DE2509652C3 - Anlage zum Kühlen durch Verdunsten von Flüssigkeit - Google Patents

Description

25

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Kühlen durch Verdunsten von Flüssigkeit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei derartigen Anlagen, wie sie aus der DE-OS ^M 21 32 356 bekannt sind, wird eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, über eine Anzahl /on Düsen in eine Leitung eingesprüht, die an beiden Enden gegenüber der Umgebungsatmosphäre offen i . Der Sprühstrahl zieht Umgebungsluft zur Mischung mit dem Wasser in ^JS die Leitung hinein. Die Luft kühlt das Wasser durch Wärmeübergang und Verdunstung. Luft und Wasser werden am stromabwärts gelegenen Ende der Leitung mittels gewölbter, streifenartiger Tropfenabscheider getrennt, wobei das Wasser längs der Abscheider in eine unterhalb derselben angeordneten Sammelvorrichtung fließt. Aus der eingangs genannten DE-OS 21 32 356 sind bereits Regelvorrichtungen für die einströmende Luft bekannt, die aus Schaufeln bestehen, die stromaufwärts einer Sprühdüse liegen. Diese Schaufeln sind ⁴"> jedoch nicht genügend mit den Sprühstrahlen ausgerichtet und nahe genug an denselben angeordnet, um eine Strömungskontrolle der eintretenden Luft zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anlage zum Kühlen der eingangs genannten Art eine möglichst gleichförmige Luftströmung in der Kühlanlage unabhängig von Änderungen der gerade herrschenden Windrichtung zu erzielen, welche die eintretende Luftströmung beeinflussen können. «

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Als Folge der erfindungsgemäßen Ausbildung erfolgt eine Gleichrichtung der in die Anlage eintretenden Luft, durch welche die Luftströmung in der Anlage von der &o Windrichtung unabhängig wird.

In weiterer Ausgestaltung der Anlage ist unmittelbar stromabwärts der Streifen ein Lufteintrittsschlitz in der Luftleitung an deren oberen Seite angeordnet. Dadurch kann zusätzliche Luft in die Leitung gelängen Und es f>5 wird damit ein wirbelffeler Strömungsverlauf im stromäufwärtigen Abschnitt aufrechterhalten, in welchem die Flüssigkeitsstfahlen zuerst auf die Wände der Leitung auftreffen. Diese zusätzliche Luftströmung dient auch dazu, das Kühlvermögen der Vorrichtung zu erhöhen.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt Es aeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht mit teilweise weggelassenen Teilen einer mit Einsprühung arbeitenden Kühlanlage gemäß vorlegender Erfindung,

F i g. 2 eine Draufsicht der Kühlanlage gemäß F i g. 1, wobei einzelne Teile weggebrochen sind,

F i g. 3 eine perspektivische Teileinsicht einer Düse und eines aus Streifen aufgebauten Gleichrichters für die eintretende Luft, welcher einen Teil der Anlage gemäß den F i g. 1 und 2 bildet.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte, mit Einsprühung arbeitende Kühlanlage besteht aus einer aus Blech hergestellten Luftleitung 10, die in ihrer ganzen Längserstreckung einen gleichbleibenden Rechteckquerschnitt aufweist Die Luftleitung 10 weist ein Lufteinlaßende 12 und ein Luftauslaßende 14 auf, die beide gegenüber der Umgebungsluft geöffnet sind. Zwischen diesen beiden Enden beitzt die Luftleitung 10 eine obere Wand 16, eine untere Abschlußplatte 18 mit einer horizontalen Verlängerung und Seitenwände 20.

