EP0303096A1

EP0303096A1 - Oberflächenkühler als Luftkühler

Info

Publication number: EP0303096A1
Application number: EP88111993A
Authority: EP
Inventors: Markfried Schauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-04
Filing date: 1988-07-26
Publication date: 1989-02-15
Also published as: DE3725797C1

Abstract

Im Kühlregister (5) eines Oberflächenkühlers (1) werden ausschließlich Rohre (7) eingesetzt, die eine glatte Oberfläche aufweisen, nicht mit Rippen ausgerüstet sind und zudem tropfenförmig gestaltet sind, wobei der runde Wandbereich (8) des Rohres (7) der eintretenden Luft zugewandt ist und der tropfenförmig gestaltete Wandbereich (11) des Rohres (7) sich in Abströmrichtung der Luft erstreckt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Oberflächenkühler als Luftkühler gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Für das Kühlen von Grubenwettern sind Oberflächenkühler als Wetterkühler bekannt, bei denen die Wetter (Luft) und das Kühlwasser voneinander getrennt sind, wobei das Kühlwasser durch berippte, aus gut wärmeleitendem Material bestehende Rohre geführt wird und die Wetter in Kontakt mit der Oberfläche dieser Rohre gebracht werden. Dem Wetterkühler ist dabei ein Lüfter vor- oder nachgeschaltet, der dem Kühler einen bestimmten Wetterstrom zuführt. Der Kühler selbst besteht üblicherweise aus einer Eintrittshaube aus dem eigentlichen Wärmetauscher, d. h. dem Kühlregister, und einer Austrittshaube, wobei weiterhin vor der Austrittshaube ein Tropfenabscheider und ein Tauwasseraustritt vorgesehen sein kann.
Durch die Rohre des Kühlregisters wird Kühlwasser gepumpt, das in der Regel in der thermodynamisch wirkungsvollsten Weise, nämlich im Gegenstrom zur Wetterströmung, geführt wird. Den Rohren des Kühlregisters ist ein Verteilerrohr am Anfang und ein Sammelrohr am Ende des Registers zugeordnet.
Man ist natürlich bestrebt, ein möglichst großflächiges Kühlregister in den Oberflächenkühler einzubauen, was aber den Nachteil hat, daß je dichter die Berippung des Kühlregisters ausgeführt wird, die Anfälligkeit gegenüber Verschmutzungen durch anhaftenden Staub stark zunimmt. Um trotzdem einerseits eine gute Tauscherleistung zu erreichen, andererseits die Verschmutzungen zu vermeiden, ist man bisher dazu übergegangen, entsprechende Reinigungseinrichtungen vorzusehen, mit denen die Kühlflächen des Kühlregisters bearbeitet werden. Hierbei sind Sprüheinrichtungen bekanntgeworden, die in festen zeitlichen Intervallen arbeiten. Versuchsweise ist auch vorgeschlagen worden, durch Führungsgrößen ist auch vorgeseitiger Druckverbrauch oder Kaltwasseraustrittstemperatur, die Besprühung zu steuern.
Diese bekannten Reinigungsverfahren haben sich in der Praxis aber nicht bewährt, da es nicht erreichbar war, den feinen Kohlen- und Gesteinsstaub durch entsprechende Sprüheinrichtungen in ausreichendem Maße abzuwaschen, so daß festgestellt werden mußte, daß nach mehr oder weniger kurzer Betriebszeit die Tauscherleistung derartiger Oberflächenkühler so weit zurückging, daß keine wirksame Kühlung der Wetter mehr erreicht werden konnte.
Aus dem DE-GM 86 31 320 ist ein Oberflächenkühler bekannt, bei welchem die Tauscherleistung verbessert und der mit hoher Luftleistung fahrbar sein sollte.
Diese bekannte Anordnung verwendet aber ebenfalls Rippenrohre, die zum Verstopfen und Verschmutzen neigten. Auch ist der Wärmeübergang bei Rippenrohren nur unzufriedenstellend, das der Wärmeübergang bei Rippenrohren mit zunehmender Größe der Rippe abnimmt. Einen großen Durchmesser aufweisende Rohre sind aber nicht einzusetzen, da innerhalb der einen großen Durchmesser aufweisenden Rohre keine turbulente Strömung des Kühlmediums bewirkt wird, die aber erforderlich ist, um den notwendigen Wärmeübergang sicherzustellen. Außerdem benötigen große Rohre einen hohen Platzbedarf und schaffen einen großen Luftwiderstand. Um diese Probleme zu beherrschen, sind die Rippenrohre mit sehr engstehenden Rippen ausgerüstet, was aber zu Verschmutzungen führt, insbesondere dann, wenn derartige Oberflächenkühler im untertägigen Grubenbetrieb eingesetzt werden.
Werden kleine Rohre eingesetzt, in denen eine gute turbulente Strömung erzeugbar ist, wird die Rohrlänge zu groß und damit wird der Durchflußwiderstand für das Wasser enorm gesteigert, so daß auch diese Lösung nicht akzeptabel erscheint.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Oberflächenkühler der gattungsbildenden Art zu schaffen, bei dem ein guter Wärmeübergang vom Inneren des Rohres zum die Rohre außen umströmenden Medium möglich ist, andererseits der Durchflußwiderstand für das Kühlwasser nicht zu stark erhöht wird und schließlich der Widerstand gegen die durchströmende Luft nicht zu stark heraufgesetzt wird. Gleichzeitig soll dieser Oberflächenkühler in stark verschmutzten Räumen einsetzbar sein, so daß er z. B. problemlos auch Untertage angewandt werden kann.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.
Dadurch, daß die Tauscherrohre nunmehr glatt und ohne Rippen ausgestaltet sind, andererseits aber eine im Querschnitt gesehen tropfenförmige Gestalt aufweisen, wird erreicht, daß ein relativ großer Rohrinnenraum zur Verfügung gestellt wird, der gleichzeitig aber eine turbulente Strömung des darin fließenden Wassers bewirkt.
Weiterhin wird der anströmenden Luft eine große Oberfläche des Tauscherrohres entgegengesetzt, aber diese Luft schafft nunmehr nicht hinter dem Tauscherrohr einen toten Raum, wie dies bei runden Rohren der Fall ist, sondern durch die sich an den runden Teil des Rohres anschließende tropfenförmige Gestaltung wird eine große Wandfläche geschaffen, an der die Luft vorbeistreicht und hier weiterhin zu einem wirksamen Wärmeübergang führen kann.
Zusammenfassend ist also festzustellen, daß durch die Tropfenform des Rohres ein sehr guter Wärmeübergang bei relativ kleiner Oberfläche geschaffen wird und daß das erfindungsgemäß eingesetzte glatte Rohr zu einer guten Selbstreinigung des Oberflächenkühlers mittels des auftretenden Kondensatwassers führt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung ist in

