DE1960619C3 - Kühlturm - Google Patents
KühlturmInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
- F28B1/06—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kühlturm für dampfförmige oder flüssige Medien, dessen Mantelwandung im
unteren Höhenbereich Ansaugöffnungen zum radialen Ansaugen von Kühlluft besitzt und der eine obere
stirnseitige Abströmöffnung für die Kühlluft aufweist, wobei im wesentlichen oberhalb der Ansaugöffnungen
und innerhalb der Mantelwandung über den Kühlturmquerschnitt verteilt Rippen- oder Glattrohre besitzende
Wärmeaustauscherelemente angeordnet sind, deren Rippen- oder Glattrohre innenseitig von dem zu
kühlenden Medium beaufschlagt und außenseitig von dem durch den natürlichen Zug des Kühlturms
bewegten Kühlluftstrom steil aufwärts angeströmt und unterschiedlich hoch angeordnet sind.
Bei einem bekannten Kühlturm dieser Art sind die im Bereich der Mantelwandung angeordneten Wärmeaustauscherelemente
bzw. deren Abschnitte oberhalb der Ansaugöffnungen angeordnet, die im unteren Höhenbereich
in der Mantelwandung vorgesehen sind. Die weiter zur Kühlturmmitte hin vorgesehenen Wärmeaustauscherelemente
sind treppenstufenartig nach unten versetzt, und zwar derart, daß die Wärmeaustauscherelemente
im Bereich der Kühlturmmitte am tiefsten liegen. Letzteres trifft auch für eine andere bekannte
Bauart zu, bei der die Wärmeaustauscherelemente nicht treppenstufenartig, sondern geneigt in einer schrägen
ίο Ebene von der höchsten Stelle im Bereich der
Mantelwandung bis zur tiefsten Stelle im Bereich der Kühlturmmitte hin angeordnet sind.
Diese bekannten Bauarten besitzen den Nachteil, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Kühlung des zu
kühlenden dampfförmigen oder flüssigen Mediums in den einzelnen Wärmeaustauscherelementen nicht zu
erreichen ist, und zwar auch dann nicht, wenn man von
der Voraussetzung völliger Windstille ausgeht. Der Grund hierfür ist der, daß im Innern des Kühlturms
selbst bei völliger Windstille im Bereich der Kühlturmmitte die Kühlluft mit einer höheren Geschwindigkeit
nach oben strömt, als dies im Bereich der Mantelwandung in gleicher Höhe der Fall ist. Diese höhere
Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft im Bereich der Kühlturmmitte beruht darauf, daß die Kühlluft durch die
Ansaugeöffnungen allseitig in radialer Richtung in den Kühlturm einströmt und die einzelnen Luftteilchen im
Bereich der Kühlturmmitte aufeinanderprallen, so daß
dort ein relativ großer Staudruck entsteht, der eine höhere Geschwindigkeit der nach oben abströmenden
Kühlluft bewirkt Demgegenüber tritt in der gleichen Höhenebene im Bereich der Mantelwandung des
Kühlturms nur ein sehr geringer Staudruck auf. Hinzu kommt, daß im Bereich der Mantelwandung Reibungs-Verluste
auftreten, wenn die Kühlluft an der Innenfläche der Mantelwandung nach oben strömt. Die Geschwindigkeit
der nach oben strömenden Luft ist bekanntlich abhängig von der Höhe des Kühlturms, da der Zug mit
wachsender Höhe zunimmt. Dieser Zug des Kühlturms muß so stark sein, daß der Druckverlust durch die
Wärmeaustauscherelemente bei der für den Kühleffekt notwendigen Durchtrittsgeschwindigkeit überwunden
wird. Unterschiedlicher Staudruck und Reibungsverluste an der Wandung des Kühlturms erzeugen bei
gleicher Saughöhe eine Geschwindigkeitsverteilung im Kühlluftstrom über den Turmquerschnitt, die etwa der
Form eines nach oben weisenden stumpfen Kegels entspricht, d. h„ daß die Kühlfläche in Turmmitte bei
gleichem Abstand zur Abströmöffnung des Kühlturms mit höherer Luftgeschwindigkeit umströmt würde als
die Kühlfläche im Bereich der Turmwandung.
