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BLOHREIBUNG MIT PATENTANSPRÜCHEN NIT PATENrrANSPRüGHEN Bezeichnung
der Erfindung:.
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Verfahren und Einrichtungen zur Verminderung der Nachkondensation
in der Umgebung von Kühltürmen Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und Einrichtungen
zur Änderung des Zustandes feuchter Abluft von Kühltürmen, insbesondere zum Zwecke
der Verminderung der Nachkondensation in der Umgebung von Kühltürmen, um besonders
im Winter schwere Schäden, Unfälle und Behinderungen durch Eisbildung auf Straßen,
an Freileitungen usw. zu vermeiden.
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Es sind Verfahren und Einrichtungen zur Änderung des Zustandes feuchter
Abluft von Kühltürmen bekannt, bei denen heiße Luft, heiße Abgase oder heiße Rauchgase
zum Zwecke der Erhöhung der Zugwirkung sowie der Verhinderung der Nebelbildung in
den Abluftbereich von Kühltürmen geleitet werden, wobei eine Zustandsänderung der
feuchten Kühlturmabluft bereits innerhalb des Kühlturmes erfolgt.
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Bekannt sind auch Verfahren und Einrichtungen, welche mittels beheizter,
geschlossener Rohrsysteme die Enthalpie der Kühlturmabluft ohne Änderung des Wasserdampfgehaltes
anheben, hierdurch die Zugwirkung erhöhen und gleichzeitig die Nebelbildung erst
in größeren Höhen stattfinden lassen. Hierbei verteilen sich die kondensierten Wassertröpfchen
auf größere Flächen der Umgebung und richten geringere Schäden an.
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Ferner bekannt sind Verfahren und Einrichtungen, bei denen zum Zwecke
der Erhöhung der Zugwirkung Seitenwind in den Grenzbereich zwischen Ab- und Fortluft
von Kühltürmen geleitet wird, wobei eine Zustandsänderung der feuchten Kühlturmabluft
erst außerhalb des Kühlturmes im Fortluftbereich erfolgt. Hierbei tritt die unerwünschte
Nachkondensation in vollem Umfang außerhalb des Kühlturmes in Erscheinung.
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Bekannt sind noch Verfahren und Einrichtungen, die mit einer Einspritzung
von kaltem Wasser in die Kühlturmabluft arbeiten.
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Die Nachteile dieses Verfahrens sind, daß das benötigte sehr kalte
Wasser in den meisten Fällen nicht zur Verfügung steht, oder daß mäßig kaltes Wasser
in sehr großen Mengen benötigt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zwecks Vermeidung schädlicher
Feuchtigkeitsniederschläge in der Umgebung von Kühltürmen den Zustand feuchter Kühlturmabluft
durch ein Verfahren und Einrichtungen, die von den ortlichen und betrieblichen Gegebenheiten
unabhängig sind, keine zusätzliche Heizenergie zur Lufterwärmung und kein kaltes
Wasser zur Lurtabkühlung benötigen, derart zu ändern, daß die Nachkondensation außerhalb
des Kühlturmes auf ein erträgliches Minimum vermin--dert wird.
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Die Erfindung wird dargestellt durch Abb. 1 an einem Kühlturm mit
saugend angeordnetem Lüfter, durch Abb. 2 an einem Kühlturm mit drückend angeordnetem
Lüfter, durch Abb. 3 an einem Kühlturm mit natürlicher Belüftung, durch Abb. 4 an
einem Kühlturm mit saugend angeordnetem Lüfter, durch Abb. 5 an einem Kühlturm mit
saugend angednetem Lüfter, durch Abb. 6 an einem Kühlturm mit drückend angeordnetem
Lüfter, durch Abb. 7 an einem Kühlturm mit drückend angeordnetem Lüfter, durch Abb.
