DE2524961A1

DE2524961A1 - Warm effluent cooling device - with partly immersed boomerang shaped corrugated tube contg. evaporable medium

Info

Publication number: DE2524961A1
Application number: DE19752524961
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Rer Nat Rohner
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1975-06-05
Filing date: 1975-06-05
Publication date: 1976-12-16

Abstract

Effluents with a temp. above that of the ambient air, such as are emitted by power stations, can be cooled before they are discharged into rivers or the sea. Corrugated pipes, closed at both ends and bent to the shape of a boomerang, are partly filled with a medium which evaporates and is condensed in a section outside the effluents. This eliminates the biological disturbances caused by the temp. increase of river water by the issued warm effluents. The device requires no power to operate and operates free from maintenance.

Description

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AktiengesellschaftCable and metal works Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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3. Juni 19753rd June 1975

Verfahren zum Kühlen von AbwässernProcess for cooling waste water

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ruh Im von Abwässern, deren Temperatur höher ist als die Temperatur der sie umgebenden Atmosphäre.The invention relates to a method for resting in wastewater, whose temperature is higher than the temperature of the surrounding atmosphere.

Durch die zunehmende Einleitung von thermischen Abwässern in Flüsse kommt es zu einer Erhöhung der Temperatur, die eine Änderung des biologischen Gleichgewichtes der Flüsse zur Folge hat.The increasing discharge of thermal waste water into rivers leads to an increase in temperature, which is a Changes the biological equilibrium of the rivers.

Diese umweltgefährdenden Probleme sind bereits erkannt worden, jedoch fehlen bisher wirksame Maßnahmen, eine XJb er schreitung der Wärmebelastbarkeit der Flüsse zu vermeiden.These environmentally damaging problems have already been recognized, but so far there are no effective measures to make an XJb step to avoid the thermal load of the rivers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es in einfacher und wirtschaftlicher Weise möglich ist, die den Abwässern zugeführte Wärme an die umgebende Atmosphäre abzugeben.The invention is based on the object of specifying a method with which it is possible in a simple and economical way is to release the heat supplied to the waste water into the surrounding atmosphere.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß durch die Abwässerwärme ein in einem geschlossenen System befindliches Medium verdampft wird und der Dampf außerhalb des Abwassers zum Kondensieren gebracht wird. Das Medium entnimmt dabei dem Abwasser die für den Verdampfungsvorgang erforderliche Wärme und gibt sie beim Kondensieren an die umgebende Atmosphäre ab.This object is achieved in that the waste water heat creates a medium in a closed system is evaporated and the steam is condensed outside the sewage. The medium is taken from the wastewater the heat required for the evaporation process and releases it into the surrounding atmosphere when it condenses.

Zur Durchführung des Verfahrens hat sich eine Vorrichtung als besonders zweckmäßig erwiesen, die aus einem um nahezu 90 gebogene Rohr begrenzter Länge besteht, dessen eines Ende in dem zu kühlenden Abwasser nahezu waagerecht gelegen ist und dessen anderes Ende nahezu senkrecht in die das AbwasserTo carry out the method, a device has proven to be particularly useful, which consists of a nearly 90 There is a curved pipe of limited length, one end of which is located almost horizontally in the wastewater to be cooled and its other end almost vertically into the sewage

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umgebende Atmosphäre hineinragt. Die Enden sind gasdicht verschlossen und der Innenraum mit einem flüssigen Medium zum Teil gefüllt. Von diesen Vorrichtungen können eine Vielzahl in den Abwässern eingetaucht sein, so daß eine kontinuierliche Wärmeabfuhr aus dem Abwasser an die umgebende Atmosphäre möglich ist. Sie können vorteilhaft an Brücken oder an speziel dazu erstellten Gerüsten in großer Zahl angebracht werden. Insbesondere bei Kraftwerksabwässern, die bis zu 40 erwärmt sind, wäre auf diese Weise eine umweltfreundliche Kühlung um mehrere Grad leicht und insbesondere ohne Betriebskosten möglich. Eine besonders vorteilhafte Konstruktion besteht darin, daß in dem Rohr ein Innenrohr angeordnet ist, welches kürzer als das Außenrohr ist, so daß zwischen das Außenrohr verschließenden Kappen ein freier Raum verbleibt, daß das in dem Abwasser gelegene Rohrende leicht nach oben geneigt ist und das flüssige Medium in einer solchen Menge vorliegt, daß sein Niveau in jedem Fall unterhalb der Öffnung des Innenrohres im geneigten Ende gelegen ist und im Scheitelpunkt den gesamten Querschnitt des Außenrohres füllt.surrounding atmosphere protrudes. The ends are sealed gas-tight and the interior with a liquid medium partly filled. A plurality of these devices can be immersed in the sewage, so that a continuous Heat dissipation from the wastewater to the surrounding atmosphere is possible. You can be beneficial at Bridges or specially created scaffolding can be attached in large numbers. Especially in the case of power plant wastewater, that are heated up to 40 this way would be one Environmentally friendly cooling by several degrees easily and, in particular, possible without operating costs. A particularly advantageous one Construction consists in that an inner tube is arranged in the tube, which is shorter than the outer tube, so that a free space remains between the caps closing the outer pipe, so that the pipe end located in the waste water is inclined slightly upwards and the liquid medium is present in such an amount that its level is in each case is located below the opening of the inner tube in the inclined end and at the apex the entire cross-section of the Outer tube fills.

