DE2104631C3 - Einrichtung zum Herunterkühlen groSer Volumina erwärmten Wassers, wie I nd ustrieab wassers - Google Patents
Einrichtung zum Herunterkühlen groSer Volumina erwärmten Wassers, wie I nd ustrieab wassersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Herunterkühlen großer Volumina erwärmten Wassers, wie
Industrieabwasseni, auf eine zur Rückführung oder zur Einleitung in ein offenes Gewässer geeignete Temperatur
mit auf eine Wasseroberfläche schwimmend aufgesetzten, verankerten kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen,
die das unter der Wasseroberfläche abgesaugte Wasser in einem vorgegebenen Muster zur
Verdampfungskühlung mit der umgebenden Atmosphäre versprühen. Eine solche Einrichtung ist aus der
US-PS 33 20 160 bekannt geworden. Sie bezweckt die sogenannte thermische Verschmutzung offener Gewässer,
in die solche Industrieabwässer eingeleitet werden
müssen, weitgehendst zu vermeiden.
Die bekannte Einrichtung arbeitet insofe^ nicht voll
befriedigend, als ihre Auslegung mathematisch nur
schwer zu erfassen ist und sie deshalb eher zu großzügig
geplant werden muß, um dem Bedarf gerecht zu werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Einrichtung so zu verbestern, daß es dem Ingenieur bei verlangtem Ausmaß
der Temperaturabsenkung möglich ist, die erfor-
derliche Anzahl von Pump- und Sprühvorrichtungen in einfacher Weise zu errechnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen
in einem langgestreckten Kanal in Strömungsrich-
tung aufeinanderfolgend unter Aufrechterhaltung der Parallelströmung des im Kanal strömenden Wassers
verankert sind.
Eine solche Einrichtung ist in höchstem Maße anpassungsfähig,
kann mit mäßigen Kosten errichtet werden
ϊο und erfordert nur einen geringen Unterhaltungsaufwand.
Beispielsweise kann sie sofort in bereits vorhandenen Ablaufkanälen von Zwangsdurchlauf-Heißwasseranlagen
Verwendung finden, wobei die kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen ohne Veränderung
des Kanals installiert werden können. Die Installation erfolgt einfach dadurch, daß diese kombinierten Pump-
und Sprühvorrichtungen schwimmend zwischen dem stromaufwärts gelegenen Auslaß aus der Industrieanlage
und der stromabwärts gelegenen Abgabestelle in
den See, Fluß od. dgl. in der angegebenen Weise verankert werden.
Die Einrichtung ist auch für einen geschlossenen Kreislauf geeignet, bei dem das Wasser aus der Einrichtung
in einen schlaufenförmigen Kanal abgelassen wird.
Auf Grund der schrittweisen Kühlung durch die schwimmenden kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen,
die in der Kanalschlaufe angeordnet sind, kann gekühltes Wasser kontinuierlich aus dem Rückführungsende
der Schlaufe zur erneuten Verwendung in die Anlage zurückgefördert werden.
Die Einrichtung nach der Erfindung wird einem extrem weiten Bereich von Anforderungen gerecht, die
bei der Kühlung von Industrieabwasser auftreten. So können Wasserdurchflußmengen bis 3,8 Mill. Liter pro
Minute und mehr behandelt werden, um eine Verminderung der Wassertemperatur von 11 bis 14° C und
zwar bei einer so geringen Annäherung an die umgebende Feuchttemperatur wie etwa von 5 bis 6° C zu
erreichen. Der erwünschte Kühleffekt wird durch einen direkten Kontakt zwischen Luft und Wasser erzielt, bei
dem ein Massen- und Wärmeübergang von Wasser auf die Luft erfolgt. Die Sprühköpfe erzeugen eine thermisch
wirksame, gleichmäßige Wasserversprühung, die zur Verdunstung eines geringen Anteils des zirkulierenden
Wassers bei beträchtlicher Wärmeübertragung führt.
Die kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen, die im Abstand zueinander in Strömungsrichtung angeordnet
sind, lassen eine progressive Wärmeabgabe
stattfinden, bis die Temperatur des umgewälzten Wassers auf den erwünschten Wert reduziert ist.
