DE3429086A1

DE3429086A1 - Fluessigkeitsabscheider fuer kuehltuerme

Info

Publication number: DE3429086A1
Application number: DE19843429086
Authority: DE
Inventors: Paul Albert Granbury Tex. Frohwerk
Original assignee: Ceramic Cooling Tower Co
Current assignee: Ceramic Cooling Tower Co
Priority date: 1984-04-23
Filing date: 1984-08-07
Publication date: 1985-10-31
Also published as: IT8448780A0; IT8448780A1; GB2157818B; GB8429149D0; IT1179419B; GB2157818A; AU3134684A; NZ209149A; FR2563330A1; ZA845466B

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitsabscheider für Kühltürme.
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Beispiele von Kühltürmen sind in den US-rPatenten 44 22 und 43 82 046 beschrieben. Kühltürme werden verwendet, um Flüssigkeit durch Kontakt mit Luft abzukühlen. Die Flüssigkeit kann in dem Kühlturm durch einen Wärmetauscher nach unten fließen, während eine gegenläufige Luftströmung durch unterschiedliche Einrichtungen durch die herabfallende Flüssigkeit hindurchgeleitet wird. Eine übliche Anwendungsform von Flüssigkeitskühltürmen ist das Kühlen von Wasser (zum Abführen von Verlustenergie)in Anlagen zur Erzeugung und Verarbeitung von Elektrizität und bei industriellen Systemen und Klimaanlagen.

In dem Wärmetauscher wird das Wasser in Tröpfchen verteilt, wobei ein Teil des Wassers mit der Luft mitgenommen wird. Deshalb besitzen konventionelle Kühltürme einen Flüssigkeitsabscheider, durch welchen die Luft geleitet wird, bevor sie den Kühlturm verläßt, um die Tröpfchen aus der Luft zu entfernen.

Die meisten Flüssigkeitsabscheider von Kühltürmen sind Trägheits-Aufprall-Separatoren. Solche Flüssigkeitsabscheider sehen ein Hindernis in der Luftströmung vor, wobei das mit der Luft transportierte Wasser durch seine Trägheit in

Kontakt mit dem Hindernis gelangt.
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Beim Entwurf eines Flüssigkeitsabscheiders müssen zwei gegenläufige Überlegungen in Betracht gezogen werden, nämlich die Höhe des Wasserentzugs oder der Wasserabscheidung und der Luftwiderstand. Eine Vergrößerung des Hindernisses in dem Luftstrom zur Vergrößerung der Wasserabscheidung führt auch zu einem Anwachsen des Luftwiderstandes der Flüssig-

keitsabscheiders. Die Wirksamkeit eines Kühlturms ist eine Funktion des Luftwiderstandes oder Druckabfalls des Turms. Obwohl der Luftstrom durch einen Kühlturm mit hohem Luftwiderstand durch die Anwendung eines entsprechend starken Ventilators gesteigert werden kann, hätte dies steigende Anlagen- und Energiekosten zur Folge. Andererseits wird der Wasserentzug im allgemeinen ansteigen, wenn der Luftwiderstand des Flitesigkeitsabscheiders reduziert wird.

IQ In Kühltürmen wurden bereits die verschiedensten Typen von Flüssigkeitsabscheidern nach dem Stand der Technik verwendet. Diese Flüssigkeitsabscheider haben gewöhnlich eine Zick-Zack- oder Tragflügelprofilgestalt, in welcher die Luft .zwangsweise einer Zick-Zack- oder einer gekrümmten Bahn folgen muß. Bei den Flüssigkeitsabscheidern nach dem Stand der Technik ist der erste Teil des Luftdurchganges im allgemeinen gegen die Vertikale geneigt oder sieht einen Widerstand zur aufwärtsströmenden Luft vor. Dieser Widerstand leitet einen Teil der Luft von dem Durchgang weg und erhöht den Luftwiderstand des Abscheiders. Weiterhin bildet der stromlinienförmige Luftstrom bei einigen Ausführungsformen in der Nähe der Hindernisse des Abscheiders Wirbel mit hoher Luftgeschwindigkeit, welche den Trägheitsaufprall des Wassers an den Hindernissen stören.

Die vorliegende Erfindung sieht einen Flüssigkeitsabscheider mit verbesserter Abtriebswirksamkeit und niedrigen Luftwiderstand vor. Der Flüssigkeitsabscheider umfaßt mehrere im Abstand zueinander liegende, parallele Lamellen, wobei jede Lamelle einen unteren vertikalen Abschnitt, einen mittleren Aufprallteil, welcher ungefähr 45° gegen die Vertikale geneigt ist, und einen oberen Teil, welcher sich im wesentlichen vertikal erstreckt, aufweist. Die vertikalen unteren Teile der Lamellen leiten die aufwärtsströmende Luft gegen die Aufprallteile. Die geneigten Aufprallteile bilden ein wesentliches Aufprallgebiet für das Wasser. Die oberen Teile bilden ein weiteres Aufprallgebiet und leiten

die Luft wieder zurück, so daß sie im wesentlichten vertikal strömt, wenn sie den Abscheider verläßt.

