DE2126758A1 - Leichte Kühlturmeinbauten - Google Patents

Description

LEIOHTE KÜHLTURMEINBAUTEN

Die Erfindung bezieht sich auf leichte Kühlturmeinbautsn mit geringem aerodynamischem Widerstand.

"Die bekannte Wirkungsweise der auf dem Yerdampfungsprinzip arbeitenden sogenannten Naßkühltürme besteht im wesentlichen darin, daß das Wasser über eine möglichst große Kontakfläche mit der durch den Turm strömenden Luft in Berührung kommt - wobei der Luftstrom entweder in natürlichem Zug entsteht oder mit Ventilatoren erzeugt wird - und

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als Ergebnis des Wärmeaustausches durch Konvektion und überwiegend durch Verdampfung, das Masser abgekühlt wird. Um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen Wasser und Luft zu erzielen, verwendet man sogenannte Einbauten," auf welchen das Wasser in Filmform fließt, oder mit Hilfe voa Spritzeinrichtungen auf winzige Tropfen zerfällt, so da3 dann die Tropfenoberflächen den größten Teil der Kühlfläche ausmachen. Je nach der Richtung des Luftstromes zum ab— rieselnden-Wasser kann die Berührung zv/ischen Wasser und Luft in Gleichstrom, Gegenstrom oder Kreuzstrom, bzw. in einer Kombination dieser erfolgen.

Ein grundsätzliches Problem der Kühlturmkonstruktion ist die richtige Wahl der zur Bildung der genügend großen Wasserfläche dienenden Einbauten, wobei gute Wärmeübertragung, kleiner Luftwiderstand und geringe Kosten die wichtigsten Forderungen sind.

Im Anfang wurden ausschließlich teure Holzeinbauten verwendet, und erst später ist der Einsatz billigerer Stoffe in den Vordergrund gerückt. Aus Holz ließen sich nur verhältnismäßig dicke und in aerodynamischer Hinsicht ungünstige Gerüste herstellen, die nach einer Zeit doch verfaulten und ausgetauscht werden mußten. Die zum Ersatz der Holzfüllungen angewandten Asbestzementplatten wiesen zwar etwas längere Lebensdauer auf, aber die durch den starren Stoff bedingten erhöhten Plattendicken führten zu schweren und teueren Konstruktionen, und die hohen Gewichte erforderten entsprechend stärkere Tragwerke.

Der Einsatz von Kunststoffen hat der Herstellung haltbarer und leichter Kühlturmeinbauten den Weg bereitet, doch Kunststoffe sind zur Zeit noch ziemlich kostspielig.

Es gibt zweierlei Wege, um die Wirksamkeit von Kühltürmen zu erhöhen, u.zw. die einfache Vergrößerung der Kühlflächen und die Verbesserung des Wärmeübergangskoeffizienten für den nassen Wärmeaustausch. Mit Rücksicht auf den hohen Preis der Kunststoffe sieht sich der Kon-

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strukteur gezwungen, die Intztgenante Lösung zu wählen. Leichtwiegende, also billige, aber wirksame Einlagen und Spritzeinrichtungen aollen verwendet werden, welche eine recht gute Wasserzerstäubung bewirken, so daß die Tropfenoberflächen einen überwiegend hohen Anteil an der Gesamtkühlfläche haben·

Der Wärmeübergangekoeffizient für den nassen Wärmeaustausch - ähnlich wie der des konvektiven Wärmeaustausches - ist um so günstiger, je kürzer die Anströmflächen bei der Berührung zwischen Wasser und Luft Bind· Wenn die aufwarte strömende Luft mit von einer langen, ebenen Fläche herabrieselndem Wasser in Berührung kommt, dann ergibt sich keine günstige Wärmeübertragung. Der Wärmeaustausch ist mit kürzeren Anströmflachen am günstigsten, d.h. im Falle, wo die Berührung zwischen kleinen Wassertröpfchen und Luft erfolgt. Wenn einmal die Tropfenerzeugung gelöst ist, so kann man eine erhebliche Kühlfläohenvergrößerung erreichen, ohne daß dabei zusätzliche Anlagekosten aufgewandt werden müssen.

