DE2820435A1 - Vorrichtung zur kuehlung durch zerstaeubung - Google Patents

Description

Bird Machine GomO.

USSN 797,699 * if

filed March 17, 1977

Bird Machine Company, Inc. South Walpole, Massachusetts, USA

Vorrichtung zur Kühlung durch Zerstäubung (Zusatz zu DBP... - Deutsche Patentanmeldung P 26 58 323.3)

Die Erfindung "bezieht sicn auf eine Zerstäubungskühlvorrichtung zum Kühlen großer Mengen von erhitztem Wasser und ist insbesondere auf Verbesserungen der Düsenausbildung und der Anordnung der Düsen der im DBP... (Deutsche Patentanmeldung P 26 58 323.3) beschriebenen Zerstäubungskühlvorrichtung gerichtet.

Der Druck auf die Industrie, thermische Pollution durch Abgabe

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von erhitztem Industrieanlagenwasser an Flüsse, Seen oder Meere zu vermeiden, hat den Bedarf an wirksamen Wasserkühlanlagen hoher Kapazität stark vergrößert. "Bei derartigen Anlagen kann beispielsweise gefordert sein, daß 15I0000 bis ⁷>?9oooo l/min von aus den Kühlanlagen von Kraftwerken austretendem Wasser in ausreichender Weise gekühlt wird, damit es ohne .Schaden für die Ökologie in der Umgebung abgelassen werden kann oder in das Kühlsystem der Anlage zurückgeführt werden kann. Bei bekannten Zerstäubungskühlvorrichtungen wird das erhitzte Wasser von einem Kanal, in welchem es zum Ablassen in die Umgebung oder zur Rückführung in die Anlage fließt, zu Düsen gepumpt, die an fest angeordneten Einrichtungen oder »Schwimmkörpern montiert sind und das Wasser in den Kanal zurücksprühen. Dabei werden eine große Anzahl derartiger Düsen großer Kapazität von iP9o bis zu mehreren Ί000 oder mehr l/min benötigt.

Derartige bekannte Zerstäubungskühlvorrichtungen hatten ,"jedoch verschiedene Nachteile, die dazu führten, daß man derartige Vorrichtungen für den beschriebenen Verwendungszweck als unzureichend bezeichnen mußte. Ein besonderer Nachteil lag in der zu niedrigen Kühleffektivität bezogen auf die Anschaffungs- und Betriebskosten. Ein anderer Nachteil lag darin, daß die bekannten Einrichtungen einen überschüssigen Nebel entwickelten, welcher unter Windabtriftbedingungen zu einer öffentlichen Belästigung werden kann und welcher auch einen Verlust in der Kühlvorrichtung darstellt, welcher die Kühleffektivität herabsetzt. Es wurde festgestellt, daß eine Hauptursache für diese Nachteile im Fehlen wirklich geeigneter Zerstäubungseinrichtungen in den bekannten Vorrichtungen lag.

Insbesondere sind die Zerstäubungsdüsen, welche für den vorliegenden Zweck allgemein verwendet werden, von der Art, welche einen konischen Zerstäubungsstrahl erzeugen, der die Düse umgibt und beim Aufsteigen nach außen expandiert und danach mehr

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oder weniger vertikal in das Auffanggefäß herabfällt. Da die Düse nahe der Oberfläche angeordnet ist, bildet der blattförmige Strahl eine Doppelvorhangwand, welche die Düse umgibt und mit beträchtlicher Wirkung den Zutritt von frischer, ungesättigter Luft zur unteren Oberfläche des Zerstäubungsstrahls, das heißt zur inneren Oberfläche der Vorhangwände des Zerstäubungsstrahls und in etwas geringerem Ausmaß zur inneren oberen Oberfläche des Zerstäubungsstrahls, blockiert. Somit wird eine wirksame Kühlung des zerstäubten V/assers durch Konvektion zur und Verdampfung in die Luft weitgehend begrenzt auf die äußere Oberfläche des Zerstäubungsstrahls. Ferner neigen bekannte Ausführungen derartiger Düsen dazu, einen keinesfalls gleichförmigen Sprühstrahl mit einem wesentlichen Anteil übergroßer Tropfen(mit einem Durchmesser von 25,4 mm oder mehr) zu bilden. Schließlich können derartige Düsen nur dort verwendet werden, wo sie durch das Auffanggefäß umgeben werden, und sie sind nicht zur Anbringung im Tiereich an der Seite des Auffanggefässes geeignet, wie es erwünscht sein kann.