Vorzugsweise besteht jede kombinierte Pump- und Sprühvorrichtung aus einem Pumpenkopf und mehreren
Sprühköpfen. Der Pumpenkopf und die Sprühköpfe sind dabei in weiterer Ausbildung der Erfindung zweckmäßig
in Reihe angeordnet.
In weiterer Ausbildung der Erfindung können die kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen parallel
oder quer zur Strömungsrichtung des Wassers zu wenigstens
zweien nebeneinander angeordnet sein.
Die Anzahl der im Betrieb befindlichen Pump- und Sprühvorrichtungen läßt sich wahlweise in Abhängigkeit
von der Umgebungstemperati r und der Luftfeuch- S tigkeit verändern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht jede kombinierte Pump- und Sprühvorrichtung aut einem
zentrischen Pumpenkopf und mehreren Sprühköpfen.
Die Sprühköpfe liefern dabei zweckmäßig in der Nähe des Pumpenkopfes den Pumpenkopf überlappende
Sprühmuster.
Vorteilhaft ist jeder Pumpenkopf mit den ihm zugeordneten Sprühköpfen über starre Verrohrungen
verbunden.
Die Zeichungen zeigen in
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Einrichtung gemäß der Erfindung, die in einun Wasserkanal
angeordnet ist,
F i g. 2 eine Seitenansicht einer in dem Kanal eingebauten kombinierten Pump- und Sprühvorrichtung,
F i g. 3 eine graphische Darstellung des mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung erzielbaren Wärmeprofils,
F i g.4 einen schematischen Grundriß einer Einrichtung nach der Erfindung, wobei die kombinierten
Pump- und Sprühvorrichtungen unter Einhaltung einet Querabstandes Gruppen bilden und diese Gruppen aufeinanderfolgend
entlang des Kanals angeordnet sind; gleichzeitig ist ein Rückführkanal bzw. ein Einiaßkanal
für Frischwasser vorgesehen,
F i g. 5 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Anordnung einer Gruppe von kombinierten Pump- und
Sprühvorrichtungen,
F i g. 6 eine schematische Ansicht einer abgewandelten, gegebenenfalls nicht ganz so vorteilhaften Anordnung
einer Gruppe von kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen,
F i g. 7 einen Querschnitt durch einen Kanal quer eingesetzter kombinierter Pump- und Sprühvorrichtungen,
F i g. 8 eine schematische Ansicht einer Anordnung von kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen in
einem Kanal unterschiedlicher Breite, und in
F i g. 9 eine schematische Ansicht e:ner X-förmigen
kombinierten Pump- und Sprühvorrichtung in einem Kanal.
F i g. 1 zeigt einen Wasserkanal Q in dem ein Wasserstrom S entsprechend den nach rechts weisenden
Pfeilen von links nach rechts fließt. Das nicht gezeigte stromaufwärts gelegte Ende des Wasserkanals nimmt
erwärmtes Wasser von einer Industrieanlage auf, beispielsweise von einer Energieerzeugungsanlage, während
das nicht gezeigte stromabwärts gelegene Ende des Wasserkanals in ein benachbartes Gewässer, wie
etwa einen See, einen Fluß, eine Bucht od. dgl. mündet. An Stelle dessen kann eine als geschlossene Schlaufe
ausgebildete Anordnung verwendet werden, wobei der Wasserkanal in die Industrieanlage zurückführt.
Die Zeichnung zeigt kombinierte Pump- und Sprühvorrichtungen M während ihrer Montage. Stromaufwärts
erkennt man zwei kombinierte Pump- und Sprühvorrichtungen M, die bereits im Strom schwimmen
und fest verankert sind und zwar mittels geeigneter Befestigungsleinen L die an Ankern A sitzen. Der
Vordergrund der Darstellung zeigt einen Kran K mit einem Ausleger B, an dem ein Kranseil H angeordnet
ist. Das Kranseil H trägt ein Traggestell R, mit dem cerade eine kombinierte Pump- und Sprühvorrichtung
M in ihre Einsatzstelle im Strom abgesenkt wird. Für Fließbandmontage kann die kombinierte Pump- und
Sprühvorrichtung an einem zentralen Platz am Kanalufer zusammengesetzt, dann zu Wasser gelassen und
für ihre ortsfeste Verankerung stromaufwärts oder stromabwärts geflößt werden.
