DE3852552T2

DE3852552T2 - Wärmetauscher für einen Kühlturm.

Info

Publication number: DE3852552T2
Application number: DE3852552T
Authority: DE
Inventors: Ken Kashiwada; Tadanobu Muto; Tetsuo Sasaki
Original assignee: Ebara Shinwa Ltd
Current assignee: Ebara Refrigeration Equipment and Systems Co Ltd
Priority date: 1987-11-17
Filing date: 1988-05-06
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2008-05-07
Also published as: DE3883161D1; EP0464875B1; EP0464874A3; EP0464874A2; EP0464875A3; DE3855049T2; DE3855049D1; DE3883161T2; EP0464874B1; EP0316510B1; EP0464875A2; US4874035A; DE3852552D1; US4997031A; EP0316510A2; EP0316510A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Eine derartige Wärmetauschereinheit ist z. B. aus FR-A-2 112 006 bekannt und sie wird in Kühltürmen verwendet, die bei Vorrichtungen wie Klimaanlagen, Kühlgeräten usw. verwendet werden. Insbesondere betrifft sie einen Wärmetauscher mit indirektem Kontakt für den Kühlturm.
Ein Wärmetauscher mit indirektem Kontakt für einen Kühlturm wird in großem Umfang als geschlossener Wärmetauscher oder bei einem solchen Typ von Wärmetauschern verwendet, der an einem Füllmaterial angebracht ist, das aus einer großen Anzahl gewellter Platten in paralleler Anordnung besteht, um die Erzeugung weißlichen Rauchs oder Nebels zu verhindern.
Der Wärmeaustausch-Wirkungsgrad steigt an, wenn der Raum von Flüssigkeitsströmungskanalen soweit wie möglich verringert wird. In jedem der Flüssigkeitsströmungskanäle ist eine Anzahl Ablenkplatten ausgebildet, die von Trennplatten in den Flüssigkeitsströmungskanalen abstehen, um die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zu verringern, um dadurch den Warmeaustausch-wirkungsgrad weiter zu erhöhen.
Die Veröffentlichung Nr. 100370/1976 zu einem japanischen, ungeprüften Patent offenbart einen Wärmetauscher für einen Kühlturm mit mehreren dünnen, ebenen Flüssigkeitsströmungskanälen, die vertikal und parallel zueinander angeordnet sind, und mehreren dünnen, ebenen Luftströmungskanälen, die sich vertikal erstrecken und abwechselnd zwischen die benachbarten Flüssigkeitsströmungskanäle eingefügt sind, wodurch jeder der Flüssigkeitsströmungskanale von jedem der Luftströmungskanäle durch eine Wärmeaustausch-Trennplatte abgetrennt ist, die aus Kunststoff besteht, so daß Flüssigkeit und Luft in nicht kontaktierendem Zustand in die Kanäle eingespeist werden. Beide Wände zum Erzeugen jedes der Luftströmungskanäle werden durch ein Teil mit umgekehrter U-Form gebildet. Benachbarte Teile mit umgekehrter U-Form sind miteinander über Rippen verbunden, die von den Seitenwänden vorstehen, so daß ein Flüssigkeitsströmungskanal zwischen den verbundenen Teilen mit umgekehrter U-Form gebildet ist.
Der in der vorstehend genannten Veröffentlichung offenbarte Wärmetauscher wird dadurch in einem Kühlturm angebracht, daß mehrere Teile mit umgekehrter U-Form über einem im Kühlturm befindlichen Füllmaterial durch horizontale Halteträger aufgehängt werden, oder er wird dadurch an einem Kühlturm angebracht, daß mehrere vertikal angeordnete Wärmetauscher innerhalb des Füllmaterials aufgehängt werden, das an einem Außenluft-Einlaßstutzen des Kühlturms angeordnet ist. Diese Anordnung von Wärmetauschern dient dazu, die Erzeugung weiß lichen Rauchs oder Nebels in der Winterzeit zu verhindern.