Im eingangs genannten Hauptpatent wird eine verbesserte und wirk saniere Zerstäubungskühlvorrichtung beschrieben, welche mit Abstand voneinander angeordnete Gruppen von einander zugeordneten Zerstäubungsdüsen aufweist, wobei Jede Düse derart ausgebildet und angeordnet ist, daß das V/asser aus ihr mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 1^9ο 1/mm, und zwar in einem kohärenten Strahl auf einem Pfad mit einem aufwärts gerichteten Winkel zwischen der Vertikalen und der Horizontalen und in einem Winkel zum Pfad des durch j ede andere zugeordnete Düse ausgestoßenen Strahls derart, daß die Strahlen von einander zugeordneten Düsen sich in im wesentlichen einer gemeinsamen Zone jenseits der Düsen durchschneiden, bevor sich die Strahlen merklich aufgespalten haben, und wodurch die Strahlen in einen Sprühnebel von Tropfen zerbrochen werden, der eine resultierende Plugbahn in einer Richtung weg von den einander zugeordneten Düsen

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hat, wobei der Sprühnebel in der Plugbahn nach aufwärts und danach abwärts in ein Auffanggefäß voranschreitet.

Die im Hauptpatent beschriebenen Düsen zur Verwendung in der Zerstäubungskühlvorrichtung sind gekrümmte Rohre von entweder rundem oder rechteckigem Querschnitt, welche an einem Ende an ein Sammelrohr angefügt sind, in welchem die Strömung quer zu den Einlassen zu den Düsenrohren verläuft, und wobei die anderen Enden der Düsen einander entgegen gerichtet sind, um die Strahlen wie im vorstehenden Absatz beschrieben auszustoßen. Derartige Düsen haben den Vorteil geringer Herstellkosten, sie sind jedoch noch nichtvollkommen zufriedenstellend, zumal ihrer Konstruktion innewohnende Reibungsverluste die Energiekosten vergrößern und somit die Gesamtwirtschaftlichkext in einem unerwünschten Ausmaß beeinträchtigen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Hauptpatent beschriebene Zersteubungskühlvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß die Reibungsverluste an den Düsen verringert werden und somit die Gesamtwirtschaftlichkeit zumindest in einem Ausmaß vergrößert wird, welches die zusätzlichen Kosten der erforderlichen speziellen Maßnahmen rechtfertigen, verglichen mit den Herstellkosten für die Düsen gemäß dem Hauptpatent.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch dessen Kennzeichenmerkmale gelöst. Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäß verbesserte Düsenkonstruktion umfaßt also einstückig ausgebildete endständige Zweigrohre eines "Basisrohrs, welche axiale Verlängerungen des Basisrohr?bilden und derart gekrümmt sind, daß sie Auslaßenden bilden, die in entgegengesetzten WinKeln zur Achse des Basisrohrs verlaufen, wobei das Basisrohr

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einen größeren Durchmesser als die Zweigrohre aufweist, welcher für eine Verbindung mit einem Versorgungsrohr angepaßt ist. In einer bevorzugten Düsenkonstruktion hat das Basisrohr einen kreisförmigen Querschnitt an dem Ende, welches für eine Verbindung mit dem Versorgungsrohr angepaßt ist, und die Querschnittsfläche des Basisrohrs ist fortschreitend verringert in Richtung auf die Einlasse der Zweigrohre« Vorteilhafterweise ändert sich auch die Ouerschnittsform des Basisrohrs fortschreitend von einem einzigen kreisförmigen Querschnitt an den für eine Verbindung mit dem Versorgungsrohr angepaßten Ende zu zwei im wesentlichen kreisförmigen Teilauerschnitten, welche längs einer Seite miteinander verbunden sind und die Einlasse zu den Zweigrohren bilden, und das Versorgungsrohr ist in Längsrichtung gekrümmt.

Die Erfindung umfaßt ferner eine verbesserte Anordnung der Düsenstrahlen, welche den Vorteil der Neigung der Zerstäubungsstrahlen ausnutzt, Luftströme zu erzeugen, die allgemein parallel zu ihnen und in derselben Richtung strömen. Gemäß dieser Anordnung ist eine Anzahl von Düsen in einem oder mehreren Bündeln gruppiert, wobei jedes Bündel sich um einen gemeinsamen Raum herum erstreckt, vorzugsweise diesen im wesentlichen umgibt, derart, daß die Zerstäubungsstrahlen aus den Düsen gegen eiiE η zentralen Bereich des Raumes gerichtet sind, sich jedoch nicht soweit erstrecken.

Die Querschnittsfläche des Auslaßendes jedes Düsenzweigrohrs und des resultierenden ausgestoßenen Strahls ist wenigstens 12,8993

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cm , bei einer minimalen Querschnittserstreckung von 25,4- mm. Die Strahlen werden in einem mehr oder weniger geraden (nicht divergenten) Pfad ausgestoßen, wobei ein fächerförmiger Strahl mit breitem Winkel unerwünscht ist, und schneiden sich auf erwünschte Weise in einer Entfernung von etwa 7,12 bis 4-5,72 cm vom Düsenauslaß, bevor sie sich merklich aufgespalten haben. Die Düsen sind derart montiert und ausgerichtet, daß der sich ergebende Spri-'hnebel einer Flugbahn weg von der Quelle mit einem

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Winkel zwischen der Vertikalen und der Horizontalen folgt, sodaß im wesentlichen kein Rückfall von Sprühnebel in den nachfolgend gebildeten Sprühnebel erfolgt. Die sich kreuzenden Strahlen haben vorzugsweise etwa das gleiche Volumen, wobei ihr verbundenes Volumen 189o bis I89oo l/min oder mehr beträgt. Die Strahlen sollten bei einem Staudruck, von beispielsweise 3,6.576 bis 3,9624-mV/S, ausgestoßen werden, welcher zur Erzeugung einer resulttierenden Sprühnebel-Flugbahn von ausreichender Länge geeignet ist, wobei diese Länge erwünschtermaßen wenigstens 6,o96 m, vorzugsweise 12,192 m oder langer ist, und der Strahl sich während seines Verlaufs in eine Fächerform ausbreitet.

