EP2635869A2 - Lufteinführungssystem und -verfahren für kühltürme - Google Patents

Lufteinführungssystem und -verfahren für kühltürme

Info

Publication number
EP2635869A2
EP2635869A2 EP11779385.1A EP11779385A EP2635869A2 EP 2635869 A2 EP2635869 A2 EP 2635869A2 EP 11779385 A EP11779385 A EP 11779385A EP 2635869 A2 EP2635869 A2 EP 2635869A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
aerodynamic
rain
cooling tower
tower
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP11779385.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Graf
Klemens Fisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kernkraftwerk Gosgen-Daniken AG
KERNKRAFTWERK LEIBSTADT AG
KERNKRAFTWERK GOESGEN DAENIKEN AG
Original Assignee
Kernkraftwerk Gosgen-Daniken AG
KERNKRAFTWERK LEIBSTADT AG
KERNKRAFTWERK GOESGEN DAENIKEN AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kernkraftwerk Gosgen-Daniken AG, KERNKRAFTWERK LEIBSTADT AG, KERNKRAFTWERK GOESGEN DAENIKEN AG filed Critical Kernkraftwerk Gosgen-Daniken AG
Priority to EP11779385.1A priority Critical patent/EP2635869A2/de
Publication of EP2635869A2 publication Critical patent/EP2635869A2/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F25/00—Component parts of trickle coolers
    • F28F25/10—Component parts of trickle coolers for feeding gas or vapour
    • F28F25/12—Ducts; Guide vanes, e.g. for carrying currents to distinct zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/26—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H5/00—Buildings or groups of buildings for industrial or agricultural purposes
    • E04H5/10—Buildings forming part of cooling plants
    • E04H5/12—Cooling towers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F25/00—Component parts of trickle coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/02—Streamline-shaped elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49352—Repairing, converting, servicing or salvaging

Definitions

  • the present invention relates to the removal of waste heat from plants such as power plants and industrial plants. In particular, but not exclusively, it refers to the promotion of cooling air through so-called wet or natural draft cooling towers.
  • the discharge of the heat of condensation of the working fluid to the environment is usually carried out in several steps: first, condensation of the vapor on the outer surface of the condenser tubes, heat conduction through the tube material to the tube inside, heat transfer through
  • Condenser tubes must be pumped. Has a power plant, for example, one electrical power of 1000 MWe, occurs at a good
  • the heated cooling water originating from the process flows for the greater part as film flow from above downwards on a wet surface against an upward flowing air flow.
  • the air flow is generated by fans or in high towers by natural chimney effect or in combination of both.
  • Heat transfer from the cooling medium to the upwardly flowing air is largely due to its evaporation in the air flow, and since the
  • Another cooling concept consists of dry / wet hybrid cooling towers, which are mainly used to eliminate or at least reduce the visible wet-air flag of the wet cooling towers. Again, the required amount of air is very large, usually twice as large as the amount of air of a power equivalent wet cooling tower. In locations where the evaporative cooling
  • the amount of air is therefore an important parameter for the design and operation of all types of cooling towers and determines their physical size and cost, including the built-up area that such facilities require.
  • the promotion of large volumes of air is a challenging task for the development of the towers.
  • several influences play a major role, especially those of the meteorological boundary conditions, which are closely linked to the function of the tower.
  • the towers must not only be able to reliably absorb the heat load and release it to the atmosphere in a wide range of meteorological temperatures and wind forces, they also have to face this task in special situations such as heavy icing in winter or storm
  • the cooling performance is not only dependent on the size of internals such as the exchange surface, but can also be increased by increasing the amount of air.
  • the annular flange of DE1501396 has the disadvantage that it must be adapted exactly to the dimensions of a particular cooling tower, and already designed and built in the construction of the cooling tower.
  • a further disadvantage of the annular flange of DE1501396 is that the desired air flow is dependent on the formation of a "dead zone" of stagnant air below the flange Cross-flow air (wind) can interfere with such stagnant zones or prevent their formation Flange can also be easily affected by icing or snow load. These impacts or loads (by ice or snow, for example) are also transferred directly to the bottom of the mantle.This lower region of the mantle is just where the whole The weight of the mantle (eg 20,000 tons or more) is distributed over many columns, which is why this region of the mantle is one of those where the structural design is most critical, and where the structural design is not to be affected by indeterminate forces or other interference not necessarily that the structure could be at risk, but that the inspected and the B However, the approved structural design is not changed to require
  • the air supply in the cooling tower can also be severely affected by the rain in the rain area.
  • From the British patent GB374077 it is known to increase the amount of air that can flow through a wet cooling tower by allowing the cooling water in the lower wet area to flow together as larger droplets.
  • Another solution can be found in the German patent DE1059941, in which the cooling water is trapped and drained over the entire lower wet area by grooves.
  • both systems have large installations, which are bound with very great effort and high costs.
  • the invention provides a system for
  • Cooling tower which cooling tower has a tower shell, wherein the system comprises a plurality of aerodynamic modules, which are releasably attachable to at least one edge of the air inlet opening of the cooling tower, wherein each of the plurality of aerodynamic modules has a bypass surface, which is designed so that they are in use of the
  • Aerodynamic module that redirects air flowing into the cooling tower around the said edge.
  • the cooling tower in the interior of a heat exchange system with a rain area and an air inlet, through which air inlet region, the air is sucked into the rain area, the system at least one
  • Regensamme element has, which can be arranged in the rain area such that, during operation of the heat exchange system, the Regensammeielement at least a portion of the raindrops in
  • Air intake area collects and dissipates.
  • the invention provides a method for improving the aerodynamic supply of cooling air from the environment of a cooling tower through an air inflow opening into the interior of the
  • Cooling tower which cooling tower has a tower shell, the method having a mounting step in which a plurality of
  • Aerodynamic modules are attached to at least one edge of the air inlet opening of the cooling tower, wherein each of the plurality of Aerodynamic modules has a diversion, which is designed so that they are in the use of the aerodynamic module in the cooling tower
  • the cooling tower in the interior of a heat exchange system with a
  • the method comprises a second step, in which at least one Regensammeielement is arranged in the rain area such that, during operation of the
  • the Regensammeielement collects and dissipates at least a portion of the raindrops in the air inlet region.
  • said assembly step has a first step, in which a
  • a plurality of fasteners are attached to the outside of the tower shell, and a second step in which the
  • Aerodynamic modules are attached to the fasteners.
  • each of the plurality of aerodynamic modules is formed as a hollow body.
  • the hollow bodies form or have at least one line guide for the passage of lines, tubes or cables.
