DE2507886A1

DE2507886A1 - Verfahren und einrichtung, den abdampf einer dampfturbine niederzuschlagen

Info

Publication number: DE2507886A1
Application number: DE19752507886
Authority: DE
Inventors: Daniel Marcel Gautier
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 1974-02-25
Filing date: 1975-02-24
Publication date: 1975-09-04
Also published as: IT1030209B

Description

Verfahren und Einrichtung, den Abdampf einer Dampfturbine niederzuschlagen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, den Abdampf einer Dampfturbine, insbesondere einer Dampfturbine eines Kernkraftwerks von großer Leistung, niederzuschlagen. Gemäß der Erfindung wird ein Zweiphasengemisch-Kreislauf benutzt, der geschlossen vom Kondensator der Turbine zu einem Kühlturm und zurück geht.

Das erfindungsgemäße Kühl-Verfahren ermöglicht insbesondere, als Mittel zum Antrieb des Wärmeträger-Fluids in gescüossenem Kreislauf und im Kühlturm den natürlichen Auftrieb, der durch die Temperaturgefälle entsteht, zu benutzen. Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

410-(B5231/5551-4)-Bgn-r (8)

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Als Wärmetauscher bezeichnet man jedes Gerät, das gebaut und benutzt wird, Wärme von einem Körper zu einem anderen Körper, meistens von einem Fluid zu einem anderen Fluid, zu übertragen. Bekanntlich ist die Wärmeabfuhr aus den Kondensatoren von Kernreaktor-Turbinen ein großes Problem, das unter Beachtung verschiedener, nämlich wirtschaftlicher und akustischer und ästhetischer Anforderungen gelöst werden muß. Da die von der Turbine zum Kondensator abfließenden Dämpfe gekühlt werden müssen, benutzt man zu diesem Zweck einen Wärmetauscher.

Bekanntlich gibt es für die Abfuhr der Wärme aus dem eine Turbine antreibenden Fluid eine gewisse Anzahl von Verfahren, welche Wärmetauscher verschiedener Arten benutzen Ein Verfahren, in der bisherigen Technik als "direktes Verfahren" bezeichnet, besteht darin, den Turbinenabdampf in Luftkondensatoren einzuführen, d h. in Wärmetauscher, die durch Gase gekühlt werden und den Abdampf der Turbine niederschlagen. Dieses Verfahren hat, wenn es überhaupt wirtschaftlich ist, schwere Nachteile durch den großen Raumgehalt des Dampfes, und diese Nachteile scheinen dieses Verfahren auf Kraftanlagen kleiner Leistung zu beschränken. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Vorrichtung absolut dicht sein muß, um jeden Zutritt von Luft in die Turbine auszuschließen, weil solcher Luftzutritt die Leistung der Kraftanlage mindern und im äußersten Fall sogar die Betriebsfähigkeit stören würde. Man kann die Gefahr solchen Luftzutritts mindern, indem man dsn Kondensator in einzelne Abschnitte mit Trennventilen dazwischen unterteilt; aber diese Vorsichtsmaßnahmen verteuern die Anlage.

Es gibt in der bisherigen Technik andere Verfahren, denen zu-

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folge ein Z wischen-Fluid umgewälzt wird, das die Wärme des Turbinenabdampfes abführt. Nach einem dieser als "indirekt" bezeichneten Verfahren wird die Wärme mittels eines Mischkondensators übertragen, in welchem kaltes Wasser in den im Kondensator enthaltenen Dampf eingespritzt wird. Dieses Mischverfahren hat den Vorteil, daß der notwendige Temperaturunterschied zwischen den Fluiden kleiner ist; aber es erfordert Kühlwasser von gleicher Güte wie derjenigen des Kesselspeisewassers, und es erfordert, sehr große Flüssigkeitsmengen umzupumpen, was die Arbeitsausbeute dieses Verfahrens und somit seine wirtschaftliche Bedeutung verringert.

