EP0371475A1 - Berieselungseinrichtung für Wärme- und Stoffaustauscher, insbesondere Kühltürme - Google Patents

Abstract

Die Berieselungseinrichtung für Wärme- und Stoffaustauscher, insbesondere Kühltürme, hat eine Dispergiereinrichtung (18) für eine Flüssigkeit, die aus Leisten aufweisenden Etagengittern (19) aus polymerem Material besteht. Die Etagengitter (19) sind übereinander angeordnet. Die Leisten eines Etagengitters (19) sind dabei bezogen auf seine Umfangsleiste wenigstens in einer Richtung, vorzugsweise in zwei Richtungen, exzentrisch angeordnet. Die Etagengitter (19) sind im Abstand übereinander mit Hilfe von Anschlußlaschen (6) an Aufhängern (7) gehalten, wofür jede Anschlußlasche (6) eine Öffnung (20) und Halteorgane (13) aufweist. Die Öffnung (20) jeder Anschlußlasche (6) für einen Aufhänger (7) ist bezogen auf ihre Mitte (30) und auf ihre Halteorgane (13) für die Etagengitter (19) exzentrisch angeordnet. Die Anschlußlaschen (6) zum Halten von Etagengitter (19) in zwei aufeinanderfolgenden Etagen sind um eine vertikale Achse um 180° zueinander gedreht. Ferner sind die Etagengitter (19) jeder zweiten Etage um eine vertikale Achse um 180° zueinander gedreht. Dadurch sind die Leisten eines Etagengitters (19) zu den entsprechenden Leisten des Etagengitters (19) der darüber und darunter befindlichen Etage versetzt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Berieselungseinrichtung für Wärme- und Stoffaustauscher, insbesondere Kühltürme, mit einer Dispergiereinrichtung für eine Flüssigkeit, die aus Leisten aufweisenden Etagengittern aus polymerem Material besteht, welche in Etagen im Abstand übereinander mit Hilfe von Anschlußlaschen an Aufhängern gehalten sind.
• Aus der BG-A-41770 ist eine solche Berieselungseinrichtung für Kühltürme bekannt, bei welcher der Dispergiereinrich­tung für die Flüssigkeit mindestens zwei im Abstand vonein­ander befindliche umströmte Schichten nachgeordnet sind, von denen jede von einer Reihe von Zellen gebildet wird, die über Halteorgane lösbar mit Sitzen in kleinen tragenden Balken verbindbar sind. Die Balken sind über Befestigungs­laschen an Aufhängern in Reihen angeordnet, die durch Di­stanzbuchsen getrennt sind. Jede umströmte Schicht ist so positioniert, daß Ihre Zellen in Bezug auf die Zellen der benachbarten Schicht versetzt sind.
• Die bekannte Berieselungseinrichtung ist für eine Gaszufüh­rung im Querstrom ungeeignet. Ihre Abmessungen sind relativ groß und ihr Energiebedarf hoch. Die gesamte Verdampfungs­fläche der Berieselungseinrichtung pro Volumeneinheit ist relativ klein, da ein Durchgang von größeren Verunreinigun­gen mit der Flüssigkeit gewährleistet sein muß. Schließlich erfordert die bekannte Berieselungseinrichtung die Erzeu­gung, den Transport und die Montage einer großen Anzahl von Polymerenelementen mit großen Abmessungen. Die bekannte Be­rieselungseinrichtung ist ferner für den Einsatz von Flüs­sigkeiten nicht geeignet, die mit Ölen und anderen oberflä­chenaktiven Stoffen verunreinigt sind.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun da­rin, die gattungsgemäße Berieselungseinrichtung so auszu­bilden, daß sie für eine Gaszuführung im Quer- und Gegen­strom unter Gewährleistung eines hohen Volumenkoeffizienten des Wärme- und Stoffaustausches geeignet ist, auch wenn in der Flüssigkeit Verunreinigungen in Form von Ölen und ande­ren oberflächenaktiven Stoffen vorhanden sind, und aus ei­ner geringen Anzahl einfach herstellbarer und leicht trans­portierbarer Bauelemente einfach zusammenfügbar ist.
