DE1626538C - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rieselwerk aus Kunststoff zum Wärme- bzw. Stoffaustausch für Kühler, Rektifizierkolonnen, Reaktionstürme oder ähnliche Anlagen, die für den Wärme- oder den Stoffaustausch Verwendung finden. Hierbei handelt es sich um eine Weiterentwicklung des Rieselwerks nach Zusatzpatent 1 288 617, nämlich eines Rieselwerks in Form von aus Schaumkunststoff mit geschlossenen Zellen bestehenden Gitterelementen, die als Ganzes in einer Form geschäumt und an den Oberflächen benetzbar gemacht sind.

In Anlagen der genannten Art wird die Flüssigkeit, beispielsweise bei einem Kühlturm das rückzukühlende Wasser, einem Wasserverteiler zugeführt, der die Flüssigkeit auf die Einbauten herabregnen läßt. Die herabregnenden Wassertropfen fallen zum Teil auf die oberen Randkanten der Gitterstäbe, werden dadurch verspritzt und erneut verteilt. Sie fallen durch die Öffnungen des Gitters hindurch auf das darunter befindliche Gitter, dessen Stäbe in der Regel gegenüber den Stäben des oberen Gitters versetzt sind, und es findet ein erneutes Verspritzen statt, das sich bei jedem nachfolgenden Gittereinbau wiederholt. Durch diese Aufteilung des Wassers in Wassertropfen, die immer wieder von neuem verspritzt und unterteilt werden, wird dem Wasser eine große, den Wärme- und Stoffaustausch begünstigende Oberfläche verliehen, wobei zudem immer neue Oberflächen geschaffen werden. Der Vorteil solcher gitterförmigen Elemente gegenüber Rieseltafeln, wie sie in Rieselfilmkühlern benutzt werden, besteht darin, daß sowohl wasserseitig als auch luftseitig eine Neuverteilung in waagerechter Richtung begünstigt wird.

Bei Verwendung von Gitterelementen aus massivem, homogenem Kunststoff ergab sich die Notwendigkeit, die Dicke der Gitterstäbe gering zu halten. Um bei solchen dünnen Gitterstäben trotzdem auf der Oberseite die erforderliche Tropfenfallfläche zu schaffen, wurden die Stäbe an ihrer oberen Randkante verbreitert, so daß sie ein T-Profil erhielten. Diese zu beiden Seiten des Steges überstehenden, dem waagerechten T-Balken entsprechenden Querstege ergaben aber für die Luftströmung einen sehr großen Strömungswiderstand.

Die Herstellung der Gitterelemente aus Schaumkunststoff mit geschlossenen Zellen hat diesen Nachteil schon beseitigt. Hierbei ist nämlich die Möglichkeit gegeben, die Dicke der Gitterstäbe etwas größer zu halten, so daß eine Verbreiterung der oberen Randkante entbehrlich wird. Ein weiterer Vorteil besteht in der beträchtlichen Gewichtsverminderung.

Die vorliegende Erfindung beruht auf diesem allgemeinen Grundgedanken, der zur Verwendung von Schaumkunststoff mit geschlossenen Zellen bei der Herstellung von gitterförmigen Rieselwerken führte. In Weiterentwicklung dieses Gedankens ist die Erfindung von der Aufgabe ausgegangen, mit geringem Aufwand an Kunststoff, bei kleinem Strömungswiderstand für das gasförmige Medium und unter guter Ausnutzung des umbauten Raumes einen Einbau zu schaffen, der durch die Ausbildung der oberen Randkanten der Elemente ein möglichst gutes Verspritzen und Verteilen der Flüssigkeit bewirkt, zugleich aber auch die Seitenflächen nutzbar macht, und zwar als Rieselflächen, auf denen sich ein Flüssigkeitsfilm für den Wärme- oder Stoffaustausch bildet, der in möglichst gleichmäßiger Verteilung und in geringer Filmstärke herabfließt. Diese Ergebnisse sollen aber unter Gewährleistung einer ausreichenden Druck-, Zug- und Biegefestigkeit des Einbaugitters erzielt werden. Schließlich wurde ein _v optimales Verhältnis der Wärmeübergangsziffer bzw. Stoffaustauschzahl zum Luftwiderstand erstrebt. Auch dieses wurde erreicht, wie es durchgeführte Versuche erwiesen haben.