  • the hollow bodies have water passages and / or drainage openings.
  • each of the plurality of aerodynamic modules has a deflecting surface and a deflecting surface, the deflecting surface is formed so that when using said each aerodynamic module at the lower edge of the tower shell, the air flowing down the tower cup is deflected by a deflection distance pushes radially outwards, and the deflection surface is formed so that they mentioned insert the pressed from the deflection surface to the outside air along a deflection curvature in the air inlet opening passes.
  • said deflecting surface is formed such that along the outer surface of the
  • Discontinuity can be smoothly transferred to the deflection surface and pushed outwards by a deflection distance.
  • the aerodynamic modules are formed in such a way and can be attached to one another such that the hollow bodies of the aerodynamic modules can be walked on by humans
  • the aerodynamic modules are next to each other in a composition
  • composition has a plurality of intermediate gaps between the aerodynamic modules.
  • a lower edge of the air inlet opening is provided with an aerodynamic Umleitrampe, which Umleitrampe the incoming cooling air bypasses the lower edge of the Lufteinströmungsö Maschinentechnisch.
  • the invention also provides for providing an aerodynamic module which is formed such that it can be detachably fastened to at least one edge of the air inflow opening of a cooling tower, wherein the aerodynamic module has at least one diverting surface which is designed in such a way that it can be used when using the aerodynamic module Aerodynamic module in the
  • Cooling tower diverts incoming air around the said edge.
  • the aerodynamic module has a side flange for stiffening the aerodynamic module, wherein the side flange protrudes from the outer surface of the aerodynamic module, and wherein the protruding side flange forms an air guide surface substantially radially to the cooling tower when using the aerodynamic module.
  • Figure 1 shows a side view, partly in cross section, of a typical wet natural draft cooling tower.
  • Figure 2 shows a schematic view of the aerodynamics of
  • Figures 3A and 3B show a schematic view of the same air inlet area of a cooling tower, without air introduction measures and with air introduction measures.
  • Figures 4A to 4D show in a schematic view how the global air flow can be improved by the formation of smaller local swirls.
  • FIG. 5 shows, in a schematic, perspective view, an embodiment of an air introduction system according to the invention.
  • FIGS. 6A and 6B show, in a schematic cross-section, the aerodynamics of an air inlet region, without air introduction measures and with air introduction measures, as an example of an embodiment
  • Air introduction system according to the invention.
  • FIGS. 7A and 7B show, in a schematic cross-section, the aerodynamics of an air inlet region, without air introduction measures and with air introduction measures, as an exemplary embodiment of another
  • FIG. 8 shows a perspective view of an aerodynamic module according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 9 shows in cross-section how an aerodynamic module shown in FIG. 8 can be mounted.
  • Figure 10 shows a perspective view of the assembly of a series of aerodynamic modules on the lower shell edge of a cooling tower.
  • Figure 1 1 shows a perspective view of how an aerodynamic module shown in Figure 8 can be mounted.
  • FIG. 12 shows, in a perspective view, how a gap between adjacent aerodynamic modules by means of a
  • Cover strip can be closed.
  • FIG. 1 shows as an example a conventional wet-cooling tower 1 with natural draft.
  • a cooling tower shell 2 also called shell or key element
  • Air from the vicinity of the tower is drawn in through the air inflow port 10 (between the pillars and between the shell 2 and the support surface 3).
  • the air flows down through the air inlet opening 10 in the so-called rain chamber 8 of the tower 1, where it is then distributed. From the rain chamber 8, the air rises through the heat exchanger surfaces (the so-called internals 7) upwards, in countercurrent to the downwardly flowing warm water from the condenser.
  • the lighter air in the chimney which is characterized by higher temperature and humidity compared to the ambient air, produces the draft necessary to overcome these pressure losses.
  • the chimney effect is proportional to the height (typically 120m to 180m) of the empty space within the cooling tower shell 2.
  • FIG. 2 shows schematically the approximate flow pattern of the air in a conventional conventional one for orientation
  • Natural draft cooling tower Note in Fig. 2 the dense puncturing of the intense rain curtain 13, the front 14 of which, due to the interaction with the incoming air, is closed by, e.g. 30 ° is inclined.
  • the dense puncturing is intended to indicate that the structure of the rain veil due to the associated high flow resistance of the rain against the incoming air to any flow-specific and energetically favorable operation of the cooling tower can contribute.
  • FIG. 2 shows an example of an air introduction opening 10 of the known cooling tower 1 of FIG. 1.
  • the air inlet opening 10 is made of the
  • Gaps between the underlying surface in this example, the surface 21 of the water in the water basin 9), the lower edge 1 1 of the shell 2, as well as the Schale Bayn 4, which carry the weight of the shell 2 formed.
  • the height of the air inlet opening is referred to as 15.
  • Rain veil 13 falls into the pool 9.
  • the internals 7, spray systems, etc. are supported on a support structure consisting of, for example, several supports 12.
  • a winter line 17 Around the periphery of the installation area can be provided to protect the tower at low temperatures against icing by a hot water veil is generated by slits in the winter line 17.
  • FIG. 2 shows how the air flow, which at the
  • Air inlet opening 10 has a maximum height 15, is then greatly restricted, to a restricted height 16, wherein the air flow is ideally over the entire available height 19 (the distance between the lower surface 20 of the corresponding installation 7 and the surface 21 of the Water in the pool 9) would distribute as evenly as possible.
  • Figures 3B and following show how the efficiency of air inflow (and hence cooling) can be improved in such a way.
  • Rain veil 13 to be designed so that a uniform as possible
  • the rain 13 can be collected by appropriate measures and transformed into strands or the droplet size can be increased in order to reduce the flow resistance of the air through the rain 13.
  • the air can also be directed in the lower region 22 of the inflow opening 10 in such a way that it flows around the obstacles (for example supports 4 or pool edge 23) in the peripheral area of the rain area 8 with little loss.
  • the obstacles for example supports 4 or pool edge 23
  • the aerodynamics of the air inlet opening 10 can also be designed so that the air over the entire open height 15 at the air inlet with as few losses, detachments and constrictions around the supports 4 of the cooling tower shell 2 and supports 12 of the internals 7 can flow around.
  • FIG. 3A again shows, in a simplified form, the arrangement of the various elements forming the air inflow opening 10 of the known cooling tower of FIG. 1 and FIG.
  • the shell 2 is supported on supports 4, and has a lower edge (edge) 1 1.
  • Rain 13 falls from fixtures 7 into the water basin 9.
  • the wall of the water basin 9 also has an upper edge 23, which also forms an obstacle against the inflow of air.