Im folgenden wird der erfindungsgemäße Flüssigkeitsabscheider anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt

Figur 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Kühlturms, welcher mit einem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheider ausgestattet ist;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Teils eines Flüssigkeitsabscheiders;

Figur 3 eine Seitenansicht eines Teils des Flüssigkeitsabscheiders;

Figur 4 eine vergrößerte Seitenansicht einer Lamelle des Flüssigkeitsabscheiders und

«η Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines Lamellenhalters des Flüssigkeitsabscheiders.

In Fig. 1 ist ein Kühlturm 10 dargestellt, wie er in der US-PS 44 22 983 beschrieben ist. Der Kühlturm 10 umfaßt ein Becken 11, eine rechteckige Seitenwand 12 und ein Oberteil 13. über dem Becken 11 ist ein Wärmetauscher 14 und über dem Wärmetauscher 14 ist eine Wasserverteilungseinriehtung 15 angeordnet. Die Wasserverteilungseinrichtung 15 umfaßt ein Verteilerrohr 16 und mehrere seitliche Rohre 17, die sich an gegenüberliegenden Seiten an das Verteilerrohr 16 anschließen. Diese seitlichen Rohre 17 sind mit Spraydüsen oder öffnungen zum Verteilen des Wassers über den Wärmetauscher 14 ausgerüstet.

Wie in den US-Patenten 44 22 983 und 43 82 046 beschrieben, umfaßt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers Lagen von extrudierten Tonziegeln. Wenn Wasser

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durch die Ziegel nach unten fließt, wird Luft durch die Ziegel mittels eines Ventilators '19, welcher in einer Ventilatoröffnung im Dach angeordnet ist, nach oben geführt.

Ein Abscheider und Kondensator 20 ist zwischen der Wasserverteilungseinrichtung 15 und dem Ventilator 19 angeordnet, um die Wassertropfen und den Dampf aus der Luft zu entfernen, bevor diese den Kühlturm 10 verläßt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Flüssigkeitsabscheider 20 auf der Oberseite der seitlichen Rohre 17 gelagert, es kann aber auch eine eigene Lagerung verwendet werden, falls dies erwünscht ist. Ein Teil des Flüssigkeitsabscheiders 20 in dem unteren rechten Teil von Fig. 1 wurde entfernt, um die Wasserverteilungsrohre 16, 17 und den Wärmetauscher 14 darzustellen.

Der Flüssigkeitsabscheider 20 umfaßt mehrere Lamellen oder Blätter 22 (Fig. 2), welche in einer festen Beziehung zueinander mittels einer Haltestange 23 gehalten werden (Fig. 1 und 5), welche sich quer zu den Lamellen 22 erstreckt. Wie in Fig. 5 dargestellt, ist jede Haltestange 23 mit Schlitzen 24 versehen, welche im wesentlichen dieselbe Gestalt wie die Lamellen 22 aufweisen und in welche die Lamellen 22 eingeführt sind. Die Haltestangen können in einem Abstand von 2 feet (0,6096 m) angeordnet sein.

Jede der Lamellen 22 umfaßt einen vertikalen unteren Bereich 26, einen geneigten Aufprallbereich 27 und einen oberen Bereich 28. In der bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Aufprallbereich 27 in einem Winkel von 45° gegen die Vertikale, der obere Abschnitt 28 erstreckt sich in einem Winkel von 7,5° zur Vertikalen. Der Neigungs-Winkel A (Fig. 3 und 4) zwischen dem unteren Teil 26 und dem Aufprallteil 27 beträgt deshalb 135°, der Neigungs-Winkel B

zwischen dem Aufprallteil 27 und dem oberen Teil 28 beträgt

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127,5°. Der Winkel C zwischen dem oberen Teil 28 und der Vertikalen beträgt 7,5°.

Der Abstand zwischen benachbarten Lamellen 22 und die Dimensionen der Lamellen 22 sind so gewählt, daß der Flüssigkeits abscheider eine hohe Abscheidewirkung und einen relativ geringen Luftwiderstand aufweist. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand D (Fig. 3) zwischen dem vertikalen unteren Teil 26 benachbarter Lamellen 22 ungefähr 1 bis 1,5 inches (2,54 bis 3,81 cm). Die Höhe E (Fig. 4) jedes unteren Teils 26 beträgt 0,5 inch (1,27 cm), die horizontale Komponente F der Länge des Aufprallteils 27 beträgt 3 inches (,762 cm) und die Höhe G des oberen Teils beträgt 1 bis 2 inches (2,54 bis 5,08 cm). Die Länge des Aufprallteils 22 beträgt F/cos (A -90°) oder 4,24 inches (10,7696 cm). Die maximale Dicke T jeder Lamelle 22 sollte nicht mehr als 0,05 inch (0,127 cm) betragen. Das bevorzugte Material für die Lamelle 22 ist Polyvinylchlorid.

