DE2930567C2 - Vorrichtung zum Abkühlen von Kühlwasser, in Naturzug-Kühltürmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abkühlen von Kühlwasser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Die Vorrichtung nach dem Hauptpatent 25 32 544 verbindet die Vorteile von Naß- und Trockenkühlung miteinander dadurch, daß das abzukühlende warme Kühlwasser auf nur einer Fläche der ähnlich wie bei reinen Naßkühltürmen angeordneten Rieselplatten auftrifft und folglich auch nur an einer Fläche abläuft

Hierdurch wird erreicht daß eine erheblich verringerte Wasseroberfläche unmittelbar der Luft dargeboten, mithin naßgekühlt wird. Die auf der anderen trockenen Fläche jeder Rieselplatte vorbeistreichendr Luft

ίο bewirkt eine Kühlung in gleicher Weise wie beim Trokkenkühlen. Jeder Strömungskanal hat eine nasse und eine trockene Wand. Hierdurch wird im oberen Endbereich jedes Strömungskanals trockene mit feuchter Luft intensiv gemischt, so daß es unter Vermeidung jeglicher zusätzlicher Hilfsmittel, wie Ventilatoren, zu einer innigen Durchmischung der trockenen und feuchten Luftteilmengen kommt Hierdurch wird die Schwadenbildung minimal und fast so gerning gehalten wie beim reinen Trockenkühlen.

Hierdurch wird einerseits die bei reinem Naßkühlen auftretende Schwadenbildung und die damit verbundene Umweltbelastung vermindert wobei die bei reinem Trockenkühlen erforderlichen Rippenrohre durch die nur geringfügig umgestalteten, beim Naßkühlen QbIichen Rieselplatten ersetzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art hinsichtlich ihrer kombinierten Naß-Trocken-Kühlwirkung noch zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe äst gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen nach dem Hauptpatent 25 32 544 vorgesehen, daß das Verhältnis aus der Höhenabmessung jeder Rieselplatte zum Abstand von der benachbarten Rieselplatte nicht größer als 50 : I ist

Die mit dem Hauptpatent erzielbare Wirkung wird durch das begrenzte Verhältnis aus der Höhenabmessung jeder Rieselplatte zum Abstand von der benachbarten Rieselplatte noch verbessert. Bei zu großer Höhe der Rieselplatten kann es nämlich vor Austritt der von unten nach oben durch die Strömungskanäle strömenden Luft zu einer Benetzung auch der trockenen Seite jedes Strömungskanals durch von der benetzten Wand mitgenommene Wassertröpfchen kommen. Dies würde mindestens im Austrittsbereich ebenfalls zu einem Naßkühleffekt führen und damit die angestrebte Wirkung verschlechtern.

Vorzugsweise ist das genannte Verhältnis aus der Höhenabmessung jeder nieselplatte zum Abstand von der benachbarten Rieselplatte nicht größer als 20 :1.

Das genannte Verhältnis sollte aber auch nicht zu klein werden, um die Wärmeaustauschstrecke in den Strömungskanälen nicht zu kurz werden zu lassen. Eine zweckmäßige untere Grenze des genannten Verhältnissesist 10 : 1.

Ist der obere Bereich jeder Rieselplatte gegenüber dem vertikalen unteren Bereich geneigt (DE-AS 25 32 544, 25 37 887), so kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Projektion des oberen Bereiches auf eine horizontale Ebene mindestens 20% des Abstandes und höchstens 110% des Abstandes zur benachbarten Rieselplatte einnehmen. Geht man von üblichen Sprühanlagen aus, welche das Wasser mit Hauptrichtung vertikal von oben nach unten versprühen, so ist überraschend, daß hierbei auch eine Anordnung funktioniert, bei welcher die Projektion den Abstand zur benachbarten Rieselplatte nicht völlig überbrückt, sondern ein Spalt von maximal

80% dieses Abstandes freiläßt Man würde nämlich erwarten, daß das Wasser ohc.e jede Kühlwirkung durch den freibleibenden Spalt zwischen den Rieselplatten nach unten fällt. Nach den Feststellungen der Erfinder ist dies aber nicht der Fall. Vielmehr werden die nach unten fallenden Wassertröpfchen durch die nach oben strömende Luft so abgelenkt, daß sie auf die zu benetzenden Wände der Rieselplatten fallen.