  • FIG. 3B shows various measures which the
  • aerodynamic modules 25, 24 are arranged on the outside of the shell 2 and on the ground to the
  • Regensammei institute 30 are constructed so that the cooling air in the
  • Air inflow (thanks to the aerodynamic modules 24, 25) on the one hand, with the low-rain, air-permeable region 29 (thanks to the Regensammei institute 30) on the other hand, creates an interaction of the two measures, which leads to an even higher air flow, as the sum of the air flow improvements through the individual
  • FIG. 3B also shows the shape of the aerodynamic modules 25, which are attached to the outside of the shell 2.
  • the aerodynamic modules 25 are each as an approximate
  • This outwardly depressed air is then called by the lower guide surface 26, also deflection, deflected by a curvature, so that the air flowing into the interior air is diverted smoothly as possible without narrowing around the edge 1 1 of the shell 2.
  • Air inflow port 10 may also be provided with one or more
  • Aerodynamic modules 24 are provided.
  • In this example is a
  • Aerodynamic module 24 shown which is built as a ramp. As a result, the inflowing air is smoothly transferred over the wall of the water basin 9 (edge 23) and the constriction which otherwise results from the abrupt basin edge 23 can be reduced in this way.
  • the air flow resistance of the rain in the cooling tower is approximately proportional to the rain density and at constant rain density inversely proportional to the average diameter of the droplets. Larger droplets provide a smaller overall surface for the air, while they are less numerous at the same rainfall density. Therefore, there is a possibility herein to reduce the air resistance and to influence the dripping at the position 41 below the internals 7 so that larger droplets arise. In this case, the formation of large drops is promoted by defined dripping points and by their shape (indicated in Figure 3b and in Figures 5 and 6b a sawtooth-shaped termination in the exchange surface of the internals 7).
  • collecting channels 40 can be suspended in order to produce streams of water which likewise form lower resistance to the air flow (this is also indicated in FIG. 7B).
  • Tilted collecting surfaces which deliver the water into the gutters as sketched in FIG. 5, offer a certain simplification of the invention
  • the grooves 40 and surfaces can be directed so that they also serve as a guide to the inflowing air and therefore to the conversion of the dynamic portion of the air flow into working static
  • Pressure differences act and can further improve the pressure conditions.
  • Other designs and variants are possible, which fulfill the basic function, namely reduction of the interaction between air and rain. So you can, among other things, the collected water from the gutters drained controlled by pipes.
  • the cooling capacity ie the heat flow during the heat exchange between rain and air in the rain zone, is usually below 10% of the cooling capacity between water in the built-in area of the tower and rising air. For larger towers this cooling effect causes a additional lowering of the cold water temperature in the peripheral area of the rain veil. As a result, however, the radially flowing air heats up
  • the rain collecting elements are installed only in the peripheral area of the rain area, and since the pool is preferably maintained anyway, the rain collecting elements as
  • Retrofit system can be installed without the whole rain and
  • the profile bodies (aerodynamic modules) 25 are intended to divert as far as possible the vertical portion 18 (see FIG. 2) of the airflow in the peripheral area so that the air with low loss upon arrival into the opening of the building over the entire clear height 19 is largely horizontal,
  • the geometric extension of the profile body 25 can be made compact, but they can be designed by a sufficient size so that a
  • the profile body 25 should be provided as possible outside the inner surface of the cooling tower shell, so as not to interfere with the function of the inner cooling tower facilities, such. B. a possibly existing winter ring line 17, to interfere with a frost
  • the aerodynamic module 25 shown in FIG. 3B is provided with a deflection profile 26, which is formed with a plurality of individual deflection surfaces 26.
  • steps 33 will now be described with reference to Figs. 4A to 4D.
  • Figures 4A and 4A show the air flow around a substantial continuous diverting surface. If the curvature of the deflection surface is smaller than a certain radius (depending on the air flow velocity), small whirls flattened against the deflection surface 26 (also called whirlpools) can occur, which can obstruct the macro-level air flow and which do not cause the desired air flow deflection promote.
  • the diverting surfaces may be provided with one or more discontinuities (steps) 33 to form a vortex 32 in each stage.
  • steps 33 Such vortices work in a similar way to the "stagnant air" mentioned above, but are much smaller, they are through the steps 33 are at least partially shielded from the cross wind, and are not affected by external gusts, etc.
  • the desired deflection curvature of the lower deflection surface 26 therefore does not necessarily have to be formed as a continuous curvature. It may advantageously be formed of a plurality of flat surfaces which are at a certain angle to each other.
  • FIG. 5 shows an arrangement of aerodynamic modules 25 on the lower edge 11 of a tower shell 2.
  • the aerodynamic modules (three are visible in FIG. 5) are mounted side by side on the outer surface and on the edge 11 of the shell 2.
  • the weight of the shell is supported on supports 4. Air from the vicinity of the cooling tower flows through the air inflow opening 10 into the rain area 8.
  • the rain area 8 has a low-rain area 29, thanks to
  • Regensammeietti 30 (only symbolically indicated in Figure 5), and an area 13, where the rain still falls in full flow from the internals 7.
  • the incoming air flows unobstructed and unhindered through the low-rain area 29 into the inner rain area 13, where it is pulled upwards.
  • the inflowing air also flows substantially unhindered through the Regensammei institute 30.
  • Air velocity of the incoming air is approximately in relation to
  • each of the aerodynamic modules 25 may be mounted separately on the outer surface of the shell.
  • This modular design has the advantage that each aerodynamic module 25 can be lifted and handled relatively easily.
  • the aerodynamic modules 25 can also be easily dismantled or replaced.
  • Diameter could be the lower circumference of the shell with, for example, between 3 and 500 separately mountable aerodynamic modules provided.
  • the mass of the aerodynamic modules are chosen to be so proportionate (e.g., between 1/20 and 1/300 of the circumference of the shell) that the overall composition of the aerodynamic modules can be easily and quickly assembled.
  • the construction of the aerodynamic modules 25 will be described below.
  • the aerodynamic modules 25 can have side flanges 27, which can serve, for example, for connecting the adjacent aerodynamic modules 25 and / or form an additional guide surface, around the incoming air in the vicinity of the aerodynamic modules 25 in a radial direction to direct (the direction radially from the central axis of the cooling tower to the outside).
  • FIG. 5 also shows some examples of how the cross-sectional shape of the aerodynamic modules 25 can be formed. The top of the three
  • Formbesipiele is provided with a lower guide flange.
  • the lowest of the three forms is mounted at a small distance to the shell surface. This distance can serve as a water passage, for example.
  • FIG. 5 also shows various possible variants of the rain collecting elements 30.