Bei herkömmlichen Wärmetauschern besteht jedoch der Nachteil, daß dann, wenn sie für lange Zeit verwendet werden, Staub oder Mikroorganismen sich an der Wandfläche der Flüssigkeitsströmungskanäle ablagern, die im allgemeinen eng und gekrümmt sind, um die Fallgeschwindigkeit der durch die Schwerkraft strömenden Flüssigkeit zu verringern. Infolgedessen kann die optimale Strömungsrate der Flüssigkeit nicht aufrechterhalten werden und es kommt häufig zu einem Überfließen der Flüssigkeit an der Flüssigkeitszuführseite des Wärmetauschers. Dies führt nicht nur dazu, daß der Wärmetauscher naß wird, sondern auch zu einer Verringerung der Menge an Kühlmittel, das im Wärmetauscher umläuft.
Eine Wärmetauschereinheit mit einem im wesentlichen dünnen, ebenen Hohlkörper, der gekrümmte Flüssigkeitskanäle enthält, einem Flüssigkeitszuführstutzen im oberen Teil des Hohlkörpers und einem Auslaßstutzen im unteren Teil des Hohlkörpers, wobei sich eine Anzahl Ablenkplatten von den gegenüberstehenden Wandflächen des Hohlkörpers erstreckt, um einen die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit verringernden Teil in den gekrümmten Flüssigkeitskanälen zu bilden, ist in der oben genannten Schrift FR-A-2 112 006 offenbart.
Wenn der Wärmetauscher für einen Kühlturm dadurch verwendet wird, daß er über dem Füllmaterial angeordnet wird, um die aus dem Wärmetauscher ausgegebene Flüssigkeit auf dem Füllmaterial zu verteilen, wird die Menge der verteilten Flüssigkeit (Wasser) verringert, was dadurch einen Mangel der im Kühlturm umlaufenden Flüssigkeit begünstigt.
Bei einem solchen Typ eines Kühlturms, bei dem mehrere Wärmetauscher dadurch gehalten werden, daß sie mehrstufig an der Innenseite von Füllmaterial aufgehängt werden, das am Außenluft-Einlaßstutzen des Kühlturms angeordnet ist (Fig. 29), führt der Flüssigkeitsmangel im Kühlturm zur Erzeugung weißlichen Rauchs oder Nebels.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher mit indirektem Kontakt für einen Kühlturm oder eine Wärmetauschereinheit als Hauptkomponente eines Wärmetauschers mit einfacher Struktur zu schaffen, der bzw. die dazu in der Lage ist, die optimale Strömungsrate von Flüssigkeit selbst dann beizubehalten, wenn es in einem Teil des Wärmetauschers oder der Wärmetauschereinheit zu Verstopfung kommt.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Teildarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers ist;
Fig. 2 eine geschnittene Vorderansicht einer modifizierten Form eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
Fig. 3 ein Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 ist und
Fig. 4 ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1 ist.
Die Bezugszahl 30 bezeichnet eine Wärmetauschereinheit mit einem dünnen, ebenen Hohlkörper, der durch ein Vakuumformungsverfahren oder ein Blasformungsverfahren aus Kunststoff wie Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen usw. hergestellt wird. Die Dicke der Wand der Wärmetauschereinheit liegt vorzugsweise im Bereich von 150 um bis 500 um. Die Größe der Wärmetauschereinheit ist vorzugsweise eine solche mit einer Breite von 40 cm - 90 cm, einer Länge von 50 cm - 150 cm und einer Dicke von 3 mm - 5 mm hinsichtlich der Innenerstreckung; jedoch sind diese Abmessungen nicht kritisch. Die Wärmetauschereinheit 10 ist mit einem Flüssigkeitszuführstutzen 31 im oberen Teil und einem Auslaßstutzen 32 im unteren Teil versehen. Eine Nut 33 ist im Flüssigkeitszuführstutzen 31 so ausgebildet, daß sie sich von dessen oberem Ende vertikal zum unteren Teil erstreckt, wodurch die Nut den Innenhohlraum der Wärmetauschereinheit 30 erreicht. Die Nut 33 wirkt als Luftverbindungsteil. Der Luftverbindungsteil 33 kann im oberen Teil der Wärmetauschereinheit 30 so ausgebildet sein, daß er vom Flüssigkeitszuführstutzen unabhängig ist.