Nach einem anderen Verfahren wird die Wärme mittels eines Kondensators mit Oberflächen-Wärmetausch übertragen, welcher Rohre enthält, in denen ein Fluid fließt, das kälter als der Turbinenabdampf ist; durch dieses Wärmeträger-Fluid wird dem Turbinenabdampf die Wärme entzogen. Das durch die Rohre geflossene Fluid wird sodann in einem gesonderten Kühlturm rückgekühlt Nach diesem Verfahren - es ist am 8. Mai 1973 auf der 35. American Power Conference in Chicago von Carlo Roma unter dem Thema "An advanced dry cooling system for water from large power station" vorgetragen worden - wird Wasser durch Rohrleitungen zwischen einem Kühlturm und dem Kondensator einer Turbine umgewälzt. Dieses Verfahren hat erstens den Nachteil, daß es für das Umwälzen des Wassers durch die den Kühlturm mit dem Kondensator der Turbine verbindenden Rohrleitungen hohe Pumpleistungen erfordert; und ihm zufolge muß ferner im Kühlturm das kühlende, äußere Fluid, um das in den Rohrleitungen enthaltene Wärmeträger-Fluid zu kühlen, künstlich gefördert werden-

Was das äußere Fluid, d. h. das zum Kühlen des Wärmeträger-

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Fluids im Kühlturm dienende Fluid, anbetrifft, so verwendet man zur Zeit vorzugsweise Kühltürme mit gasförmigem Kühlmittel, um die thermische Verschmutzung zu vermeiden, welche mit der Erwärmung des Wassers von Seen oder Flüssen, die zur Abwärme-Abfuhr aus Wärmekraftwerken mit flüssigem Kühlmittel dienen, verbunden ist. Kühltürme mit Wärmetausch durch geschlossene Oberflächen können entweder mit natürlichem Umlauf arbeiten (dann muß der Strömungswiderstand, der durch das dachziegelartige Übereinandergreifen der vom warmen Fluid durchströmten Rohrleitungen erzeugt wird, so klein wie möglich sein) oder mit Gebläsen arbeiten, die aber beträchtlichen Lärm und hohe Kosten für ihre Antriebsenergie verursachen. Wenn man Kühltürme mit Zwangs strömung, in denen das Kühlgas durch Gebläse angesaugt wird, verwendet, erhöht man die Wärmeaustausch-Fläche der Rohrleitungen, in denen das wärmeführende, zu kühlende Fluid umläuft, durch Anordnung von Kühlrippen, welche freilich den Wärmetausch fördern, aber auch den Strömungswiderstand erhöhen.

Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Kondensation des Abdampfes einer Turbine. Dieses Verfahren besteht darin, daß ein Fluid im Zustand zweiphasigen Gemisches (aus Dampf und Kondensat) in geschlossenem Kreislauf durch Leitungen umgewälzt wird, die durch einen an die Turbine angeschlossenen Kondensator, in welchem das in diesen Leitungen enthaltene Fluid durch Wärmetausch mit dem Dampf des Kondensators verdampft wird, und durch einen Kühlturm gehen, in welchem dieses Fluid durch Wärmetausch mit einem Kühlfluid kondensiert wird.

Erfindungsgemäß wählt man dieses in geschlossenem Kreislauf umzuwälzende Wärmeträger-Fluid - es v/ird im folgenden um der Kürze wil-