F i g. 1 zeigt eine symmetrische kombinierte Pump- und Sprühvorrichtung M, die aus sinem zentralen mittleren
Pumpenschwimmer 10, stromaufwärts gelegenen Sprüherschwimmern 11 und 12 sowie stromabwärts gelegenen
Sprüherschwimmern 13 und 14 besteht Der Pumpenkopf trägt insgesamt das Bezugszeichen 15,
während der Sprühkopf mit dem Bezugszeichen 16 versehen ist Haupt- und Abzweigleitungen, die den Pumpenkopf
mit den Sprühköpfen verbinden, sind insgesamt mit der Bezugsziffer 17 bezeichnet Bei gleichem
Abstand zwischen den Sprühköpfen entsteht eine größere freie Rohrleitungslänge zwischen den von den
Pumpenköpfen entfernten Sprühköpfen, d. h. zwischen den Sprüherschwimmern U und 12 bzw. 13 und 14. Gemäß
der Zeichnung können zusätzliche Tragschwimmer 18 vorgesehen werden, die mittels geeigneter Kabel
an den Rohrleitungsabschnitten zwischen den Schwimmern befestigt sind.
F i g. 2 zeigt eine mehr ins einzelne gehende Darstellung der kombinierten Pump- und Sprühvorrichtung M
nach F i g. 1. Der Pumpenkopf 15 fördert in einen vertikalen Leitungsabschnitt 19, welcher einen T-Anschiuß
20 trägt. Druckwasser fließt stromaufwärts und stromabwärts durch horizontale Leitungsabschnitte 22 und
wird mittels T-Anschlüssen 24 auf vertikale Leitungsabschnitte 25 verteilt die zu den jeweils auf den Sprüherschwimmern
11 und 13 angeordneten Sprühköpfen 16 führen. Um einen gleichförmigen Druck an den Sprühköpfen
aufrecht zu erhalten, wird das Wasser stromaufwärts und stromabwärts der Sprüherschwimmer 12 und
14 durch Reduzieranschlüsse 26 und daran befestigte Leitungsabschnitte 27 und 28 gefördert, die einen geringeren
Durchmesser als die Leitungsabschnitte 22 aufweisen. Endstücke 29 stellen die Verbindung zu vertikalen
Leitungsabschnitten 30 her und versorgen jeweils den Sprühkopf 16 des Sprüherschwimmers 12 und
den Sprühkopf 16 des Sprüherschwimmers 14 mit Druckwasser. Sofern erforderlich, können die Leitungsabschnitte 30 einen geringeren Durchmesser aufweisen
als die Leitungsabschnitte 25, um einen gleichförmigen Druck in den Sprühköpfen zu erzeugen. Die zwischenliegend
angeordneten Tragschwimmer 18 sind über Seile 30a mit Befestigungsschlaufen oder Befestigungsringen
31 verbunden.
Nach F i g. 2 fließt der Strom 5 ebenso wie nach F i g. 1 von links nach rechts, wobei der Boden bzw. die
untere Fläche als Erstboden das Bezugszeichen G trägt. Die Unregelmäßigkeit der Bodenfläche bietet
keinerlei Problem, da die Leitungen 17 von den Schwimmern getragen werden und dementsprechend
den Boden nicht berühren können. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel kann die Strömung eine Tiefe von
mindestens 210 cm aufweisen, wobei der Abstand zwischen der Schwimmebene oder Wasseroberfläche und
der Unterkante der Leitungen 17 etwa 180 cm betragen würde.
Es ist vorteilhaft, Sprühköpfe zu verwenden, die ein vorbestimmtes Sprühmuster erzeugen. Beispielsweise
ist die Anwendung von Sprühmustern möglich, die im Querschnitt fächerförmig ausgebildet sind. In F i g. 2 ist
in unterbrochenen Linien die angenäherte äußere Form von Sprühstrahlen 32 angedeutet, welche von den
Sprühköpfen 16 erzeugt werden. Die Sprühstrahlen sind dabei in allen Querschnitten symmetrisch. Es sei
darauf hingewiesen, daß sich diese Formationen bei Windstille bilden, da Luftbewegungen die Sprühmuster
mehr oder weniger verformen und zwar in Abhängigkeit von der Windrichtung und der Windgeschwindigkeit.