Alle diese einander zum Teil widersprechenden Forderungen erfüllt das Rieselwerk gemäß der Erfindung. Dieses ist in Fortentwicklung desjenigen

ίο nach dem Zusatzpatent 1288 617 dadurch gekennzeichnet, daß seine Gitterstäbe eine Wandstärke in der Größenordnung von 4 bis 15 mm, vorzugsweise zwischen 6 und 10 mm, aufweisen bei einer Gitterteilung, die zwischen 15 und 90 mm, vorzugsweise in der Größenordnung von 25 bis 65 mm liegt.

Was die Beschaffenheit des Kunststoffes anbelangt, so muß dieser grundsätzlich ein Raumgewicht von mindestens 25 kg/m³ aufweisen. Welches Raumgewicht im Einzelfall zu wählen ist, hängt allerdings auch davon ab, ob die besonders stark beanspruchten Flächen mit einem Erosionsschutz versehen werden, wie es Gegenstand des Anspruchs 8 des Zusatzpatents 1 288 617 ist, oder ob auf einen solchen Schutz verzichtet wird. Bei Verwendung eines Erosionsschutzes wählt man zweckmäßigerweise ein Raumgewicht zwischen 30 bis 70 kg/m³. Wird das Gitter aus geschäumtem Kunststoff nicht mit einem solchen Erosionsschutz versehen, so soll das Raumgewicht mindestens 50 kg/m³ betragen.

Unter den verschiedenen bekannten Schaumstoffen mit geschlossenen Zellen hat sich Schaumpolystyrol als besonders geeignet erwiesen.

Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele dargestellt.

F i g. 1 stellt ein Einbaugitter gemäß der Erfindung dar, bei dem die Längsstäbe und die Querstäbe in unterschiedlicher Höhenlage angeordnet sind, während

Fig. 2 ein Gitter zeigt, dessen Stäbe auf gleicher Höhe liegen.

Da das wesentliche Merkmal der Erfindung in der Verwendung des bezeichneten Schaumstoffes sowit in der zweckentsprechenden Bemessung des Gitter:

besteht, sei darauf hingewiesen, daß die dargestellter Gitter in ihrer Bemessung nahezu der natürlicher Größe entsprechen. Man kann, wie die vorstehendei Zahlenangaben zeigen, die Gitterstäbe vorteilhafter weise ein wenig dicker und die Gitterteilung ein weni<:

größer wählen als dargestellt. Im wesentlichen aber geben die beiden Darstellungen bereits ein gutes Bile von den tatsächlichen Verhältnissen.

Damit die herabregnende Flüssigkeit eine guti Prall- und Verteilungsfläche vorfindet, sind bei bei den Ausführungsbeispielen die oberen Randkanter der Gitterstäbe als waagerechte, ebene Flächen aus gebildet, deren Breite gleich der Dicke der Gitter stäbe ist. Man kann allerdings auch die oberen Rand kanten ballig abrunden, also im Querschnitt mi

etwa kreisbogenförmiger Randkante bzw. auch flad abgerundet ausbilden oder gar ein wenig schneiden förmig zuschärfen, wenn man die seitlichen Fläche der Gitterstäbe in stärkerem Maße zur Ausbildun eines Rieselfilmes nutzbar machen will. Bei eine Zuschärfung der Gitterstäbe in Richtung nach obe ergeben sich an der oberen Randkante schräg Seitenflächen, die das auftreffende Wasser schräg zu Seite zurückspritzen lassen. So kann man durch gc

eignete Ausbildung der Querschnittsform der Stege empirisch die bestmögliche Verteilung des Wassers über die gesamte Fläche ermitteln und man kann dadurch das Gitter an das jeweils benutzte Wasserzuführungs- und -verteilungssystem (Spritzteller, Düsen od. dgl.) anpassen. Als entscheidend ist aber in jedem Falle hervorzuheben, daß es gemäß der Erfindung auf die angegebene Gitterteilung und die Wandstärke der Gitterstäbe ankommt, um das Optimum hinsichtlich der Wärmeübergangszahl und des Luftwiderstandes zu erreichen.