  • a plurality of, for example, U- or V-shaped grooves 40 can be mounted in the rain area, or a plurality of dripping elements 41. It is also possible to mount sloping collecting surfaces (upper figure) so that the collected rain runs in the channels 40, from which it is derived.
  • FIG. 5 shows in cross section a number of examples of how the aerodynamics of the shell supports 4 can be improved.
  • Aerodynamic profiles 34 and 35 are at the front and rear of the appropriate Schale Mains attached, so that less restriction also takes place here by the air flowing around the Schale Mainn.
  • FIG. 6A again shows the air inflow in a cooling tower without aerodynamic improvement measures.
  • Figure 6B shows as an example how this air inflow can be improved by the application of one or more of the mapped measures.
  • aerodynamic modules 25 are mounted on the shell 2, a deflecting ramp 24 on the ground, rain collecting elements 40 in the rain area 8 and aerodynamic profiles 34 on the shell supports 4.
  • the shell 2 a deflecting ramp 24 on the ground
  • rain collecting elements 40 in the rain area 8 and aerodynamic profiles 34 on the shell supports 4.
  • the deflection ramp 24 in Figure 6B is formed as a flat ramp, but could have a different shape, such as the diverter ramp in Figure 7B.
  • the rain density in the periphery is reduced by adjusting the spraying and dripping element 41 for
  • the Abtropfstellen and the drop size are approximately predetermined by the geometry of the saw-shaped terminations.
  • the dripping element can be hung on the same structure as the internals 7 by stainless ropes or rods.
  • FIG. 7A again shows the air inflow in a cooling tower without aerodynamic improvement measures.
  • Figure 7B shows, as a further example, how this air inflow can be improved by the application of one or more of the measures depicted.
  • aerodynamic modules 25 on the shell 2 one
  • the rain collecting elements are formed as grooves 40, which could possibly also be enriched with Regensammei Jerusalem.
  • the turning ramps 24 in Figure 7B may be constructed, for example, of solid concrete, asphalt or the like around the feet 37 of the shell supports.
  • the deflection ramp is mechanically isolated from the wall of the water basin 9, so that at different thermal expansion coefficients no undesirable mechanical stresses between the ramp 24 and water basin is formed.
  • the aerodynamic modules 25 may be constructed as solids, preferably of a lightweight, weather-resistant material such as Styrofoam, so that the total weight of the aerodynamic modules 25 around the circumference of the cooling tower does not adversely affect the structural integrity of the shell.
  • the aerodynamic modules can be built as a hollow or profile body.
  • FIG. 8 shows as an exemplary embodiment such as an aerodynamic module 25, e.g. can be formed from sheet metal.
  • the aerodynamic module 25 can be made of other suitable materials, such as fiberglass (GRP) or
  • the aerodynamic modules 25 may typically be about 3m high, and for example 2m wide.
  • the cavity between the two aerodynamic modules 25 may typically be about 3m high, and for example 2m wide.
  • Aerodynamic module 25 and the shell 2 may be formed so that it is accessible to humans.
  • the cooling tower is rebuilt with side-by-side mounted aerodynamic modules 25, the assembled cavities form a walk-in tunnel.
  • a close inspection of the aerodynamic modules from the inside and / or the shell 2 from the outside is made possible.
  • the deflection surface can also be provided with steps 33, as described above.
  • the aerodynamic module shown in FIG. 8 has two side flanges 27. Such flanges can increase the stiffness of the
  • the flanges 27 may also serve to interconnect side-by-side mounted aerodynamic modules 25 by interconnecting adjacent flanges 27. However, it is advantageous to leave a column 48 (see FIG. 10) between adjacent aerodynamic modules 25, leaving enough room for thermal expansion or contraction, so that no
  • the aerodynamic module 25 of FIG. 8 has, for example, a fastening lip 42.
  • the function of this lip 42 is explained in more detail in FIG. In this example, the aerodynamic module 25 is on
  • each aerodynamic module 25 may be preliminarily suspended before being screwed or otherwise secured to, for example, the lower attachment portion 47.
  • FIG. 9 shows, in a simplified, schematic view, how an aerodynamic module 25 can be fastened to the shell 2.
  • the aerodynamic modules 25 are releasably secured to a fastener 44, 45, 47 so that they are secured at the top by the upper mounting lips 42, 44 and at the bottom by the fastener 47, for example screws 51.
  • Adjustment elements may also adjust the distance between the mounting lip 44 and the attachment member 47 as needed.
  • Figure 9 also shows how a transitional pad 43 over the
  • Aerodynamic module 25 can be attached to the shell 2 and / or optionally to the aerodynamic module 25 to smoothly bridge the transition from the profile of the shell 2 to the profile of the aerodynamic module 25 so that no possible discontinuity of the surface between the shell 2 and the aerodynamic module 25 is formed ,
  • the transitional place can also be in
  • Aerodynamic module can be integrated by the upper edge of the
  • Aerodynamic module is formed so that it can be attached to the outer surface of the shell 2 without significant discontinuity.
  • the angle ⁇ between the outer surface of the shell 2 and the upper deflection surface 28 can also be selected so that such icing damage the deflection surface 28 of the aerodynamic module 25 as little as possible.
  • the angle ⁇ is between 10 ° and 40 ° .
  • the angle ⁇ is preferably between 15 ° and 30 ° .
  • the deflecting surface 28 shown in FIG. 9 is flat and flat, so that the production of the aerodynamic module can be simplified.
  • the deflection surface can also be formed differently, for example with a convex or concave curvature.
  • the transition between deflecting surface 28 and deflection surface 26 can be used as an inflection point or inflexion region or inflection region 52 between the Surfaces are viewed.
  • the curvature of the deflection surface between Inflexionstician 52 and the lower edge of the deflection must not be constant, one can speak of an average curvature, with a radius 38.
  • the average radius of curvature 38 of the deflection 26 must of course to the geometry of the cooling tower, as well as to the Air inflow rate, etc. are adjusted. In a natural draft cooling tower, for example, the radius of curvature of the deflection surface could be between 0.8m to 2m. This radius of curvature 38 is also bound to the deflection distance 39.
  • the deflection surface is intended to deflect the air flowing down the shell outwards before it
  • deflection distance can be between 0.8 and 2m.
  • FIG. 10 shows how several aerodynamic modules 25 can be mounted side by side on the lower edge of a tower shell 2.