Vorzugsweise sind die einander zugeordneten Düsen derart angeordnet, daß sich die Achsen ihrer Auslaßöffnungen und die durch diese ausgestoßenen Strahlen in einem eingeschlossenen Winkel von etwa 6o°bis 8o° durchschneiden. Bei höheren V/inkeln machen die verringerte Luftverweildauer der kleineren Tropfen (beispielweise 6,35 ^mm oder weniger) zuzüglich einer viel größeren Neigung zur Erzeugung von Mikrotropfen oder Nebel, die im bevorzugten Winkelbereich vorherrschenden größeren Tropfen gewöhnlich erwünschter. Eingeschlossene Winkel mit einem größeren Wert als der vorstehend genannte bevorzugte Bereich erzeugen auch eine Neigung für ein übermäßiges Zurückfallen. Andererseits erzeugen eingeschlossene Winkel mit einem kleineren Wert a¹s der bevorzugte Bereich eine Neigung zum Herbeiführen eines Tropfengrößenbereichs, welcher größer ist als für ein wirksames Kühlen erwünscht, einschließlcih großer Wasseraufschläge.

Die Geschwindigkeit der Strahlen beim Auftreffen sollte ausreichend sein, um ein intensives Eindringen der Strahlen ineinander sicherzustellen, wobei sie in einen Sprühnebel von Tropfen mit der gewünschten Plugbahn zerbrechen und nicht große Wassereinheiten bilden, die zurückfallen oder einen nur kurzen Weg zurücklegen, wie dies bei unangemessenen Geschwindigkeiten der Fall

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ist. Es wurde gefunden, daß Auftreffgeschwindigkeiten im Bereich von 7,62 bis 1o,668 m/sec gewöhnlich geeignet sind und daß höhere Geschwindigkeiten mitjden zugehörigen höheren Energiekosten nicht nötig sind.

Kurz zusammengefaßt schafft die Erfindung also eine Vorrichtung zur Zerstäubungsklihlung von großen Mengen von erhitztem Wasser mit einer Mehrzahl von eine Zerstäubung herbeiführenden Einrichtmgen, von denen jede aus einer Mehrzahl von einander zugeordneten, durch ein Rohrsystem mit Pumpen verbundenen Düsen besteht, von denen jede einen Auslaß aufweist, der derart ausgebildet und angeordnet ist, daß das Wasser in einem kohärenten .Strahl ausgestoßen wird, welcher auf den durch jede andere zugeordnete Düse ausgestoßenen Strahl in einer gemeinsamen 7.one jenseits der Düse mit einer Kraft auftrifft, die die Strahlen in einen Spr; hnebel von Tropfen mit einer resultierenden Plugbahn weg von den Düsen in ein Auffanggefäß zerbricht· Die Düsen sind einstückig ausgebildete endständige Verzweigungsrohrverlängerungen eines Basisrohrs, welche gekrümmt sind zur Schaffung von Auslaßenden, die in entgegengesetzten Winkeln zur Achse des Basisrohrs angeordnet sind, das ein Ende von größerem Durchmesser als die Zweigrohr", hat, welches das Basisrohr mit einem Versorgungsrohr verbindet.

Die vorliegende Erfindung schafft im Ergebnis eine verbesserte Düsenkonstruktion, welche die Reibungsverluste an den Düsen auf ein Minimum reduziert und somit die Gesamtwirtschaftlichkeit auf einen Betrag vergrößert wird, welcher größer ist als zur Rechtfertigung der für die speziellen Maßnahmen benötigten zusätzlichen Kosten erforderlich, verglichen mit den Herstellkosten der im Hauptpatent beschriebenen Düsen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

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Figur 1 eine der Fig. 1 des Hauptpatents entsprechende schematische Draufsicht eines Abschnitts eines Strömungskanals von erhitztem Wasser, welcher mit einer Zerstäubungski^;hlvomchtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, die abwandelbar ist, um die verbesserten Zerstäubungsdüsen und deren Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zu enthalten,

Figur 2 einender Fig. 2 des Hauptpatents entsprechenden Schnitt 2-2 aus Figur 1, in Pfeilrichtung gesehen,

Figur 3 einen der Fig. 3 des Hauptpatents entsprechenden teilweise geschnittenen Aufriß eines der Module aus Figur 1,

Figur 4- einen der Fig. Λο des Hauptpatents entsprechenden fragmentarischen Grundriß einer Abwandlung der Vorrichtung gemäß Figur 1, welche ebenfalls abwandelbar ist, um Zerstäubungsdüsen gemäß der vorliegenden Erfindung zu enthalten,

Figur 5 eine der Figur 1 entsprechende Ansicht zur Veranschaulichung einer unterschiedlichen Anordnung von Düsen gemäß der vorliegeaflen Erfindung,

Figur 6 eine Seitenansicht von zwei Düsenpaaren von verbesserter Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 7 eine der Figur 6 ähnliche Ansicht eines einzigen Düsenpaars von gleicher Konstruktion und

Figuren δ und 9 Querschnitte 8-8 bzw. 9-9 aus Figur 7, in Pfeilrichtung gesehen.