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len als "Fluid F" bezeichnet - und den Druck in den Leitungen so, daß dieses Fluid F bei der Temperatur des im Turbinenkondensator befindlichen Dampfes gasförmig und bei der Temperatur, mit der das Kühlfluid in den Kühlturm eintritt, flüssig ist. Anders als bei dem oben erwähnten Projekt von Carlo Roma, bei dem das Wärmeträger-Fluid F einphasig (Wasser) war, empfiehlt sich, mit einem Fluid zu arbeiten, dessen Siedetemperatur nahe der Temperatur des Dampfes beim Austritt aus der Turbine ist. Es sind nämlich die Verdampfungswärmen (latente Wärmen für Verdampfung bei konstantem Druck) beträchtlich, so daß mit kleinem Fluid-Volumen große Wärmemengen abgeführt werden können. Ferner erfolgen der Wärmetausch zwischen dem Turbinenabdampf und dem Wärmeträger-Fluid F bei der annähernd gleichbleibenden Temperatur des Wärmeträger-Fluids F, die ungefähr gleich der Siedetemperatur dieses Fluids F ist. Diese Konstanz der Temperatur des Fluids F legt die Wärmegefälle fest und erhöht die Wärmeaustausch-Geschwindigkeit. Man wählt das Fluid F so, daß seine Verflüssigungsternperatur höher als die Temperatur des Kühlgases bei dessen Eintritt in den Kühlturm (d. h. im allgemeinen die Temperatur der Umgebungsluft) ist. Dieselbe Wärmetausch-Eigenschaft bei konstanter Temperatur des Fluids F wird im Kühlturm verwirklicht, da der in den Rohrleitungen entstandene Dampf bei der Veflüssigungstemperatur des Fluids F flüssig wird.

Gemäß verschiedenen Ausführungsarten der Erfindung wählt man als Fluid F irgendein beliebiges Fluid, dessen Sättigungsdruck in einem Temperaturbereich zwischen 20 C und 100 C einige bar beträgt, z. B, Alkohol, Ammoniak oder fluorierte Chlorkohlenwasserstoffe. Zum Beispiel ist die Verflüssigungstemperatur von Monofluordichloräthan 30 C

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beim Druck von 2 bar, aber diejenige ναι Ammoniak 30 C beim Druck von 7 bar.

Ein Zweiphasen-Gemisch solcher Fluide zu verwenden, bietet zahlreiche Vorteile. Erstens sind dies Wärmeträger-Fluide hoher Dichte, was bewirkt, daß große Wärmemengen mit geringen Volumina übertragen werden und daher die Abmessungen der Geräte, Rohrleitungen und Wärmetauschflächen klein und somit die ästhetischen Mängel der Wärmetauscher von allzu großem Rauminhalt vermieden werden, Zweitens herrscht beim Verdampfen und ebenso beim Verflüssigen in den das Fluid F führ enden Rohrleitungen beträchtliche Turbulenz; diese begünstigt den Wärmetausch zwischen den verschiedenen Teilmengen des in den Rohrleitungen befindlichen Fluids und infolgedessen auch die Wärmeabfuhr.

Bei einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung läßt man das Fluid F in dem geschlossenen Rohrleitungen-Kreislauf durch natürlichen Umlauf zirkulieren. Bei Betrieb mit zweiphasigem Fluid hilft der natürliche Flüssigkeit-Dampf-Übergang sehr wirksam, eine beachtliche Strömungsgeschwindigkeit des Fluids F in den Leitungen des geschlossenen Kreislaufes Kühlturm - Turbinenkondensator zu erzeugen. So ergibt sich im Vergleich zum oben erwähnten Verfahren nach Carlo Roma, bei dem zum Umwälzen der Wärmeträger-Flüssigkeit (Wasser) Pumpen benutzt werden müssen, eine beträchtliche Ersparnis an Pumparbeit.

Man kann aber, wenn man hohe Umwälzgeschwindigkeiten wünscht, zum Umwälzen des Zweiphasen-Gemisches zwischen dem Kühlturm und dem Turbinenkondensator gemäß einer Abwandlung der Erfindung auch Pumpen benutzen.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung arbeitet der Kühlturm mit Wärmetausch durch geschlossene Oberflächen, und das Kühlfluid für den Kühlturm ist Luft, die zwischen den das Wärmeträger-Fluid F enthaltenden Rohrleitungen hindurchfließt, und zwar entweder durch natürlichen Auftrieb oder durch erzwungene Förderung hindurchfließt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Einrichtung besteht darin, daß sie Rohrleitungen aufweist, die das umzuwälzende Fluid enthalten und zwei einander wesentlich parallele Wände haben, welche durch zwei gekrümmte Wände miteinander verbunden sind und flachzylindrische Kanäle bilden und aus einem Werkstoff von geringer Dicke bestehen, und die im Kondensator der Turbine und im Kühlturm in regelmäßigen Bündeln angeordnet sind.

