DE2938396A1

DE2938396A1 - DEVICE FOR COOLING A FLUID BY MEANS OF ATMOSPHERIC AIR

Info

Publication number: DE2938396A1
Application number: DE19792938396
Authority: DE
Inventors: Jacques Georges Paul Eug Bosne; Andre Emile Marie G Cereghetti
Original assignee: Hamon Sobelco SA
Current assignee: Hamon Sobelco SA
Priority date: 1978-09-26
Filing date: 1979-09-22
Publication date: 1980-04-03
Also published as: FR2437598B1; FR2437598A1

Description

Die Erfindunq betrifft Vorrichtungen zur Kühlunq eines Fluids mittels atmosphärischer Luft.The invention relates to devices for cooling a fluid by means of atmospheric air.

In der französischen Patentschrift 1196553 ist ein atmosphärischer Kühler mit einer Windhaube o.dgl. beschrieben, die aus einer gekrümmten Platte oberhalb der oder jeder Lufteintrittsöffnung des Kühlers besteht und die nach außen vorsteht. Diese Windhaube ist relativ kurz und erstreckt sich maximal von der Lufteintrittsfläche des Kühlers über eine Entfernung, die 1/4 der Höhe der Lufteintrittsöffnung ausmacht.In the French patent specification 1196553 is an atmospheric one Cooler with a wind hood or the like. described consisting of a curved plate above the or each air inlet opening of the cooler and which protrudes outwards. This windshield is relatively short and extends maximally from the Air inlet surface of the cooler over a distance that 1/4 of the height of the air intake opening.

Wenn diese saugende Windhaube bereits etwas zur Verminderung der Druckverluste in der Lufteintrittsöffnung und zur Verbesserung der Verteilung der Luft im Innern des Kühlers beiträgt, so ist doch praktisch kein Einfluß bzw. ein nachteiliger Einfluß auf das Phänomen der Rezirkulation der Luft zwischen der Luftabzugsöffnung des Kühlers und seiner oder jeder der Lufteintrittsöffnungen gegeben, da die Krümmung der Windhaube nach oben diese Rezirkulation begünstigt.If this suction hood already has something to reduce the pressure loss in the air inlet opening and improve it contributes to the distribution of the air inside the cooler, it is practically no influence or a disadvantageous influence on the phenomenon of air recirculation between the Air vent of the cooler and his or her or each of the Air inlets given because of the curvature of the wind hood favors this recirculation upwards.

Dieses Luftrezirkulationsphänomen im Kühler wirkt sich aber äußerst ungünstig auf das thermische Verhalten bzw. seine thermischen Leistungen aus, da die vom Kühler abgegebene warme und feuchte Luft, die von neuem in diesen über seine Lufteintrittsöffnungen eintrifft, zu einem weniger guten Wärmeaustausch mit dem zu kühlenden Fluid als die kältere und trockenere atmosphärische Luft gewährleistet.However, this air recirculation phenomenon in the cooler has an effect extremely unfavorable on the thermal behavior or its thermal performance, since the warm emitted by the cooler and moist air, which again enters it via its air inlets occurs, to a less good heat exchange with the fluid to be cooled than the colder and drier atmospheric air is guaranteed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Kühler eines Fluids durch atmosphärische Luft vorzuschlagen, dessen thermische Leistungen verbessert sind und der insbesondere es ermöglicht, wesentlich das Phänomen der Luftrezirkulation zu vermeiden oder zu vermindern.The invention is based on the object of proposing an improved cooler of a fluid through atmospheric air, whose thermal performances are improved and which, in particular, makes it possible to significantly reduce the phenomenon of air recirculation to avoid or reduce.