Verwendet man im wesentlichen identische Sprühköpfe und führt man das Wasser diesen Sprühköpfen
mit annähernd gleichen Drücken und Durchflußmengen zu, so kann von Sprühkopf zu Sprühkopf entlang
der kombinierten Pump- und Sprühvorrichtung das gleiche Sprühmuster erzeugt werden. Bei bevorzugten
Ausführungsformen sollte die von den Sprühköpfen ohne den Einfluß von Luftbewegungen erzeugten
Sprühmuster hinsichtlich ihrer Durchmesser (bzw. Querschnitte). Höhen- und Sprühvolumina annähernd
gleich sein.
Gemäß Fig.2 können die Sprühstrahlen 32 aus
Platzersparnisgründen so angeordnet sein, daß sie sich zwar berühren, jedoch im wesentlichen nicht überlappen.
Eine Überlappung der Sprühmuster kann zu einer Verminderung in der Wirksamkeit der Verdunstungskühlung
führen. Allerdings sind geringfügige Überlappungen und Sprühstrahltriften unvermeidbar und müssen
zumindestens unter ungünstigen Windbedingungen hingenommen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Sprühköpfe im Abstand von 9 bis 15 m voneinander,
wobei ein typischer Abstand 12 m beträgt. Dementsprechend weisen die Sprühmuster einen Durchmesser
auf, der etwa dem Abstand zwischen den Mittellinien benachbarter Sprühköpfe entspricht, beispielsweise
einem Abstand von 12 m. Unter Verwendung dieses Abstandes würde die Gesamtlänge der kombinierten
Pump- und Sprühvorrichtung nach F i g. 2 36 m betragen, wobei die Sprühköpfe einen Abstand von 12 m
aufweisen wurden, während der Durchmesser der Sprühmuster an der Basis etwa 12 m betrüge. Da die
Leitungen 17 vorzugsweise aus steifem Material, beispielsweise aus gußeisernen Rohren und Rohranschlüssen
bestehen, dienen sie dazu, den erwünschten Abstand zwischen den Sprühköpfen aufrecht zu erhalten.
Es können auch flexible Leitungen und Anschlüsse verwendet werden. Jedoch ist eine Verwendung von steifen
Leitungen und steifen Anschlüssen an die Schwimmer vorzuziehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Einbaues der Einrichtung nach der Erfindung werden die
kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen M in etwa auf die Strömungsrichtung ausgerichtet, d. h. sie
werden in Strömungsrichtung und nicht quer zur Strömungsrichtung angeordnet Dies ist der Fall bei den
Darstellungen nach den F i g. 1 und 2, in denen die kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen M mit
der Strömungsrichtung fluchten und aufeinanderfolgend entlang des Wasserkanals C angeordnet sind.
Wenn der Kanal C wie es bei den gezeigten Ausführungsbeispielen der Fall ist in seiner Größe an eine
einzige Reihe von kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen M angepaßt ist so ordnet man die kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen M vorzugsweise etwa in der Mitte der Strömung an. Beim Ausführungsbeispiel und in den Fällen, in denen die Sprühmuster einen maximalen Durchmesser von etwa 12m aufweisen, ordnet man die kombinierten Pump- und
Sprühvorrichtungen M gemäß F i g. 1 in Wasseriäufen von 150 bis 210 cm Breite an. Im Zusammenhang mit
breiteren Wasseriäufen können gemäß F i g. 4 Gruppen von kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen M
verwendet werden.
F i g. 4 zeigt eine mit dem Bezugszeichen P versehe-S
ne Industrieanlage od. dgl., die die Wärmequelle darstellt,
wobei die Strömung 5des heißen Wassers in den Wasserkanal C abgegeben wird und zwar in der Richtung
des Pfeiles. Das Ausführungsbeispiel kann sowohl einen schlaufenförmigen Kanal als auch einen Kanal
ίο mit Zwangsdurchlauf darstellen. Der mit dem Bezugszeichen R versehenen Kanalabschnitt bildet dabei entweder
das Rückf iihrende des schlaufenförmigen Kanals oder einen aas einem natürlichen Gewässer kommenden
Wassereinlaßkanal. Bei einer schlaufenförmigen Anordnung wird das gekühlte Wasser zur erneuten
Verwendung in die Industrieanlage P zurückgefördert. Nach Wunsch kann ein Speicherreservoir oder ein
Speicherteich zwischen dem Wasserkanal und dem Rückführungskanal R vorgesehen werden. Die kombinierten
Pump- und Sprühvorrichtungen M gemäß F i g. 4 entsprechen im wesentlichen ihrer Konstruktion
nach den oben an Hand der F i g. 1 und 2 beschriebenen kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen M.
