedessen geneigt, unter Umgehung der an die Verteilplatte 2 von unten angeschlossenen Stäbe 4 weiterzuströmen. Um die vollkommene, gleichmäßige und betriebssichere Benetzung der Stäbe 4 zu sichern, werden an der Anschlußstelle 6 der .^iabe 4 an die Verteilplatte 2 Umleitflächen 7 ausgebildet. Diese Umleitflächen 7 sind der Strömungsrichtung 12 des Kühlwasserfilms 3 zugekehrt und, aus der Strömungsrichtung 12 des Kühlwasserfilms 3 gesehen, konkave oder im Grenzfall ebene Flächen. Die Umleitflächen 7 liegen an der Verteilplatte 2 tangential an oder berühren diese, indem sie einen stumpfwinkeligen, im Grenzfall rechteckigen Flächenwinkel 8 bilden, dann schließen sie sich, ausgehend von der Verteilplatte 2 an die Komponenten 14 des Stabes 4 tangential (Fig. 2) oder unter einem stumpfen Winkel 10 an (Fig. 3). Die theoretische Schnittlinie 15 der Umleitfläche 7 und der Oberfläche des Stabes 4 soll also mit den Komponenten 14 der letzteren Fläche aus der Strömungsrichtung 12 des Kühlwassers gesehen, jeweils einen stumpfen Winkel 10 - im Grenzfall 90° bzw. 180° - bilden. Die Umleitfläche 7 also hebt sozusagen aus dem auf der Verteilplatte 2 strömenden Kühlwasserfilm 3 die auf eine Stange oder Stab entfallende Kühlwassermenge ab und leitet sie auf die Fläche der Stange in deren Längsrichtung.

Die Querschnittabmessungen der den Einsatz bildenden Elemente 4 können abhängig vom Material des Einsatzes, den Energiepreisen, den Kosten der Raumbeanspruchung usw. von Fall zu Fall festgesetzt werden. Der Stab 4 kann also in Grenzfällen sowohl ein richtiger Stab als auch ein haardünner Draht, das Band hingegen eine große ebene Platte, oder ein einige Zehntelmillimeter dicker und einige Millimeter breiter Streifen sein. Wie dargelegt wurde, sind jedoch die kleinen Abmessungen mit wesentlichen Vorteilen verbunden und die Bedeutung der Erfindung liegt in erster Linie gerade darin, daß die Anwendung von Flächenelementen mit geringen Abmessungen erst mit ihrer Hilfe möglich wird.

F i g. 2 zeigt eine Umleitfläche 7, beispielsweise für den Fall, daß der Stab 4 einen Kreisquerschnitt hat. Die Umleitfläche 7 ist in der Anströmungsrichtung des Kühlwasserfilms gesehen, konkav ausgebildet und paßt sich der Fläche der Verteilplatte 2 ohne Spalt und tangential, der Fläche des Stabes 4 ebenfalls ohne Spalt und tangential an.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausbildungsform der Umleitfläche 7 für den Fall, wenn der Stab 4 von Rechteckquerschnitt ist. Hier ist die Umleitfläche 7 eben ausgebildet und schließt sich der Verteilplatte 2 unter einem stumpfen Winkel 8 mit einem Spalt 9 an. Andererseits ist es an die Fläche des Stabes 4 im Verhältnis zu dessen Richtung mit einem stumpfen Winkel 10 und ohne Spalt angeschlossen.

F i g. 4 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Umleitfläche 7, und zwar für den Fall, daß der Stab 4 einen rechteckigen Querschnitt aufweist und die

Umleitfläche 7 eben ist und sich der Verteilfläche 2 unter einem Winkel 8 sowie der Oberfläche des Stabes 4 unter einem rechten Winkel anschließt, wobei sich zwischen der Oberfläche des Stabes 4 und der Umleitfläche 7 ein Spalt 11 befindet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

15 Ol 393 Patentansprüche:

1. Kühlturmeinsatz, der aus länglichen Elementen, wie Stäben und Bändern, aufgebaut ist, die von der nach unten gekehrten Fläche einer geneigten Wasserverteilplatte benetzbar sind, wobei das Wasser mittels mindestens einer Düse großen Querschnitts in im wesentlichen horizontaler Richtung gegen die Unterseite der Wasserverteilplatte förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstelle (6) jedes der den Kühlturmeinsatz bildenden länglichen Elemente (4) an der nach unten gekehrten Fläche der Wasserverteilplatte (2) mit einem Umleitelement (13) versehen ist, das das der Wasserverteilplatte zugeführte Wasser aus der Plattenebene auf die Oberfläche der länglichen Elemente (4) umlenkt.

2. Kühlturmeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Umleitelement (13) eine dem auf der Wasserverteilplatte (2) strömenden Kühlwasserfilm zugekehrte Umleitfläche (7) besitzt, die mit der Wasserverteilplattc (2) einen Winkel zwischen 90" und 180' einschließt.

3. Kühluirmeinsatz nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Umleitfläche (7) in Strömungsrichtung (12) des KühKvasserfilms konkav gekrümmt ist.

4. Kühlturmeinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umleitfläche (7) in Strönumgsrichtung(12)des Kühlwasserfilms eben ist.

5. Kühlturmeinsatz nach einem der -Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Wasserverteilplatte (2) und den länglichen Elementen (4) ein Spalt (11) befindet, der nicht größer als 3 mm ist.