Hieraus ergibt sich, daß die Anordnung der Wärmeaustauscherelemente bei den bekannten Bauarten
ungünstig ist, weil nämlich die im Bereich der Kühlturmmitte angeordneten Wärmeaustauscherelemente
wesentlich tiefer angeordnet sind als die, welche sich in radialer Richtung weiter außen im Bereich der
Mantelwandung des Kühlturms befinden. Diese Anordnung bringt für die im inneren Bereich des Kühlturms
to angeordneten Wärmeaustauscherelemente wegen des
dort vorhandenen hohen Staudrucks und wegen der dort vorhandenen besonders großen Höhendifferenz
zwischen den Wärmeaustauscherelementen und der oberen stirnseitigen Abströmöffnung des Kühlturms
h·-, eine besonders hohe Strömungsgeschwindigkeit der
Kühlluft mit sich, die gleichbedeutend ist mit einer besonders intensiven Wärmeabfuhr. Demgegenüber ist
die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft bei den
radial weiter außenliegenden, im Bereich der Mantelwandung des Kühlturms angeordneten Wärmeaustauscherelementen
wesentlich geringer, weil diese im Bereich eines nur relativ geringen Staudruckes und
eines erhöhten Strömungswiderstandes für die Kühlluft angeordnet sind und weil außerdem diese Wärmeaustauscherelemente
bei der bekannten Bauart höher als die inneren Wärmeaustauscherelemente angeordnet
sind und daher infolge der kleineren Höhendifferenz zwischen den Wärmeaustauscherelementen und der
Abströmöffnung des Kühlturms auch nur ein wesentlich kleinerer natürlicher Zug vorhanden ist
Bei den bekannten Bauarten mit zur Turmmitte nach unten treppenstufenartig oder geneigt in einer schrägen
Ebene angeordneten Wärmeaustauscherelc-menten
werden demzufolge die im Bereich der Kühlturmmitte angeordneten Wärmeaustauscherelemente wesentlich
stärker gekühlt als die im Bereich der Mantelwandung angeordneten Wärmeaustauscherelemente bzw. deren
Abschnitte.
Diese ungleichmäßige Kühlung der Wärmeaustauscherelemente
bzw. deren Abschnitte führt zu erheblichen Wirkungsgradverlusten und erfordert bei Anlagen
gleicher Leistung eine entsprechende Vergrößerung der Anlage- und Betriebskosten. Darüber hinaus besteht
noch die erhebliche Gefahr, daß die zu stark gekühlten Wärmeaustauscherelemente im Bereich der Kühlturmmitte
bei niedrigen Außentemperaturen einfrieren, was zu beträchtlichen Schäden führen kann.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Bauarten ist deren große Windempfindlichkeit, weil bei ihnen o:e in
Windrichtung luvseitig liegenden Wärmeaustauscherelemente treppenstufenartig oder geneigt zur Mitte hin
nach unten angeordnet sind und dabei jene Wärmeaustauscherelemente in den Windschatten bringen, die in J5
der leeseitigen Hälfte des Kühlturms angeordnet sind. Infolgedessen werden die Wärmeaustauscherelemente
in der luvseitigen Kühlturmhälfte besonders stark gekühlt, während die Kühlung der Wärmeaustauscherelemente
in der im Windschatten liegenden anderen Hälfte des Kühlturms wesentlich geringer und je nach
der Außentemperatur oftmals völlig unzureichend ist. Auch dies führt zu erheblilchen Leistungsverlusten, die
nur durch besonders große bauliche Abmessungen des Kühlturms ausgeglichen werden können. Da jedoch die
baulichen Abmessungen eines Kühlturms aus zahlreichen Gründen begrenzt sind, wird oftmals der Bau eines
zweiten Kühlturms zur Aufbringung der benötigten Kühlleistung erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bislang bekannten Kühltürme zu beseitigen,
d.h. bei den eingangs genannten bekannten Kühltürmen allein durch eine besondere Anordnung der
WärmeaustaMscherelemente innerhalb des Kühlturms eine möglichst gleichmäßige Kühlung aller Wärmeaus- «
tauscherelemente im Innern des Kühlturms zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmeaustauscherelemente bzw. deren Abschnitte
in der Mitte des Kühlturmquerschnitts entspre- bo chend der Stärke des über den Kühlturmquerschnitt
unterschiedlich starken kuiilturmzuges höher als im
Bereich der Mantelwandung angeordnet sind.
Diese erfindungsgemäße Anordnung der Wärmeaustauscherelemente ist der bekannten Anordnung von bs
Wärmeaustauscherelementen in den Kühltürmen der eingangs angeführten Gattung genau entgegengesetzt.