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Hierzu qeht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zur Kühlunq eines Fluids mittels atmosphärischer Luft mit wenigstens einer I.ufteintrittsöffnuna an der Basis und zeichnet sich aus durch wenigstens eine horizontale Plattform, die nach außen oberhalb der öffnung über eine Entfernung vorsteht, die wenigstens etwa gleich der Hälfte der Höhe dieser Üffnung ist.To this end, the invention is based on a device for cooling a fluid by means of atmospheric air with at least an air inlet opening at the base and draws it is characterized by at least one horizontal platform that protrudes outward above the opening over a distance, which is at least about half the height of this opening.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert werden. Diese zeigt inExemplary embodiments of the invention are now intended will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing. This shows in

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Kühlers mit blasenden Ventilatoren nach der Erfindung,Fig. 1 is a schematic perspective view of a cooler with blowing fans according to the invention,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante,2 shows a schematic view of an embodiment variant,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante, wo der Kühler mit Saugventilatoren ausgestattet ist und3 shows a schematic view of an embodiment variant, where the cooler is equipped with suction fans and

Fig. 4 ein Diagramm, in welchem der Gewinn durch einen Kühler nach der Erfindung gegenüber einem üblichen Kühler hinsichtlich der Druckverluste aufgetragen ist.Fig. 4 is a diagram in which the gain through a cooler according to the invention compared to a conventional one Cooler is applied in terms of pressure losses.

Nach Fig. 1 umfaßt der dargestellte atmosphärische Kühler eine Kammer 1 zylindrischer Gestalt, die an ihrem Umfang mit einer Reihe von Lufteintrittsöffnungen 2 versehen ist, in denen durch Motoren 4 angetriebene blasende Ventilatoren 3 gelagert sind. Der obere Teil der Kammer 1 ist durch ein Dach 5 geschlossen, das von einer großen Anzahl von Luftabzugsöffnungen 6 durchbohrt ist. Im übrigen ist die Kammer 1 innen mit einem Wärmeaustauscherkörper 7 zwischen dem zuReferring to Fig. 1, the illustrated atmospheric cooler comprises a chamber 1 of cylindrical shape, which is provided on its periphery with a series of air inlet openings 2, in which blowing fans 3 driven by motors 4 are mounted. The upper part of the chamber 1 is through a Roof 5 closed by a large number of air vents 6 is pierced. In addition, the chamber 1 is inside with a heat exchanger body 7 between the to

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kühlenden Fluid und der atmosphärischen Luft versehen, wobei es sich um einen Typ mit direktem oder indirektem Kontakt zwischen Fluid und Luft handelt; sämtliche notwendigen Geräte sind natürlich vorgesehen wie Wärnieaustauscherkörper. Da sie von üblicher Art sind, werden sie hier nicht erwähnt und genauer beschrieben.cooling fluid and the atmospheric air, wherein it is of the type with direct or indirect contact between fluid and air; all necessary Devices are of course provided such as heat exchanger bodies. Since they are of the usual type, they are not mentioned here and are described in more detail.

