DE1501393C3

DE1501393C3 - Cooling tower use

Info

Publication number: DE1501393C3
Application number: DE19661501393
Authority: DE
Inventors: Laszlo Dipl.-Ing. Dr.; Tasnadi Csaba Dipl.-Ing.; Lindner Istvan Dipl.-Ing.; Budapest Szücs
Original assignee: Komplex Nagyberendezesek Export-Import Vallalata, Budapest
Priority date: 1965-07-28
Filing date: 1966-07-22
Publication date: 1977-07-14

Description

Die Erfindung betrifft einen 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.The invention relates to a cooling tower insert, which consists of elongated elements, such as rods and strips, is constructed, which can be wetted by the downward facing surface of an inclined water distribution plate, wherein the water by means of at least one nozzle of large cross section in a substantially horizontal direction can be conveyed against the underside of the water distribution plate.

Bei der bekannten Vorrichtung dieser Art ist nicht gewährleistet, daß bei der Beaufschlagung der länglichen, an die Wasserverteilplatte 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 Wärmeübertragungskoeffizienten verbessern, bisher war es jedoch nicht möglich, mit solchen Gebilden gleichzeitig auch gute Stoffaustauschbedingungen zu schaffen, da es aufgrund der Tröpfchenbildung und schlechten Benetzung der Einsatzoberflächen nicht gelang, die zu kühlende Flüssigkeit gleichmäßig auf der Oberfläche des Kühlturmeinsatzes zu verteilen.In the known device of this type it is not guaranteed that when the elongated, to the water distribution plate adjoining insert elements a drop formation is avoided, and a continuous and even wetting of the insert elements with cooling water takes place. Well is true known that thin ribbons and rods when used as a cooling tower insert due to the cooling efficiency improve the good heat transfer coefficient, but so far it has not been possible with such Form at the same time also to create good mass transfer conditions, since it is due to the formation of droplets and poor wetting of the insert surfaces did not succeed, the liquid to be cooled evenly to distribute on the surface of the cooling tower insert.

Die Flüssigkeitsverteilung geschah bei Kühlturmeinsätzen der genannten Art im wesentlichen durch Versprühen mit Hilfe von Düsen, Prallplatten oder Segner-Rädern über den Einsatzflächen, 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 Möglichkeit, die schon wegen der dann vorhandenen Verstopfungsgefahr nicht realisiert werden konnte, ganz abgesehen von dem unvertretbaren technischen Aufwand, der dadurch verursacht worden wäre.In the case of cooling tower inserts of the type mentioned, the liquid distribution was essentially carried out through Spraying with the help of nozzles, baffle plates or Segner wheels over the application areas, which is good due to the mass distribution of the spray on the surfaces, the statistical principles is subject to uniform wetting of these surfaces has been impossible, unless one had one an almost infinite number of such spray devices for infinitely small liquid throughputs used. In practice this ideal case could only have been approximated by the fact that each individual elongated element, i.e. each band or rod, each wetted by its own nozzle, one Possibility that could not be realized because of the then existing risk of clogging, Quite apart from the unacceptable technical effort that would have been caused by it.

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.In another known cooling tower use (GB-PS 4 73 900) are on the inclined side wall of the Cooling tower provided nose elements that form droplet bodies, which cause a spray that trickles down on lower-lying insert elements of the cooling tower, so that this cooling tower insert neither a ensures continuous and even wetting of the insert surfaces, nor droplet formation avoids.

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 Kühlturmeinsatzelementen 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 Kühlturmeinsatzoberflächen verteilt wird, weil das Ausmaß der Verstopfungen während des Betriebs zunimmt.In other known cooling tower inserts (DT-PS 78 998, OE-PS 19 638) only then a closed one Water film formation on the insert elements is achieved when the water approaches them through narrow gaps moisturizing surface is transferred between elongated cooling tower insert elements and the water feed tray are provided. However, these crevices are very prone to clogging, so that the Cooling water especially in those cases in which it is abandoned as service water and therefore not has a special degree of purity, with the progressive operation of these cooling towers more and more unevenly is spread on the cooling tower insert surfaces because of the extent of clogging during operation increases.

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 Einsatzelementen führt, wobei kleine Durchflußquerschnitte vermieden werden.The object of the invention is therefore to design the cooling tower insert of the type mentioned so that the breakdown of the liquid to be cooled into droplets is completely avoided and the Wetting of the cooling tower insert surfaces is enabled in a manner that leads to the formation of a closed Liquid film on the elongated insert elements leads, with small flow cross-sections be avoided.

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 Wasserverteilplatte zugeführte Wasser aus der Plattenebene auf die Oberfläche der länglichen Elemente umlenkt.This object is achieved according to the invention in that the connection point of each of the cooling tower insert forming elongated elements on the downward facing surface of the water distribution plate with a Diverting element is provided that the water supplied to the water distribution plate from the plate level on the Deflects the surface of the elongated elements.