Neben dem zufriedenstellenden Wärmeübergang sollte man jedoch beachten, daß der luftseitige Widerstand der Einbauten nicht ansteigen darf, da sonst entweder die . Leistung des Ventilators oder die Höhe des Turmes erhöht werden muß»

Gute Kühleinbauten besorgen ferner eine gleichmäßige Verteilung des· zu kühlenden Wassers, Die gleichmäßige Verteilung ist sowohl im Hinblick auf den Wärmeaustausch wie auch auf die Eisbildung wichtig. Die Kühlflächen nämlich, die wegen ungleichmäßiger Verteilung kein Wasser aufnehmen, beteiligen sich nicht am Wärmeaustauschvorgang, und dadurch vermindert sich der Kühleffekt· An solchen Stellen, wo geringer WaBserstrom und zugleich starker Luftstrom vorhanden Bind, besteht die Gefahr der Eisbildung, weil unter diesen Umständen die Wassertemperatur sich der am feuchten Thermometer gemessenen Luft-

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temperatur nähern kann.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Kühlturmeinbauten so auszubilden, daß sie sehr günstigen Wärmeübertragungskoeffizienten für den nassen Wärmeübergang und zugleich geringen aerodynamischen Widerstand bieten. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die erwähnten Forderungen erfüllt werden können, wenn die Einbauten derart ausgestaltet sind, daß die Einlageelemente unter dem Einfluß des anfallenden Wassers in schwingende Bewegung kommen, wodurch die Wasserzerstäubung noch weiter gefördert wird, und außerdem die Gestaltung, der Einlagen der Luftstromrichtung angepaßt ist, so daß der aerodynamische Widerstand klein gehalten wird. Der Gegenstand der Erfindung ist also ein leicht er Kühlturmeinbau, wobei die tropfenbildenden Einlageelemente mit abgerundeter Querschnittprofilierung und der Strömungsrichtung der anströmenden Luft entsprechend gekrümtt, bzw. geneigt, in aerodynamischer Hinsicht günstig ausgestaltet und zum Turmkaaten in federnder Aufhängung befestigt sind, die ihren eine zweckmäßige schwingende Bewegung gestattet. Durch die federnde Aufhängung der Einlagen wird also eine erhöhte Wasserzerstäubung erreicht, und die somit erzeugten Tropfen weisen nur einen geringen Luftwiderstand auf. Die durch den Zerstäubungseffekt der federnden Aufhängung entstehenden Tropfen kleineren Durchmessers führen zur Vergrößerung der effektiven Kühlfläche.

Die mit günstigen aerodynamiächen Eigenschaften ausgestalteten Einlagen sind im Wege der strömenden Luft als Ablenkplatten angebracht. Mit diesen leichten und zweckmäßig angeordneten elastischen Tropfenbildungseinlagen ist es auch möglich, die Kühlturmkonstruktion bedeutend zu vereinfachen. Tragwerke kleinerer Belaetungsfähigkeit sind erforderlich, und das Höhemaß des Turmes kann herabgesetzt werden, weil die Einlagen im unteren Eintritt squerschnitt angebracht werden können.

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Der Erfindung gemäß läßt sich die Wats a er zerstäubung noch dadurch verbessern, daß an den oberen Kanten der Einlagen Gerinnen ausgebildet werden.

Die aua den erfindungsgemäßen Einlageelementen ausgebildeten Gitter begünstigen auch die Wasserverteilung. Die schwingende Bewegung der Einlagen verhindert die örtliche Eiszapfenbildung im Winter; kleine Eiszapfen können nicht anwachsen, weil die Wassermenge durch die schwingende/ Bewegung von fieihe zu Reihe immer wieder gleichmäßig über die Grundfläche verteilt wird.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen, mit Bezug auf die Figuren, in näheren Einzelheiten erläutert.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt des erfindungsgemäßen Kühlturmeinlageelementes.

In Fig. 2a und 2h sind weitere Aueführungsbeispiele dieses Elementes im Querschnitt gezeigt.

In Fig. 3 ist das aus den erfindungsgemäßen Einlagen zusammengestellte Gitterwerk im Schnitt, und in Fig. 4 dasselbe in Aufsicht dargestellt.

Die Figuren 5a» 5b, 5c, 5d, 5e geben einige Beispiele für die federnde Aufhängung der Einlagen im Kühlturm.