Das Dach 5 ist durch eine Plattform 8 verlängert, die nach außen oberhalb der Lufteintrittsöffnungen 2 vorsteht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Plattform 8 die Minimalbreite L, die notwendig ist, um den gewünschten Effekt sicherzustellen, nämlich die Luftzirkulation zwischen der Öffnung 6 und den Lufteintrittsöffnungen 2 zu behindern; d.h. diese Breite L stellt im wesentlichen die Hälfte der Höhe H der Lufteintrittsöffnungen 2 dar. Dieses Verhältnis jedoch ist ein Minimum und die Breite L der Plattform kann größer als die Höhe H der Lufteintrittsöffnungen sein; die Hauptbremse ist in ihrer Erstreckung und in den Kosten zu sehen.The roof 5 is extended by a platform 8 which protrudes outward above the air inlet openings 2. At the illustrated embodiment, the platform 8 has the minimum width L, which is necessary to the desired Ensure effect, namely air circulation between to obstruct the opening 6 and the air inlets 2; i.e. this width L represents essentially half the height H of the air inlet openings 2. This ratio however, it is a minimum and the width L of the platform can be greater than the height H of the air inlets; the The main brake can be seen in its extension and cost.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das Dach 5 auf einer relativ geringen Höhe oberhalb der Lufteintritte angeor-dnet, was bedeutet, daß die in diesen Kühler eindringende Luft sofort auf den Wärmeaustauscherkörper trifft. Im Falle einer direkten Kontaktierung des Fluids mit der atmosphärischen Luft entspricht diese Ausbi-^-ldung dem Typ von Wärmeaustausch mit gekreuzten Strömen, wonach das Fluid und die Luft quer bezüglich einander zirkulieren. Wenn man dagegen den sogenannten Oegenstromwärmeaustausch bevorzugt, wonach das Fluid und die Luft in etwa parallel zueinander und in entgegengesetzter Richtung strömen, so muß die Luft im Kühler die Strömungsrichtung ändern, bevor sie in den Wärmeaustauscherkörper eintritt; dieser ist oberhalb der Luftein-In the embodiment of FIG. 1, the roof 5 is on a relatively low height above the air inlets, which means that the air entering this cooler immediately hits the heat exchanger body. In case of a direct contact of the fluid with the atmospheric air, this formation corresponds to the type of heat exchange with crossed flows, after which the fluid and air circulate transversely with respect to each other. If, on the other hand, the so-called upstream heat exchange is preferred, after which the fluid and the air are approximately parallel to each other and in opposite directions Flow direction, the air in the cooler must change the direction of flow before it enters the heat exchanger body entry; this is above the air inlet

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trittsöffnunqen 2 angebracht. Hieraus folgt, daß der obere Rand 5a dann auf einer wesentlich größeren Höhe oberhalb der öffnungen 2 angeor-dnet ist, wie dies die Ausführunqsform der Fig. 2 zeigt. Fig. 2 läßt im übrigen erkennen, daß man bevorzugt die Plattform 8 in einer Zwischenstellung qesehen über die Höhe der Kammer 1 unter einer kleinen Entfernung oberhalb der Öffnungen 2 anordnet, um die Leistungsfähigkeit beizubehal ten.Step openings 2 attached. It follows from this that the upper Edge 5a is then arranged at a much greater height above the openings 2, as is the case with the embodiment 2 shows. FIG. 2 also shows that the platform 8 is preferably in an intermediate position qesehen over the height of the chamber 1 at a small distance above the openings 2 arranged around the Maintain efficiency.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3, wo die Ventilatoren 3 in Einzelöffnungen 9 des Daches 5 gelagerte Saugventilatoren sind, welche die öffnungen 6 bei den vorhergehenden Beispielen ersetzen und wo die Kammer 1 an der Basis eine Lufteintrittsöffnung 2 am Umfang aufweist, ist außer der in der Verlängerung des Daches 5 angeordneten Plattform 8 eine zweite Plattform 10 angeordnet, die an ihrem Ende durch einen Teil 11 verlängert ist, der nach oben gekrümmt ist und eine Windhaube bildet. Diese Lösung bietet die Vorteile der vorher anqegebenen Windhaube und läßt die Tendenz einer Rezirkulation der Luft aufgrund der oberen Plattform 8 in Fortfall kommen.In the embodiment of FIG. 3, where the fans 3 suction fans mounted in individual openings 9 of the roof 5 which replace the openings 6 in the previous examples and where the chamber 1 has an air inlet opening at the base 2 on the circumference, in addition to the platform 8 arranged in the extension of the roof 5, there is a second platform 10 arranged, which is extended at its end by a part 11 which is curved upwards and forms a wind hood. This solution offers the advantages of the previously specified wind hood and leaves the tendency for the air to recirculate due to the upper platform 8 are no longer available.