Sie bestehen aus dem Zentralpumpenschwimmer 10 mit dem Pumpenkopf 15, den Sprüherschwimmern 11
bis 14 und den Sprühköpfen 16. Außerdem sind Tragschwimmer 18 vorgesehen. Die Muster der Sprühstrahlen
32 sind ebenfalls in unterbrochenen Linien angedeutet.
Die Verankerungsleinen 70. 71 und 72 können aus Stahlkabeln bestehen, die sich von in das Ufer eingelassenen
Ankern zu den Verankerungsbefestigungen jeweils der Pumpen- oder Sprühköpfe erstrecken. Die
Anker können aus an Ort und Stelle vergossenen Posten bestehen, in welchen Stäbe eingebettet sind, die in
Befestigungsaugen gemäß F i g. 1 auslaufen. Werden zwei oder mehr lcombinierte Pump- und Sprühvorrichtungen
M zu eim»r quer liegenden Gruppe zusammengefaßt,
so können sich Verbindungskabel zwischen benachbarten kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen
erstrecken wie es aus F i g. 4 hervorgeht.
Gemäß F i g. 4 sind die kombinierten Pump- und Sprüh vorrichtungen M in aufeinanderfolgenden Gruppen
angeordnet, wobei jede Gruppe aus zwei im wc·
sentlichen nebeneinanderliegenden, in Querrichtung einen Abstand voneinander aufweisenden kombinierten
Pump- und Sprühvorrichtungen M besteht. Vorzugsweise
sind, wie man aus der Zeichnung erkennt, die
kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen annä-
hemd auf die Strömungsrichtung ausgerichtet Bei dieser Anordnung saugen sämtliche Pumpenköpfe 15
einer vorgegebenen Gruppe Wasser von annähernd der gleichen Temperatur an und auch sämtliche Sprüh-
köpfe 16 versprühen Wasser von etwa der gleichen
Temperatur. Es :<ei darauf hingewiesen, daß ein maximaler Kühlbereich erzielt wird, wenn die Sprühköpfe
bei der höchstmöglichen Wassertemperatur betrieben werden. Unter Verwendung von Gruppen (gemäß
F i g. 4 sind es drei Gruppen), die aus Paaren von kom-
biniertem Pump- und Sprühvorrichtungen M bestehen,
kann eine Strömungsbreite von 24 bis 30 m überdeckt werden. Da die Pumpenköpfe quer zur Strömungsrichtung hn Abstand zueinander liegen, wird die gesamte
Strömungsbreite erfaßt und die Ausbildung einzelner
Kanäle auf ein Minimum zurückgeführt. Es sei darauf
hingewiesen, dad bei den meisten Installationen eine
erheblich größen; Anzahl von Gruppen oder aufeinanderfolgenden einzelnen kombinierten Pump- und
Sprühvorrichtungen M verwendet wird, als es in den F i g. 1 und 4 gezeigt ist. Beispielsweise kann es zur Erzielung
der erwünschten Abkühlung erforderlich sein, eine langgestreckte Reihe von zehn bis zweihundert
aufeinanderfolgenden einzelnen kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen bzw. Gruppen von solchen zu
verwenden.
F i g. 3 zeigt ein typisches Thermoprofil. Die Angabe
ist qualitativer Art und repräsentiert die Erfordernisse einer bestimmten kombinierten Pump- und Sprühvorrichtung
M Diese hängen von Auslegungskalkulationen ab, in welche die Wasserdurchflußmengen und
Wassertemperaturen sowie die erwünschte Temperaturverminderung bei bestimmten oder vorgegebenen
Umgebungsbedingungen eingehen. Letztere werden bestimmt von der Feuchttemperatur, der mittleren
Windgeschwindigkeit und dem mittleren bariometrisehen Druck. Im wesentlichen ergibt jedoch das Thermoprofil
nach F i g. 3 ein gutes Bild. Bei dieser Darstellung kann Wasser, das mit einer Temperatur von etwa
37°C abgegeben wird, fortschreitend abgekühlt werden und zwar unter Verwendung einer Anzahl von 1 bis 20
kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen M entsprechend der im Zusammenhang mit den F i g. 1 und 2
beschriebenen Ausbildung. Die Grenze wird von der Feuchttemperatur der umgebenden Luft festgelegt.