' Fig. 6 zeigt den Schnitt durch eine Kühlturmausführung gemäß der Erfindung.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 7 gezeigt,

während Fig. 7a ein Detail davon - ebenfalls im Schnitt - darstellt.

Fig. 8 zeigt noch ein AugfÜhrungsbeispiel für den erfindungegemäßen Kühlturm im Schnitt.

Das in Fig. 1 gezeigte Element betrifft die für senkrechte Luftströmung ausgestaltete Form der Einlage, die zweckmäßig aus Kunststoff zu verfertigen, ist. Ein ähnliches Element laut Fig. 2a ist für eine Belastung

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durch gebogene Luftströmung gedacht, und dementsprechend mit gewölbter Profiliarung ausgestaltet. "Fig. 2b zeigt die A^Ordnung des Gitterwerkes bei gebogener Luftströmung·, die Einlagen sind hier in -zwei Ebenen, gegeneinander um 90° verdreht in der Weise angebracht, daß die Tropfen von ier unteren gewölbten Tropfeiierfassungskante der oberen Seihe auf die Mittellinie der unten liegenden Einlage, in die in der !figur gezeigten Tropffiltergerinne fallen.

jJie in den Figuren 3 und 4 gezeigten Kunststoffeinlagegitter kommen bei senkrechter Luftströmung in Einsat a.

^¹Ur die federnde Aufhängung: der Einlagen, wodurch ihre schwingende Bewegung ermöglicht ist, werden in den Figuren 5a..;5e folgende Ausfürhuhgsooiapieie dargestellt: Befestigung der Einlagen zum Turmmantel mit Blattfedern (Jig. 5a), mit Spiralfedern (Fig. 5b und 5c), mit Hilfe von elastischem Kunstsiroffschnur (Fig. 5d, 5e).

Bei dem in Fig. 6 geneigten üiaturzugkühlturm fällt das Wasser aus dem Verteilerkanal 11 über die Spritzteller auf das aus aufgehängten Einlagen 13 bestehende Gitterwerk. Die Figur zeigt drei untereinander angebrachten Einlagereihen, es ist jedoch möglich, nach Bedarf mehrere Reihen anzuwenden. Das Wasser bewegt sich von oben nach unten, und das abgekühlte Wasser wird im Beckon 14· aufgefangen.

FiS· 7 gibt ein Beispiel für ien Einsatz der erfindungsgemäßen Xuhleinbauten in einem Ventilatorkühl turm. Hier werden wieder Wasserverteiler 11, Spritzteller 12, Einlagegitter 13, Wasserbecken 14 und Tropfenabscheider 15 angewandt. Man ersieht aus der Figur, daß die Einlagen in der Richtung der Luftströmung angebracht sind und wie Strömungsablenkplatten funktionieren. Demzufolge ist •s nicht nötig, den Turm - wie sonst üblich - höher zu bauen, und außerdem wird dadurch der Luftstrom gleichmäßiger.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 sind die den

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BAD ORIGINAL

Luftstrom erzeugenden Ventilatoren in horizontaler Achsenanordnung im Turmunterteil angebracht. Hit Rücksicht darauf, daß in diesem Fall die Ventilatoren nicht vom Turmmantel getragen werden, kann dieser Turm aus Leichtmetall oder Kunststoff gebaut werden - er nimmt nunmehr nur den Gewicht der leichten Kunststoffeinbauten auf.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE

   \(\jj Leichte Kühlturmeinbauten, gekennzeichnet dadurch, daß sie der Richtung der durch den Turm strömenden Kühlluft entsprechend abgerundet, gekrümmt, bzw. geneigt ausgestaltet?, und zum Turmkasten mit federnder Aufhängung derart befestigt sind, daß dadurch ihnen eine schwingende Bewegung ermöglicht wird.
2. 2. Die Ausführungsform der Kühlturmeinlagen gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß diese mit einer der Luftstromrichtung angepaßten Profilierung ausgestaltet sind.
3. 3. iie Ausführungsform der Eühlturmeinlagen gemäß Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die unteren Kanten der Einlagen vom waagrechten abweicht und mit Tropfenauffangstrecken und Kreisbögen ausgebildet ist.

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