Figur 1 zeigt einen Teil einer beispielsweisen Anordnung einer Zerstäubungskühlvorrichtung längs eines Strömungskanals 1o für erhitztes Wasser, welches beispielsweise aus der Kühlanlage eines Kraftwerks austritt. Es sei angenommen, daß der Strömungskanal 1o

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etwa 3o48 cm breit, 4-67,2 cm tief ist, wobei die Wassertiefe im Kanal etwas geringer ist und durch ein (nicht dargestelltes)Wehr gesteuert wird.

Wie ersichtlich ,

sind Düsenpaare gemäß dem Hauptpatent, allgemein mit 12 bezeichnet, in Einheiten oder Modulen, allgemein mit 14 bezeichnet, vorgesehen, wobei jeder Modul zwölf Düsenpaare 12 und eine allgemein mit 16 bezeichnete Pumpe aufweist. Die Pumpen 16 sind auf Steigrohren 18 (Figur 3) montiert, welche am Kanalboden auf Zementabstützungen 2o abgestützt sind und am Boden eine T-Verbindung zur Röhrenanordnung 22 haben, die sich von gegenüberliegenden Seiten der Standrohre 18 aus in Längsrichtung des Kanalbodens erstreckt und auf Zementabstützungen 24 abgestützt ist. Die Standrohre 18 sind mit Einlassen 26 für das Wasser aus dem Strom versehen, und die Pumpen 16 haben Laufräder 28, welche unterhalb der Einlasse 26 angeordnet sind, um das Wasser aus diesen nach unten in die Röhrenanordnung 22 zu pumpen. Eine turbulenzhem- ■ mende Platte 3o umgibt das Standrohr 18 an der Strömungsoberfläche, um eine Wirbelbildung des Wassers um das Standrohr 18 zu verhindern und eine stetige Strömung zu den Einlassen 26 zu schaffen.

Die Düsenpaare 12 (Figuren 2 und 3) sind an Rohrabschnitten 32 montiert und stehen mit dem Innenraum dieser in Verbindung. Ein Ende der Rohrabschnitte 32 ist geschlossen und das andere Ende ist an ein T-Paßstück 34 oben auf Steigrohren 36 angeschraubt, welche mit der Röhrenanordnung 22 verbunden sind, so daß die Achsen der Rohrabschnitte 32 sich in Längsrichtung des Strömungskanals 1o erstrecken. In jedem Modul 14 sind jeweils zwei Rohrabschnitte 32 und Düsenpaare 12 mit jedem der sechs Standrohre 36 verbunden. Jede Düse eines Düsenpaars 12 hat die Form eines Rohrs 38, welches sich von seinem Einlaßende aus, das mit dem Inneren des Rohrabschnitts 32 in offener Verbindung steht, bis zu einem im wesentlichen geraden Abschnitt krümmt, der in einem

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Auslaß der Düse endet. Ohne Belüftung an der Düse können die Rohre 38 einen vollständig gleichmäßigen Querschnitt haben, wie in Fig. 2 gezeigt. Wie in Fig. 2 dargestellt, haben die Düsen 38 jedes Düsenpaars 12 einen runden Querschnitt, obgleich sie auch von anderer Gestalt sein können, sie sind an die Rohrabschnitte 32 an gegenüberliegenden S_eiten von dessen Achse angeschlossen, und die Auslaßenden der Dösen 38 verlaufen in gleichen gegenüberliegenden V/inkeln von etwa 35 zur Achse des Rohrabschnitts 32. Die Düsenstrahlen treffen in einem eingeschlossenen Winkel von etwa 7o aufeinander auf, so daß der resultierende Wasserspritzer oder Sprühnebel, durch Pfeillinien 4-o in Fig.2 angedeutet, in einem Winkel von etwa 35 ° zur Achse jedes Düsenauslasses verläuft. Die Rohrabschnitte 32 sind an dje Paßstücke 34- mit den Düsen 38 derart angeschlossen, daß der sich aus dem Aufprall ergebende Sprühnebel in einem Winkel zur Vertikalen verläuft, so daß der Sprühnebel einer gewünschten Flugbahn weg von seiner Quelle folgt. In einem ruhigen Bereich kann dieser Winkel vorzugsweise etwa 4-5 ° betragen. V/o der Strahl sich im vorherrschenden Wind befindet, ist der Winkel zur Horizontalen in erwünschter Weise kleiner, um eine ähnliche durchschnittliche Flugbahn aufrechtzuerhalten, und kann so niedrig wie 2o ° sein. Die zwei Rohr ab schnitte 32 sind an das Rohrpaßstück 34- derart angeschlossen, daß die Strahlen aus jedem Düsenpaar in gegenüberliegende Seiten von der Achse der Rorhabschnitte 32 aus gerichtet sind, wobei das Zerstäubungsmuster gemäß Figur 1 erzeugt wird.