Einer der Vorteile der aus kombinierten Pump- und Sprühvcrichtungen M bestehenden Einrichtung nach
der Erfindung unter Verwendung genormter Einheiten in genormten Folgen und Mustern liegt darin, daß sich
die Auslegungskalkulationen in starkem Maße vereinfachen. Sie können von einem für allgemeine Zwecke
vorgesehenen, programmierten Digitalrechner durchgeführt werden. Es ist daher möglich, mit beachtlicher
Genauigkeit vorauszusagen, welche Kühlwirkung man bei vorgegebenen Bedingungen und Installationen erzielen
kann. Ein Blick auf F i g. 3 läßt die Bedeutung dieser Tatsache ermessen. Beispielsweise führt eine
Verwendung von fünf kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen zu einer Temperatursenkung des Wassers
von 37CC auf 32°C, während erheblich mehr kombinierte Pump- und Sprühvorrichtungen erforderlich
wären, um die Wassertemperatur um weitere 5 bis 6°C zu senken. Es sei darauf hingewiesen, daß zu einer späteren
Zeit zusätzliche kombinierte Pump- und Sprühvorrichtungen an eine bestehende Einrichtung angefügt
werden können, wenn die Kühlanforderungen wachsen oder wenn es erwünscht ist, die Temperatur weiter zu
reduzieren. Der Punkt, bei dem zusätzliche Anlagekosten zur reinen Kapitalsanlage, bezogen auf eine Erhöhung
des Kühleffektes, werden, läßt sich mit der Einrichtung
nach der Erfindung ohne weiteres ermitteln.
Wie oben bereits erwähnt sind die kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen vorzugsweise so ausgebildet,
daß sie die direkte Rezirkulation des versprühten Wassers vermindern. Bei den Ausführungsformen
nach den F i g. 1 und 2 wird dies dadurch erzielt daß die Pumpeneinlässe unterhalb der fiberstehenden
Teile des Pumpenschwimmers angeordnet sind
Die F ι g. 5 und 6 zeigen prinzipielle Möglichkeiten für das Zusammenfassen von kombinierten Pump- und
Sprühvorrichtungen in Gruppen. Die Strömungsrichtung wird bei diesen Figuren durch Pfeile angezeigt
Nach F i g. 5 liegen vier kombinierte Pump- und Sprühvorrichtungen
Af 1, M 2 and M 4 derart nebeneinander, daß in Querrichtung Abstände gebildet werden, wobei
die Pumpenköpfe 15 und die Sprühköpfe 16 innerhalb jeder kombinierten Pump- und Sprühvorrichtung mit
der Strömungsrichtung fluchten. Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 sind die kombinierten Pump- und
Sprühvorrichtungen AfI, M 2, M 3 und M4 quer liegend
oder senkrecht zur Strömungsrichtung ausgerichtet. Man sieht, daß der Abstand zwischen den Pumpenköpfen
der Gruppe im wesentlichen Her gleiche sein und beispielsweise 12 m betragen kann. Bei der Gruppenanordnung
nach F i g. 6 ergeben sich jedoch bestimmte Nachteile. Die Pumpenköpfe 15 saugen nämlieh
nicht Wasser von gleicher Temperatur an, wie es bei der Ausführungsform nach F i g. 5 der Fall ist, sondern
nehmen viel mehr Wasser mit fortschreitend niedriger Temperatur auf. Dementsprechend versprüht die
kombinierte Pump- und Sprühvorrichtung M4 bei der
Ausführungsform nach Fig.6 Wasser mit niedrigerer Temperatur als die kombinierte Pump- und Sprühvorrichtung
M1. Die Sprühstrahlen der kombinierten
Pump- und Sprühvorrichtung M 4 führen dann zu einer weniger wirkungsvollen Verdampfungskühlung. Ein
weniger auffälliges Ergebnis ist darin zu sehen, daß die Gruppenanordnung nach F i g. 5 dazu neigt, gegenüber
der Anordnung nach F i g. 6 die Wind- und Feuchtigkeitsauswirkungen zu vermindern. Wie oben bereits erwähnt,
hat die Anordnung der kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen mit Querabstand, wie sie auch bei
der Gruppierung nach F i g. 5 gezeigt ist, den Vorteil, daß sie im Vergleich zu einer Gruppenanordnung nach
F i g. 6 die Tendenz zur Kanal- oder Rinnenbildung vermindert. Da sämtliche Pumpenköpfe nach F i g. 6
entlang der Mittellinie der Strömung angeordnet sind, neigt das in den äußeren Abschnitten der Strömung,
d. h. zu jeder Seite der Pumpenköpfe fließende Wasser dazu, die Pumpenköpfe unter Rinnenbildung zu umgehen.