Entsprechend der Leistung des Kühlers und dem Ventilatortyp befindet sich die Plattform, wenn sie oberhalb der Lufteintritte vorgesehen ist, sich im allgemeinen auf einer Höhe von 5 bis 15 m über Grund.Depending on the performance of the cooler and the type of fan, the platform is located above the air inlets is intended to be generally at a height of 5 to 15 m above ground.

Das Material der Plattform kann beispielsweise qleich dem des Gerüstes des Kühlers sein, insbesondere aus Beton bestehen; es kann sich aber auch um irqend ein anderes qeeiqnetes Material wie Asbestzement, Holz, ein steifes orqanisches Polymer, galvanisierten Stahl o.dql. handeln.The material of the platform can, for example, be the same as that of the frame of the cooler, in particular consist of concrete; But it can also be any other quality material such as asbestos cement, wood, a stiff organic material Polymer, galvanized steel or similar Act.

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Das Vorhandensein einer Plattform großer Breite oberhalb des Lufteintritts vermindert die Rückströmunq, da hierdurch die Länge der Rückführungsschleife qesteiqert wird, in dem die Lufteintrittsöffnunqen bezüglich der Austrittsöffnunqen entfernt werden. Für kreisförmiqe Türme mit saugenden Ventilatoren beispielsweise, für die die Rückströmunq für einen bestimmten aber nicht außergewöhnlichen Wind bei 6,5 % liegt, wenn eine Plattform nicht vorhanden ist, fällt dieser Wert auf 2 % aufgrund der Plattform nach der Erfindunq.The presence of a platform with a large width above the air inlet reduces the backflow, as it does so the length of the feedback loop is increased, in the air inlet openings with respect to the outlet openings removed. For circular towers with suction fans, for example, for which the return flow for a certain but not exceptional wind is 6.5% if a platform is not available is, this value falls to 2% due to the platform according to the invention.

Die Plattform nach der Erfindunq vermindert auch die Windanfälligkeit des Kühlers, da eine relativ geschützte Zone unter der Plattform sich bietet, wo die Rück strömungen, Gegenströmungen und Wirbel, die auf den Wind zurückzuführen sind, abgeschwächt sind.The platform according to the invention also reduces susceptibility to wind of the cooler, as there is a relatively protected zone under the platform where the back currents, Countercurrents and eddies that can be traced back to the wind are weakened.

Dank der Plattform nach der Erfindung werden im übrigen die Eintrittsluftdruckverluste vermindert, da die Plattform in günstiger Weise das Geschwindigkeitsprofil über die Höhe der Lufteintrittsöffnung modifiziert und zwar nicht nur das Profil der absoluten Vierte der Oeschwindiqkeit, sondern, und das ist wesentlich, das Profil der Geschwindigkeitsvektoren. Anders ausgedrückt, die Plattform vermeidet, daß die Luft qegen den oberen Teil der Lufteintrittsöffnunqen mit nach unten orientierten Strömunqsqeschwindiqkeiten trifft.Thanks to the platform according to the invention, the inlet air pressure losses are also reduced because the platform in a favorable way the speed profile over the height modified the air inlet opening and not only that Profile the absolute fourth of the speed, but, and this is essential, the profile of the speed vectors. In other words, the platform prevents the air from moving along the upper part of the air inlet openings below oriented flow velocities meets.

Die Plattform nach der Erfindunq trägt auch dazu bei, die absoluten Geschwindiqkeiten der Luft und der Luftströmunqsfäden in den Lufteintrittsöffnungen zu vergleichmäßigen und hierdurch die Verteilung der Luft im Inneren des Kühlers zu verbessern; dies führt zu einer besseren Gesamtkühlung unabhängig von den Druckverlusten. Hierzu zeigt Fig. 4 eineThe platform according to the invention also contributes to the absolute velocities of the air and the Luftströmunqsfäden in the air inlets to even out and thereby improving the distribution of the air inside the cooler; this leads to better overall cooling regardless of the pressure loss. For this purpose, FIG. 4 shows a