Die Rohrleitungen, in denen das Fluid F umläuft und um die herum der Abdampf der Turbine und die Luft des Kühlturmes strömen, haben verhältnismäßig große Querschnitte, damit die durch sie bewirkten Strömungswiderstände gering bleiben; auf diese Weise ist freier Strom der Fluide durch natürlichen Umlauf erleichtert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Wände der Rohrleitungen aus Kunststoff geringer Wanddicke. Diese Kunststoffe sind billiger als Metalle geringer Wandstärke, die bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung für die Wände der Rohrleitungen benutzt werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Werkstoff im In-

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neren der Rohrleitungen porös; dies erhöht die mechanische Steifheit der Leitungen und begünstigt den Wärmetausch und die Verdampfung und Verflüssigung des in den Leitungen befindlichen Fluids.

Gemäß der Erfindung ist es, wenn das Wärmeträger-Fluid in den Rohrleitungen sich unter Druck befindet, und besonders dann, wenn die Rohrwände aus Kunststoff geringer Dicke bestehen, wichtig, die Leitungen zu verstärken, damit sie nicht platzen oder reißen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden einander parallelen Wände der Rohrleitungen an mehreren, netzartig verteilten Punkten miteinander verschweißt sind zum Zweck, die mechanische Steifheit der Rohrleitung zu erhöhen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rohrleitungen mit inneren Bewehrungen versehen sind zum Zweck, die Steifheit der Rohrleitungen zu erhöhen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die einander zugekehrten Wände eines Paares von nebeneinander angeordneten Rohrleitungen durch ein an diesen Wänden befestigtes starres Zwischenstück mit Abstand voneinander verbunden sind zum Zweck, die mechanische Steifheit des Paares sowie den Wärmetausch zwischen den Rohrleitungen und dem äußeren Fluid zu erhöhen.

Denn bekanntlich wird ein beträchtlicher Anteil der Wärme nicht durch Wärmeleitung, sondern durch Wärmestrahlung aus der Außenseite der Wände der das Wärmeträger-Fluid F führenden Leitungen übertragen.

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Das zwischen zwei Rohrleitungswänden befindliche Zwischenstück ist der von den Oberflächen der beiden Rohre ausgesandten Strahlung ausgesetzt, und es nimmt diese Strahlung auf und überträgt sie durch Leitung und Berührung an das im Kühlturm strömende Gas. Diese Zwischenstücke haben den zusätzlichen Vorteil, die mechanische Steifheit des Ganzen zu erhöhen, indem sie die einander benachbarten Rohre auf festem Abstand halten, so daß sie nicht etwa infolge des Innendruckes durch das Fluid F flattern können.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Rohrleitungen teilweise mit einem leichten und porösen Stoff gefüllt sind. Es ist mitunter aus Gründen der Sicherheit nötig, den von den Rohrleitungen umgrenzten Raum, in dem das Wärmeträger "-Fluid strömt, zu verringern. Diese Voluinensbegrenzung soll bei etwaigem Stillstand der Anlage den vom Kondenswasser eingenommenen Raum beschränken, damit diese Leitungen nicht überlastet werden. Die Einführung eines leichten und porösen Stoffes in Form von Kugeln geringer Dichte, z. B. aus geschäumtem Kunststoff, verringert den Rauminhalt im Inneren der Rohrleitungen; den Rauminhalt der Leitungen zu begrenzen, ist besonders nötig bei solchen, die sich an heiklen Stellen der Anlage befinden, d. h. den unteren Partien, wo das Wasser sich bei Störung der Einrichtung ansammeln kann.

Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Rohrleitungen aus gewellt-geformten Kunststoff-Folien hergestellt und jeweils zwei Folien an denjenigen Stellen, die der größten Amplitude der Wellenform der Folien entsprechen, miteinander verbunden sind. Zwei so zusammengeschweißte Folien umgrenzen Leitungen, in denen das

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Wärmeträger-Fluid F und das zugehörige, mit diesem zweiphasigen Fluid F wäimetauschende Fluid umläuft.

Schließlich sieht die Erfindung noch eine Ausführungsform derart vor, daß der Kühlturm ein wesentlich waagerecht gestrecktes, dem Wind offenes Gebäude ist, welches von Kühlfluid, d. i. der Umgebungsluft, kraft natürlichen Auftriebes durchströmt wird und Rohrleitungen enthält, die vom um zuwälzenden Fluid durchströmt werden und die fest mit zwei einander parallelen Reihen von einander parallelen, wesentlich rechteckigen Kühlrippen verbunden sind.

Bei einer Abwandlung dieser Ausführungsform ist der Oberteil dieses Gebäudes durch zwei Wände gebildet, die zueinander und zur Mittel längsebene des Gebäudes schräg angeordnet sind und nach oben hin auseinandergehen, so daß das erfindungsgemäße längliche Kühlturm-Gebäude im senkrechten Querschnitt einen Venturi-Kanal bildet. Dieser Venturi-Kanal ermöglicht, daß die Luft von unten nach oben strömt, wobei der Auftrieb der Luft durch die V-Form des Oberteils des Gebäudes erleichtert wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und Zeichnung von - nur als Beispiel angegebenen und keineswegs allein möglichen - Ausführungsformen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kondensation des Abdampfes einer Turbine,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Leitung für das Wärmeträger-Fluid F,

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Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Leitungen-Gruppe,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Leitung mit innerer Bewehrung,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Leitung, deren beide Seiteiwände an netzförmig verteilten Punkten miteinander verschweißt sind,

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Paar von Leitungen für das Wärmeträger-Fluid, die durch ein starres Zwischenstück miteinander verbunden sind,

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine teilweise mit Kugeln aus leichtem Stoff gefüllte Leitung,

Fig. 8 ein genaueres Schema einer Rückkühlanlage,

Fig. 9 ein perspektivisches Bild einer Ausführungsform des Kühlturmes in einer abgewandelten Ausführungsform mit Wärmetausch durch geschlossene Oberflächen gemäß Fig. 8.

Fig. 1 zeigt eine Turbine 2, die ihren Dampf in einen Kondensator abgibt, durch den eine Reihe von Leitungen 6 hindurchgeht. Ein geschlossener Kühlfluid-Kreislauf 8 verbindet die Leitungen 6 des Kondensators mit Leitungen 9, die im Kühlturm angeordnet sind. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Kühlturm 10 mit Wärmeaustausch durch geschlossene Oberflächen wird Luft längs des Pfeiles 12 angesaugt und zwischen den Leitungen 9 zindurchgesaugt. Diese zwischen den Leitun-

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gen 9 hindurchfließende Luft kann entweder durch natürlichen Auftrieb oder - bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung - durch Zwangsauftrieb, der mittels eines Gebläses 14 erzeugt wird, gefördert werden. Wie schon erwähnt, kann das Fluid F, das sich in den durch die Kreislauf-Leitung 8 miteinander verbundenen Rohrleitungen 6 und 9 befindet, entweder dank natürlichem Auftrieb umlaufen oder, damit der Wärmedurchgang schneller vor sich geht, mittels einer Hilfspumpe, wie sie bei 16 dargestellt ist, umgewälzt werden. Der Abdampf der Turbine fließt in den Kondensator längs des Pfeiles 18 und schlägt sich bei Berührung mit den Wänden der Leitungen 6, die das zweiphasige Fluid-Gemisch F enthalten, nieder. Bei Anwesenheit warmen Dampfes wird der flüssige Anteil des Fluids F teilweise verdampft. Im Kühlturm 10 fließt das den Dampf des Fluids F enthaltende Zweiphasen-Gemisch durch die Leitungen 9, wo es durch die längs des Pfeiles 12 strömende Luft gekühlt wird. Die durch die Kondensation gebildete Flüssigkeit wird dann in die Rohrleitungen 6 des Kondensators zurückgefördert.