Eine Anzahl Wasse-verteiler 22 ist parallel zueinander in horizontaler Richtung am Leitungsinnern in der Nähe des Einlaßendes 12 angeordnet Das zu kühlende Wasser wird durch nicht dargestellte Anordnungen diesen Wasserverteiiern zugeführt Eine Anzahl Sprühdüsen 24 ist mit vorgegebenen Abständen an jedem der Wasserverteiler 22 angeordnet und die Sprühdüsen richten Wasserstrahlen 25 in die Luftleitung 10 gegen das Luftaustrittsende 14 derselben.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Wasserstrahlen 25, welche aus den Sprühdüsen 24 austreten, im wesentlichen flach und fächerförmig ausgebildet sind. Das heißt, die Sprühdüsen divergieren erheblich stärker in vertikaler Richtung als in horizontale! Richtung. Dies dient dazu, die Kühlung und die I uftmitführung so wirkungsvoll wie möglich zu machen. Die einer Leitung zugeordneten Sprühdüsen sind mit den entsprechenden Sprühdüsen in den anderen Leitungen ausgerichtet.

Am Lufteinlaßentie 12 der Luftleitung 10 sind gemäß den F i g. 1 und 2 eine Anzahl von im engen Abstand voneinander angeordneter, vertikaler Mreifen 26 /ur Gleichrichtung des Luftstroms quer zum Leitungsquer schnitt gerade stromaufwärts der Wasserverteiler 22 angeordnet. Diese Streifen bestehen aus dünnem Blech und liegen in Ebenen, die im wesentlichen parallel zu den aus den Sprühdüsen 24 austretenden Sprühstrahlen vei laufen. Die Streifen 26 weisen mindestens eine Wellung 26a auf, wobei diese Wellungen miteinander ausgerichtet sind, so daß die Streifen im Abstand voneinander unter geringster Überlappung der Wellun gen 26a angeordnet sind.

Wie in den F i g 1 und 2 dargestellt ist. sind ferner in der Nähe des Luftauslaßendes dtr Luftleitung 10 eine An/ahl von im Abstand voneinander hegenden Trop fenabscheiderstreifen 28 angeordnet. Diese Tropfenab* scheiderstfeifen bestehen ebenfalls aus Blech und erstrecken sich in Vertikalen Ebenen quer zur Leitung.

Stromabwärts der Tropfenabscheiderstreifen 28 ist eine Anzahl gekrümmter Schaufeln 44 horizontal quer zur Luftleitung 10 angeordnet. Diese Schaufeln verlaufen nach oben gekrümmt und dienen dazu, die riiit Feuchtigkeit beladerien, aus der Luftleitung 10 austre* tende Luft nach oben und von der Leitung wegführen, so

daß sie nicht in das Einlaßende 12 rezirkuliert wird.

Eine gewölbte untere Lufteinlaßlippe 60 erstreckt sich quer zum Einlaßende 12 der Leitung längs der unteren Enden der Streifen 26. Die gewölbte Lippe dient zur Aufrechterhaltung einer glatten wirbelfreien Luftströmung in die unteren Bereiche der Leitung.

Ein oberer kanalförmiger Halter 62 hält die oberen Enden der Streifen 26 in ihrer Lage. Unmittelbar stromabwärts des Halters 62 ist ein oberer Lufteintrittsschlitz 64 vorgesehen, welcher sich an der Oberseite der Luftleitung 10 bis zu einer Stelle geringfügig hinter den Wasserverteilern 22 erstreckt Die obere Wand 16 der Luftleitung 10 ist nach oben zurückgekrümmt, um eine obere Lufteintrittslippe 66 zu bilden, die sich an der stromabwärtigen Kante des Lufteintrittsschlitzes 64 ü befindet. Diese Anordnung dient zur Verbesserung und Erhöhung der eintretenden Luftströmung und zur Verhinderung einer Eisbildung, was anschließend näher erläutert wird.

Bei Betrieb der Anordnung wird <Jas zu kühlende Wasser in die Wasserverteiler 22 gepumpt urd durch die Sprühdüsen 24 in die Luftleitung 10 eingesprüht Die Sprühstrahlen sind, wie vorausgehend ausgeführt wurde, im allgemeinen flach und fächerförmig ausgebildet und liegen in parallelen vertikalen Ebenen. Die Strahlen aus den verschiedenen Sprühdüsen schneiden sich stromabwärts der Düsen, wobei die äußersten Sprühstrahlen im gleichen Bereich auf die Leitungswände auftreffen. Durch den Impuls der Sprühstrahlen wird Luft zwischen die Streifen 26 und durch den oberen JO Lufteintrittsschlitz 66 angesaugt. Diese Luft wird gründlich mit den Sprühstrahlen vermischt und wird von diesen mitgeführt, während sie durch die Leitung treten. Am stromabwärtigen Ende der Leitung werden Luft und Wasser getrennt, wenn das Wasser auf die J5 Tropfenabscheiderstreifen 28 auftrifft und an diesen nach unten fließt während die Luft zwischen ihnen hindurchtritt.