Die unter Verwendung eines Vakuumformungsverfahrens hergestellte Wärmetauschereinheit 30 verfügt über ein Rand-Abdichtteil 36, der durch Schmelzbonden der Umfangsteile zweier Wandplatten 34, 35 gebildet wird, und einen Unterteilungs-Dichtungsteil 39, der parallel zu den Seitenkanten 37, 38 der Wärmetauschereinheit 30 steht und leicht innerhalb einer Seitenkante 37 liegt und der durch Schmelzbonden langgestreckter Stege gebildet wird, die sich entlang der Seitenkante 37 an beiden Wandplatten 34, 35 erstrecken. Das obere und das untere Ende des Unterteilungs-Dichtungsteils 39 endet jeweils nahe der unteren bzw. oberen Kante 40, 41 der Wärmetauschereinheit 30, jedoch erreichen sie die Kanten 40, 41 nicht.
Eine Anzahl Ablenkplatten 42 ist in horizontaler Richtung an beiden Wandplatten 34, 35 im Bereich zwischen dem Unterteilungs-Dichtungsteil 39 und der anderen Seitenkante 38 ausgebildet. Die Positionen der an der einen Wandplatte 34 ausgebildeten Ablenkplatten wechseln sich mit denen der Ablenkplatten an der anderen Wandplatte 35 ab, wenn die beiden Wandplatten 34, 35 zusammengesetzt werden, wodurch ein zickzackförmiger Flüssigkeitsströmungskanal in Verbindung mit dem Unterteilungs-Dichtungsteil 39 und der anderen Kante 38 im hohlen Teil der Wärmetauschereinheit 30 gebildet wird, um dadurch einen Teil 44 zum Verringern der Fallgeschwindigkeit der Flüssigkeit zu erzielen. Die Bereiche der beiden Wandplatten 34, 35, die dem Teil 44 zum Verringern der Fallgeschwindigkeit der Flüssigkeit entsprechen, bilden die Hauptwärmeaustauschfläche der Wärmetauschereinheit 30. Ein kleiner Vertikalquerschnitt, der durch den Unterteilungs-Dichtungsteil 39 und die Seitenkante 37 festgelegt wird, sorgt für eine Ausströmungsleitung 45 für überlaufende Flüssigkeit. Die obere Kante 46 des Unterteilungs-Dichtungsteils 39 wirkt als Damm. Die Position der obersten Ablenkplatte 42 ist so festgelegt daß sie geringfügig tiefer als die Oberkante 46 des Unterteilungs-Dichtungsteils 39 liegt. Demgemäß ist das Teil 44 zum Verringern der Fallgeschwindigkeit der Flüssigkeit dadurch festgelegt, daß die Ablenkplatten 42 so angeordnet werden, daß sie sich horizontal abwechselnd vom Unterteilungs-Dichtungsteil 39 und der anderen Seitenkante 38 aus erstrecken, wie in Fig. 1 dargestellt. Jedoch kann die Anordnung der Ablenkplatten 42 dergestalt sein, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, daß eine Anzahl kurzer Ablenkplatten an jeder der Wandplatten 34, 35 ausgebildet ist, ohne Positionsbeziehung zwischen den Ablenkplatten beider Wandplatten. In diesem Fall ist der Teil 44 zum Verringern der Fallgeschwindigkeit der Flüssigkeit so ausgebildet, daß eine große Anzahl von Flüssigkeitsströmungskanälen 43 in der Wärmetauschereinheit 30 vorhanden ist.