Fig 2 zeigt einen Querschnitt 20 einer erfindungsgemäßen Leitung. Der flüssige Anteil des Fluids F sammelt sich am unteren Rand der Leitung 20 bei 22. Das Fluid F strömt in der Leitung längs des Pfeils 24, während das wärmetauschende Fluid, sei es nun der' Abdampf der Turbine oder die Luft des Kühlturms, quer zum Pfeil 26 fließt.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Leitungen durch aneinandergereihte Wellbleche 28, 30 gebildet sind. Jeweils zwei solcher Wellbleche sind längs Linien 32, welche sich an den Scheiteln dieser Wellen befinden, aneinandergeschweißt. Das Fluid F

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strömt in den Leitungen 34 und 36, während der Abdampf der Turbine bzw. die Luft des Kühlturmes in den Leitungen 38 und 10 fließt- In diesem Fall geschieht der Wärmetausch im Gleichstrom.

Fig. 4 zeigt eine Leitung 42, die z. B. aus Kunstharz hergestellt und durch eine innere Bewehrung 44 versteift ist.

Fig 5 zeigt eine Leitung 46, die durch Zusammenschweißen ihrer beiden Seitenflächen an netzartig verteilten Schweißpunkten 48 versteift ist.

Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei Leitungen 50 und 52 mechanisch miteinander durch ein Zwischenblech 54 verbunden sind, das die doppelte Aufgabe hat, erstens den Wärmeübergang von den einander zugewandten Seitenflächen der Leitungen an das Kühlfluid zu vergrößern und zweitens die Leitungen zu versteifen.

Fig. 7 zeigt eine Rohrleitung 55, die mit Kugeln 56 gefüllt ist, welche aus einem porösen Stoff geringer Dichte bestehen. Diese Kugeln sollen den von dem Fluid im Inneren der Leitung 31 eirmehmbaren Raum begrenzen.

In Fig. 8 ist mit 102 eine Turbine und mit 104 ihr Kondensator bezeichnet. In den Leitungen 106 strömt das zweiphasige Gemisch des Fluids F. Im Kondensator 104 wird dieses Fluid mindestens teilweise in Dampf verwandelt. Das aus dem Kondensasor 104 durch die Leitung 108 wesentlich in Gemisch-Form abströmende Fluid F fließt durch

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drei Abscheide-Gefäße 110, 112 und 114 und wird dann in den den Gegenstand der Erfindung bildenden Kühlturm 116 geführt. Nach Kühlung und Kondensation wird das Fluid durch die Leitung 118 in den Kondensator zurückgeführt. In Fig. 8 ist ferner ein diesem beschriebenen Kreislauf relativ zur Symmetrieachse ZZ¹ gleichwertiger Kreislauf dargestellt. Die aus den Abscheide-Gefäßen 110, 112, 114 kommende Flüssigkeit wird durch die Leitung 120, 122, 124 zum Kondensator 104 zurückgeführt. Das in diesen Leitungen in kondensiertem Zustand befindliche Fluid F wird durch die Umwälzpumpe 126 gefördert .

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung geschieht die Verbindung Kondensator/Kühlturm 116 durch Dampf rohrleitungen von 3 Metern Durchmesser, die mit der in Fig. 9 gezeigten Platten-Rückkühleinrichtung verbunden sind.