Das geküh'te Wasser gelangt in die Wassersammeivorrichtung 36 und über die Kante dieser Wassersammelvorrichtung in den Wassersumpf 42. Dieses Wasser fließt dann längs des Wassersumpfs nach hinten und durch das Sieb 54, wo es von Feststoffteilchen gereinigt wird, die während der Berührung des Wassers mit der in die Anordnrng eingesaugten Umgebmgsluft aufgenommen wurden. Nach dem Durchtritt durch das Sieb gelangt das gekühlte Wasser über die Wasserauslaßöffnung 5i nach außen.

Die stromaufwärts der Sprühdüsen 24 angeordneten Streifen % dienen zur Aufrechterhaltung eines gleichgerichteten wirbelfreien Lu^ftstromes, welcher in Sprührichtung der Sprühdüsen ausgerichtet ist, so daß beim Auftreffen der Luft auf die Sprühstrahlen diese keine Geschwindigkeitskomponenten aufweist, welche die Ejektorwirkung der Strahlen beeinträchtigen. Darüber ■>■> hinaus wird diese Steuerung der Strömungsrichtung unabhängig von der Windrichtung der Umgebungsluft aufgehalten. Sind beispielsweise irgendwelche Quer-Windkomponenten vorhanden, so werden sie durch die Streifen 26 eliminiert, bevor die Umgebungsluft in so Berührung mit den Sprühstrahlen gelangt. Wie ersichtlich, sind die Streifen 26 in Ebenen parallel zu den Ebenen der fifachen Sprühstrahlen angeordnet. Es ist offensichtlich, daß die Sprühstrahlen durch gegen die 'Ebenen der Sprühstrahlen gerichtete Querwindkömpo' es nenten ernsthaft beeinträchtigt Werden. Mit der vorliegenden Anordnung, bei welcher die Streifen 26 in Ebenen Daralle! zu den Ebenen der flachen Sorühstrah- |en liegen, ist ein maximaler Widerstand gegenüber Querwindeinwirkungen in der Ebene maximaler Empfindlichkeit der Sprühstrahlen vorhanden.

Gelegentlich kommt es vor, daß ein starker Wind entweder unmittelbar oder nahezu unmittelbar in die Richtung bläst, die vom Luftaustrittsende zum Lufteintrittsende der Vorrichtung verläuft Wäre in einem solchen Fall die Anordnung nicht mit den gewellten Streifen für die Eintrittsluft ausgestattet so würde die Luftrückströmung einen Teil des versprühten Wassers durch die Lufteintrittsöffnung der Anordnung nach außen führen. Durch die Wellungen arbeiten die Streifen als Nebelabscheider, wobei zurückgeblasene Wassertröpfchen an ihnen aufgefangen werden und zwischen den Streifenhalterungen 46 und 47 abwärts zur Siebabdeckung 48 fließen. Dieses Wasser gelangt dann über die stromabwärtige Kante der Siebaodeckung 48 und in den Wassersumpf 42. Von dort fließt das Wasser durch das Sieb 54 und tritt durch die Wasserauslaßöffnung 58 aus.