Das Außenrohr sollte zweckmäßigerweise als metallisches Wellrohr, vorzugsweise aus Kupfer, ausgebildet sein. Wellrohre haben den Vorteil, daß sie gut biegbar sind und aufgrund ihrer vergrößerten Oberfläche den Wärmetausch sowohl an der Verdampfungs- als auch an der Kondensat ions seit e erhöhen. Kupfer bietet sich insbesondere wegen seines guten Wärmeleitvermögens und seiner Korrosionsbeständigkeit gegen aggressive Medial an. Aber auch die Verwendung von Wellrohren aus einer Kupfer-Nickel-Legierung bzw. aus Edelstahl wäre möglich* Die Anforderungen an das Innenrohr sind nicht so hoch, so daß dieses vorteilhafterweise aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt werden kann. Es könnte aber auch hier ein mit einer wärmeisolierenden Schicht versehenes Innenrohr aus Metall verwendet werden. Auf jedes Ende des schraubenlinien-The outer tube should expediently be designed as a metallic corrugated tube, preferably made of copper. Corrugated pipes have the advantage that they are easy to bend and, due to their increased surface area, facilitate heat exchange both at the Increase the evaporation and condensation side. Copper is particularly suitable because of its good thermal conductivity and its corrosion resistance to aggressive media. But also the use of corrugated pipes from one Copper-nickel alloy or stainless steel would be possible * The requirements on the inner tube are not so high, so that this can advantageously be made from a suitable plastic. But it could also be a with a heat insulating layer provided inner tube made of metal can be used. On each end of the helical

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förmig gewellten Außenrohres 1st eine Kappe mit einem der Wellung des Außenrohres angepaßten Grobgewinde aufgeschraubt und gasdicht verlötet oder verschweißt. Zumindest eine Kappe sollte mit einem Ventil versehen sein, welches ein Absaugen der Luft und ein Einfüllen des Mediums ermöglicht.shaped corrugated outer tube is a cap with one of the Corrugation of the outer tube screwed on adapted coarse thread and gas-tight soldered or welded. At least a cap should be provided with a valve that allows the air to be sucked off and the medium to be poured in.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen eine Vielzahl von Rohren geringen Querschnitts zu einem Bündel zu vereinigen und das in die Atmosphäre ragende Ende des Bündels aufzufächern. Dadurch wird eine intensive Kühlung an der Kondensationsseite erreicht.It has also proven to be advantageous to combine a large number of tubes with a small cross section to form a bundle and fan out the end of the bundle that protrudes into the atmosphere. This creates intensive cooling on the condensation side achieved.

Die Erfindung ist anhand von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is shown schematically with reference to in the figures Embodiments explained in more detail.

