DE2242630A1

DE2242630A1 - Luftbetriebene untertagekuehleinrichtung mit natuerlichem auftrieb

Info

Publication number: DE2242630A1
Application number: DE2242630A
Authority: DE
Inventors: Arpad Dipl Ing Dr Bakay; Laszlo Dr Techn Forgo; Laszlo Dr Sc Techn Heller
Original assignee: Transelektro Magyar Villamossagi Kulkereskedelmi
Current assignee: Transelektro Magyar Villamossagi Kulkereskedelmi
Priority date: 1971-10-04
Filing date: 1972-08-30
Publication date: 1973-05-10
Also published as: AU4620172A; FR2155998B1; IT967098B; JPS56173860U; FR2155998A1; AT323693B; CH538102A; GB1393146A; CA986326A; ZA725920B; JPS4844836A

Description

DIPL.-ΙΝΘ. R. LEMCKE (10 942)

Patentanwalt
Karlsruhe 1

IEANSELEKTRO Magyar Villamossägi Külkereskedelmi Vallalat, Budapest Y,- Münnich Ferenc utca 13, Ungarn

Luftbetriebene Untertagekühleinriclitung mit natürliahem Auftrieb

Die Erfindung betrifft eine luftbetriebene Untertagekühleinriclitung mit natürlichem Auftrieb.

Wie bekannt, wird bei der Ausführung moderner technologischer Aufgaben, insbesondere bei der Erzeugung von elektrischer Energie mittels atomkraft- oder feuerungsbetriebener Kraftwerke eine hohe Menge an Wärme frei, die in die Umgebung abgeführt werden muß.

_lNSPECTED

Diese Wärmemenge wird in der Regel durch Erwärmung
von stehendem oder fließendem Gewässer abgeführt, obwohl wegen beschleunigter Erschöpfung der diesbezüglichen Möglichkeiten jüngstens immer mehr eine Rückkühlung des viassers' mittels geeigneter Einrichtungen bevorzugt wird. Die Wasserrückkühlanlagen geben die abzuführende Wassermenge an die Umgebungsluft ab. Zwei Arten von Wasserrückkühlanlagen sind die sogenannten Naßkühler und Oberflächenkühler. Eine dritte Gruppe
bilden die direkten Kühler, welche ohne Wasservermittlung arbeiten, wobei die am technologischen Vorgang teilnehmenden Arbeitsmittel unmittelbar durch Luft abgekehlt werden.

Bei Naßkühlanlagen wird im Kraftwerk oder in den technologischen Einrichtungen erwärmtes Kühlwasser unmittelbar mit atmosphärischer Luft in Berührung gebracht, wodurch ein Teil des Kühlwassers verdampft und dadurch abgekühlt wird. Dabei wird die aufgenommene Wärmemenge ' durch das Wasser zum Teil durch Konvektion und zum überwiegenden Teil durch Verdampfung an die Umgebungsluft abgegeben. Das abgekühlte Wasser kann dann von neuem verwendet werden.

Bei den Oberflächenkühlern gelangt das erwärmte Kühlwasser in keine unmittelbare Berührung mit der Luft. Anstatt dessen fließt es über einen Kühler oder Wärmetauscher, dessen Oberfläche zur Wärmeübergabe an die Umgebungsluft dient, wobei das Kühlwasser abgekühlt wird und von neuem verwfindet werden kann.

Bei direkter Kühlung wird das abzukühlende Arbeitsmittel, z. B. bei Kraftwerken meistens Wasserdampf, ebenfalls einem Kühler oder Wärmetauscher zugeführt, dessen Oberfläche durch die Umgebungsluft beaufschlagt wird.

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Bei jeder der oben beschriebenen Kühlungsarten ist die Umwälzung von beträchtlichen Luftmengen unvermeidlich. Diese Umwälzung wird in zweierlei Weise entweder durch mittels elektrischer Motoren betriebene Ventilatoren, oder durch Türme bzw. durch Essen oder Schlote bewirkt, welche die natürlichen. Auftriebskraft der warmen Luft ausnützen.