• Diese Aufgabe wird ausgehend von der Berieselungseinrich­tung der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß die Lei­sten eines Etagengitters bezogen auf seine Umfangsleiste wenigstens in einer Richtung exzentrisch angeordnet sind, daß jede Anschlußlasche eine Öffnung für die Halterung an einem Aufhänger und Halteorgane für die Etagengitter auf­weist, daß die Öffnung jeder Anschlußlasche bezogen auf ihre Mitte und ihre Halteorgane exzentrisch angeordnet ist, daß die Anschlußlaschen zum Halten der Etagengittern in zwei aufeinanderfolgenden Etagen um 180° um eine vertikale Achse zueinander gedreht sind und daß die Etagengitter je­der zweiten Etage um eine vertikale Achse um 180° zueinan­der gedreht sind, so daß die Leisten eines Etagengitters zu den entsprechenden Leisten des Etagengitters der darüber und darunter befindlichen Etage versetzt sind.
• Vorzugsweise sind die Leisten eines Etagengitters bezogen auf seine Umlaufleiste in zwei Richtungen, gewöhnlich zu­einander senkrechten Richtungen, exzentrisch angeordnet.
• Vorteilhafterweise beträgt die Profilhöhe der am Umfang be­findlichen und der aussteifenden Leisten der Etagengitter 25mm bis 400mm, während die übrigen Leisten eine Profilhöhe von 10mm bis 400mm haben.
• Zweckmäßigerweise sind in den von Leisten begrenzten Öff­nungen der Etagengitter prismatische W-förmige Einlagen aus polymerem Material angeordnet.
• Durch die exzentrische Aufhängung der Anschlußlaschen wird eine abwechselnde gegenseitige Versetzung der tropfenbil­denden und tropfenempfangenden Leisten der Etagengitter von übereinander befindlichen Etagen erzielt. Dadurch, daß die sich exzentrisch in zwei zueinander senkrechte Richtungen erstreckenden Leisten große Öffnungen in den Etagengittern begrenzen, ist ein Flüssigkeitsdurchgang auch dann gewähr­leistet, wenn die Flüssigkeit großstückige Verunreinigungen mit sich führt. Dabei bleibt der Volumenkoeffizient des Wärme- und Stoffaustausches hoch.
• Die exzentrische Anordnung der Leisten bezogen auf die Um­fangsleiste in wenigstens einer Richtung bedeutet, daß die Reihe der Öffnungen längs eines Umfangsrandes schmaler ist als die übrigen gleich großen Öffnungen. Wenn die Leisten bezogen auf die Umfangsleiste in zwei Richtungen exzen­trisch angeordnet sind, bedeutet dies, daß die an zwei an­einandergrenzenden Rändern des entsprechenden Etagengitters befindlichen Öffnungen schmaler sind als die übrigen in der Regel gleich großen Öffnungen des Etagengitters. Dadurch wird eine Zusammenfügung der Etagengitter zu Etagen mög­lich, bei der die Etagengitter bezogen auf eine vertikale Achse gegenseitig verdreht sind, wodurch erreicht werden kann, daß die Leisten der Etagengitter benachbarter Etagen zueinander versetzt sind. Dies ermöglicht auch die Anord­nung von mehr Etagen aus zusammengefügten Etagengittern pro Volumeneinheit bei optimaler Tropfenstoßenergie und erhöh­tem Wärme- und Stoffaustauschkoeffizienten. Ausgeschnittene Gitter können dabei alle Formen ausfüllen.
• Da die Höhe der Etagengitter gering ist, läßt die Beriese­lungseinrichtung auch ein Gas im Quer- und Gegenstrom durch, wobei eine Homogenisierung des Gasstroms durch Ver­dichtung der Etagen im Strömungsbereich erreicht werden kann. Aufgrund der stetigen Tropfenbildung und Tropfendis­pergierung reißt ein Nebel aus Ölen und oberflächenaktiven Stoffen, wenn solche vorhanden sind, kontinuierlich auf, was auch den Wärme- und Stoffaustausch begünstigt. Die Eta­gengitter können als einstückige Polymerenelemente mit gro­ßen Außenabmessungen schnell gefertigt werden. Ihr Trans­port ist bequem, ihre Montage erfordert wenig Arbeitsauf­wand und ihr Betrieb ist einfach. Durch Verwendung von prismatischen Einlagen bei Einsatz reiner Flüssigkeiten mit großem Durchsatz kann die Homogenisierung des Gasstroms verbessert werden, wobei sich der Wärme- und Stoffaus­tauschkoeffizient steigern läßt.