  • the fasteners 50 are first attached to the tower shell 2. Preferably, they are attached to existing attachment points in the tower shell 2. Often tower shells were cast in concrete, and the necessary formwork was usually held together temporarily by screws or other fasteners through the concrete. Such screws are often embedded in concrete after construction, and offer very stable attachment points. Where such screws have been removed, often the corresponding openings (holes) remain, which are also suitable (for example with dowels) as attachment points for the aerodynamic modules 25. Otherwise, the fasteners 50 with adhesive (such as epoxy), or through the hole new (smallest possible) mounting holes are attached. One tries thereby to impair the statics of the shell as little as possible.
  • adhesive such as epoxy
  • FIG. 10 also shows how the aerodynamic modules 25 do not have to be mounted close to one another.
  • columns 48 are between aerodynamic modules 25. These columns 48, which may be 5mm to 40mm wide, for example, may serve as thermal expansion gaps. If the aerodynamic modules 25 are made of metal, for example, and the tower shell 2 of reinforced concrete, the aerodynamic modules 25 become Such expansion gaps 48 can therefore avoid that such additional thermal stresses in the aerodynamic modules 25 are introduced into the structural design of the tower shell.
  • the gaps 48 may also be covered, for example by means of a capping strip 49, to improve the air flow and / or to allow water to enter the interior of e.g. hollow body of the aerodynamic module 25 to avoid.
  • FIGS 10 and 11 also show somewhat more detail of how the aerodynamic modules 25 can be attached or attached to the outer surface of the shell 2.
  • each fastener 50 is formed so that it can hold two adjacent aerodynamic modules. In this way one can make an adjustment or an alignment of the lower and / or upper edges of the adjacent ones
  • Fastening elements 50 are preassembled on the tower shell 2.
  • Adjustment elements (not shown), the distance between the mounting lip 44 and mounting members 46, 47 can be adjusted as needed, for example, to compensate for unevenness of the surface of the tower shell and / or different dimensions of the aerodynamic modules 25.
  • the air inflow system, method and aerodynamic module 25 of the invention have been described above by way of example. Further explanation of the effect and the advantages of the invention will now be described in more detail below:
  • the design of the profile body 25 can according to Figure 3b and 4A to 4D made so that the air flow during the acceleration phase at the air inlet 10 as closely as possible to the optimally shaped interface or guide surface of the internals 7 rests without detachment. Even before the point at which a tearing off of the flow becomes unavoidable, the flow continues to be tightly bound to the profile bodies 100 by means of one or multiple detachment steps.
  • a baffle 27 (Figure 7b) may be required.
  • This device may consist of simple flat surfaces or slightly curved plates, which are for trimming the
  • Air distribution can be used. It can also be designed as a replacement for one of the above-described steps of the profile body 33 or for their support by further detachment steps.
  • the baffle plate 27 can also be designed in cold climatic regions with regard to possible snow loads.
  • Cooling tower inlets are typically 300 meters and more.
  • Protective cover be provided with a steep angle, and if necessary self-disposing designed so that they prevent any deposits or deposits would immediately slide off the molds without maintenance, before they could solidify.
  • a particular problem that occurs during frosty weather in natural draft cooling towers is the formation of icicles around the orifice around the crown of the tower shell. These icicles dissolve and fall down as ice projectiles from the top at high speed. The ice blocks fall along the outer wall of the shell and can strike the influx aids with great force and falling speeds of about 200 km / h.
  • Known Bell Mouth inlets would be such
  • the aerodynamic modules 25 can be designed with protective covers to deflect such ice projectiles.
  • the chosen design also provides for the production of impact resistant, tough material to remain stable in hail or icing.
  • the upper edge of the air inlet openings 10 is seen from the perspective of a highly loaded element, the large loads, especially in stormy winds, possibly even strong shaking, as in earthquakes, may be exposed. Additional loads should be kept as small as possible, and the concrete parts of the tower should preferably not be dowelled and drilled. Therefore, the aerodynamic modules 25 can be performed in lightweight as a hollow body. For the attachment existing existing from the original slip casing holes can be used to no further, adverse to the static changes in the
  • the design of the aerodynamic modules 25 as "closed" inflow aids is to be considered advantageous for the corrosion protection of the underlying concrete structure and for the fastening structure made of steel. These are hardly ever come into contact with rainwater and are thus exposed to environmental influences such as the interplay of rain, snow, sun and wind to a much lesser extent.
  • the size and stability of the inflow allows the visit by a person inside to future in case of need the part of
  • Covered concrete shell including the attachment structure to be able to examine.
  • the deflection plate 27 described above can be suspended just below the profile body 25 so that it is also protected by the upper deflection surface 28 and not destroyed by ice impacts.
  • the aerodynamic modules 25 can therefore be equipped with radial guide plates or fins 27 (this is clearly illustrated in FIG. 5). Such guide plates or fins 27 stabilize the near-surface air flow so far that
  • the aerodynamic modules may be provided with a water drainage system to allow water to flow either around the aerodynamic modules 25 or through the aerodynamic modules 25.
  • a column can be left open, so that the rainwater freely behind the
  • Aerodynamic module 25 can flow. There are also specially designed drains in the form of gaps or holes in the lower part of the
  • Aerodynamic module 25 The Aerodynamic Aerodynamic module 25.
  • the vote on a total measure takes place in new buildings from the design engineering of the tower, retrofits after an assessment engineering of the existing situation, and in both cases by optimally designed in particular the rain density distribution within the tower and the design of the internals to a maximum to achieve benefits in terms of cooling capacity in the newly built or retrofitted existing cooling tower.
  • corresponding mathematical tools as well as databases derived from measurements have been developed, from which the various parameters of the measures (depth and extent of the effects on the rain, degree of action on the wind profile, extent of measures for the use of the dynamic component of the pressure) as well as the adjustments to the tower (Rain density distribution and changes in the installation) can be derived.
  • Coordination in retrofit projects thus includes the detection of the actual state of the tower before and during the various stages of retrofitting.
  • These include instruments suitable for use in the rain, such as a rain pit pitot 53 for measuring air velocity and static pressure in intensive rain.
  • the sensor heads of these instruments are characterized in that they can separate the measuring process from the rain impact according to shape and size and, undisturbed by the rain, record the values of the air parameters (static pressure and dynamic pressure). It uses the existing air flow in the tower to generate the required for the measurement of air flow through the instruments. Similarly, the air temperature is recorded unaltered by the rainfall.
  • the elements can be hung and / or fixed so that they can be flexibly adapted to different locations of attachment points, even if the position of these attachment points has a greater tolerance.
  • the cooling towers are accordingly apparatuses of very large dimensions, probably the largest thermodynamic apparatuses that exist at all and whose metrological detection is very problematic. Particularly difficult is the measurement of the physical parameters within the rain chamber, which has typical dimensions of 8 to 12 m in height and horizontal diameters of 22 to 120 m.