Bei großen zeitgemäßen Industrieanlagen, insbesonderebei Atom- und Wärmekraftwerken gewinnen Türme mit natürlichem Auftrieb immer mehr an Bedeutung, weil die außerordentlich großen Luftmengen wirtsihaftuch nur auf diese Weise umgewälzt werden können. Wie bekannt, sind jüngstens Naßkühltürme von einer Höhe von 100 bis 150 m und von einem Durchmesser von 100 bis 120 m gebaut worden. Auch Trockenkühltürme naßh System Heller„ die mit Kondensation mittels Luft ("Luftkondensation") in Oberflächenkühlern oder -wärmetauschern arbeiten, sind mit ähnlichen Abmessungen gebaut worden« .

Es kommt sehr oft vor, daß derartige technologische Anlagen oder ihre Kühleinrichtungen von verschiedenen Erwägungen ausgehend, z. B. wegen Landschaftsschutz oder Kriegsschädenvorbeugung untertags angebracht werden sollen.

Die Erfindung bezweckt eine vorteilhafte -Ausbildung von untertags angeordneten luftbetriebenen Kühleinrichtungen mit natürlichem Auftrieb, wobei ihre Aufgabe in der wirtschaftlichen Umwälzung von großen Luftmengen besteht.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in einem unterirdischen Kanal zwischen zwei Ausmündungen in den Umgebungsraum ein Kühler angeordnet ist, wobei ein Teil des Kanals stromabwärts vom Kühler als ein aufwärtsgerxchteter Abführungsschacht ausgebildet ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert.

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Pig. 1 ist dabei ein Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 2 bis 5 zeigen ähnliche Darstellungen von anderen Ausführungsbeispielen.

In der Zeichnung weisen gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Einzelheiten hin.

Ein Zuführungskanal 1 in Form eines aufrechten Schachtes mit einer Lufteintrittsöffnung 2 geht in einen als liegender Verbindungskanal 3 ausgebildeten Kanalabschnitt über, an dessen Ende ein Kühler oder Wärmetauscher 4 angebracht ist. Der Kühler 4 kann ein Oberflächenkühler oder -wärmetauscher sein, der von Wasser oder einem anderen Strömungsmittel durchflossen wird. Es wäre aber auch möglich, einen Naßkühler zu verwenden.

An den Kühler 4 schließt sich ein Abführungsschacht 5 an, dessen Höhe bzw. Tiefe dem Zugbedürfnis des Kühlers entspricht. Der Abführungsschacht 5 mündet über eine Luftaustrittsöffnung 6 in die Umgehung. Wie ersichtlich, liegt der Kühler 4 zur Gänze innerhalb des Abführungsschachtes Es wäre aber auch möglich, den Kühler 4 zum Teil außerhalb des Abführungsschachtes 5 unterzubringen.

flas dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgetäßen Kühleinrichtung arbeitet wie folgt»

Die zur Kühlung erforderliche Luft tritt über die öffnung 2 in fiichtung der Pfeile ein und gelangt in den Zuführungskanal 1. Sie wird durch den Verbindungskanal 3 hindurch dem Kühler 4 zugeführt, wo sie die abzuführende Wärme durch Erwärmung übernimmt und von wo sie selbst erwärmt in den Abführungsschacht 5 entweicht. Da dieser Schacht 5 dem Zugbedarf des Kühlers 4 entsprechend tief ausgebildet ist, entsteht in ihm ein Auftrieb, durch den die

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im Kühler 4 erwärmte luft aus dem Schacht 5 über die ■Luftaustrittsöffnung 6 in Richtung der Pfeile in die Umgebung getrieben wird. Auf diese Weise entsteht eine kontinuierliche Strömung der Kühlluft, ohne daß hierzu besondere energieverbrauchende Anordnungen erforderlich wären«

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich vom vorherigen insofern, daß der Zuführungskanal 1 mit dem waagerechten Verbindungskanal 3 zusammenfällt, d.h. die frische Luft über einen waagerechten Gang 1, 3 zuströmt. Diese., Art der Anordnung kann vorteilhaft auf gebirgigem Gelände zur Anwendung gelangen, wo über die Lufteintrittsöffnung 2 am Bergfuß eine ziemlich kalte Luft zuströmen wird_f während die erwärmte Luft über die Luftaustrittsöffnung 6 an einem höher liegenden Abschnitt des Bergprofils entweicht.