Vorzugsweise ist der Neigungswinkel des oberen Bereiches jeder Rieselplatte gegenüber der Vertikalen nicht größer als 45°. Bei praktischen Ausführungen liegt dieser Neigungswinkel im Bereich zwischen 15 und 20°.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jede Rieselplatte am oberen Ende eine zur trockenen Seite hin abgebogene Lippe aufweist Diese Ausführung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Projektion des oberen, geneigten Bereiches auf eine horizontale Ebene nur einen Teil des Abstandcs zur benachbarten Rieselplatte überdeckt.

Die Lippe fängt Spritzwasser auf, das von der gegenüberliegenden benetzten Wand auf die trockene Wand geschleudert werden könnte.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematicher Zeichnungen an mehreren Ausführungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen konventionellen Naturzugkühlturm mit darin eingebauten Rieselplatten,

F i g. 2 nebeneinander zwei stark schematisierte, unterschiedliche Ausführungen von Rieselplatten,

Fi g. 3 eine bevorzugte Gestaltung von Rieselplatten gemäß der Erfindung.

F i g. 1 zeigt einen Naturzugkühlturm 1 konventioneller äußerer Gestalt. Auf dem Fundament des Kühlturms t ist ein Ar.ffangbecken für das gekühlte Wasser angeordnet. Auf dem Boden dieses Auffangbeckens 1 ruhen Stützen 3, die den Kühlturmmantel 4 tragen. In diesem Kühlturmmantel sind ein Tropfenabscheider 5, ein Kühlwasserverteiler 6 und insgesamt mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnete Rieseleinbauten vorgesehen. Dem Verteiler 6 wird das aufgewärmte, z. B. aus einem Wärmekraftwerk ankommende Kühlwasser über einen Kanal 8 zugeführt. Das abzukühlende Kühlwasser tropft von den Rieseleinbauten 7 nach unten in das Auffangbecken 2 und wird beim Passieren der Rieseleinbauten von der zwischen den Stützen 3 eindringenden und in Richtung der Pfeile A strömenden Umgebungsluft abgekühlt. Dabei erwärmt sich <?ie Umgebungsluft, so daß sie im Kühlturm eine geringere Dichte als außerhalb des Kühlturms annimmt und deshalb nach ober, steigt. Aus der Öffnung an der Krone des Kühlturms 1 tritt die mit verdunsteten Wasser angereicherte Luft aus. Das gekühlte Wasser wird über einen Kanal 9 dem Wärmekra'twerk oder dgl. wieder zugeführt.

Die Rieseleinbauten umfassen Rieselplatten 10 und parallel darüber angeordnete Gleichrichterplatten 11, welche mit ihrer Längsrichtung horizontal und mit ihrer Breitenrichtung etwa vertikal ausgerichtet sind und auf welche das Wasser von dem Verteiler 6 über Düsen, Spritzlöcher 12 oder dgl. aufgesprüht wird, wie im einzelnen besser in F i g. 2 zu erkennen ist. Die Gleichrichterplatten 11 haben die Aufgabe, das aus den Spritzlöchern in verschiedenen Richtungen austretende Wasser so umzulenken, daß es an ihren unteren Enden vertikal abtropft und auf die oberen, geneigten Bereiche 13 der versetzt unter den Gleichrichterplatten angeordneten Rieselplatten auftrifft. Hierdurch wird erreicht, daß nur die einen, in F i g. 1 rechtsseitigen Flächen der Rieselnlatten von dem abzukühlenden Kühlwasser benetzt werden, während die in Fig. 2 linksseitigen Flächen trocken bleiben. Auf der rechten Seite der Rieselplatten 10 steht also die Umgebungsluft, welche durch die Rieselplatten von unten nach oben strömt, in Kontakt mit dem zu kühlenden Wasser, während sie auf der linken Seite Kontakt mit der trockenen Oberfläche der Rieselplatten 10 hat Die der Umgebungsluft unmittelbar dargebotene Wasseroberfläche ist also im Vergleich zu einer Konstruktion, bei der beide Seiten der Rieselplatten benetzt sind, halbiert. Hierdurch wird entsprechend weniger Wasser verdunstet was den Feuchtigkeitsgehalt im Schwaden und die damit verbundenen unerwünschten Umweltbeeinflussungen verringert.