Fig. 9 zeigt erfindungsgemäße Kühlvorrichtungen mit Rohrleitungen 130, 132, 134 und 136, in denen das Fluid F umläuft^ in diesen Rohren sind zwei Reihen 138 und 140 von Rippen 142 befestigt, die den Wärmetausch zwischen der Luft und dem Fluid F vergrößern. Diese Rippen können aus Kunststoff oder aus Metall sein. Das Gerüst des Kühlturmes ist von Pfeilern 144 getragen und durch Träger 146 versteift. Die beiden Seitenwände 150 und 152 des Oberteils des erfindungsgemäßen Kühlturmes sind zur Ebene P der Pfeiler schräg, nämlich nach oben hin auseinandergehend angeordnet f sie bestehen aus Metall oder Kunststoff. Der Kühlturm ist sowohl nach oben wie zur Seite hin offen; so kann die Luft zwischen die Rippenreihen und zwischen die Rippen selbst einströmen. Der zur Längsebene P senkrechte

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Querschnitt P' durch das Ganze zeigt eine Venturi-Bauform; diese erhöht die Geschwindigkeit der Luft, die sich bei der Berührung mit den Dampfumwälz-Rohrleitungen und den Rippen erwärmt. Diese Venturi-Form verbessert die Strömungsverhältnisse des Wärmetauschers. Ferner ist diese waagerecht gestreckte Bauform des Kühlturmes von mehreren hundert Metern Länge bei etwa 50 Metern Höhe weniger auffällig in der Landschaft, was angesichts der Größe dieses Bauwerkes ein deutlicher Vorteil vor senkrechten Bauformen ist. Und endlich geschieht, da der Wärmetausch auf weiter gestrecktem Bauwerk erfolgt, die Bildung von Kondenswasser-Wolken auf größere Fläche, was ebenfalls für den Umweltschutz vorteilhaft ist.

Natürlich würde es durchaus im Rahmen der Erfindung liegen, wenn man hohle Kühlrippen verwendete; die Richtung der den Rohrleitungen 134 und 136 zugeordneten Pfeile würde dann umgekehrt sein. Die Kühlrippen können aus Kunststoff oder aus Metall sein.

Diese Erfindung, die ein Verfahren der Rückkühlung durch geschlossene Oberflächen und natürlichen Umlauf eines zweiphasigen Gemisches verwendet, bietet gewichtige wirtschaftliche Vorteile, die darauf zurückzuführen sind, daß Leistungsaufwand für Pumpen und Gebläse unnötig, daß ferner der Gesamt-Wärmeübergang durch Betrieb mit isothermem inneren Fluid verbessert und daß Längsstrom entlang einfachen, die Leitung bildenden Blechen den Bau hoher Zugtürme entbehrlich macht, und dies auf geringer Fläche.