Dies führt dazu, daß eine größere Kanallänge und eine höhere Anzahl von aufeinanderfolgenden Gruppen
erforderlich sind, um die gleiche Temperaturverminderung zu erzielen. Demgegenüber saugen die
Pumpenköpfe bei der Anordnung nach l· 1 g. 5 über der
vollen Breite der Strömung Wasser aus der Unterschicht an. versprühen das Wasser bei der verfügbaren
Maximaltemperatur und lassen damit die höchstmögliche Wirksamkeit der Verdunstungskühlung zu.
Unabhängig von diesen Tatsachen, die gegen eine Querausrichtung der kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen
sprechen, sind ohne weiteres Fälle möglich, die derartige Anordnungen wünschenswert machen.
Eine Anwendung einer Querausrichtung geht aus F i g. 7 hervor. Dementsprechend ist der Wasserkanal
C mit geneigten Seiten 100 und einem vertieften Mit-
so telabschnitt 101 versehen. Wenn die Seiten des Kanals
nach innen geneigt liegen und die Mitte den tiefsten Abschnitt darstellt besteht eine geringere Neigung zui
Rinnenbildung und dem Pumpenkopf steht außerdem eine größere Tiefe zur Verfügung, wenn sämtliche
SS Pumpenköpfe entlang der Mitte des Kanals angeordnet
sind. Der Einfachheit halber sind entsprechende Teile der Anordnung nach F i g. 7 mit den Bezugszeichen dei
Fig.2 versehen, wobei jedoch zusätzlich ein Stricl
verwendet wird. Aus F i g. 7 ergibt sich, daß die Leitun
gen 17' unter Verwendung einer Anzahl von Eckstük ken horizontale Strömungswege bilden, welche in Rieh
tung auf die Kanalseiten schrittweise auf höheren Ebe nen liegen. Dies bietet den Sprüherschwimmern 11' bi:
14' die Möglichkeit die Leitungen 17 ohne zusätzlichi
Schwimmer zu tragen. Alternativ dazu besteht jedocl auch die Möglichkeit einen Teil des Leitungssystem
auf den Boden oder auf den geneigten Seiten des Ka nals abzustützen.
609647Λ71
Ein weiterer Vorteil der in Strömungsrichtung fluchtenden
Anordnung der kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen ergibt sich aus F i g. 8. Wenn sich
Sprühvorrichtungen ergibt sich aus F i g. 8Wenn sich nämlich die Breite des Wasserkanals C verändert oder
wenn sich der Kanal in einen verbreiterten Abschnitt öffnet, wie es bei 200 in F i g. 8 gezeigt ist, kann die
Anzahl der in Querrichtung verwendeten kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen ohne weiteres erhöht
werden und es besteht außerdem die Möglichkeit, die Anordnung der kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen
relativ zu benachbarten kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen zu staffeln, um eine im wesentlichen
vollständige Gruppe im gleichen Abstand zueinander liegender kombinierter Pump- und Sprühvorrichtungen
quer zur Strömung zu bilden. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellen die kleinen Kreise Sprühköpfe
dar, während die großen Kreise Pumpköpfe bedeuten würden. Es handelt sich dabei um kombinierte
Pump- und Sprühvorrichtungen gemäß F i g. 2 mit einem zentralen Pumpenkopf und zwei stromaufwärts
gelegenen sowie zwei stromabwärts gelegenen Sprühköpfen. Beim Eintritt in den Teich oder in die Strömungserweiterung
200 werden in Querrichtung fünf kombinierte Pump- und Sprühvorrichtungen zu einer
Gruppe zusammengefaßt. Beginnend auf der Querlinie der Pumpenköpfe in der ersten Gruppe der kombinierten
Pump- und Sprühvorrichtungen werden zwei weitere kombinierte Pump- und Sprühvorrichtungen mit
Querrichtung hinzugefügt und zwar derart, daß deren erste Sprühköpfe auf der Höhe der Pumpenköpfe liegen.