Hierdurch wird erreicht, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft und damit die Wärmeabführung bei
allen Wärmeaustauscherelementen bzw. deren Abschnitten im wesentlichen die gleiche ist Die Anordnung
der Wärmeaustauscherelemente läßt sich dabei so treffen, daß an allen Stellen das Produkt aus
Druckdifferenz zwischen dem Druck der Luft im Bereich der Wärmeaustauscherelemente und im Bereich
der Abströmöffnung des Kühlturms und der Höhendifferenz zwischen der jeweiligen Höhe der
Wärmeaustauscherelemente und der Abströmöffnung des Kühlturms etwa gleich groß ist Dies bedeutet, daß
im mittleren Bereich des Kühlturms der dort vorhandene höhere Staudruck dadurch ausgeglichen wird, daß die
Wärmeaustauscherelemente dort besonders hoch angeordnet sind, so daß die Höhendifferenz zwischen den
Wärmeaustauscherelementen und der oberen stirnseitigen Abströmöffnung des Kühlturms entsprechend
geringer ist Infolgedessen ist der natürliche Zug des Kühlturms bei den hochliegenden Wärmeaustauscherelementen
im mittleren Kühlturmbereich niedriger, was den dort herrschenden höheren Staudruck ausgleicht.
Demgegenüber sind die Wärmeaustauscherelemente, die im Bereich der Mantelwandung des Kuhlturms
angeordnet sind und die im Bereich eines nur geringen Staudrucks und im Bereich eines größeren Strömungswiderstandes
der Kühlluft liegen, wesentlich tiefer angeordnet als die Wärmeaustauscherelemente im
mittleren Kühlturmbereich, so daß dort die Höhendifferenz zwischen den Wärmeaustauscherelementen und
der oberen stirnseitigen Abströmöffnung des Kühlturms besonders groß ist Der hierdurch bedingte stärkere
natürliche Zug des Kühlturms gleicht den geringeren Staudruck an dieser weiter außenliegenden Stelle aus.
Somit läßt sich mit der erfindungsgemäßen Ausbildung für alle über den Kühlturmquerschnitt verteilt angeordneten
Wärmeaustauscherelemente ohne irgendwelche Drossel- oder Regelvorrichtungen, allein durch ihre
unterschiedlich hohe Anordnung oberhalb des Bodens eine im wesentlichen gleich große Strömungsgeschwindigkeit
der Kühlluft erzielen. Dies bedeutet eine weitgehend gleichmäßige Wärmeabfuhr und ermöglicht
eine gleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Wärmeaustauscherelemente mit dem zu kühlenden Medium.
Hieraus wieder ergibt sich der wesentliche Vorteil eines besseren Wirkungsgrades und damit einer höheren
Leistung bei sonst gleich großen Abmessungen. Der bessere Wirkungsgrad und die höhere Leistung bei
gleich großen Abmessungen bedeuten naturgemäß eine beträchtliche Verringerung der anfallenden Kosten.
Darüber hinaus wird durch die weitgehend gleichmäßige Wärmeabfuhr in vorteilhafter Weise vermieden, daß
einzelne Wärmeaustauscherelemente im mittleren Querschnittsbereich des Turms bei niedrigen Außentemperaturen
einfrieren, so daß die erfindungsgemäße Ausbildung auch eine erhebliche Verbesserung der
Betriebssicherheit mit sich bringt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kühlturms ist seine geringere Windempfindüchkeit, weil
sämtliche Wärmeaustauscherelemente oberhalb der Ansaugeöffnung angeordnet sind und die im Kühlturm
luvseitig gelegenen Wärmeaustauscherelemente die Wärmeaustauscherelemente, welche leeseitig liegen,
nicht verdecken. Die Kühlluft muß durchweg unterhalb der Wärmeaustauscherelemente ihre Strömungsrichtung
um etwa 90° ändern und strömt erst dann von unten nach oben durch die Wärmeaustauscherelemente.