Durch diesen neuartigen Anschluß der länglichen Kühlturmeinsatzelemente 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 Kühlturmeinsätzen der genannten Art. Dies ist nicht zuletzt darauf zurückzuführen, daß hinter den einzelnen länglichen Elementen die GrenzschichtWith this novel connection of the elongated cooling tower insert elements to the water distribution plate the desired continuous wetting of the insert surfaces is ensured, with the Liquid flows from the underside of the distributor plate to each individual rod, ribbon or wire in such a way that that there is no formation of droplets. In this way there is an exchange of heat and mass between the liquid to be cooled and the gas flowing through the cooling tower, for example Air, in which the heat transfer coefficient is several orders of magnitude higher than at the known cooling tower inserts of the type mentioned. This is not least due to the fact that behind the individual elongated elements form the boundary layer

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des an den Elementen vorbeiströmenden Gases abbricht.of the gas flowing past the elements breaks off.

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.According to an advantageous embodiment of the inventive proposal, each diversion element has a dem on the water distribution plate flowing cooling water film facing diversion surface, which with the water distribution plate encloses an angle between 90 ° and 180 °. It is particularly aerodynamically favorable if this diversion area is concave in the flow direction of the cooling water film.

Bei dieser Konstruktion wird auch dann ein tropfenfreier, kontinuierlicher Wasserfilm gewährleistet, wenn zwischen den länglichen Elementen und der Umleitfläche ein Spalt vorhanden ist.With this construction, a drip-free, continuous film of water is also guaranteed, when there is a gap between the elongate elements and the diverting surface.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing explained. In the drawing shows

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Kühlturmeinsatzes, 1 shows a schematic side view of the cooling tower insert,

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung des Einsatzes von F i g. 2 in einem größeren Maßstab mit länglichen Elementen kreisförmigen Querschnitts,F i g. 2 is a perspective view of the insert from F i g. 2 on a larger scale with elongated elements of circular cross-section,

Fig.3 eine Ausführungsform des Kühlturmeinsatzes mit einen Rechteckquerschnitt aufweisenden länglichen Elementen und einem zur Verteilplatte schräg angeordneten Umleitelement und3 shows an embodiment of the cooling tower insert with elongated elements having a rectangular cross-section and one arranged at an angle to the distribution plate Diversion element and

Fig.4 eine weitere Ausführungsform des Kühlturmeinsatzes mit einen Rechteckquerschnitt aufweisenden länglichen Elementen, wobei jedoch ein zur Verteilplatte senkrecht angeordnetes Umleitclement Verwendung findet.4 shows a further embodiment of the cooling tower insert with elongated elements having a rectangular cross-section, but with one for the distribution plate vertically arranged diversion element is used.

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. 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 WasserfilmsAs can be seen from Fig. 1, when the invention Cooling tower insert the actual application surface from a vertical or an angle with the vertical forming elongated elements as well as rods, wires or bands 4 of circular, teardrop-shaped, oval, etc. cross-section formed, which is attached to the water distribution plate 2 from below directly or with a very small gap. The water emerges from at least one nozzle 1 at low speed from, and reaches the after in a coherent - that is, not disintegrating into drops - jet downward facing surface of the water distribution plate 2 and forms a coherent water film on it. The air 5 flows between the rods (strips) 4. At the connection points 6 of the rods (strips) 4 A diversion element 13 is formed on each of the distribution plate 2. The diverting element 13 can either with the water distribution plate 2 or formed with the rod 4 in one piece or as a separate element will. This element is attached either to the rod or to the distribution plate and in any case forms the Path of the water film flowing on the distribution plate

3 eine solche Fläche 7, auf welche dieser Film aul'trifft, 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 Band3 such a surface 7 on which this film hits, whereby part of the water on the rod or the Volume 4 is directed. So that the diverting surface 7 is effective, between the distribution plate and the diverting element or between the diverting element and the belt

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.4 must not be a gap larger than 3 mm. In the case of a larger gap, the water does not separate from the surface of the distribution plate or the separated water splatters and does not reach drip-free the area of the downwardly directed elements 4. The amount of water directed onto the belt or rod 4 flows around the rod 4 under the action of surface tension and flows around the rod forming a continuous film of water, downwards. The connection point of the rod does not interrupt that Connection of the water film 3, because under the action of surface tension the continuity of the Water film 3, the rod 4 od. The like. Overflowing, is maintained so that the through the rod divided film flows back together.