• Anhand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Er­findung näher erläutert. Es zeigt:
• Fig. 1 axonometrisch eine Berieselungseinrichtung für ei­nen Kühlturm,
• Fig. 2 eine Draufsicht auf eine exzentrische Anschlußla­sche der Berieselungseinrichtung,
• Fig. 3 den Schnitt III-III von Fig. 2,
• Fig. 4 eine Ansicht eines Etagengitters von unten,
• Fig. 5 das Etagengitter von Fig. 4 im Querschnitt,
• Fig. 6 eine Draufsicht auf zueinander versetzte Etagengit­ter und
• Fig. 7 die zueinander versetzten Etagengitter von Fig. 6 im Querschnitt.
• Die in Fig. 1 gezeigte Berieselungseinrichtung 2 ist in ei­nem Kühlturm 1 über Öffnungen 3 für die Zuführung eines nicht gezeigten Gasstroms und unter Düsen 4 einer Rohre aufweisenden Verteilungseinrichtung 5 für eine Flüssigkeit angeordnet. Die Berieselungseinrichtung 2 ist über An­schlußlaschen 6 aufgehängt, die vertikal übereinander mit Aufhängern 7 durch Stecken verbunden werden. Über der Ver­teilungseinrichtung 5 sind Tropfenfänger 8 angeordnet.
• An den Aufhängern 7 ist unter der Verteilungseinrichtung 5 eine Dispergiereinrichtung 18 für die Flüssigkeit ange­bracht, die aus zusammengefügten Etagengittern 19 aus polymerem Material besteht, von denen jedes aus bezogen auf den Umfang exzentrisch angeordneten, sich in zwei Richtun­gen senkrecht zueinander erstreckenden tropfenbildenden bzw. dispergierenden Leisten aufgebaut ist, zwischen denen jeweils Öffnungen ausgebildet sind, wie dies in Fig. 1 für die beiden obersten Etagen und in Fig. 4 für das Etagengit­ter 19 gezeigt ist. Die Profilhöhe der umfangsseitigen und versteifenden Leisten der Etagengitter 19 beträgt 25mm bis 400mm. Die übrigen Leisten haben eine Höhe von 10mm bis 400mm. In den Öffnungen zwischen den Leisten der Etagengit­ter 19 können prismatische Polymereinlagen 12 mit VVVV-Form angeordnet werden, was insbesondere bei großen Durchsätzen relativ reiner Flüssigkeiten günstig ist.
• In jeder Anschlußlasche 6 ist bezogen auf ihr Mitte 30 ex­zentrisch eine Öffnung 20 vorgesehen. Um die Öffnung 20 herum ist auf jeder Seite der Anschlußlasche 6 jeweils ein senkrecht davon abstehender führender Sitz 21 angeordnet, der ein zapfenförmiges Halteorgan bildet. Die Anschlußla­sche 6 ist ferner mit zu ihrer Mitte konzentrisch angeord­neten Anschlußzapfen 13 versehen. Die Anschlußlaschen 6 der vertikal aufeinanderfolgend angeordneten Etagengitter 19 sind von Etage zu Etage jeweils um 180° um eine vertikale Achse zueinander gedreht, während die Etagengitter 19 in der Ausgestaltung der beiden obersten Etagen von Fig. 1 oder in der Ausgestaltung des Etagengittes 19 von Fig. 4 bei jeder zweiten Etage um eine vertikale Achse um 180° zu­einander gedreht sind. Dadurch ergibt sich die Anordnung der Etagen übereinander, wie sie in Fig. 6 und 7 gezeigt sind. Die Verbindung der Etagengitter 19 mit den Anschluß­laschen 6 wird dadurch hergestellt, daß die entsprechenden Anschlußzapfen 13 der Anschlußlasche 6 in Steckbuchsen 31 an den Etagengittern gesteckt werden.