8 an einem Kühlturm mit saugend angeordnetem Lüfter, durch Abb. 9 an einem Kühlturm
mit drückend angeordnetem Lüfter und
durch Abb. 10 an einem Kühlturm
mit drückend angeordnetem Lüfter.
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Erfindungsgemäß wird die Zustandsänderung feuchter Kühlturmabluft
zur Verminderung der Nachkondensation in der Umgebung durch Einleiten von Außenluft
in den Abluftbereich (s. Abb. 1 bis 6), durch-Führen der Kühlturmabluft durch Wärmeaustauschsysteme
mit Trennwand, die auf der Sekundärseite mit Außenluft beaufschlagt sind (s. Abb.
7) und/oder durch Führen von Kühlturmabluft über Speichermedien, die mit Außenluft
gekühlt werden (s. Abb. 8 bis 10), herbeigeführt.
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Je nach Zustand und Menge der Uuenluft, Zustand und Menge der Kühlturmabluft,
der Kühlturmbauart und den gewählten neuen Einrichtungen werden sich verschiedene
Betriebsweisen des neuen Verfahrens zur Verminderung der Nachkondensation in der
Umgebung von Kühltürmen ergeben: A.. Kontinuierlicher Mischluftbetrieb ,tKühlturmabluft-Außenlutt"
nach Abb. 1 bis 4 a) ischluftbetrieb ohne Taupunktunterschreitung Diese Betriebsweise
wird man im Frühjahr und Herbst bei mäßigen Außenlufttemperaturen wählen und der
Kühlturmabluft keinen allzugroßen Außenluftanteil beimischen. Die Fortluft (Mischluft)
hat eine niedrigere Temperatur und einen niedrigeren Wasserdampfteildruck als die
Abluft vor dem Mischen.Dadurch sind
wiederum die Temperatur- und
Wasserdampfteildruckdifferenz zwischen Fortluft und Umgebung luft kleiner, die Fortluft
ist dem Zustand der Umgebungsluft schon nähergekommen, so daß das nun erfolgende
Mischen mit der Umgebungsluft außerhalb des Kühlturmes wesentlich langsamer, in
größeren Hähen und mit einer größeren Umgebungsluftmenge erfolgt. Dadurch wird der
wieder schlag auf eine größere Fläche der Umgebung verteilt und die Belästigung
auf ein erträgliches Minimum vermindert.
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b) Mischluftbetrieb mit Taupunktunterschreitunf; Diese Betriebsweise
wird man im Winter bei Außenlufttemperaturen um oder etwas über dem Gefrierpunkt
wählen und der Kühlturmabluft einen großen Außenluftanteil beimischen. Durch Taupunktunterschreitung
wird die Nachkondensation bereits im Kühlturm eingeleitet, und ein teil des Wasserdampfes
aus der Mischlutt wird Zurdekgewonnen. Wie bei Mischluftbetrieb ohne taupunktunterschreitung
tritt die Fortluft (Mischluft), die hier schon etwas getrocknet tritt mit einem
Zustand in dio Umgebungsluft ein, flep dieser schon nähergekommen on ist. Beim allen
mit dieser wird sin günstigerer Effekt rsielt, nämblich Vorteilung einer geringeren
Niederschlagsmenge
auf eine großere Fläche der Umgebung. -Zur Vermeidung des Mitreißens von Kondenswasser
kann ein Tropfenabscheider-3 vorgesehen werden, B. Periodischer Betrieb ,Kühlturmabluft-Auenluft"
nach Abb. 1 bis 6 a) Betrieb mit Kältespeicherung ohne Eisbildung Diese Betriebsweise
kann man zwar schon im Frühjahr und Herbst wählen, hat aber im Winter bei Außenlufttemperaturen
um oder etwas über dem Gefrierpunkt den besten Nutzeffekt. -Es wird abwechselnd
Außenluft oder Kühlturmabluft in den Abluftbereich des Kühlturmes geleitet und streicht
dort über Medien zur Kältespeicherung 1. Während der Periode, in der Außenluft eingeleitet
wird, werden die Medien zur Kältsupeioherung 1 und oder das dort befindliche gondena-
und/oder Spritzwasser sehr stark abgekühlt. Nach dem Umschalten von Außenluft auf
Kcihlturmabluft streicht diese nun an den abgekühlten Medien ztw Sältespoicherung
1 und/oder dem abgekühlton Kondens- und/oder Spritzwasser vorbei, wird hier abgegühlt
und durch Taupunktunterschreitung stark getrocknet. Die Fortluft -während der Trookenperiode
der ühlturmabluft-Weis einen wesentlich geringeren Wasserdampfgehalt
auf
als die Fortluft bei iscnluftbetrieb mit Taupunktunterschreitung, wodurch außer
der Verteilung des Niederschlages auf eine größere Fläche der Umgebung auch die
Niederschlaggsmenge stark reduziert wird.