Fig.3 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei welchem die zur Verfügung stehende Bauhöhe zur Ausbildung des Abführungsschachtes 5 zu gering ist, um die nötige Auftriebskraft zu gewährleisten. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, kann in diesem Fall in vorteilhafter Weise eine zusätzliche Esse 15 verwendet werden, durch die der Abführungsschacht 5 entsprechend verlängert wird.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 zeigt eine vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung bei Anwendung von laßkühlung. Eine Warmwasserleitung 7 führt zu einer Berieselungsanlage 9, die der Benetzungsflache eines Naßkühlers 10 zugeordnet ist. Unterhalb des üfaßkühlers 10 ist ein Kühlmittelsammelbecken 11 angeordnet, aus welchem eine Kaltwasserleitung 8 mit einer Förderpumpe 12 ausgeht.

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Das warme Wasser fließt über die Warmwasserleitung 7 zu und wird durch die Berieselungsanlage 9 mit dem Nafikühler 10 in Berührung gebracht, wobei das herabrieselnde Wasser abgekühlt wird. Das abgekühlte kalte Wasser sammelt sich im Kühlmittelsammelbecken 11 an> von wo er mittels der Förderpumpe 12 in die Kaltwasserleitung θ befördert wird.

Pig. 5 stellt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dar, bei welcher die der Kühleinrichtung zugeordnete technologische Einrichtung, z. B. ein Kraftwerk 13 selbst untertags angeordnet ist. Im vorliegenden Pail liegt das Kraftwerk 13 im aus dem Zuführungskanal 1 und dem Verbindungskanal 3 gebildeten Gang 1, 3, wobei Geländeverhältnisse wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 vorausgesetzt sind. Der Schornstein H des Kraftwerkes 13 reicht durch den Kühler 4 hindurch bis in den Abführungsschacht 5- Es wäre aber auch möglich, den Schornstein 14 in nicht dargestellter Weise unter Umgehung des Kühlers 4 oberhalb desselben in den Abführungsschacht einmünden zu lassen.

Die Zuführung, Abkühlung und Abführung der Luft erfolgt wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 2. Die Verbrennungs- bzw. Abfallprodukte wie radioaktive Gase oder dgl. des Kraftwerkes 13 werden über den Schornstein 14 unmittelbar dem Abführungsschacht 5 zugeführt, von wo sie in die Umgebung entweichen.

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Claims

Patentansprüche

1. Luftbetriebene Untertagekühleinrichtung mit natürlichein Auftrieb, inabesondere für Atom- und Wärmekraftwerke,

dadurch gekennzeichnet,

daß in einem unterirdischen Kanal zwischen zwei Ausmündungen (2, 6) in den Umgebungsraum ein Kühler (4) angeordnet ist, wobei ein Teil des Kanals stromabwärts vom Kühler (4) als ein aufwärtsgerichteter Abführungsschacht (5) ausgebildet ist (Fig. 2).

2. Untertagekühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal stromaufwärts vom Kühler

(4) aus zwei Kanalabschnitten besteht, wobei der eine Kanalfabschnitt einen liegenden Verbindungskanal (3) und der andere Kanalabschnitt einen aufwärtsgeriehteten Zuführungsschacht (1) bildet, der in den Umgebungsraum ausmühdet (Fig. 1).

3. Untertagekühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Abführungssehacht (5) eine Esse (15) angeschlossen ist (Fig. 3).

4. Untertagekühleinrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 3 mit einem Oberflächenkühler, dessen Oberfläche der strömenden atmosphärischen Luft im Kanal ausgesetzt ist, um das im Oberflächenkühler strömende Kühlmittel abzukühlen, dadurch gekennzeichnet, daß die beaufschlagene Fläche des Oberfläohenkühlers (4) mindestens zum Teil innerhalb des aufwärtsgeriehteten Abführungsschachtes

(5) angeordnet ist.

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5. Untertagekühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit Naßkühlung, bei welcher der Benetzungaflache eines Naßkühlers (10) eine Berieselungsanlage (9) und ein Kühlmittelsammelbecken (11) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Benetzungsfläche des Naßkühlers mindestens zum Teil innerhalb des aufwärtsgerichteten AbführungsSchachtes (5) angeordnet ist.

6. Untertagekühleinrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 5 mit einer zugeordneten wärmeabgebenden Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage (13) im Kanal stromaufwärts vom Kühler (4) angeordnet ist (Fig. 5)·

7. Untertagekühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage (13) einen Schlot (14) für Abfallprodukte wie Verbrennungsgase, radioaktive Gase usw. aufweist, der mindestens zum Teil innerhalb des aufwärtsgerichteten Abführungsschachtes (5) angeordnet ist.

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