Der grundsätzliche Aufbau in Figur 1 besteht aus einem Innenrohr 1 und einem Außenrohr 2, die zweckmäßigerweise koaxial zueinander angeordnet sind. Das Rohrsystem ist nach Art eines Bumerangs abgewinkelt, wobei der Winkel 3. zwischen den freien Enden etwas kleiner als 90 ist. Das eine Ende 3 des Rohrsystems ist in dem zu kühlenden Abwasser geneigt angeordnet, während das andere Ende 4 senkrecht in die Atmosphäre hineinragt. Beide Enden sind durch Kappen 5 und 6 druckdicht verschlossen, und der Innenraum des Rohrsystems ist evakuiert und mit einem geeigneten Medium gefüllt. Die Menge des eingefüllten Mediums und der gewählte Knickwinkel Ot sind so bemessen, daß sich das Niveau des flüssigen Mediums so einstellt, daß es unterhalb des Endes des Innenrohres 1 gelegen ist und im Knick den ganzen Querschnitt des Außenrohres 2 füllt. Der sich im Scheitel des Winkel bildende Flüssigkeitssumpfbedeutet eine Drucksperre, so daß der Dampf am oberen Ende 3 des Rohrsyetems ine Innenrohr 1 entweicht und aufgrund der sich wegen des Temperaturunterschieds ausbildenden Druckdifferenz zum End· k strömt, dort austritt und am Außenrohr 2 kondensiert. The basic structure in Figure 1 consists of an inner tube 1 and an outer tube 2, which are expediently arranged coaxially to one another. The pipe system is angled in the manner of a boomerang, the angle 3. between the free ends being slightly less than 90. One end 3 of the pipe system is inclined in the wastewater to be cooled, while the other end 4 protrudes perpendicularly into the atmosphere. Both ends are closed pressure-tight by caps 5 and 6, and the interior of the pipe system is evacuated and filled with a suitable medium. The amount of medium filled in and the selected kink angle Ot are dimensioned so that the level of the liquid medium is adjusted so that it is located below the end of the inner tube 1 and fills the entire cross section of the outer tube 2 at the kink. The liquid sump that forms at the apex of the angle means a pressure barrier, so that the steam escapes at the upper end 3 of the pipe system into the inner pipe 1 and, due to the pressure difference that forms due to the temperature difference, flows to the end k , exits there and condenses on the outer pipe 2.

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Mit Hilfe dieses speziellen Kühlrohrs ist eine kontinuierliche Kühlung von Abwässern leicht und ohne Betriebskosten möglich. Beim Verdampfen des Mediums im Bereich 3 des Rohrsystems wird dem Abwasser Wärme für den Verdampfungsvorgang entzogen, die im Bereich 4 des Rohrsystems bei Kondensation des Mediums an der Wandung des Außenrohres 2 wieder frei wird.With the help of this special cooling pipe, continuous cooling of wastewater is possible easily and without operating costs. When the medium evaporates in area 3 of the pipe system, heat for the evaporation process is withdrawn from the waste water becomes free again in area 4 of the pipe system when the medium condenses on the wall of the outer pipe 2.

Das Außenrohr 2 ist als metallisches Wellrohr mit einer schraubenlinienförmigen Wellung ausgebildet und besteht zweckmäßigerweise aus einem korrosionsfesten Metall wie Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aber aus Edelstahl. Das Innenrohr 1, an welches keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden, kann aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polyamid etc., hergestellt sein.The outer tube 2 is designed as a metallic corrugated tube with a helical corrugation and consists expediently made of a corrosion-resistant metal such as Copper or a copper alloy or made of stainless steel. The inner tube 1, on which no particularly high requirements can be made of a suitable plastic, for example polyethylene, polyvinyl chloride, polyamide, etc., be made.

Die Herstellung solcher Rohre geschieht vorteilhafterweise so, daß man um einen Schlauch aus einem geeigneten Kunststoff koiünuierlich ein Metallband zum Sch litzrohr formt, dieses längsnahtverschweißt und anschließend wellt. Die Welltiefe sollte dabei so gewählt sein, daß die Wellentäler auf der äußeren Oberfläche des Kunststoff Schlauches 1 aufliegen. Es kann aber auch für einige Anwendungsfälle vorteilhaft sein, den Außendurchmesser des Innenrohres 1 wesentlich kleiner als die lichte Weite des Außenrohres 2 zu wählen und das Innenrohr 1 in dem Außenrohr durch Abstandshalter in Lage zu halten. Dadurch kann die Oberfläche des verdampfenden flüssigen Mediums vergrößert werden. Unmittelbar hinter der Fertigungseinrichtung kann das auf diese Weise hergestellte Rohrsystem auf übliche Kabeltrommeln aufgewickelt werden. Bei Bedarf können dann die benötigten Längen von der Kabeltrommel abgenommen werden. Auf die Enden werden Kappen 5 und 6, die ein der Wellung des Außenrohres 2 angepaßtes Grobgewinde aufweisen, aufgeschraubt und mit dem Außenrohr 2 druckdicht verlötet, verschweißt oder verklebt. Mit Hilfe einesThe production of such pipes is advantageously done so that one around a hose made of a suitable plastic coiünuierlich forms a metal band to the slot tube, this is longitudinally welded and then corrugated. the The wave depth should be chosen so that the wave troughs rest on the outer surface of the plastic tube 1. However, for some applications it can also be advantageous for the outer diameter of the inner tube 1 to be substantial to choose smaller than the inside diameter of the outer tube 2 and the inner tube 1 in the outer tube by spacers in position to keep. This allows the surface of the evaporating liquid medium to be increased. Immediately behind the In the production facility, the pipe system produced in this way can be wound onto conventional cable drums. If necessary, the required lengths can then be removed from the cable drum. Caps 5 and 6, which have a coarse thread adapted to the corrugation of the outer tube 2, screwed on and pressure-tight with the outer tube 2 soldered, welded or glued. With help of a

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Ventils 7 kann das Rohrsystem ^unächwt evakuiert und anschließend mit einem geeigneten Medium gefüllt werden.Valve 7, the pipe system ^ can be evacuated and subsequently be filled with a suitable medium.

Im Bereich 3 des Rohrsystems können zwischen dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2 noch Netze angeordnet sein, die eine Verdampfung intensivieren. Die Kühlzone im Bereich der Kappe 5 kann zur Unterstützung des Wärmeaustausche mit Luft aus mehreren nicht mehr dargestellten Kühlfingern bestehen, deren Kondensat gesammtel und in den zwischen dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2 befindlichen Hohlraum geleitet wird und in den Flüssigkeitssumpf strömt.In area 3 of the pipe system, between the inner pipe 1 and the outer tube 2 can still be arranged networks that intensify evaporation. The cooling zone in the area of the cap 5 can consist of several cold fingers (not shown) to support the heat exchange with air, the condensate collected and passed into the cavity located between the inner tube 1 and the outer tube 2 and flows into the liquid sump.

Figur 2 zeigt ein Kühlrohr, welches aus einem einzelnen an seinen Enden verschlossenen Rohr besteht. Das Ende 3 des Rohres verläuft nahezu waagerecht und das Niveau des Mediums ist so gewählt, daß es das Ende 3 des Rohres ca. zur Hälfte ausfüllt. Die Länge und der Innendurchmesser des Endes 4 sind so aufeinander abgestimmt, daß das an der inneren Rohrwandung herabfließende Kondensat nicht durch den nach oben strömenden Dampf mitgerissen wird.FIG. 2 shows a cooling tube which consists of a single tube closed at its ends. The end of 3 of the The pipe runs almost horizontally and the level of the medium is chosen so that it is about halfway through the end 3 of the pipe fills out. The length and the inner diameter of the end 4 are coordinated so that that on the inner pipe wall the condensate flowing down is not entrained by the steam flowing upwards.

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Claims

Cable and metal works Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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Claims

1. A method for cooling waste water, deiei temperature is higher than the temperature of the surrounding atmosphere, characterized in that a medium located in a closed system is evaporated by the waste water heat and the steam is caused to condense outside the waste water.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized by a tube bent by almost 90 limited length, one end (3) of which is located almost horizontally in the to be cooled, the wastewater and the other end (4) almost vertically in the atmosphere surrounding the wastewater protrudes, the ends of which are sealed gas-tight and the interior of which is partially filled with a liquid medium.

3. Device according to claim 2, characterized in that an inner tube (1) is arranged in the tube (2) which is shorter than the outer tube (2), so that caps (50 °) closing between the outer tube (2) Free space remains that the pipe end (3) located in the sewage is slightly inclined upwards and the liquid medium is present in such an amount that its level is in any case below the opening of the inner pipe (1) in the inclined end (3) and fills the entire cross-section of the outer tube at the apex.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the outer tube (2) is designed as a metallic corrugated tube, preferably made of copper.

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5. Apparatus according to claim 2 or one of the following, characterized in that the inner tube (l) consists of plastic.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the helical corrugation of the outer tube

(2) rests firmly on the outer wall of the inner tube (l).

7. Apparatus according to claim 4 or one of the following, characterized in that on each end of the helically corrugated outer tube (2) a cap (5i6) with a coarse thread adapted to the corrugation is screwed and gas-tight soldered or welded.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that at least one cap (5) is provided with a valve (7).

9. Apparatus according to claim 2 or one of the following, characterized in that a plurality of tubes of small cross-section are combined to form a bundle.

10. Device according to Anqruch 9> characterized in that the end of the bundle protruding into the atmosphere is fanned out.

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