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b) Betrieb mit Kältespeicherung durch Sisbildung Diese betriebsweise
wird man im Winter bei uenlufttemperaturen unter dem Gefrierpunkt wählen.- Es wird
abwechselnd Aulxenluft und Kühlturmabluft in den Abluftbereich des Kühlturmes geleitet
und streicht dort über Medien zur Kälte- und/oder Eisspeicherung 1. Während der
Periode, in der Außenluft eingeleitet wird, werden die Medien zur Kälte- und/oder
Eisspeicherung 1 und das dort befindliche Kondens-und/oder Spritzwasser und/oder
sonstiges Wasser abgekühlt und gefroren. Nach dem Umschalten von .Außenluft auf
Kühlturmabluft streicht diese an den vereisten Medien zur Kälte- und Eisspeicherungivorbei,
wird hier stark abgekühlt und durch Taupunktunterschreitung so stark getrocknet,
daß ein sehr großer Teil des in den Rieseleinbauten verdunsteten Wassers zurückgewonnen
wird, während das Eis abschmilzt. Die Fortluft -während der Trockenperiode der Kühlturmabluft-
weist den geringsten Wasserdampfgehalt auf, der sich mit
derartigen
Einrichtungen überhaupt erreichen läßt. Außer der auch hier auftretenden Verteilung
des Niederschlages auf eine größere Fläche der Umgebung wird die Niederschlagsmenge
so stark reduziert, daß im Winter praktisch keine schweren Schäden, Unfälle und
Behinderungen durch Eisbildung auf Straßen, an Freileitungen usw. mehr auftreten.
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C. Betrieb mit Wärmeaustauschsystemen mit Trennwand nach Abb. 7 Diese
Betriebsweise kann außer im Hochsommer zu jeder- Jahreszeit eingesetzt werden. Sie
bewirkt eine stärkere Trocknung der Luft als die Systeme nach Abb. 1 bis 4, wenn
diese mit kontinuierlichem ischluftbetrieb arbeiten. Durch die 'L'rennung von der
Kühlturmabluft kann die Außenluft keinen zusätzlichen Wasserdampf einbringen, so
daß die Taupunkttemperatur der Kühlturmabluft stärker als bei Mischluftbetrieb erniedrigt
werden kann, dadurch mehr Wasser abgeschieden wird und die Fortluft den Kühlturm
stark getrocknet verläßt.
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Die erwärmte Außenluft kann nach Verlassen des Wärmeaustauschsystems
mit Trennwand 4 als uluft für den Kühlturm eingesetzt werden.