Fig. 1 schematisch ein Schnitt durch einen Oberflächenkühler dargestellt und in
Fig. 2 ein Schnitt durch eines der Tauscherrohre.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Oberflächenkühler bezeichnet, der im wesentlichen aus einem Gehäuse 2 besteht, mit einem Lufteinlaß 3 und einem Luftauslaß 4. In dem Gehäuse 2 ist ein Wärmetauscher angeordnet, dessen Kühlregister 5 durch eine Vielzahl parallel und übereinander angeordneter Rohre 7 gebildet wird, die als glatte Rohre mit Tropfenform im Querschnitt ausgebildet sind, wie dies deutlicher die Fig. 2 zeigt. Bei 9 ist in Fig. 1 der Einlaß für das dem Kühlregister 5 zuzuführende Kaltwasser und bei 10 der Auslaß des angewärmten Wassers erkennbar, das das Kühlregister 5 durchströmt hat. Das dem Einlaß 9 zugeführte Wasser gelangt über ein Verteilerrohr 12, das an die erste Serie der Rohre 7 des Kühlregisters 5 angeschlossen ist, in das Kühlregister 5.
Der Einlaß 3 für die Schmutzluft führt innerhalb des Gehäuses 2 zu einem Düsenraum 16, von dem aus die Luft nunmehr quer durch das Kühlregister 5 geführt wird, dann in einen Diffusorraum 17 gelangt und von dort zum Auslaß 4.
Fig. 2 zeigt, daß die Rohre 7 im Querschnitt gesehen Tropfenform aufweisen, wobei die runde Wandung 8 des Rohres 7 von der durch den Einlaß 3 zugeführten Luft angeströmt wird, die sich dann nach Umströmen des Rohres 7 ebenfalls tropfenförmig an die Außenseite den oberen, tropfenförmig gestalteten Bereiches 11 des Rohres 7 anlegt und damit eine große Tauscher fläche schafft.

Claims

Oberflächenkühler als Luftkühler mit einem einen von einem Kühlmedium durchströmten Wärmetauscher aufnehmenden langgestreckten Gehäuse mit einem stirnseitigen Einlaß für warme Schmutzluft, einem gegenüberliegenden Auslaß für gekühlte Reinluft und ggf. einem Tauwasseraustritt, wobei das Kühlregister des Wärmetauschers aus einem Rohrkühler besteht und sich die das Kühlmedium führenden Rohre des Kühlregisters in Längsrichtung des Gehäuses erstrecken und gegenüber der Längsachse des Gehäuses vom Lufteinlaß zum Luftauslaß geneigt sind und das Gehäuse quer zur Längsachse ausfüllen, wobei der Raum unterhalb des Kühlreigisters sich vom Lufteinlaß aus verjüngt und der Raum oberhalb des Kühlregisters sich zum Luftauslaß hin vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß die das Kühlmedium führenden Rohre (7) an ihrer Außenseite glatt ausgebildet sind und Tropfenform aufweisen, wobei der runde Wandteil (8) des Tropfenrohres (7) dem Lufteinlaß zugewandt ist und der spitz zulaufende Wandteil (11) des Tropfenrohres (7) in Abströmrichtung der Luft gerichtet ist.