  • the rain in the rain chamber of the tower considerably complicates the air measurements, because the rain density in the tower with up to 5.0 kg / m2s is more than 1 1 times more intense than the density of the hitherto maximum observed tropical rain (as an absolute record 1947 in Schangdi, China Density of 0.12 kg / m2s of tropical rain measured).
  • Measuring sensors were designed in such a way that the influence of the water in the measurements of the air parameters could be completely excluded, see for example the rain space pitot sensor 155 in FIG. 5.
  • Losses are concentrated in a radial range from the frontline of the rain to about 5 m depth into the rain where there is a visible interaction with strong turbulent
  • Structural obstacles further promote the undesirable inhomogeneous distribution of airspeed.
  • the losses from the rain are largely dissipative and can not be recovered.
  • the measures described above can be adapted individually or in combination to different sizes and shapes of rain and peripheral areas, eg. B. on wet, dry and hybrid coolers with natural or fan-generated draft. They should also in systems that are equipped with sound insulation, and in particular for new buildings as well as existing facilities, as
  • They can preferably be designed so that they perform their task in all meteorological conditions, in winter operation against snow loads by external and against ice loads through internal measures, if possible over the entire life of the power plant or other
  • the measures can preferably be designed so that they can be built inexpensively and with the least possible
  • Such measures may also be adapted to other types and shapes of coolers, such as cell cooling towers, which are generally rectangular in plan, or to air condensers and various types of fan coolers.
  • each tower base diameter or base length of the tower, diameter of the rain veils 13 in the periphery, altitude of air obstacle obstacles on the periphery (lower edge 1 1 of the shell 2 of the tower, Bottom edge 41 of the internals 7, top edge 23 of the pool edge and height of the water level in the basin 9, rain density 13 at the periphery, number and shape of the supports 4 and 12 of the shell 2 or the internals 7), and finally the available chimney effect of the shell. 2 or the corresponding ventilation capacity of the cooling tower.

Abstract

System und Verfahren zur Förderung verbesserter Durchströmung und reduzierten inneren Luftdruckverlusten, hervorgerufen durch den Regen 13 in der Regenzone 29, 13 von einem Kühlturm. Aerodynamikmodule 25 werden an den unteren Rand 11 der Kühlturmschale 2 angebracht, um die herunterströmende Luft um die untere Kante 11 der Turmschale 2 und in den Regenbereich 29, 13 umzulenken. Die Aerodynamikmodule sind modular montierbar und auswechselbar, und beeinträchtigen die Baustatik der Turmschale nicht. Aerodynamikmodule können ebenfalls auf der Grundfläche gebaut werden, um die Lufteinströmung über jegliche Hindernisse umzuleiten. Rinnen 40 oder Abtropfkörper 41 können auch die Durchströmung fördern, indem sie den Regen in einem äusseren Bereich 29 mindern. Die Aerodynamikmodule 25, Rinnen 40 und Abtropfkörper 41 können im und nahe dem Einlassbereich 10 der Luft 10 des Kühlturms 1 installiert werden, wo die Luftströmung auf das Kühlungswasser trifft. Die Zunahme der Luftströmung im Kühlturm 1 führt zu einer verbesserten Wärmeübertragung zwischen der Luft und dem Kühlungswasser. Diese verbesserte Kühlleistung führt zu einem geringeren Verbrauch an Primärenergie und zu einer Erhöhung des Wirkungsgrads der Anlage.

Description

Lufteinführungssystem und -verfahren für Kühltürme
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ableitung von Abwärme aus Anlagen wie zum Beispiel Kraftwerken und industriellen Anlagen. Insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich, bezieht sie sich auf die Förderung von Kühlungsluft durch sogenannte Nass- oder Naturzug-Kühltürme.
Hintergrund der Erfindung
Um einen hohen Wirkungsgrad von Arbeitsmaschinen zu erzielen, die dem Clausius-Rankine-Zyklus unterworfen sind, wie z. B. Dampfturbinen, ist es notwendig, den Phasenübergang Dampf/Flüssigkeit des Arbeitsfluids im Kraftwerkskondensator bei möglichst niedriger Kondensationstemperatur durchzuführen. Im Kondensator lassen sich bei einer Temperatur von zum Beispiel 30°C Wasserdampfdrücke von etwa 40 mbar und weniger erreichen.
Die in den Arbeitsmaschinen unvermeidlich entstehende Abwärme muss im Kondensator an die Umgebung abgeführt werden. Die praktische Umsetzung der Wärmeabfuhr in Kraftwerken oder in grossen industriellen Anlagen, in denen ähnlicher Kühlbedarf besteht, aber keine direkte Kühlung im Kondensator mittels Wasser aus Fluss, See oder Meer möglich ist, wird bevorzugt durch Naturzugkühltürme oder durch Ventilatorkühler mit saugenden oder drückenden Ventilatoren verwirklicht.
Die Abgabe der Kondensationswärme des Arbeitsfluids an die Umgebung erfolgt meistens in mehreren Schritten: Zuerst Kondensation des Dampfes an der Aussenfläche der Kondensatorrohre, Wärmeleitung durch das Rohrmaterial an die Rohrinnenseite, Wärmeübertragung durch
Zwangskonvektion von der Rohrinnenseite an das die Rohre durchströmende Kühlmedium (meistens Kühlwasser) und schliesslich Wärmeabgabe des Kühlmediums an die Umgebung.
Bei grosser elektrischer Leistung der Kraftwerksanlage ist ein entsprechend grosser Kühlmittelstrom erforderlich, der durch die
Kondensatorrohre gepumpt werden muss. Hat ein Kraftwerk zum Beispiel eine elektrische Leistung von 1000 MWe, tritt bei einem guten
Kraftwerkswirkungsgrad von 40% ein Abwärmestrom von 1500 MWth als Wärmeverluststrom bei niedrigen Temperaturen auf, der im Kondensator vom Dampf an das Kühlmedium und schliesslich an die Umwelt übertragen werden muss. Wird der Kondensator mit Kühlwasser aus Fluss, See oder Meer gekühlt, beträgt der hierzu erforderliche Kühlwasserstrom etwa 36 Tonnen/s, wenn sich das Kühlwasser um nicht mehr als 10 K erwärmen darf. Da solche grossen Kühlwassermengen häufig nicht zur Verfügung stehen, muss die Wärmeabgabe vom Kühlmedium an die Umgebungsluft in Kühltürmen erfolgen.