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D. Betrieb mit Speichermedien im Kbluft- und Zuluftbereich, mit nur
einer LuStrpichtung nach Abb. 8 bis 10 Diese Betriebsweise kann außer im Hochsommer
zu jeder Jahreszeit eingesetzt werden. Sie besitzt den Vorteil, daß sie nicht mit
Mischluft arbeitet und die Luftrichtung nicht umgekehrt zu werden braucht, um den
maximalen Effekt zu erzielen. Da keine Außenluftbeimischung stattfindet, wird kein
zusätzlicher Wasserdampf eingebracht, und es lassen sich fast so niedrige Taupunkttempe
raturen wie mit der Einrichtung nach Abb. 7 erreichen. Damit ist der optimale Effekt
mit einer Einrichtung niedriger Anschaffungs- und Betriebskosten zur Verminderung
der Nachkondensation in der Umgebung von Kühltürmen erreicht.
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Die Medien zur Kälte- und Eisspeicherung 1 können verschiebbar, drehbar
oder auf eine andere Art beweglich angeordnet sein. Auch ist denkbar, daß ein Teil
dieses8Mediums als Kälte- bzw. Wärmeträger zirkuliert, während der andere Teil z.B.
als Rippenrohrsystem ausgebildet ist.
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Es ist möglich, für das Verfahren und die Einrichtungen zur Verminderung
der Nachkondensation in der Umgebung von Kühltürmen
statt Außenluft
auch Abluft aus Räumen, Abluft aus industriellen Prozessen oder andere Gase zu verwenden,
wenn diese kälter und/oder trockener als die Kühlturmabluft sind.
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Ferner können das Verfahren und alle Einrichtungen auch dem Kühlturm
nachgeschaltet sein, wenn die örtlichen oder sonstige Gegebenheiten es erfordern,
z.B. bei späteren Umbauten, beengten Platzverhältnissen in Innenräumen, bei Kühltürmen
mit Abluftkanälen usw.
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Das Verfahren und die Einrichtungen zur Verminderung der Nachkondensation
in der Umgebung von Kühltürmen können gleichzeitig zur Rückgewinnung einer Teilmenge
des Verdunstungswassers verwendet werden. Diese Tatsache dürfte besonders in Gegenden
eine Rolle spielen, wo das Wasser sehr knapp oder sehr teuer ist oder aufbereitet
werden muß; Das Verfahren-und die"Einrichtungen zur Verminderung der Nachkondensation
in der Umgebung von Kühltürmen können gleichzeitig zur Verminderung der Eisbildung
am Lufteintritt des Kühlturmes, mit der viele Kühlturmbetreiber im Winter große
Schwierigkeiten haben, verwendet werden. Durch das kontinuierliche oder periodische
Einleiten von Außenluft in den Abluftbereich des Kühlturmes wird die über die Rieseleinbauten
geleitete Luftmenge verändert. Infolgedessen arbeitet der Kühlturm mit höheren Warm-
und Kaitwassertemperaturen und wird dadurch im Ganzen wärmer gehalten. Bei kontinuierlicher
Einlel tung von Außenluft
in den Abluftbereich des Kühlturmes wird
ständig mit einer verringerten Luftmenge am Lufteintritt gearbeitet. Durch diese
beiden Maßnahmen ist die-Vereisungsgefahr am Lufteintritt schon weitgehend gebannt.
-Bei periodischer Einleitung von Außenluft in den abluftbereich des Kühlturmes wird
abwechselnd mit etwa der vollen Luftmenge und mit nahezu gar keiner L&tbewegung
am Lufteintritt gearbeitet. Das sich bei voller Luftleistung am Lufteintritt bildende
Eis wird durch das herunterrieselnde Wasser anschließend wieder abgeschmolzen, wenn
die Luftbewegung wieder nahezu Null ist. -Bei Betrieb mit umkehrbarer Luftrichtung
wird das Eis am Lufteintritt zur Ablufttrocknunb beliutzt und dadurch abgeschmolzen.-Bei
Betrieb mit Speichermedien im Abluft- und Zuluftbereici wird das Eis durch die Wärme
der Abluft abgeschmolzen.