Der einzige Unterschied zwischen den in F i g. 2 nebeneinander dargestellten Varianten besteht darin, daß bei der links gezeigten Variante auch die Gleichrichterplatten einen geneigten oberen Bereich 14 haben. Dies führt auch bei diesen Platten bereits in einem gewissen Umfang zu einer kombinierten Naß-Trocken-Kühlwirkung, wenngleich hier nicht zu vermeiden ist, daß die in F i g. 2 linken Oberflächen der Gleinhrichterplatten in einem gewissen Umfang ebenfalls be.it-tzt werden.

Bei der rechts in F i g. 2 dargestellten Aasführung sind die Gleichrichterplatten vollständig eben und vertikal ausgerichtet, so daß durch das über die Spritzlöcher 12 austretende Kühlwasser beide Seiten der Gleichrichterplatten i 1 in gleicher Weise benetzt werden. Durch den (auch bei der linken Alternative verwirklichten) seitlichen Versatz der Rieselpiatten 10 gegenüber den Gleichrichterplatten 11 ist jedoch erreicht, daß auch bei der rechten Alternative das Wasser nur auf die in F i g. 2 rechtsseitigen Flächen der Rieselplatten 10 tropft, so daß ihre linken Seiten trocken bleiben.

Gemäß Fig.3, die nur zwei Rieselplatten eines Satzes von Rieselplatten zeigt, hat jede Rieselplatte einen langgestreckten unteren Bereich 70 und einen dazu um einen Winkel δ geneigten oberen Bereich 72. Der Winkel δ sollte nicht größer als 45° sein und liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 12 und 20°. Bei der gezeigten Ausführung beträgt der Winkel O= 16,5°.

Das Verhältnis aus der Höhe h der Rieselplatten zu deren horizontalem Abstand ist nicht größer als etwa 50 :1 und vorzugsweise nicht größer als etwa 20 :1.

Bei der gezeigten Ausführung ist das Verhältnis h/d etwa 20 : 1.

Die Projektion e auf eine horizontale Ebene des geneigten Bereiches 72 jeder Rieselplatte nimmt mindestens 20% und höchstens 110% des Abstandes d zwischen benachbarten Rieselplatten ein.

Bei der gezeigten Ausführung überdeckt die Projektion e des geneigten Bereiches 72 etwa 75% des Abstandes d

Wenn man berücksichtigt, daß keine Wassertröpfchen durch den offenen Spalt d-e zwischen benachbarten Ricsslplatten durchfallen sollten, sondern alles Wasser in Kontakt mit der benetzten Seite (jeweils der ünken Seite in F i g. 3) der Rieselplatten kommen sollte, so ist überraschend, daß nach den Feststellungen der Erfinder die geneigten Bereiche 72 benachbart der Rieselplatten einander P'cht vollständig in horizontaler Projektion gesehen überlappen müssen, sondern einen Spalt d-e bis zu 80% des Abstandes d offen lassen können. Die Erfinder haben festgestellt, daß selbst bei einem solchen extrem großen Spalt d-e sämtliche Wassertröpfchen noch in Kontakt mit den benetzten Seiten der Rieselplatten kommjn. Dieses Phänomen läßt sich aufgrund der Strömungseffekte der in dem Strömungskanal zwischen zwei Rieselplatten nach oben strömenden

Luft erklären, welche die herabfallenden Wassertröpfchen aus ihrer vertikalen Bahn auf die benetzten Seiten (auf die linken Seiten in F i g. 3) der Rieselplattcn ablenken.