Wie dargestellt, ist jeder Modul 14- zum größten Teil im Wasser eingetaucht, außer dem Pumpenmotor und den Düsenpaaren 12, den Abschnitten 32 und den Paßstücken 34-. Eine derartige Anordnung ist erwünscht, da eine Wasserumgebung weniger korrosiv für das in der Vorrichtung verwendete Metall ist als eine Sprühnebel- und LuftUmgebung, insbesondere wenn Salzwasser verwendet wird, und da das unter Wasser abzustützende Gewicht wesentlich geringer als in der Luft ist. Die Anordnung der Düsenpaare

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12 zum Richten der Sprühnebel in gegenüberliegende Seiten zur Längsachse der Module 14 in und gegen den vorherrschenden V/ind, wie in Fig. 1 gezeigt, ist erwünscht für eine gute Luftzirkulation durch den Sprühnebel. In diesem Zusammenhang ermöglichen, wie oben erwähnt worden ist, die flachen bogenförmigen und fächerartigen Wasserspritzer, welche durch die Düsenpaare 12 gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, eine wesentlich bessere Luftzirkulation, als dies bei runden oder konischen Wasserspritzern erreicht xverden kann, welche in erster Linie bei den bekannten Kühlvorrichtungen verwendet wurden. Es versteht sich jedoch, daß die Anordnung gemäß Fig. 1 einschließlich der Anzahl der Düsen pro Modul, deren Richtung und die Art der Modulabstützung (welche auf Schwimmkörpern oder an Land sein kann), nur beispielhaft sind und daß verschiedene andere Anordnungen geeignet sind, wie nachstehend weiter erörtert.

Die Rollenanordnung 22 zwischen der Pumpe 16 und den ersten Düsenpaaren 12 an beiden Seiten der Pumpe kann beispielsweise 6o,96 cm im Duchmesser sein. Jenseits jedes Standrohrs 36 kann der Durchmesser der Röhrenanordnung 22 verringert werden, um den Druck an den weiteren Düsenpaaren 12 von der Pumpe 16 gleichzuhalten.

Es ist möglich, eine dritte Düse zu verwenden, wobei die drei Düsen an den Punkten eines Dreiecks angeordnet sxnd, sodaß ihre Strahlen sich in demselben eingeschlossenen Winkel längs einer gemeinsamen Zone durchschneiden. Die Verwendung von zwei Düsen wird jedoch bevorzugt, und die Verwendung von mehr als drei Düsen, deren Strahlen wechselseitig aufeinander auftreffen, ist gewöhnlich unerwünscht. Wo mehr als zwei Düsen verwendet werden, ist es wichtig, daß sich die aus desen austretenden Strahlen einander längs einer gemeinsamen Zone durchschneiden, zumal Versuche im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gezeigt haben, daß, wenn der Zerstäubungsstrahl aus einer oder mehreren Düsen zu-

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sätzlich zu einem ersten Paar von Düsen den aus dem Düsenpaar resultierenden Zerstäubungsstrahl schneidet, die Wirkung in einem nachteiligen Zerreißen des gewünschten Strahls liegt einschließlich einem übermäßigen Zurückfallen und einem Bilden von übergroßen Wassereinheiten, welche die Kühlwirksamkeit ernsthaft beeinträchtigen .

Figur 4 zeigt eine von verschiedenen möglichen alternativen Zerstäubungsmodulanordnungen gegenüber der in Fig. 1 gezeigten, wobei in Fig. 4- für entsprechende Teile der vorangehenden Zeichnungsfiguren entsprechende Bezugsziffern, jedoch in eingestrichener Form, verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Module 14-' am Boden an den Seiten des Kanals 1ο¹ abgestützt. Pumpen 16' sind oberhalb von zum Kanal 1ο¹ hin offenen Becken 92 abgestützt, in welchen ihre nicht dargestellten Flügelräder und Gehäuse angeordnet sind, wobei die Flügelräder das Wasser nach aufwärts in die Röhrenanordnung 22' pumpen, welche an Bodenabstützungen 24-' montiert sind. Düsenpaare 12' haben im dargestellten Ausführungsbeispiel eine rechtwinklige Querschnittsform und stehen an gegenüberliegenden Seiten eines mit der Röhrenanordnung 22' in Reihe verbundenen Rohrabschnitts vor derart, daß die sich aus dem Aufprall der Wasserströme ergebenden Sprühnebel eine Fallbahn über das kanalförmige Auffanggefäß haben und in diesem enden.