• Mit Hilfe der exzentrisch aufgehängten Anschlußlaschen 6 können auch Etagengitter 19 fixiert werden, wie sie als dritte Etage von oben in Fig. 1 gezeigt sind, bei denen sich die tropfenbildenden bzw. dispergierenden Leisten mit Ausnahme derer am Umfang nur in eine Richtung erstrecken. Bei jeder zweiten Etage werden diese Etagengitter 19 um 90°, 180°, 270° und 360° gedreht, so daß sie aufgrund der exzentrisch aufgehängten Anschlußlaschen 6, die um 180° bei jeder benachbarten Etage um eine vertikale Achse gedreht sind, diagonal versetzt sind.
• Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 sind der Berieselungseinrichtung 2 räumliche Polymerenblöcke 9 aus umströmten Schichten 11 mit Zellen 10 zugeordnet, die in der Draufsicht eine sechseckige Form aufweisen. Die um­strömten Schichten 11 eines Polymerblocks 9 sind vertikal in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet. Wenn die Berieselungseinrichtung 2 mit reinen Flüssigkeiten und großen Durchsätzen betrieben wird, können in den Zellen 10 prismatische Einlagen 12 mit MM-Form vorgesehen werden. Die Zellen 10 in den umströmten Schichten 11 sind über Halteor­gane in Form von Anschlußzapfen 13 lösbar an zylindrische Wände 16 aufweisenden Anschlußöffnungen 14 von tragenden kleinen Balken 15 angebracht. Die tragenden Balken 15 sind über die zylindrischen Wände 16 der Anschlußöffnungen 14 an den Anschlußlaschen 6 angebracht, die auf die Aufhänger 7 aufgesteckt sind. Der vertikale Abstand zwischen den um­strömten Schichten 11 eines Polymerblocks 9 und zwischen den einzelnen Polymerenblöcken 9 ist durch Distanzbuchsen 17 festgelegt, die zwischen den Anschlußlaschen 6 befestigt und auf die Aufhänger 7 aufgesteckt sind. Die umströmten Schichten 11 eines räumlichen Polymerblocks 9 können so an­ geordnet werden, daß die Zellen 10 jeder umströmten Schicht 11 in Bezug auf die Zellen 10 ihrer benachbarten Schichten 11 in zwei Richtungen versetzbar sind.
• Bei der Berieselungseinrichtung 2 für Kühltürme 1 wird Flüssigkeit durch die Verteilungseinrichtung 5 und die Dü­sen 4 auf die Dispergiereinrichtung 18, die aus ganzen und ausgeschnittenen Etagengittern 19 aus polymerem Material zusammengefügt ist, als Flüssigkeitsnebel aufgebracht, der in den obersten Etagen homogenisiert wird. Wenn eine Beauf­schlagung mit Flüssigkeit erfolgt, die durch Öle und ober­flächenaktive Stoffe verunreinigt sind, wird die ganze Be­rieselungseinrichtung 2 als Dispergiereinrichtung 18 ausge­führt, also ohne Polymerenblöcke 9, wobei in den untersten Etagen der vertikal untereinander angeordneten Etagengitter 19 der Gasstrom dadurch homogenisiert wird, daß die Etagen lokal verdichtet werden, also mit geringerem vertikalem Ab­stand zueinander festgelegt sind.
• Die Profilhöhe der Leisten der Etagengitter 19 aus polyme­rem Material mit Abmessungen von 25mm bis 400mm für die pe­riferen und tragenden Leisten und von 10mm bis 400mm für die übrigen Leisten ermöglicht einen Querstrom des Gases durch die Räume zwischen den Etagen. Bei Verunreinigungen der Flüssigkeit mit Ölen oder mit oberflächenaktiven Stof­fen arbeitet die Berieselungseinrichtung 2 als reine Dis­pergiereinrichtung 18. Bei reinen Flüssigkeiten steigert sich der Volumenkoeffizient des Wärme- und Stoffaustausches infolge von Verdampfungsprozessen längs der Wände der Lei­sten der Etagengitter 19 und bei großen Durchsätzen auch längs der Wände der prismatischen Einlagen 12 aus polymerem Material in VVVV-Form in den von den Leisten begrenzten Öffnungen der Etagengitter 19. Das Abtropfen der Flüssig­ keit von den erfindungsgemäß ausgestalteten und angeordne­ten Etagen und das Auftreffen der Tropfen auf die Etagen­gitter 19 ist in Fig. 7 gezeigt.