Vom Gesichtspunkt der verläßlichen Benetzung der Stäbe 4 ist die Ausbildung des Anschlusses 6 der Stäbe 4 und der Verteilplatte 2 von entscheidender Bedeutung.From the point of view of the reliable wetting of the rods 4, the design of the connection 6 of the rods 4 is important and the distribution plate 2 is of crucial importance.

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 :Mabe 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 (F i g. 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.The cooling water film 3 flowing on the distribution plate 2 strives to maintain its direction and consequently inclined, bypassing the bars 4 connected to the distribution plate 2 from below to flow on. In order to ensure the complete, even and operationally safe wetting of the rods 4, are formed at the junction 6 of the: Mabe 4 on the distribution plate 2 diverting surfaces 7. This Diverting surfaces 7 face the flow direction 12 of the cooling water film 3 and, viewed from the flow direction 12 of the cooling water film 3, are concave or in the borderline case flat surfaces. The diversion surfaces 7 are tangential to the distribution plate 2 or touch these, by forming an obtuse-angled, in the limit case rectangular, surface angle 8, then close them starting from the distribution plate 2 to the components 14 of the rod 4 tangentially (FIG. 2) or at an obtuse angle 10 (Fig. 3). The theoretical line of intersection 15 of the diversion surface 7 and the The surface of the rod 4 should therefore be aligned with the components 14 of the latter surface from the flow direction 12 of the cooling water, in each case an obtuse angle 10 - in the limit 90 ° or 180 ° - form. the Diverting surface 7, so to speak, cancels the cooling water film 3 flowing on distribution plate 2 a rod or rod from the amount of cooling water and directs it to the surface of the rod in their Longitudinal direction.

Die Querschnittabmessungen der den Einsatz bildenden Elemente 4 können abhängig vom Material des Einsatzes,den Energiepreisen,den Kostender 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 Flächenelenienten mit geringen Abmessungen erst mit ihrer Hilfe möglich wird.The cross-sectional dimensions of the elements 4 forming the insert can depend on the material of the The use, the energy prices, the cost of the space required etc. to be determined on a case-by-case basis. The rod 4 can therefore be a correct one in borderline cases Rod as well as a hair-thin wire, while the tape is a large flat plate, or a few tenths of a millimeter thick and a few millimeters wide strips. As pointed out, however, the dimensions are small associated with essential advantages and the importance of the invention lies primarily straight in that the use of surface elements with small dimensions is only possible with their help will.

Fig. 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. 2 shows a diversion surface 7, for example for the case that the rod 4 has a circular cross-section. The diversion surface 7 is in the direction of flow of the Seen cooling water film, concave and fits the surface of the distribution plate 2 without a gap and tangentially, the surface of the rod 4 also without a gap and tangentially.

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.Fig. 3 shows a possible embodiment of the diversion surface 7 for the case when the rod 4 of Rectangular cross-section is. Here, the diversion surface 7 is flat and includes the distribution plate 2 below an obtuse angle 8 with a gap 9. On the other hand, it is on the surface of the rod 4 in Relation to its direction with an obtuse angle 10 and connected without a gap.

F i g. 4 veranschaulicht eine andere AusführungslOrm der Umleitfläche 7, und zwar für den Fall, daß der Stab 4 einen rechteckigen Querschnitt aufweist und dieF i g. 4 illustrates another embodiment the diversion surface 7, in the event that the rod 4 has a rectangular cross-section and the

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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.Diverting surface 7 is flat and the distribution surface 2 at an angle 8 and the surface of the rod 4 below adjoins a right angle, with a between the surface of the rod 4 and the diversion surface 7 Gap 11 is located.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

15 Ol 393 claims:

1. Cooling tower insert, which is constructed from elongated elements such as rods and ribbons, which are used by the downward facing surface of an inclined water distribution plate are wettable, the Water by means of at least one nozzle with a large cross section in a substantially horizontal direction can be conveyed against the underside of the water distribution plate, characterized in that that the connection point (6) of each of the elongated elements (4) forming the cooling tower insert to the downward facing surface of the water distribution plate (2) is provided with a diversion element (13) which the water supplied to the water distribution plate from the plane of the plate onto the surface of the elongated Elements (4) deflects.

2. cooling tower insert according to claim 1, characterized in that each diverting element (13) one has the bypass surface (7) facing the cooling water film flowing on the water distribution plate (2), which forms an angle between 90 ° and 180 ° with the water distribution plate (2).

3. Cooling tower insert according to claim 2, characterized in that the diversion surface (7) in the flow direction (12) of the cooling water film is concavely curved.

4. Cooling tower insert according to claim 2, characterized in that the diversion surface (7) in the direction of flow (12) of the cooling water film is flat.

5. cooling tower insert according to one of claims 2 to 4, characterized in that between the Water distribution plate (2) and the elongated elements (4) a gap (11) is not larger than 3 mm.