In Nass-Kühltürmen fliesst das aus dem Prozess stammende erwärmte Kühlwasser zum grösseren Teil als Filmströmung von oben abwärts auf einer nassen Oberfläche einem aufwärts strömenden Luftstrom entgegen. Der Luftstrom wird durch Ventilatoren oder in hohen Türmen durch natürliche Kaminwirkung oder in Kombination von beidem erzeugt. Die
Wärmeübertragung vom Kühlmedium an die aufwärts strömende Luft erfolgt grösstenteils durch dessen Verdunstung im Luftstrom, und da die
Verdampfungswärme des Kühlwassers sehr gross ist, kann man den
benötigten Wasserbedarf aus der Umgebung um bis zu zwei
Grössenordnungen gegenüber dem Bedarf bei direkter Kühlung mit Wasser aus Fluss, See oder Meer absenken. Nach oben strömt daher ein mit
Wasserdampf angereicherter Luftstrom aus dem Kühlturm ab.
Aber auch die Luftmenge, die durch den Kühlturm aufwärts strömt, um die Abwärme der zu kühlenden Anlage abzuführen, ist sehr gross. Bei oben genanntem Beispiel mit der Abwärme von 1500 MWth beträgt der Bedarf an Luft je nach herrschenden meteorologischen Bedingungen 20 bis 30 Tonnen/s.
Ein weiteres Kühlkonzept besteht aus trocken/nassen Hybrid- Kühltürmen, die vorwiegend zur Eliminierung oder mindestens zur Reduktion der sichtbaren Feuchtluftfahne der Nasskühltürme eingesetzt werden. Auch hier ist die erforderliche Luftmenge sehr gross, meistens doppelt so gross wie die Luftmenge eines leistungsgleichen Nasskühlturms. Bei Standorten, in welchen die zur Verdunstungskühlung
erforderliche Wassermenge nicht zur Verfügung steht, werden Trockenkühler verwendet. Die Luftmenge, die für den konvektiven Wärmeübergang in solchen Kühlern erforderlich ist, beträgt jedoch das etwa 6-fache des Bedarfs der entsprechenden Nasskühltürme.
Die Luftmenge ist daher ein wichtiger Parameter für Auslegung und Betrieb aller Arten von Kühltürmen und ist bestimmend für deren physikalische Grösse und Kosten, unter anderem hinsichtlich der überbauten Fläche, die solche Anlagen beanspruchen. Die Förderung der grossen Luftmengen ist eine herausfordernde Aufgabe für das Entwickeln der Türme. Hier spielen mehrere Einwirkungen eine grosse Rolle, vor allem diejenigen der meteorologischen Randbedingungen, die eng mit der Funktion des Turmes verknüpft sind. Die Türme müssen nicht nur in einem breiten Band von meteorologisch bedingten Temperaturen und Windstärken zuverlässig die Wärmelast übernehmen und an die Atmosphäre abgeben können, sie müssen sich auch dieser Aufgabe in Sondersituationen wie starker Vereisungen im Winter oder bei Sturm
erfolgreich stellen.
Bei der Förderung der erforderlichen Luftmenge durch die Türme müssen beim Naturzug ein ausreichend hoher Kamin, bei Zwangsbelüftung eine entsprechend dimensionierte grosse Zahl von Ventilatoren betrieben werden, die in der Lage sind, die unvermeidlichen Strömungs-Druckverluste im Turm zu überwinden. Die Druckverluste sind somit ein weiterer massgebender Parameter bei der Bemessung der Türme, da sie die erforderliche Höhe des Turms mit Naturzug sowie die Leistung der Ventilatoren festlegen, wenn der Turm oder Turmabschnitt zwangsbelüftet wird.
Stand der Technik
Obwohl die bisher gebauten, nass-, trocken- und kombiniert nass/trocken betriebenen Kühltürme im Grossen und Ganzen die angestrebten energetischen Zielsetzungen erfüllen, erreichen sie bei weitem nicht die Kühlleistung, die bei direkter Kühlung erreicht wird, in welcher Wasser aus Fluss, See oder Meer, das den Kraftwerks-Kondensator direkt durchströmt, unmittelbar in die Gewässer zurückgeleitet wird.
Vergleicht man nämlich den Betrieb verschiedener Kühltürme mit der Methode der direkten Kühlung, hat ein Kraftwerk, das mit Nasskühlturm mit natürlichem Zug betrieben wird, bei gleicher Leistung einen etwa 3,2% niedrigeren Wirkungsgrad, und dies sogar mit dem unter den verschiedenen Kühlturmtypen optimal qualifizierten Nasskühlturm. Dies bedeutet, dass der Primärenergieverbrauch hier etwa 8% höher ist als bei direkter Kühlung. Der Leistungsverlust der weniger qualifizierten Trockenkühler mit Zwangsbelüftung beträgt sogar etwa 6.9%, so dass deren Primärenergieverbrauch etwa 17% höher ist als bei direkter Kühlung.
Abgesehen von der an vielen Standorten geforderten Schonung der wertvollen Gewässer sind die mit Luftkühlung ausgerüsteten Anlagen auch durch die höheren Investitionskosten, die Grösse dieser Bauwerke und den entsprechenden optischen Eingriff in das Landschaftsbild benachteiligt.
Zur Verbesserung der Kühlleistung der bisher gebauten
luftgekühlten Türme hat man Wärme- und Stoffaustauschflächen (Einbauten in die Kühltürme) mit grossen volumenspezifischen Flächen vorgesehen. Diese Einbauten haben sich jedoch in vielen Fällen als stark verschmutzungsanfällig erwiesen. Durch die Verschmutzung verlieren die Einbauten grundsätzlich, in vielen Fällen sogar sehr schnell ihre Kühlleistung und schmälern auf diese Weise die Verbesserung, die sie eigentlich erbringen sollen. Dadurch sind diesen Massnahmen zur Verbesserung des Wirkungsgrads der
Kraftwerksanlage enge Grenzen gesetzt.
Die Kühlleistung ist aber nicht nur von der Grösse von Einbauten wie der Austauschfläche abhängig, sondern kann auch durch eine Erhöhung der Luftmenge erhöht werden.
Die Aerodynamik der Luftzuführ von ausserhalb des Kühlturms kann also einen wesentlichen Einfluss auf die gesamte Kühlungseffizienz haben. In der deutschen Patentschrift DE1501396, zum Beispiel, wurde ein ringförmiger Flansch am oberen Rand der Lufteintrittsöffnung beschrieben, welcher die Einströmung der Luft in den Kühlturm fördern soll, indem er die nach unten strömende Luft nach aussen ableitet, um eine gewünschte
Stromlinie zu erwirken. Ein wesentlicher Anteil der benötigten Luft wird entlang der Kühlturm-Aussenwand heruntergezogen, und diese Luftströmung muss um 180° umgelenkt werden, möglichst ohne den sogenannten Einschnürungseffekt zu verursachen.