• Die Versetzung der Position der tropfenbildenden und trop­fendispergierenden Leisten in den Etagengittern 19 wird in zwei Operationen durchgeführt, nämlich durch Drehung der exzentrischen Anschlußlaschen 6 für jede nachfolgende Etage um 180° um eine vertikale Achse und durch Drehung der Eta­gengitter 19 um eine vertikale Achse um 180° bei jeder zweiten Etage, wobei die Leisten dieser Etagengitter 19 ge­mäß Fig. 4 exzentrisch in zwei Richtungen angeordnet sind.
• Wenn kein Quergasstrom vorgesehen zu werden braucht, kann die Berieselungseinrichtung 2 als kombinierte Einrichtung ausgeführt werden, bei welcher vertikal unter der Disper­giereinrichtung 18 aus zusammengefügten Etagengittern 19 aus polymerem Material an den Aufhängern 7 mit Hilfe von Anschlußlaschen 6 und Distanzbuchsen 17 Polymerenblöcke 9 in Form von umströmten Schichten 11 mit sechseckigen Zellen 10 in versetzter oder unversetzter Form in Bezug auf die benachbarten in Etagen angeordneten Schichten 11 gehalten sind.
• Wenn der Berieselungseinrichtung 2 umströmte Schichten 11 aus Polymerenelementen mit sechseckigen Zellen 10 zugeord­net sind, oder wenn bei der Dispergiereinrichtung 18 Eta­gengitter 19 verwendet werden, deren tropfenbildende bzw. Flüssigkeit dispergierenden Leisten mit Ausnahme der Lei­sten am Umfang parallel in einer Richtung angeordnet sind, was der Ausgestaltung der Etagengitter 19 der dritten Etage von oben in Fig. 1 entspricht, werden diese aufeinanderfol­gend um 90°, 180°, 270° und 360° um eine vertikale Achse gedreht angeordnet. Dabei kann auch eine Versetzung der Po­lymerenelemente der Zellen 10 vorgesehen werden. Zur Reini­gung der Düsen 4 werden jeweils die entsprechenden tropfen­fänger 8 abgehoben.

Claims (4)

1. Berieselungseinrichtung für Wärme- und Stoffaustauscher, insbesondere Kühltürme, mit einer Dispergiereinrichtung (18) für eine Flüssigkeit, die aus Leisten aufweisenden Etagengittern (19) aus polymerem Material besteht, die im Abstand übereinander in Etagen mit Hilfe von An­schlußlaschen (6) an Aufhängern (7) gehalten sind,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Leisten eines Etagengitters (19) bezogen auf seine Umfangsleiste wenigstens in einer Richtung ex­zentrisch angeordnet sind,
- daß jede Anschlußlasche (6) eine Öffnung (20) für die Halterung an einem Aufhänger (7) und Halteorgane (13) für die Etagengitter (19) aufweist,
- daß die Öffnung (20) jeder Anschlußlasche (6) bezogen auf ihre Mitte 30 und auf ihre Halteorgane (13) exzen­trisch angeordnet ist,
- daß die Anschlußlaschen (6) zum Halten von Etagengit­ter (19) in zwei aufeinanderfolgenden Etagen um 180° um eine vertikale Achse zueinander gedreht sind und
- daß die Etagengitter (19) jeder zweiten Etage um eine vertikale Achse um 180° zueinander gedreht sind, so
- daß die Leisten eines Etagengitters (19) zu den ent­sprechenden Leisten des Etagengitters (19) der darüber und darunter befindlichen Etage versetzt sind.

2. Berieselungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Leisten eines Eta­gengitters (19) bezogen auf seine Umfangsleiste in zwei Richtungen exzentrisch angeordnet sind.

3. Berieselungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilhöhe der am Umfang befindlichen und der aussteifenden Leisten der Etagengitter (19) 25mm bis 400mm beträgt, während die übrigen Leisten eine Profilhöhe von 10mm bis 400mm ha­ben.

4. Berieselungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den von den Leisten begrenzten Öffnungen der Etagen­gitter (19) prismatische W-förmige Einlagen (12) aus po­lymerem Material angeordnet sind.

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