Ein Stück weiter stromabwärts werden neben den Pumpenköpfen der zugeführten kombinierten Pump-
und Sprühvorrichtungen zwei weitere zusätzliche kombinierte Pump- und Sprühvorrichtungen angeordnet, so
daß quer zur Strömungsrichtung insgesamt nei>n kombinierte
Pump- und Sprühvorrichtungen liegen. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, sind diese Abwandlungen
in einer Art und Weise möglich, bei der der gleichförmige Abstand zwischen den Sprühköpfen aufrecht
ίο erhalten wird. Main kann also das wirkungsvollste
Sprühmuster aufrecht erhalten und es besteht gleichzeitig die Möglichkeit, eine genügende Anzahl von
kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen zu verwenden, um Wasser über der vollen Breite der Strömung
anzusaugen und auf diese Weise Rinnenbildungen zu verhindern.
F i g. 9 zeigt eine X-förmige kombinierte Pump- und Sprühvorrichtung M 5 mit einem zentralen Pumpenkopf
15 und vier außen liegenden Sprühköpfen 16. Bei einer typischen Ai'sführungsform liegen die Sprühköpfe
16 an den Ecken eines Quadrats, dessen Abmessungen mit »x« wiedergegeben sind. Damit entsteht eine
symmetrische Baueinheit, die den Vorteil mit sich bringt, daß die Kosten für die Verbindungsleitungen
gesenkt werden und daß auf Tragschwimmer verzichtet werden kann. Jedoch besteht die Möglichkeit, daß
die X-förmigen kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen bei der Verwendung von Strömungen mit
wechselnden Breiten und bei einer Anordnung in quer liegenden Gruppen weniger flexibel sind.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Einrichtung zum Herunterkühlen großer Volumina
erwärmten Wassers, wie Industrieabwassers, «uf eine zur Rückführung oder zur Einleitung in ein
offenes Gewässer geeignete Temperatur mit auf eine Wasseroberfläche schwimmend aufgesetzten,
verankerten, kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen, die das unter der Wasseroberfläche abgesaugte
Wasser in einem vorgegebenen Muster zur Verdampfungskühlung mit der umgebenden Atmosphäre
versprühen, dadurch gekennzeichnet,
daß die kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen (M) in einem langgestreckten
Kanal <Q in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend unter Aufrechterhaltung der Parallelströmung des
fm Kanal ^strömenden Wassers verankert sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede kombinierte Pump- und Sprühvorrichtung
(M) aus einem Pumpenkopf (15) und mehreren Sprühköpfen (16) besteht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkopf (15) und die Sprühköpfe
(t6) in Reihe angeordnet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen (M) parallel oder quer zur Strömungsrichtung
des Wassers zu wenigstens zweien nebeneinander angeordnet sind (F i g. 4,5,6 und 8).
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl
der im Betrieb befindlichen kombinierten Pump- und Sprühvorrichtungen (M) wahlweise in
Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und der Luftfeuchtigkeit veränderbar ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1,2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede kombinierte Pump- und
Sprühvorrichtung (M) aus einem zentrischen Pumpenkopf (15) und mehreren Sprühköpfen (16) besteht
(F i g. 9)
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühköpfe
(16) in der Nähe des Pumpenkopfes (15) den Pumpenkopf (115) überlappende Sprühmuster liefern.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Pumpenkopf (15) mit den ihm zugeordneten Sprühköpfen (16) über starre Verrohrungen (19,20,22, 24,
25,26,27,28,29 und 30) verbunden sind (F i g. 2).
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US790170A | 1970-02-02 | 1970-02-02 | |
US790170 | 1970-02-02 | ||
US3935170A | 1970-05-21 | 1970-05-21 | |
US3935170 | 1970-05-21 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2104631A1 DE2104631A1 (de) | 1971-08-12 |
DE2104631B2 DE2104631B2 (de) | 1976-03-25 |
DE2104631C3 true DE2104631C3 (de) | 1976-11-18 |
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