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Das Verfahren und die Einrichtungen zur Verminderung der Nachkondensat
ion in der Umgebung von Kühltürmen können gleichzeitig zur Regelung der Kühlturmleistung
verwendet werden. Dadurch können u.a. die Schwankungen der Kaltwssertemperatur in
kleineren Grenzen gehalten werden als allein bei stufenweiser Veränderung der Lüfterdrehzahl,
z.B. mit polumschaltbaren Motoren.
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Denkbar ist ferner, daß das Verfahren und die Einrichtungen zur Verminderung
der Nachkondensation in der Umgebung von Kühltürmen mit anderen Verfahren und Einrichtungen
kombiniert werden, z.B.
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mit zus;ltzlicher Wassereinspritzung und/oder Anordnung von geschlosscnen
Kuhlelementen zur Trocknung der Abluft; und/oder
Warmluftzufuhr
und/oder Wärmezufuhr durch Anordnung geschlossener Heizelemente zur Überhitzung
der Abluft.
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Das Verfahren und die Einrichtungen zur Verminderung er Nachkondensation
in der Umgebung von Kühltürmen können -wie in Abb.'5 und 6 dargestellt- mit umkehrbarer
Luftrichtung betrieben werden. Dadurch ergeben sich im Gegensatz zu Abb. 1 bis 3
nur geringe Leistungsverluste des Kühlturmes, es sind jedoch zusätzliche Einbauten
zur Klte- und Eisspeicherung 1 auch auf der Zuluftseite des Kühlturmes erforderlich.
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Ferner können die Verkleidung 2 und/oder Teile davon zur Regelung
der Abluft- und/oder Zuluftmenge beweglich ausgeführt werden, um zusätzliche Jalousien,
Schieber und andere Regel-Organe einzusparen.
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Auch ist denkbar, daß die jeweilige Einstellung des Verfahrens und
der Einrichtungen zur Verminderung der Nachkondensation in der Umgebung von Kühltürmen
zur Rückgewinnung von Verdunstungswasser, zur Verhinderung der Eisbildung am Lufteintritt
und/oder zur Regelung der Kühlturmleistung nicht von Hand verändert wird.
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Die Regulierung kann durch entsprechende Steuergeräte und Stellglieder
z.B. in Abhängigkeit von der Aul3enluittelaperatur und -ieuchte und/oder der Kaitwas
sertemperatur automatisch durch geführt werden.
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Da heute das Wasser bereits knapp und teuer geworden ist, wird in
fast allen Zweigen der Mittel- und Großindustrie das dort anfallende Kühlwasser
in Rückkühleinrichtungen, insbesondere Kühltürmen zurückgekühlt und wiederverwendet.
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Der mit dieser Erfindung erzielbare, wesentliche Fortschrit.
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gegenüber dem Bekannten besteht darin, daß das Verfahren und die Einrichtungen
ohne zusätzliche Heiz- und/oder Kühlquellen, unabhängig vom Ort der Aufstellung
und den Gegebenheiten des Betriebes arbeiten. Ferner wird gerade im Winter, wenn
im ormalfall die Vereisung der Umgebung des Kühlturmes befürchtet werden muß, die
Kühlturmabluft so stark - wie mit keiner bekannten, wirtschaftlich arbeitenden 'Einrichtung
erreichbar - getrocknet, daß schwere Schäden, Unfälle und Behinderungen durch Eisbildung
auf Straßen, an Freileitungen usw. verhindert werden.
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Zu erwähnen wäre noch, daß bei Verwendung des Verfahrens und der inrichtungen
zur Verminderung der Nachkondensation in der Umgebung von Kühltürmen noch weitere,
sehr erwünschte Begleitumstände auftreten, wie z.B. Rückgewinnung eines Teils, im
Winter sogar fast des ganzen Anteils der Verdunstungswassermenge, Vermeidung des
Binfrierens der Lufteintritte, Vermeidung des zu tiefen Absinkens der Kaltwassertemperatur
und kleinere Temperaturschwankungen derselben.