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Änderung der Druckverluste als Funktion des Windes für einen Kühler ohne Plattform (Kurve Λ) und einen gleichen Kühler mit Plattform (Kurve B) . Die Koordinaten"!^) und^v sind Größen ohne Dimension, Τ)· ν auf der Abszisse stellt das Verhältnis des dynamischen Druckes des Windes zum dynamischen Druck der Luftströmung im Inneren des Kühlers dar undT^p auf der Ordinate ist das Verhältnis der Druckverluste der Eintrittsluft bei gleichem dynamischen Druck der Luft im Inneren des Kühlers. Der Vergleich der beiden Kurven zeigt, daß die Druckverluste mit einem Kühler mit einer Plattform nach der Erfindung geringer als die bei Kühlern ohne Plattform sind.Change in pressure loss as a function of wind for a cooler without a platform (curve Λ) and the same cooler with platform (curve B). The coordinates "! ^) And ^ v are Quantities without dimension, Τ) · ν on the abscissa represents the ratio the dynamic pressure of the wind to the dynamic pressure of the air flow inside the cooler andT ^ p on the The ordinate is the ratio of the pressure losses of the inlet air with the same dynamic pressure of the air inside the Cooler. The comparison of the two curves shows that the pressure losses with a cooler with a platform according to the invention are lower than those of coolers without a platform.

Das überkragende Schutzdach bzw. der Windfang nach der Erfind ung ermöglicht es also aufgrund der Verminderung der Rückströmung Luft bei der geringsten Geschwindigkeit, also mit änem geringeren kinetischen Energieverlust zurückzuweisen. Dieser Vorteil ist besonders wichtig, wenn zur Verminderung der nachteiligen ölkungen der Rauchfahne Luft mit großer Geschwindigkeit zurückgewiesen werden muß; Dank dieses Windfanges wird es weniger oft notwendig, so vorzugehen.The overhanging protective roof or the vestibule according to the invention makes it possible due to the reduction in the backflow Reject air at the lowest speed, i.e. with less loss of kinetic energy. This advantage is particularly important when the air with large amounts of air is used to reduce the detrimental effects of the smoke plume Speed must be rejected; Thanks to this vestibule, it is less necessary to do this.

Im Falle von Kühlern mit Naturzugkamin, gegebenenfalls unter Zusatz von Ventilatoren kann eine Plattform bei geringer Entfernung oberhalb der Lufteintrittsöffnungen vorgesehen sein, wo sie sämtliche der beschriebenen Funktionen erfüllt, wobei diejenige, im wesentlichen die Rückströmung zu vermindern, hier von sekundärer Bedeutung ist, daß diese bei solchen Kühltürmen praktisch nicht auftritt.In the case of coolers with a natural draft chimney, possibly with the addition of fans, a platform can be installed at a short distance be provided above the air inlet openings, where it fulfills all of the functions described, the one essentially reducing the backflow, It is of secondary importance here that this practically does not occur in such cooling towers.

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Claims

Patent claims

1Λ device for cooling a fluid by atmospheric Air with at least one air inlet opening on the base, cre denotes at least one horizontal platform (8) that extends outwards above the opening or openings (2) over a piece, cias at least approximately equal to half the height of this opening (2) protrudes.

2. Device according to claim 1, characterized in that that this platform (8) is arranged directly above the opening.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that that the platform is extended by an upwardly curved hood, which is responsible for the guide the air against the opening.

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4. Vorri-chtuna according to one of claims 2 or 3, ge indicates you rch a second horizontal platform above the first of essentially the same dimensions.

5. Device according to one of claims 1 to 4, d a through characterized in that in the event that the device is of the mechanical type Ventilation and without a chimney, the platform extends as an extension of the roof of the device.

6. Device according to one of claims 1 to 5, d a characterized in that when circular Training and when the air inlet extends over the entire circumference, the platform consists of a circular ring consists.

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