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Claims

Patentansprüche

[ 1. Werfahren zum Kondensieren des Abdampfes einer Dampfturbine, insbesondere einer an einen Kernreaktor angeschlossenen Dampfturbine großer Leistung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluid im Zustand zweiphasigen Gemisches (aus Dampf und Kondensat) in geschlossenem Kreislauf durch Leitungen umgewälzt wird, die durch einen an die Turbine angeschlossenen Kondensator, in welchem das in diesen Leitungen enthaltene Fluid durch Wärmetausch mit dem Dampf des Kondensators verdampft wird, und durch einen Kühlturm gehen, in welchem dieses Fluid durch Wärmetausch mit einem Kühlfluid kondensiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das umgewälzte Fluid aus der Gruppe derjenigen Fluide gewählt ist, deren Sättigungsdruck bei Temperaturen von 20 C bis 100 C einige bar beträgt und zu denen Alkohol, Ammoniak und die fluorierten Chlorkohlenwasserstoffe gehören.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in geschlossenem Kreislauf umzuwälzende Fluid durch natürlichen Umlauf umgewälzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im geschlossenen Kreislauf umzuwälzende Fluid zwangsweise durch eine Pumpe umgewälzt wird.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlturm mit Wärmetausch durch geschlossene Wände betrieben und daß als Kühlfluid die Umgebungsluft benutzt und zwischen den das umlaufende Fluid enthaltenden Rohren hindurchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft durch den Kühlturm kraft natürlichen Umlaufes infolge ihrer Erwärmung im Kühlturm hindurchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft durch den Kühlturm zwangsweise mittels Gebläses hindurchgeführt wird.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Rohrleitungen (6, 9; 20; 42; 46; 50, 52; 55) aufweist, die das umzuwälzende Fluid (F) enthalten und zwei einander wesentlich parallele Wände haben, welche durch zwei gekrümmte Wände miteinander verbunden sind und flachzylindrische Kanäle bilden und aus ei nem Werkstoff von geringer Dikke bestehen, und die im Kondensator (4| 104) der Turbine und im Kühlturm (10; 116) in regelmäßigen Bündeln angeordnet sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wände der Rohrleitungen bildende Werkstoff ein Kunststoff von geringer Dicke ist.

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10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wände der Rohrleitungen bildende Werkstoff ein Metall von geringer Dicke ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff im Inneren der Rohrleitungen porös ist zum Zweck, die mechanische Steifheit der Rohrleitung zu erhöhen und den Wärmetausch zu verbessern.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einander parallelen Wände der Rohrleitungen (46) an mehreren, netzartig verteilten Punkten (48) miteinander verschweißt sind zum Zweck, die mechanische Steifheit der Rohrleitung zu erhöhen (Fig. 5).
13. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen mit inneren Bewehrungen (44) versehen sind zum Zweck, die Steifheit der Rohrleitungen zu erhöhen (Fig. 4).
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Wände eines Paares von nebeneinander angeordneten Rohrleitungen (50, 52) durch ein an diesen Wänden befestigtes starres Zwischenstück (54) mit Abstand voneinander verbunden sind zum Zweck, die mechanische Steifheit des Paares sowie den Wärmetausch zwischen den Rohrleitungen und dem äußeren Fluid zu erhöhen (Fig. 6).

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15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (55) teilweise mit einem leichten und porösen Stoff (56) gefüllt sind (Fig. 7).
16. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen aus gewellt-geformten Kunststoff-Folien hergestellt und jeweils zwei Folien an denjenigen Stellen (32), die der größten Amplitude der Wellenform der Folien entsprechen, miteinander verbunden sind (Fig. 3).
17. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlturm ein wesentlich waagerecht gestrecktes, dem Wind offenes Gebäude ist, welches von Kühlfluid. d. i. der Umgebungsluft, kraft natürlichen Auftriebes durchströmt wird und Rohrleitungen (130, 132, 134, 136) enthält, die vom umzuwälzenden Fluid (P) durchströmt werden und die fest mit zwei einander parallelen Reihen (138, 140) von einander parallelen, wesentlich rechteckigen Kühlrippen (142) verbunden sind.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Reihen (138, 140) von Kühlrippen (142) den Unterteil des Kühlturm-Gebäudes bilden und daß der Oberteil dieses Gebäudes nach oben hin erweitert und von zwei zueinander und zur Symmetrie-Längsebene (P) des Gebäudes schrägen Wänden (150, 152) gebildet ist.
19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden V-förmig zueinander angeordneten Wände (150, 152) des

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Oberteils des Kühlturm-Gebäudes von Pfeilern (146) getragen werden (Fig. 9).
20. Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden V-förmig angeordneten Wände (150, 152) aus Kunststoff bestehen.
21. Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden V-förmig angeordneten Wände (150, 152) aus Metall bestehen.
22. Einrichtung nach Anspruch -17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (142) hohl sind.
23. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (142) aus Kunststoff oder aus Metall bestehen.

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