Vorzugsweise können die oberen Enden der oberen i Bereiche 72 der Rieselplatten zur Bildung von Lippen 74 umgebogen sein, wobei diese Lippen zu der benetzten Seite der benachbarten Rieselplatte hin weisen. Die Lippen 74 gewährleisten, daß auf die umgebogenen oberen Bereiche 72 aufspritzendes Wasser nicht auf die gegenübcrliegenden trockenen Seiten der Rieselplalten spritzen sondern von den Lippen 74 abgefangen werden, so daß die trockenen Seiten (die rechten Seiten der Rieselplatten in Fig.3) also auch vor eine Benetzung durch Spritzwasser bewahrt werden. Dieses Spritzwasser tropft von den Lippen 74 vertikal nach unten und wird durch den aufsteigenden Luftstrom ebenfalls auf die benetzten Seiten der Rieselplatten abgelenkt.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, wenn mehrere Sätze von Rieselplatten, z. B. zwei Sätze, in definiertem vertikalen Abstand übereinander angeordnet sind. In diesem Fall sind nur der oberste oder die oberen Sätze der Rieselplatten für eine kombinierte Naß-Trokkenkühlung wie oben beschrieben gestaltet.

Bei konkreten Ausführungen für den Einsatz in Naturzug-Kühltürmen werden Rieselplatten mit Höhen zwischen 500 und 2000 mm eingesetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
jo

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45

50

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abkühlen von Kühlwasser, insbesondere in Naturzug-Kühltürrnen, mit Rieselplatten, auf deren nach unten gerichteten Flächen das mittels einer Sprühvorrichtung von oben aufgesprühte warme Kühlwasser herabrieselt und an denen in den von den Rieselplatten als begrenzenden Flächen gebildeten Kanälen ein kühlendes Gas, insbesondere Luft, vorbeiströmt, wobei die Rieselplatten einseitig benetzbar sind und wobei die Sprühvorrichtung und/oder die Rieselplatten derart gebildet sind, daß stets jeder Kanal von einer trocken gehaltenen Fläche begrenzt ist, nach Patent 25 32 544, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (h/d) aus der Höhenabmessung (h) jeder Rieselplatte (10; 30; 40; 50; 70; 72) zum Abstand (d) von der benachbarten Rieselplatte nicht größer als 50 :1 ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verhältnis (h/d) nicht größer als 20:1 isL

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verhältnis (h/d) nicht kleiner als 10 :1 ist.

4. Vorrichtung nach einem dei Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der obere Bereich jeder Rieselplatte gegenüber dem vertikalen unteren Bereich geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion (c) des oberen Bereiches (72) auf eine horizontale Ebene mindestens 20% des Abstandes (d) zur benachbarten Rieselplatte (70) übe! deckt

5. Vorrichtung nach Antpruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Pfojei .ίοη (e) höchstens 110% des Abstandes (d) zur benachbarten Rieselplatte (70) überdeckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (<$) des oberen Bereiches (72) jeder Rieselplatte gegenüber der Vertikalen nicht größer als 45° ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel {d) im Bereich zwischen 15° und 20° liegt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rieselplatte (70) am Ende des oberen Bereiches (72) eine zu ihrer trockenen Seite hin abgebogene Lippe (74) aufweist

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der mehrere Sätze von Rieselplatten übereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß nur der oberste biw. die oberen Sätze der Rieselplatten für kombinierte Naß-Trockenkühlung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 gestaltet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d) zwischen benachbarten Rieselplatten über deren ganze Höhe im wesentlichen konstant ist und daß keine scharfen Abwinkelungen des Strömungskanals vorgesehen sind.