An der Oberkante 40 der Wärmetauschereinheit 30 sind mindestens zwei Aufhängeeinrichtungen vorhanden, d.h. zwei Löcher 47 bei diesem Ausführungsbeispiel.
Es wird nun die Funktion des Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben.
Wenn Kühlwasser als Kühlmittel, das durch eine Last wie eine Klimaanlage oder ein Kühlgerät erwärmt ist (auf eine Temperatur von 30 ºC - 70 ºC) von der Oberseite des Gehäuses dem Teil 44 zum Verringern der Fallgeschwindigkeit der Flüssigkeit zugeführt wird, fällt das Kühlwasser allmählich in die gekrümmten Kanäle, wie sie durch die Ablenkplatten 42 festgelegt werden, während es durch die Unterteilungsplatten ausreichend bewegt wird. Während das Kühlwasser in die gekrümmten Kanäle hineinfällt, kontaktiert es die Unterteilungsplatten längere Zeit als dann, wenn es gerade herunterfällt, wodurch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser und der in horizontaler Richtung in jedem tunnelähnlichen Luftströmungskanal fließenden Luft hervorgerufen wird, wodurch das Kühlwasser abgekühlt wird.
Wenn die Strömungsrate des Kühlwassers irregulär wird oder die Strömungsrate zeitweilig ansteigt oder wenn sich der Querschnitt des Teils 44 zum Verringern der Fallgeschwindigkeit der Flüssigkeit auf Grund einer Ablagerung von Mikroorganismen an der Wand des Teils 44 verringert, führt dies zu einer Verringerung der Strömungsrate. In diesem Fall fließt, wenn der Wasserpegel im Flüssigkeitsvorratsteil so ansteigt, daß er die Höhe des Dampfs überschreitet, ein Teil des übergelaufenen Kühlwassers in die Überlauf-Ausströmöffnung 45, um direkt aus dem Gehause ausgegeben zu werden. Demgemäß besteht keine Gefahr, daß Wasser überläuft und die Umgebung des Wärmetauschers naß macht. Auch kann eine irreguläre Zufuhr von Kühlwasser, das im Kühlturm und im Wärmetauscher umgewälzt wird, verhindert werden.

Claims

1. Wärmetauschereinheit mit einem im wesentlichen dünnen, ebenen Hohlkörper, der gekrümmte Flüssigkeitskanäle (43) enthält, einem am Hohlkörper ausgebildeten Flüssigkeitszuführstutzen (31) und einem am Hohlkörper ausgebildeten Auslaßstutzen (32) , wobei sich eine Anzahl Ablenkplatten (42) von den einander gegenüberstehenden Wandflächen (34, 35) des Hohlkörpers so erstreckt, daß in den gekrümmten Flüssigkeitskanälen (43) ein Teil (44) zum Verringern der Fallgeschwindigkeit der Flüssigkeit gebildet ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Flüssigkeitszuführstutzen (31) mit dem obersten der gekrümmten Flüssigkeitskanäle (43) in Verbindung steht, der Auslaßstutzen (32) mit dem untersten der gekrümmten Flüssigkeitskanäle (43) in Verbindung steht, ein Luftverbindungsteil (33) so ausgebildet ist, daß es eine Verbindung zwischen dem obersten der gekrümmten Flüssigkeitskanäle (43) und Atmosphäre herstellt, eine Ausströmleitung (45) für übergelaufene Flüssigkeit in Längsrichtung im Hohlkörper durch ein Unterteilungs-Dichtungsteil (39) ausgebildet ist und ein Damm (46) an der Oberseite des Unterteilungs-Abdichtteils (39) vorhanden ist.

2. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1, bei der der dünne, ebene Hohlkörper dadurch gebildet ist, daß zwei Wärmetauscher-Trennplatten mit derselben Form und denselben Abmessungen einander gegenüberstehen und die oberen Teile dieser zwei Trennplatten in ihrer Breitenrichtung fest miteinander verbunden sind.