Wie ersichtlich, treffen die Sprühstrahlen aus der obersten und untersten Düsenreihe ziemlich hart gegen die obere Wand 16 und die untere Abschlußplatte 18. Es hat sich gezeigt, daß bei turbulenter Luftströmung in diesen Abschnitten Wassertropfen mitgeführt werden, welche gefrieren können und im benachbarten Bereich bei unter dem Gefrierpunkt liegenden Umgebungstemperaturen eine Eisschicht aufbauen. Die vorliegende Ausführungsform der Erfindung beseitigt disse Schwierigkeit durch die gewölbten Einlaßlippen 60 und 66 und den oberen Lufteintrittsschlitz 64. Durch die gewölbte Einlaßlippe 60 an der unteren Kante des Einlaßendes wird eine Ausbildung von Wirbeln verhindert, obwohl die Luft eine Richtungsänderung bis zu 90° erfährt, wie dies durch den Pfeil A angedeutet ist An der oberen Kante kann jedoch die eintretende Luft eine maximale Richtungsänderung von 180° erfahren, wie dies durch den Pfeil B angedeutet wird. Dadurch wird eine erhebliche Neigung zur Wirbelbildung erzeugt, die schwieriger zu beseitigen ist als bei der unterer Kante. Es hat sich jedoch gezeigt daß selbst diese Schwierigkeit durch die Anordnung eines stromabwärts der Streifen 26 angeordneten Lufteintrittsschlitzes 64 in Verbindung mit der gewölbten Einlaßlippe an der stromabwärtigen Kante des Schlitzes überwunden werden kann. Dabei wird nicht nur die Neigung zur Wirbelbiidung beseitigt sondern der Lufteintrittsschlitz 64 gestattet das Ansaugen einer wesentlich größeren Luftmenge durch die Wassersprühstrahlen, als dies andernfalls möglich 'wäre. Damit trägt der Schlitz dazu bei. die Kühlleistung der Anlage zu erhöhen.

Aus den F i g. 1 und 3 ,st ersichtlich, daß die oberen Endei dar Streifen 26 von Querstreben 70 gehalten werden, wobei jede Querstrebe 70 eine Gruppe von Streifen hält. Die Querstreben 70 liegen lose in einem U-förmigen Halter 62. Gemäß Fi g. 1 erstreckt sich ein längliches Flanschelement 72 horizontal längs der einlaßseitigen Kanten der Streifen 26 und ist mit jedem Streifen verbunden.

Wie ersichtlich, ist das Flanschelement 72 nach unten gerichtet, um einen Handgriff zum Anheben und Herausziehen einer jeden Streifengruppe zu bilden. Diese Anordnung erleichtert den Ein- und Ausbau der Streifen am einlaßse'tigen Ende der Vorrichtung. Die Querstreben 70 erstrecken sich nicht bis zum oberen Teil des Halters 62, sondern lassen einen Abstand C zwischen den Querstreben 70 und dem Haltet' 62 bestehen, lede Gruppe der Streifen 26 kann als Einheit

ausgebaut werden, indem sie an ihrem Handgriff, etwa dem Flanschelement 72 angehoben wird, so daß die Streifen mit ihren Bodenkanten aus den Halterungen 46 Und 47 gehoben werden, Diese nach oben gerichtete Bewegung wird durch den Abstand C ermöglicht. Das Flanschelement 72 wird anschließend nach außen bewegt, Um die unteren Enden der Streifengruppe zu entnehmen, worauf die Streifen abgesenkt werden, damit ihre oberen Enden aus dem Halter 62 gezogen werden können. Auf diese Weise ist ein leichter Zugang zu den Wasserverteilern 22 und den Sprühdüsen 24 möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anlage zum Kühlen durch Verdunstung von Flüssigkeit, mit einer an beiden Enden gegenüber der Umgebungsatmosphäre offenen Luftleitung — insbesondere mit rechteckförmigem Querschnitt —, einer Anzahl von Flüssigkeit führenden Sprühdüsen, die über den Leitungsquerschnitt verteilt nahe dem einen Ende der Luftleitung liegen und Flüssigkeitsstrahlen gegen das andere, mit einem Tropfenab- scheider versehene Ende der Luftleitung richten, gekennzeichnet durch einen stromaufwärts der Sprühdüsen liegenden Gleichrichter, bestehend aus einer Anzahl paralleler, im wesentlichen senkrecht liegender Streifen (26), die mit Wellungen '⁵ (26a^ versehen sind, welche sich längs der Streifen erstrecken.

2. Flüssigkeits-Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar stromabwärts der Sii eifen (26) ein Lufteintrittsschlitz (64) in der Luftleitung (10) an deren oberen Seite angeordnet ist.