Die Haltestangen 23 halten die Lamellen 22 in fixierten Positionen, so daß die jeweiligen Teile 26 bis 28 der Lamelle 22 sich parallel erstrecken. Wenn die Luft durch den Ventilator nach oben gezogen wird und sich dem Flüssigkeitsabscheider nähert, fließt die Luft in die vertikalen Kanäle, die durch die parallelen unteren Teile 26 gebildet werden, ohne eine erkennbare Turbulenz ein. Die Luft wird dann durch die vertikalen Kanäle auf die Aufprallflächen 27 geleitet. Die horizontale Komponente F jedes Aufprallteils erstreckt sich im allgemeinen über die Weite des vertikalen Kanals

und sieht somit einen großen Aufprallbereich für das Wasser vor, welches mit der Luft mitgeführt wird.

Wenn die Luft zwischen benachbarten Aufprallbereichen nach oben fließt, bilden die abgewinkelten oberen Teile 28 zusätzliche Aufprallflächen. Die oberen Teile dienen auch dazu, die Luft zurückzulenken, so daß die Luft im allgemeinen

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vertikal und in Richtung des Ventilators fließt, wenn sie den Flüssigkeitsabscheider verläßt. Obwohl in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die oberen Teile 28 mit einem leichten Winkel gegen die Vertikale geneigt sind, d.h. 7,5°, können sich die oberen Teile 28 auch vertikal erstrecken, ohne eine bemerkbare Abnahme der Abscheidungswirkung hervorzurufen.

Der Abstand von 1 bis 1,5 inch (2,54 bis 3,81 cm) zwischen den unteren Teilen der Lamellen 22 optimiert die zueinander in Konkurrenz stehenden Erwägungen der Bauteilwirtschaftlichkeit, der Abscheidungswirksamkeit und des Luftwiderstandes. Wenn der Abstand über 2 inches (5,08 cm) anwächst, wird die Abscheidung unakzeptabel, während der Luftwiderstand ungefähr derselbe bleibt, wie bei einem Abstand von einem inch (2,54 cm). Wenn der Abstand unter 1 inch (2,54 cm) verringert wird, wird der Luftwiderstand unakzeptierbar hoch.

Claims

Patentansprüche

1 .} Flüssigkeitsabscheider für Kühltürme, g e k e η η -

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zeichnet durch mehrere von im Abstand und parallel zueinander angeordneten Lamellen (22), wobei jede Lamelle (22) einen im wesentlichen vertikalen unteren Abschnitt

(26) und einen im Winkel dazu geneigt angeordneten Abschnitt

(27) aufweist.
2. Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jede Lamelle (22) einen oberen Abschnitt (28) umfaßt, welcher sich in einem Winkel zu dem geneigten Abschnitt (27) erstreckt, wobei der Nei-

gungswinkel zwischen dem oberen Abschnitt (28) und dem geneigten Abschnitt (27) geringer ist als der Neigungswinkel zwischen dem unteren Abschnitt (26) und dem geneigten Abschnitt (27).
3. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche Voder 2,

dadurch gekennzeichnet , daß jede Lamelle (22) einen oberen Abschnitt (28) umfaßt, welcher sich im wesentlichen vertikal von dem geneigten Abschnitt (27) nach oben erstreckt.
4. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der geneigte Abschnitt (27) jeder Lamelle (22) sich in einem Winkel von ungefähr 135 zu dem unteren Abschnitt (26) erstreckt.
5. Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß jede Lamelle (22) einen oberen Abschnitt (28) umfaßt, welcher sich in einem Winkel von ungefähr 127,5° zu dem geneigten Abschnitt (27) erstreckt.
6. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die unteren Abschnitte (26) benachbarter Lamellen (22) in einem Abstand von 1 bis 1,5 inches (2,54 bis 3,81 cm) voneinander angeordnet sind.
7. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der untere Abschnitt (26) jeder Lamelle (22) eine Höhe von ungefähr 1,5 inch (3,81 cm) aufweist.
8. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ^⁵ dadurch gekennzeichnet , daß der geneigte Abschnitt (27) jeder Lamelle (22) sich mit einem Winkel von ungefähr 135° zu dem unteren Abschnitt (26) erstreckt.
9. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Länge des geneigten Abschnitts (27) jeder Lamelle (22) ungefähr 4,2 inches (10,668 cm) beträgt.

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10. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß jede Lamelle (22) einen oberen Abschnitt (28) umfaßt, der sich in einem Winkel zu dem geneigten Abschnitt (27) erstreckt, wobei der Neigungswinkel zwischen dem oberen Abschnitt (28) und dem geneigten Abschnitt (27) geringer ist als der Neigungswinkel zwischen dem unteren Abschnitt (26) und dem geneigten Abschnitt (27).
11. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß der obere Abschnitt (28) jeder Lamelle (22) eine Länge von ungefähr 2 inch (5,08 cm) aufweist.
12. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß der geneigte Abschnitt (27) jeder Lamelle (22) sich in einem Winkel von ungefähr 135° zu dem unteren Abschnitt (26) erstreckt und daß der obere Abschnitt (28) jeder Lamelle (22) sich in einem Winkel von ungefähr 127,5° zu dem geneigten Abschnitt (27) erstreckt.
13. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die unteren Abschnitte (26) benachbarter Lamellen (22) in einem Abstand von ungefähr 1 bis 1,5 inches (2,54 bis "3,81 cm) angeordnet sind.