Die Anbringung der Module an Land gemäß Fig. 4- hat wesentliche Vorteile hinsichtlich einer leichten Montage und Wartung. Es ist zu beachten, daß konische Sprühnebel gemäß dem Stand der Technik nicht für eine Anbringung der Vorrichtung an Land geeignet sind, da die Sprühnebel nur gegen eine einzige Seite eines Moduls gerichtet werden müssen. Wenn der Kanal breit genug ist, können Düsenpaare, wie dargestellt, einander gegenüberliegend angeordnet werden und Sprühnebel mit einer Flugbahn bilden, welche sich etwa bis zur halben Strecke quer zum

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Kanal erstreckt. Alternativ können die Düsenpaare an einer Seite des Kanals zwischen denen an der anderen Seite des Kanals angeordnet sein, um Sprühnebel mit einer Plugbahn zu bilden, die sich annähernd quer über den Kanal erstreckt.

Eine andere alternative Modulanordnung,welche jedoch in der Zeich nung nicht gezeigt ist, umfaßt Module ähnlich den Modulen 14-' aus Fig. 4·, wobei jedoch zwei der düsentragenden Rohrabschnitte Ende an Ende miteinander verbunden sind an jeder Düsenanordnung, wobei deren Sprühnebel in gegenüberliegende Seiten der Röhrenanordnung 22* gerichtet sind, welche an oder oberhalb der Oberfläche des im Kanal Ίο¹ befindlichen Wasserstroms an feststehenden oder schwimmenden Abstützungen abgestützt ist. und wobei die Pumpen entweder an Land oder an feststehenden oder schwimmenden Abstatzungen im Wasserstrom abgestützt sind.

ρ Die ouerschnittsfläche jeder Düse kann bis etwa 129,o32 cm oder sopar größer sein bei einer bevorzugten minimalen Quer-

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ccbnittsflache von etwa 25f³,o64 cm . Während m der Zeichnung dargestellt ist, daß das erhitzte Wasser von einer Quelle gepumpt wird, die in üblicherweise auch das Auffanggefäß ist, können die Quelle und das Auffanggefäß separat vorgesehen sein, und das Auffanggefäß braucht nicht ein Kanal zu sein, obgleich dies gewöhnlich der Fall ist.

Nachfolgend werden die durch die folgende Zusatzerfindung geschaffenen Verbesserungen anhand eines in den Figuren 5 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Figur 5 zeigt eine andere Modulanordnung, welche konstruiert ist, um den Vorteil des "Schornstein"-Effekts eines Anordnens der Düsenpaare in Bündeln auszunutzen, von welchen die Strahlen in Richtung auf ein gemeinsames Zentrum austreten. Der Auffangbe-

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hälter ist als ein Kanal dargestellt, obwohl er auch eine andere Form, wie beispielsweise eine lagunenartige, aufweisen kann. Die allgemein mit 112 gekennzeichneten Düsenpaare sind in Modulen angeordnet, welche allgemein mit 114 gekennzeichnet sind.

Jedes Modul besitzt eine Pumpe Ί16-, welche von einer turbulenzhemmenden Platte 13o umgeben ist, deren Ausbildung und Unter-Wasser-Abstützeinrichtung der in Fig. 1 gezeigten entsprechen kann. Die Pumpe 116 jedes Moduls 114 ist mit ihren Düsenpaaren 112 durch eine auf Abstützungen 124 angeordnete Unterwasser-Röhrenanordnung 122 ähnlich der RöhrenanOrdnung 22 und den Abstützungen 24 gemäß Figur 1 sowie Standrohre 136 verbunden, welche den Standrohren 36 gemäß Fig. 1 entsprechen, außer daß ,jedes andere Standrohr als das eine mit 136a bezeichnete nur ein mit seinem Kopf verbundenes Düsenpaar 112 aufweist, während das Standrohr 136a zwei derartige Düsenpaare 112 besitzt. Die Module in der Mitte dieser Zeichnungsfigur besitzen sechs Düsenpaare, während die Module an den Seiten fünf Düsenpaare 112 aufweisen.

Die Anordnung der Module ist derart, daß Gruppen von acht Düsenpaaren an vier unterschiedlichen Modulen ihre Zerstäubungsstrahlen in Richtung auf das, jedoch nicht bis zum Zentrum eines gemeinsamen Raums S richten, welcher ausreichend groß ist, sodaß nur die Ecken der Zerstäubungsstrahlen einander überlappen. Eine Anordnung dieser Art erzeugt ein Luftströmungsmuster, welches für eine wirksame Kühlung sehr günstig ist, indem die Zerstäubungsstrahlen jeder Gruppe einen Strom von Frischluft zum äußeren Umfang der Räume S herbeiführt, um die erhitzte, dampfbeladene Luft zu verschieben, welche in einer zentralen Säule wie in einem Schornstein aufsteigt und somit entfernt wird. Die Anzahl und Anordnung der Düsenpaare pro Modul und pro Raum S kann leicht vielfach variiert werden, wobei man einen ähnlichen vorteilhaften Effekt einer derartigen Zerstäubungsstrahlgruppierung

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beibehält.