Somit werden die bei den bekannten Bauarten vorhandenen, durch Windeinwirkung bedingten Unre-
gelmäßigkeiten in der Kühlluftbeaufschlagung der
einzelnen Wärmeaustauscherelemente weitgehend vermieden, was wiederum gleichbedeutend mit einer
erheblichen Verbesserung des Wirkungsgrades und der Kühlleistung ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Wärmeaustauscherelemente bzw. deren
Abschnitte im wesentlichen kegel- oder kegelstumpfförmig im Innern des Kühlturms angeordnet. Ferner ist es
möglich, die Wärmeaustauscherelemente bzw. deren Abschnitte im wesentlichen pyramiden- oder pyramidenstumpfförmig
im Innern des KUhlturms anzuordnen. Letzteres hat den Vorteil, daß die Wärmeaustauscherelemente
ebenflächig und nicht gekrümmt ausgebildet werden können, was die Fertigung wesentlich vereinfacht
und verbilligt. In beiden Fällen kann die Steigung der Wärmeaustauscherelemente bzw. deren Abschnitte
zur Kühlturmmitte hin stetig oder abschnittsweise zunehmen. Bei einer anderen Ausführungsform sind
demgegenüber die Wärmeaustauscherelemente bzw. deren Abschnitte im äußeren Querschnittsbereich des
Kühlturms mit einer oder mehreren unterschiedlichen Steigungen zur horizontalen Querschnittsebene des
Kühlturms angeordnet, während die Wärmeaustauscherelemente bzw. deren Abschnitte im Bereich der
Kühlturmmitte keine oder nur eine geringe Steigung zur horizontalen Querschnittsebene des Kühlturms aufweisen.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigt
F i g. 1 einen Kühlturm mit pyramidenförmiger Anordnung der Wärmeaustauscherelemente, teilweise
im Schnitt,
Fig.2 einen Kühlturmabschnitt mit kegelstumpf förmiger
Anordnung dachförmig ausgebildeter Wärmeaustauscherelemente, teilweise im Schnitt,
F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Kühlturm für dampfförmige oder flüssige Medien bezeichnet, der eine Mantelwandung
2 bekannter Ausbildung und üblicher Form aufweist. In der Mantelwandung 2 sind im unteren
Höhenbereich des Kühlturms 1 Ansaugöffnungen 3 großen Querschnitts zum radialen Ansaugen von
Kühlluft vorgesehen. Die Strömungsrichtung der Kühlluft ist in F i g. 1 durch Pfeile angedeutet. Nicht
direkt zu erkennen ist in F i g. 1 eine obere stirnseitige Abströmöffnung 4, durch welche die Kühlluft nach oben
hin aus dem Kühlturm 1 entweicht.
Innerhalb der Mantelwandung 2 und oberhalb der Ansaugeöffnung 3 sind über den Kühlturmquerschnitt
verteilt Rippenrohre besitzende Wärmeaustauscherelemente 5 angeordnet, die nur schematisch angedeutet
sind. Diese Wärmeaustauscherelemente 5 bzw. deren Rippenrohre werden innenseitig von dem zu kühlenden
Medium, beispielsweise Wasserdampf, und außenseitig von dem durch den natürlichen Zug des Kühlturms 1
bewegten Kühlluftstrom beaufschlagt Die Wärmeaustauscherelemente 5 sind pyramidenförmig im Innern des
Kühlturms 1 angeordnet. Im Bereich der Mantelwandung 2 stützen sich die Wärmeaustauscherelemente S
auf einem an dieser angeordneten Tragelernent 6 ab, welches etwa ringförmig ausgebildet ist und im
Querschnitt die Form einer Konsole besitzt Im Bereich der Kühlturmmitte werden die Wärmeaustauscherelemente
5 von einer etwa senkrecht stehenden Zuführungsleitung 7 für das zu kühlende Medium gehalten, die
dort das einzige statische Stützelement bildet. Das zu kühlende Medium wird im Bereich des oberen
Endabschnitts der Zuführungsleitung 7 gleichmäßig auf die einzelnen Wärmeaustauscherelemente 5 verteilt.
Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 und 3 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach F i g. 1 mit
dem Unterschied, daß die Wärmeaustauscherelemente 5 pyramidenstumpfförmig angeordnet sind, so daß sie im
Bereich der Mantelwandung 2 des Kühlturms 1 mit einer beträchtlichen Steigung zur horizontalen Querschnittsebene
des Kühlturms 1 angeordnet sind, während die Wärmeaustauscherelemente 5a im Bereich
der Kühlturmmitte keine Steigung zur horizontalen Querschnittsebene des Kühlturms 1 aufweisen. In F i g. 2
ist außerdem die Führung des zu kühlenden Mediums, im vorliegenden Fall Dampf, dargestellt Der Dampf
wird über die Zuführungsleitung 7 und Verteilerleitungen 8 den radial außenliegenden Wärmeaustauscherelementen
5 zugeführt. Das in diesen Wärmeaustauscherelementen 5 entstehende Kondensat fließt durch die
Neigung der mit 9 bezeichneten Sammelleitungen radial nach außen hin ab, während der restliche Dampf den
dephlegmatorisch geschalteten Wärmeaustauscherelementen
Sa im Bereich der Kühlturmmitte zuströmt, wo der restliche Dampf kondensiert
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Kühlturm für dampfförmige oder flüssige Medien, dessen Mantelwandung im unteren Höhenbereich
Ansaugöffnungen zum radialen Ansaugen von Kühlluft besitzt und der eine obere stirnseitige
Abströmöffnung für die Kühlluft aufweist, wobei im wesentlichen oberhalb der Ansaugöffnungen und
innerhalb der Mantelwandung über den Kühlturinquerschnitt verteilt Rippen- oder Glattrohre besitzende
Wärmeaustauscherelemente angeordnet sind, deren Rippen- oder Glattrohre innenseitig von dem
zu kühlenden Medium beaufschlagt und außenseitig von dem durch den natürlichen Zug des Kühlturms
bewegten Kühlluftstrom steil aufwärts angeströmt und unterschiedlich hoch angeordnet sind, dadurch
gekennzeichne*, daß die Wärmeaustauscherelemente bzw. deren Abschnitte (5, Sa) in
der Mitte des Kühlturmquerschnittes entsprechend der Stärke des über den Kühlturmquerschnitt
unterschiedlich starken Kühlturmzuges höher als im Bereich der Mantelwandung (2) angeordnet sind.
2. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscherelemente bzw.
deren Abschnitte (5,52JIm wesentlichen kegel- oder
kegelstumpfförmig angeordnet sind.
3. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscherelemente bzw.
deren Abschnitte (5,5a) im wesentlichen pyramiden- oder pyramidenstumpfformig angeordnet sind.
4. Kühlturm nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung
der Wärmeaustauscherelemente bzw. deren Abschnitte (5,5a,) zur Kühlturmmitte hin stetig oder
abschnittsweise zunimmt.
5. Kühlturm nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärmeaustauscherelemente bzw. deren Abschnitte (5, 5a) im äußeren Querschnittsbereich des
Kühlturms (1) mit einer oder mehreren unterschiedlichen Steigungen zur horizontalen Querschnittsebene
des Kühlturms (1) angeordnet sind, während die Wärmeaustauscherelemente bzw. deren Abschnitte
(5,5ajim Bereich der Kühlturmmitte keine oder nur eine geringe Steigung zur horizontalen Querschnittsebene
des Kühlturms (1) aufweisen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691960619 DE1960619C3 (de) | 1969-12-03 | 1969-12-03 | Kühlturm |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691960619 DE1960619C3 (de) | 1969-12-03 | 1969-12-03 | Kühlturm |
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Publication Number | Publication Date |
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DE1960619A1 DE1960619A1 (de) | 1971-06-24 |
DE1960619B2 DE1960619B2 (de) | 1972-01-05 |
DE1960619C3 true DE1960619C3 (de) | 1980-03-20 |
Family
ID=5752833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19691960619 Expired DE1960619C3 (de) | 1969-12-03 | 1969-12-03 | Kühlturm |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE1960619C3 (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2405999C3 (de) * | 1974-02-08 | 1981-06-04 | GEA Luftkühlergesellschaft Happel GmbH & Co KG, 4630 Bochum | Naturzug-Trockenkühlturm |
US3942588A (en) * | 1974-11-04 | 1976-03-09 | The Lummus Company | Cooling tower |
LU71376A1 (de) * | 1974-11-27 | 1976-09-06 | ||
FR2398277A1 (fr) * | 1977-07-22 | 1979-02-16 | Renault | Procede et dispositif pour la correction du tirage dans les tours de refroidissement notamment a tirage naturel |
DE2811301C3 (de) * | 1978-03-15 | 1985-11-21 | Fritz Dipl.-Ing. 8451 Birgland Kelp | Trockenkühlturm mit im Turminneren angeordneten Kühlelementen |
DE4202069A1 (de) * | 1992-01-25 | 1993-07-29 | Balcke Duerr Ag | Naturzug-kuehlturm |
US8707699B2 (en) * | 2010-03-22 | 2014-04-29 | Spx Cooling Technologies, Inc. | Apparatus and method for a natural draft air cooled condenser cooling tower |
-
1969
- 1969-12-03 DE DE19691960619 patent/DE1960619C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1960619B2 (de) | 1972-01-05 |
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Legal Events
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