Da bei Verwendung von Schaumstoff die Gitterstäbe starkwandig ausgeführt werden können, so daß es nicht notwendig ist, zur Erzielung tropfenerzeugender Flächen verbreiternde Ansätze vorzusehen, ist der Luftwiderstand eines solchen Einbaus gering. Andererseits ist die Festigkeit von Schaumpolystyrol mit Raumgewicht von mindestens 25 kg/m³ so groß, daß sie den bestehenden Erfordernissen genügt. Mit diesem Kunststoff können auch selbsttragende Gittereinbauten erstellt werden.

Die angegebene Gitterteilung, also die Bemessung der Gitteröffnungen, die bei Stegen dieser Festigkeit gewählt werden kann, ergibt eine geringe Anfälligkeit gegenüber Verstopfungen. An sich können Algen, Laub und sonstige Verunreinigungen der Flüssigkeit die Einbauten von Kühlern od. dgl. verstopfen. Ein Verstopfen der Kanäle bedeutet aber, daß der Einbau für den Wärme- und Stoffaustausch unwirksam gemacht wird und daß der Druckverlust stark ansteigt. Diese Gefahr besteht bei dem Einbau gemäß der Erfindung auf Grund der im Rahmen der Gesamtausbildung des Gitters möglich gemachten Bemessungen der Durchtrittsöffnungen nicht.

Im Gesamtergebnis bewirkt der Einbau gemäß der Erfindung ein gutes Verspritzen und Verteilen der Flüssigkeit unter weitgehender Aufteilung der Tropfen und gleichmäßiger Filmbildung. Andererseits führt er zu einer guten Ausnutzung des umbauten Raumes. Diese gute Ausnutzung wird erreicht durch eine besonders gute Abstimmung der einzelnen Bemessungsgrößen aufeinander, so daß sich eine Kombination guter Eigenschaften ergibt, nämlich eine größtmögliche Tropfen- und Rieselfilmfläche sowie günstige Stoffaustausch- und Wärmeübertragungsziffern und andererseits ein geringer Luftwiderstand und damit eine niedrige Lüfterleistung. In dieser ίο Wahl der optimalen Bemessungsverhältnisse besteht das Wesen der Erfindung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rieselwerk aus Kunststoff zum Wärme- bzw. Stoffaustausch für Kühler, Rektifizierkolonnen, Reaktionstürme oder ähnliche Anlagen in Form von aus Schaumkunststoff mit geschlossenen Zellen bestehenden Gitterelementen, die als Ganzes in einer Form geschäumt und an den Oberflächen benetzbar gemacht sind, nach Zusatzpatent 1288 617, dadurch gekennzeichnet, daß seine Gitterstäbe eine Wandstärke in der Größenordnung von 4 bis 15 mm, vorzugsweise zwischen 6 und 10 mm, aufweisen bei einer Gitterteilung, die zwischen 15 und 90 mm, vorzugsweise in der Größenordnung von 25 bis 65 mm liegt.

2. Rieselwerk nach Anspruch 1, dessen besonders stark beanspruchte Flächen mit einem Erosionsschutz versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Raumgewicht des geschäumten Kunststoffs zwischen 30 und 70 kg/m³ liegt.

3. Rieselwerk nach Anspruch 1, bei dem ein besonderer Erosionsschutz nicht vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Raumgewicht des geschäumten Kunststoffs mindestens 50 kg/m³ beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen