DE2608209A1

DE2608209A1 - Luftkuehlapparat mit zwangszug

Info

Publication number: DE2608209A1
Application number: DE19762608209
Authority: DE
Inventors: Jacques Georges Paul Eug Bosne; Jean Gilbert Dipl Ing Ribier
Original assignee: Hamon Sobelco SA
Current assignee: Hamon Sobelco SA
Priority date: 1975-03-17
Filing date: 1976-02-28
Publication date: 1976-10-07
Also published as: FR2304882A1; FR2304882B1; DE2608209C2

Description

Rue Capouillet, 50-58 , - 1O6O Brüssel/Belgien

Luftkühlapparat mit Zwangssug

Die Erfindung betrifft luftkühlapparate mit Zwangs-25Ug bzw. Luftkiihler mit Zugbeschleunigung, insbesondere von der Art mit einer Eontaktkammer mit oberer Wandung und einer TJinfangsöffnung für den Lufteintritt, einem Verteilernetz für eine zu kühlende Flüssigkeit im Innern der Kammern, einem Wärmeaustauscherkörper unterhalb des Verteilernetzes , Einrichtungen zum Sammeln gekühlter Flüssigkeit unter deüi VTrnisaustauscherkörper und Ventilatoren, die in öffnungen in der Oberv/andung gelagert sind und die luft aus der Kammer ansaugen und sie direkt in die Atmosphäre nach Durchgang cmrcfr den Värraeaustauscherkörper ausstossen.

Seit langem sind Luftkühler· dieser Bauart bekannt, welche quadratische, rechteckige oder S-förmige Gestalt besitzen. Diese Kühlapparate werden in ihrer Wirkungsweise jedoch durch erheblichen Windeinfluß gestört, da diese Winde dazu neigen, Störungen auf der

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dem Wind ausgesetzten Seite des Luftkühlers zu erzeugen, Störungen, die ein Rezirkulationsphänomen der im Eühlerlufteintritt abgezogenen Gase hervorrufen, was dem Wirkungsgrad offensichtlich schadet.

Um das Problem der Rezirkulation der abgezogenen G-ase zu lösen, sind bereits Kühlapparate der genannten Art mit einer Kammer zylindrischer Gestalt und Ventilatoren bekanntgeworden, die entsprechend mehreren zur Achse der Kammer konzentrischen Reihen angeordnet sind. Diese Rotationskammer ermöglicht es, zum großen Teil das Rezirkulationsphänomen der G-ase zu vermeiden und sorgt dafür, daß die Windeinflüsse auf die aus dem Luftkühler austretende G-assäule die gleichen unabhängig von der Windrichtung sind.

Luftkühler mit kreisförmiger Kammer zeitigen jedoch Nachteile im Falle sehr großer Installationen. Es ist nämlich wünschenswert, ein etwa konstantes Verhältnis zwischen der Luftgeschwindigkeit am Eintritt in die Kammer und der Geschwindigkeit der den Wärmeaustauscherkörper durchströmenden Luft aufrechtzuerhalten. Die Luftgeschwindigkeit ist nämlich proportional dem ihr gebotenen DurchlaSquerschnitt. Betrachtet man den Pail eines Gegenstromwärnieaustauscherkörpers, der sich über den gesamten Kanmerquerschnitt erstreckt, so ist dieser Querschnitt proportional zum Quadrat des Durchmessers der Kammer, während der Lufteintrittsquerschnitt, dessen Länge gleich dem Umfang der Kammer ist, proportional zum Durchmesser dieser Kammer ist. Somit ist es notwendig, daß dann, wenn der Durchgangsquerschnitt im vrärmeaustauscherkorper gesteigert'wird, die Höhe am Luft-

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eintritt proportional zum Durchmesser der Kammer zu erhöhen. Hieraus ergeben sich also für die Kühler sehr große Abmessungen, extrem große Lufteintrittsöffnungen, in der Größenordnung von 15 m und mehr. Da aber das Flüssigkeitsverteilernetz über dem Lufteintritt angeordnet ist, so ist man, je mehr man d5e Höhe dieses Lufteintritts erhöht _t gezwungen, die Pumpleistung zu erhöhen, die notwendig ist, um■ das Verteilernetz zu speisen. Dies führt also für Kühler großer Abmessungen, wo die zu behandelndeniTüssigkeitsdurchsätze extrem groß sind, zu einer merklichen Erhöhung der Kosten der Pumpinstallation. Das gleiche Problem stellt sich für Kühler mit Kreuzstrom, bei denen der Wärmeaustauscherkörper Ringgestalt hat, da der Querschnitt dieses Ringkörpers eine !Funktion des zweiten Grades seiner radialen Breite ist, während sein Außenumfang eine Ihinktion des ersten Grades eben dieser Größe ist.

Es soll nun ein Luftkühler bzw. Luftkühlapparat der vorgenannten Art vorgeschlagen werden, der im v/esentlichen die gleichen Eigenschaften hinsichtlich des Abführens der Gase bei Wind aufweist, wie die Kühler mit Kreiskammern, und dabei aber verglichen mit letzteren eine relativ verminderte Höhe am Lufteintritt für den gleichen Durchgangsquerschnitt der Luft im V/ärmeaustauscherkörper und ein gleiches Verhältnis zwischen der Luftgeschwindigkeit am Eintritt in die Kammer und der Luftgeschwindigkeit im Wärmeaustauscherkörper hat.

Somit geht die Erfindung aus von einem atmosharischen

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Kühler der Bauart mit einer Eontaktkammer mit einer Oberwandung und einer Lufteintrittsumfangsöffnung, einem Verteilernetz einer zu kühlenden Flüssigkeit im Innern der Karmer, einem Wärmeaustauscher körper unterhalb des 'Verteilernetzes, Einrichtungen zum Sammeln der gekühlten Flüssigkeit unter dem Wärmeaustauscherkörper und Ventilatoren, die in Öffnungen gelagert sind, die in der Oberwandung der Kammer ausgespart sind, um die Luft aus der Kammer anzusaugen und sie direkt in die Atmosphäre nach Durchgang durch den Wärmeaustauscherkörper auszustossen. Die Erfindung zeichnet sich hierbei aus durch einen zentralen Kern und eine diesen Kern umschließende Ilmfangseinfassung und mit einer polygonalen Außenkontur, wobei die Ventilatoren wenigstens zum Teil auf dieser Umfangseinfassung

derart angeordnet sind, daß wenigstens die Hälfte dieser Ventilatoren der Umfangseinfassung benachbart wenigstens zwei angrenzenden Seiten dieser polygonalen Kontur sind.

Die Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen:

l^?ig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Luftkühlers mit Zwangs-Kühlung nach der Erfindung ist;

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2, einer Hälfte des Luftkühlers der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine zweite Ausführun;*r.--form des Luftkühlers mit Zwangszug nach der .^r-

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findung,

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines Luftkühlers mit Zwangszug nach der Erfindung.

Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt ein Luftkühler eine Kontaktkammer 1 mit einer Oberwandung 2 mit Öffnungen 3» in denen mit Diffusoren ausgestattete Ventilatoren 4 angeordnet sind, und weist eine Seitenumfangsflache 6 auf, die über eine Höhe H über dem Erdboden zur Bildung eines Lüfteintritts/6ffen ist. Über den gesamten Querschnitt der Kammer oberhalb des Lufteintritts 7 erstreckt sich ein Gegenstrom-Wärmeaustauscherkörper 8, über dem ein Verteilernetz 9 der zu kühlenden Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, angeordnet ist. Der Wärmeaustauscherkörper und dieses Verteilernetz sind schematisch in Fig. 2 dargestellt, da sie von an sich bekannter Bauart sind. Unter dem Wärmeaustauscherkörper 8 schließlich ist ein Auffangbecken 10 für die gekühlte Flüssigkeit vorgesehen.

Die Kontur der Oberwandung 2 der Kammer 1 hat die Form eines sternförmigen Polygons mit 4 Armen mit einem Symmetrie-Zentrum, dessen benachbarte Seiten zueinander senkrecht stehen. Genauer kann diese Kontur definiert werden als die der Anordnung, die gebildet ist durch die Veranigung eines Quadrats mit der Seitenlänge 2t mit vier Quadraten von der Seitenlänge P derartiger Ausbildung, daß jedes eine seiner Seiten gemeinsam mit einem Teil einer Seite von der Länge 2-P, in der Mitte dieser Seite mit der Seitenlänge 2 Ji , hat.

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Bezeichnet man mit S₁ die Oberfläche dieses Kühlers ,

ι 2
so ergibt sich S₁ = 8 χ L .

Ist R der Radius des TJmfangs mit der gleichen Fläche wie S₁, so istTTR² = 8 I ² oder R = £^ .

Ist P₁ der Umfang des Kühlers nach der Erfindung, Pp der Umfang eines kreisförmigen Kühlers gleicher Oberfläche, so ergibt sich P₁ = 16 1 und P = 2TTR oder, indem man das Verhältnis dieser

P 1 6 P
beiden Größen 1 = ^ bildet und indem man R durch

P₂" 2~R
^ ersetzt, erhält man

Man sieht also, daß der Luftkühler nach der Erfindung bei gleicher Oberfläche einen Umfang aufweist, der 1,6 χ größer als der Urnfang des Kühlers kreisförmiger G-estalt ist. ο ο mit erfordert für ein und den gleichen Lufteintrittsquerschnitt der Luftkühler nach der Erfindung eine Höhe H des Lufteintritts, die 1,6-fach kleiner als die Eintrittshöhe eines äquivalenten kreisförmigen Luftkühlers ist. Beispielsweise wird eine Lufteintrittshöhe von 16 m bei einem kreisförmigen Kühler auf 10 m bei einem Kühler, der in !Pig. I gezeigten Art, vermindert, was einen G-ewinn von 6 m Pumphöhe bedeutet; man kann somit die Leistung der Pumpanläge in beachtlicher V/eise vermindern.

Pig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Luftkühlers nach der Erfindung, dessen G-estalt analog der

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des Luftkühlers nach Pig. 1 ist, sich von letzterem jedoch durch die Tatsache unterscheidet, daß die Enden der Schenkel von der Breite I des sternförmigen Polygons mit vier Armen, welches dieser Luftkühler in der Draufsicht bildet, zu je "zwei durch eine gebrochene Linie vereinigt sind, die aus abgestuften Segmenten von der Länge £ , die untereinander

senkrecht stehen, gebildet ist. Dank dieser Anordnung sind sämtliche am Umfang des Kühlers angeordnete Ventilatoren 4 benachbart zweier angrenzender Seiten der polygonalen Kontur, welche durch die Seitenfläche 6 begrenzt ist. Nimmt man erneut die bereits mit Bezug auf den Kühler der Pig. I durchgeführte sehr einfache Berechnung vor, um die Höhe der Lufteintrittsöffnungen des Kühlers der Pig. 3 mit der Höhe der Lufteintrittsöffnungen eines Kühlers kreisförmiger Gestalt mit der gleichen Pläche und dem gleichen Lufteintrittsquerschnitt zu vergleichen, so stellt man in dem zweiten Pail fest, daß der Höhengewinn bei 1,43 liegt. Obwohl der Gewinn in der Höhe weniger groß als im vorherliegenden Pail ist, ist die zweite Luftkühlerbauart von Vorteil aufgrund'der Tatsache, daß sie sich mehr der kreisförmigen Gestalt nähert als der Luftkühler der Pig. I und eine bessere Gleichförmigkeit im Verhalten gegen Wind für verschiedene Windrichtungen bietet.

Die Gestalt der Luftkühler nach den Pig. I und 3 hat den Vorteil, deren Konstruktion aus gleichen parallelepipedförmigen Elementen 11 quadratischen Querschnitts zu ermöglichen, die jeweils einen Ventilator 4 und einen Diffusor '

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aufweisen und die entsprechend einer beliebigen, eine polygonale Kontur begrenzenden Konfiguration ausgebildet sein können.

Die Pig. 1 und 3 zeigen auch, daß die Luftkühler nach der Erfindung in Form eines zentralen Kerns K, der quadratisch nach Pig. 3 ist, vorliegen, der jedoch auch jede andere Gestalt aufweisen kann und von einer Umfangseinfassung C ·

umgeben ist, die zu einer polygonalen Außenkontur führt und auf welcher Ventilatoren 4 angeordnet sind, wobei der Kern IT nach einer abgeänderten Ausführungsform auch keine Ventilatoren im Gegensatz zu den in diesen Piguren dargestellten Ausführungsformen aufweisen kann. Darüber hinaus haben nach diesen Piguren der Kern Ή und die ümfangseinfassung C ein gemeinsames Symmetrie-Zentrum.

Diese Ausbildung einer Umfangseinfassung C (couronne peripherique G )um einen Kern H" ermöglicht es, der Außenkontur des Kühlers nach der Erfindung eine Porm zu verleihen, die näher an der kreisförmigen Gestalt des genannten zylindrischen Kühlers als die bekannter Kühler quadratischer, rechteckiger oder I-förmiger Gestalt sind, welche den Kern H bilden können. Es wird somit die Erscheinung der Rezirkulation der abgeführten Luft, die letzteren eigen ist, vermieden.

Darüber hinaus ermöglicht die Tatsache, daß die meisten der Ventilatoren, die auf dem Umfang der Oberwandung 2 angeordnet sind, in der Nähe wenigstens zweier Seiten benachbart der polygonalen Kontur der üin-

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fangseinfassung C angeordnet sind, es, daß eine maximale Anzahl von Ventilatoren auf dieser Wandung 2 verteilt werden kann, wobei die erhöhte Anzahl der Ventilatoren zur Bildung einer erheblichen Säule abgezogener Luft und somit zur Verhinderung jeder Rezirkulation dieser abgezogenen Luft in die Lufteintrittsöffnung des Kühlers beiträgt.

In Eig. 4 ist eine dritte Eühlerausführungsform mit zwei Luftkühlern nach dem Ausführungsbeispiel der Pig. 3 dargestellt, wobei diese stirnseitig mit den Enden eines ihrer Arme gegeneinandergesetzt sind. Darüber hinaus ist dieser Luftkühler über den gesamten Umfang mit einem Dach 12 versehen, das sich von seiner Umfangsfläche 6 in die Verlängerung der Oberwandung 2 erstreckt. In der Lufteintrittsöffnung, deren Querschnitt größer als der der Lufteintrittsöffnung 7 ~von der Höhe H, eigentlich des Kühlers, ist und die zwischen dem Rand des Daches 12 und dem Erdboden ausgespart ist,sind Schall- ^: dämpfer 13, beispielsweise aus einem Material auf Glaswollebasis angeordnet. Dank dieser Anordnung ist eine gute Schalldämpfung des Luftkühlers gewährleistet, wobei gleichzeitig die Druckverluste in den Schalldämpfender Verkleidungen 13 aufgrund der geringen Luftgeschwindigkeit in diesen Elementen aufgrund des großen Einlaßöffnungsquerjchnitts vermindert werden.

Im Hinblick auf eine knappe Darstellung wurde die Erfindung nur anhand dreier Luftkühlerausführungsformen erläutert zahlreiche andere polygonale Pormen können im Rahmen der Erfindung natürlich benutzt weraen.

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Claims

2 6 ü 8 2 Π 9

A 27 563

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PATENTANSPRÜCHE

IJ Luftkühler mit einer Kontaktkammer mit einer Oberwandung und einer Umfangsöffnung für die eintretende Luft, einem Verteilerne'tz für eine zu kühlende Flüssigkeit im Innern der Kammer, einem VJarineaustauscherkörper unterhalb des Verteilernetzes; Einrichtungen zum Sammeln der gekühlten Flüssigkeit unter dem Yiarmeaustauscherkörper und Ventilatoren, welche in Öffnungen in der oberen Wandung der Kammer vorgesehen sind, um Luft aus der Kammer anzusaugen und sie direkt in die Atmosphäre nach Durchgang durch den liärmeaustauscherkörper auszustossen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kammer (l) einen zentralen Kern (Έ) und eine diesen Kern (IT) umschließende umfangseinfassung bzw. einen IJmfangskranz (G) mit äußerer polygonaler Kontur aufv/eist, wobei diese Teßtilatoren (4) wenigstens zum Teil auf dieser Umfangseinfassung (ö) derart angeordnet sind, daß wenigstens die Hälfte dieser Ventilatoren (4) von Umfangskranz oder Umfangseinfassung (θ) benachbart wenigstens zweier an diese polygonale Kontur angrenzenderSeiten sind.
2. Kühler nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (H) und diese Umfangseinfassung bzw. der üffifangskranz (G) ein gemeinsames Symmetrie-Zentrum aufweisen.
3. Kühler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnetj daß die angrenzenden Seiten der polygonalen Kontur senkrecht zueinander sind.

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4. Kühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in Form einer Zuordnung von Elementen (11) in der Ausführung rechteckiger Parallelepipede vorliegt.
5. Kühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes dieser Elemente einen Ventilator (4) umfaßt.
6. Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Obervrandung (2) außen durch ein Bach (12) verlängert ist und an seinem Umfang mit dem Erdboden eine Lufteinlaßöffnung begrenzt, die wenigstens genau so groß wie die Lufteintrittsöffnung (6) ist.
7. Kühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung schalldämpfende Elemente (IJ) umfaßt.

B ί.) 9 ft 4 1 / Π 2 7 0