Figur 6 zeigt zwei Düsenpaare gemäß der durch die vorliegende Erfindung geschaffenen verbesserten Konstruktion, und Figur 7 zeigt ein einziges derartiges Paar von Düsen, welche beispielsweise auf den Standrohren 136a bzw. 136 gemäß Figur 5 angebracht sind, obgleich sie auch bei anderen Düsenanordnungen, wie beispielsweise den oben beschriebenen verwendet werden können. Die allgemein mit I4o bezeichneten Düsenpaare sind im Fplle der Ausführung gemäß Figur 6 am Rohr 136a mittels eines Paßstucks montiert, welches einen im Querschnitt kreisförmigen Basisabschnitt 142 mit demselben Innendurchmesser wie das Rohr 136a hat, und wobei das Rohrpaßstück einen Endflansch 144 aufweist, der an einen entsprechenden Flansch 146 am Ende des Rohrs 136a angeschraubt ist. Jenseits des Abschnitts 142 besitzt das Paßstück zwei Zweigrohre 148, 149, von denen jedes einen runden Querschnitt und denselben verringerten Durchmesser zum Herbeiführen der halben Kapazität des Abschnitts 142 aufweist. Jedes Zweigrohr 14^ und 149 krümmt sich sanft und allmählich nach außen zu einem Endflansch 15ο bzw. 151. Die Strömung vom Rohr I⁷>6a durch den Paßstückabschnitt 142 spaltet sich gleichmäßig zwischen den beiden Zweigrohren an einer scharfen inneren Endverbindung 152 dieser. Die Strömungsachsen an den Flanschen 15o und 151 durch die Rohrzweige 148 und 149 verlaufen wie für die daran befestigten Düsenpaare gewünscht.

Gemäß Figur 7 ist das einzige Düsenpaar 14ο am Standrohr 136 mittels eines ellbogenförmigen Rohrpaßstücks 154 von kreisförmigem Querschnitt und demselben Innendurchmesser wie der des Rohrs 136 angebracht. Das Paßstück 154 weist einen Endflansch 156 auf, welcher an einen entsprechenden Flansch 158 am Rohr 136 angeschraubt ist, sowie einen Flansch 165 an seinem gegenüberliegenden Ende. Das Paßteil 154 krümmt sich sanft und allmählich zu

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seinem Auslaßende, wo die Strömungsachse wie für das daran befestigte Düsenpaar gewünscht verläuft.

Jedes Düsenpaar besitzt einen hohlen Basisabschnitt 162 von kreisförmigem Querschnitt und demselben Enddurchmesser wie der des Paßstückzweigs bzw. Paßstücks, mit welchem er verbunden ist. Der Basisabschnitt 162 weist einen Endflansch 164· auf, welcher mit Endflanschen 15o, 151 und 16o zusammenwirkt, mit einem von denen er verschraubt ist. Von seinem flanschartigen Ende aus haben gegenüberliegende Wände des Abschnitts 162 zunehmend verkürzten Radius, um den Innenquerschnitt in einen im wesentlichen ovalen Querschnitt oder zwei flache Seiten mit runden Enden, wie in Figur 8 bei 162a ersichtlich, zu ändern. Jenseits der Schnittlinie 8-8 in Figur 7 sind die zentralen Abschnitte der flachen Seiten des Bereichs 162a allmählich einander entgegengesetzt nach innenfgekrümmt, um zwei separate Rohrabschnitt; 166 und 167 zu bilden, welche koaxial mit den abgerundeten Enden des Abschnitts 162a sxnd und innen längs einer scharfen Kante 168 miteinander verbunden sind, wie in Figur 9 gezeigt. Jenseits der Schnittlinie 9-9 in Figur 7 sind die Rohrabschnitte 166 und 167, welche die einzelnen Düsen bilden, allmählich entgegengesetzt gekrümmt und in ihrem Durchmesser leicht verringert, um Auslaßenden 166aund 167a in gev;ünschtem Windel zueinander zu bilden.

Es ist zu bemerken, daß bei den Düsenpaaren 14-O und ihren Rohrpaßstücken die Strömung nur eine Biegung durchzuführen hat, welche durch den Winkel des Düsenpaars zur Achse des Rohrs, an welchem das Düsenpaar angeschlossen ist, erforderlich ist, und dies erfolgt in einer allmählichen Krümmung. Die Strömung verläuft axial in die Düsenrohre, bei geringerer breiterer StrÖ.mungskrümmung zu den Düsenauslässen. Im Vergleich hierzu erfordern die Düsenanordnungen gemäß dem Hauptpatent zwei rechtwinklige Wendungen der

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Strömung, und zwar eine vom Standrohr zum düsentragenden Rohr sowie eine andere von letzierem Rohr in die einzelnen Düsenrohre. Zusätzlich erfolgt eine größere Krümmung des Strömungsweges in den einzelnen D.senrchren te: den D'- ε en an Ordnungen gemäß dem Hauptp-tent. Tie durch die vorliegende Erfindung geschaffenen Unterschiede verbessern merklich die Düsen und die Paßstücke gemäß den Firuren 6 bis 9 hinsichtlich verringerter Reibungsverluste der Staudrucks. Ihre sanften Lbergänge von Einzelströmung m Poppelstrt'rcung: mit verringerten Querschnitt kommen zu diesem Vorteil nr-ch hinzu.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE :

   1, Vorrichtung zur Kühlung großer Mengen von erhitztem Wasser, mit einer Röhrenanordnung, welche mit einer Mehrzahl von Zerstäubungseinrichtungen für den Austritt von Wasser als mit Abstand voneinander befindliche Sprühstrahlen verbunden ist, einer Einrichtung zum Pumpen von erhitztem Wasser von einer Wasserquelle durch die Röhrenanordnung zu den Zerstäubungseinrichtungen, einem Auffanggefäß zum Sammeln des zerstäubten Wassers und einem Auslaß für den Austritt des gekühlten Wassers aus dem Auffangsgefäß (nach DBP ... deutsche Patentanmeldung P 26 58 323.3), dadurch gekennzeichnet, daß jede Zerstäubungseinrichtung aus einer Mehrzahl von einander zugeordneten, an die Röhrenanordnung

   (122) angeschlossenen Düsen (112,140) besteht, die jeweils so angeordnet sind, daß der aus der Düse ausgestoßene Strahl gleichzeitig auf den durch jede andere ihr zugeordnete Düse (112,140) ausgestossene Strahl in einer gemeinsamen Zone jenseits der Düsen (112,140) vor einer merklichen Aufspaltung des Strahls mit einer Kraft auftrifft, welche die Strahlen in einen Sprühnebel von Tropfen zerbricht, dessen resultierende gewölbte Flugbahn sich von den zugeordneten Düsen (112,140) in einem Winkel zwischen der Vertikalen und der Horizontalen weg erstreckt und in dem Auffanggefäß (10,1O¹) endet, daß die zugeordneten Düsen (112,140)durch mit einem Basisrohrabschnitt (162) einstückig ausgebildete Zweigrohrabschnitte (166,167) gebildet sind, welche sich allgemein axial von einem Ende des Basisrohrabschnitts (162) aus erstrecken, axial mit dem Basisrohrabschnitt (162) in Verbindung stehende Einlaßenden haben, und zur Bildung von in entgegengesetzten Winkeln zur Achse des Basisrohrabschnitts (162) angeordneten Auslaßenden (166a, 167a) gekrümmt sind, und daß der Basisrohrabschnitt (162) ein Ende mit größerem Durchmesser als die Zweigrohrabschnitte

   9 ρ η f. Z₁ q / ρ R q 3

   ("¹66, 167) hat, der ^fir einen Anschluß an ein Versorgungsrohr ( angepaßt ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede zugeordnete Düse (I''2, i4-o) eine Kapazität zum Ausstoßen von l/acser mit einer Gtr^mungsgeschwlndigkeit von wenigsten 1?9o l/min in einen kohärenten Htrahl hat, der e:ine Ouersohnittsf^; eche

   ρ
   von wenigstens 12,9o? cnr~ und eine mrinimale Querschnittserstreckung von 2,54- era besitzt.

   Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ouerschnittsfläche v;en.Lgötens 51,615 cm'" beträgt.

   4-. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Λ bis ?, dadurch gekennzeichnet, daß ,jede Zerstäubungseinrichtung aus zwei einander zugeordneten Düsen (112, 14-o) besteht.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprache 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe (166a, 167a) der Düsen (112, 14o) ausgebildet sind zum Ausstoßen von Strahlen mit im wesentlichen kreisförmigem ouerschnitt.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Winkel im Rereich von etwa 60 ° bis 7o ° liegt.

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisrohr (162) an seinem Ende einen kreisförmigen Ouerschnitt hat, wobei die Querschnittsfläche des Basisrohrs (162) in Richtung auf die Einlasse der Zweigrohre (I66, 167) fortschreitend verringert ist.

   ?,. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die

   Ω098ΑΠ/0693

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   -8er-

   Querschnittsgestalt des Basisrohrs (162) sich fortschreitend von einem einzigen kreisförmigen Querschnitt an dem Ende des Basisrohrs (162) in zwei im wesentlichen kreisförmige Teilnuerschnitte ändert, die längs einer die Einlasse zu den Zweigrohren (166, 167) bildenden Seite miteinander verbunden sind.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Versorgungsrohr (154.) gekrümmt ist.

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Zerntäubungseinrichtungen in einem oder mehreren Bündeln angeordnet sind, wobei sich ,jedes Bündel um einen gemeinsamen Raum(S)in dem Auffangbehälter (io, I0¹) erstreckt, derart, daß die austretenden Sprühstrahlen gegen den zentralen Bereich des Raums (S) gerichtet sand, sich jedoch nicht bis zu diesem erstrecken.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 1o,dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungseinrichtungen jedes Bündels derart angeordnet sind, daß die aus ihnen austretenden Sprühstrahlen den Raum (S) im wesentlichen umgeben.

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