Der ringförmige Flansch von DE1501396 hat den Nachteil, dass er genau an die Dimensionen eines bestimmten Kühlturms angepasst, und schon bei der Konstruktion des Kühlturms gestaltet und gebaut werden muss. Ein weiterer Nachteil des ringförmigen Flansches von DE1501396 ist, dass die gewünschte Luftströmung auf die Bildung einer„toten Zone" von stagnierender Luft unterhalb des Flansches angewiesen ist. Querströmende Luft (Wind) kann solche stagnierenden Zonen stören, bzw. deren Bildung verhindern. Der ringförmige Flansch kann auch sehr leicht durch Eisschlag bzw. Schneelast betroffen werden. Solche Anstösse bzw. Lasten (durch Eis oder Schnee, zum Beispiel) werden auch direkt in den unteren Rand des Mantels übertragen. Diese untere Region des Mantels ist gerade dort, wo das ganze Gewicht des Mantels (z.B. 20.000 Tonnen oder mehr) über viele Stützen verteilt ist. Deshalb ist diese Region des Mantels eine derjenigen, wo die Baustatik am kritischsten ist, und wo die Baustatik nicht von unbestimmten Kräften oder sonstigen Eingriffen beeinträchtigt werden soll. Hier geht es nicht unbedingt darum, dass die Struktur gefährdet sein könnte, sondern, dass die inspizierte und von den Behörden genehmigte Baustatik nicht derart geändert wird, dass eine weitere Inspektion bzw. Genehmigung notwendig wird.
Die Luftzufuhr in den Kühlturm kann auch stark durch den Regen im Regenbereich beeinträchtigt werden. Aus dem britischen Patent GB374077 ist es bekannt, die Luftmenge, welche durch einen Nasskühlturm fliessen kann, zu erhöhen, indem das Kühlungswasser im unteren Nassbereich als grössere Tropfen zusammenfliessen lässt. Eine weitere Lösung findet man in der deutschen Patentschrift DE1059941 , in welchem das Kühlungswasser über den ganzen unteren Nassbereich durch Rinnen gefangen und abgeleitet wird. Beide Systeme weisen jedoch grosse Installationen auf, welche mit sehr grossem Aufwand und hohen Kosten gebunden sind.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lufteinführungssystem und -verfahren für Kühltürme zur Verfügung zu stellen, welche unter anderem die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Insbesondere sieht die Erfindung ein System vor zur
aerodynamischen Zuführung von Kühlungsluft aus der Umgebung eines Kühlturms durch eine Lufteinströmungsöffnung in den Innenraum des
Kühlturms, welcher Kühlturm eine Turmschale aufweist, wobei das System eine Mehrzahl von Aerodynamikmodulen aufweist, welche an mindestens einer Kante der Lufteinströmungsöffnung des Kühlturms lösbar befestigbar sind, wobei jedes der Mehrzahl von Aerodynamikmodulen eine Umleitfläche aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie beim Einsatz des
Aerodynamikmoduls die in den Kühlturm einströmende Luft um die genannte Kante umleitet.
Gemäss einer Variante der Erfindung weist der Kühlturm im Innenraum ein Wärmeaustauschsystem mit einem Regenbereich und einen Lufteinführbereich auf, durch welchen Lufteinführbereich die Luft in den Regenbereich eingesogen wird, wobei das System mindestens ein
Regensammeielement aufweist, welches derart im Regenbereich angeordnet werden kann, dass, während des Betriebs des Wärmeaustauschsystems, das Regensammeielement mindestens einen Teil der Regentropfen im
Lufteinführbereich sammelt und ableitet.
Ferner sieht die Erfindung ein Verfahren vor, zur Verbesserung der aerodynamischen Zuführung von Kühlungsluft aus der Umgebung eines Kühlturms durch eine Lufteinströmungsöffnung in den Innenraum des
Kühlturms, welcher Kühlturm eine Turmschale aufweist, wobei das Verfahren einen Montage-Schritt aufweist, in welchem eine Mehrzahl von
Aerodynamikmodulen an mindestens einer Kante der Lufteinströmungsöffnung des Kühlturms befestigt werden, wobei jedes der Mehrzahl von Aerodynamikmodulen eine Umleitfläche aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie beim Einsatz des Aerodynamikmoduls die in den Kühlturm
einströmende Luft um die genannte Kante umleitet.
Gemäss einer Variante des erfindungsgemässen Verfahrens weist der Kühlturm im Innenraum ein Wärmeaustauschsystem mit einem
Regenbereich und einen Lufteinführbereich auf, durch welchen
Lufteinführbereich die Luft eingesogen wird, und das Verfahren umfasst einen zweiten Schritt, in welchem mindestens ein Regensammeielement derart im Regenbereich angeordnet wird, dass, während des Betriebs des
Wärmeaustauschsystems, das Regensammeielement mindestens einen Teil der Regentropfen im Lufteinführbereich sammelt und ableitet.
Gemäss einer Variante des erfindungsgemässen Verfahrens weist der genannte Montage-Schritt einen ersten Schritt auf, in welchem eine
Mehrzahl von Befestigungselementen an der Aussenseite der Turmschale befestigt werden, und einen zweiten Schritt, in welchem die
Aerodynamikmodule an die Befestigungselemente befestigt werden.
Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung ist jedes der Mehrzahl von Aerodynamikmodulen als Hohlkörper gebildet.
Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung bilden bzw. weisen die Hohlkörper mindestens eine Leitungsführung zum Durchfuhr von Leitungen, Röhren oder Kabeln auf.
Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung weisen die Hohlkörper Wasserdurchläufe und/oder Entwässerungsöffnungen auf.
Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung weist jedes der Mehrzahl von Aerodynamikmodulen eine Ablenkfläche und eine Umlenkfläche auf, die Ablenkfläche ist derart gebildet, dass sie beim Einsatz des genannten jeden Aerodynamikmoduls an der unteren Kante der Turmschale die nach unten entlang der Turmschale strömende Luft um eine Ablenkdistanz radial nach aussen drückt, und die Umlenkfläche ist derart gebildet, dass sie beim genannten Einsatz die von der Ablenkfläche nach aussen gedrückte Luft entlang einer Umlenkkrümmung in die Lufteinführöffnung leitet.
Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung ist die genannte Ablenkfläche derart gebildet, dass entlang der äusseren Flache der
Turmschale herunterfallende Gegenstände im Wesentlichen ohne
Diskontinuität glatt zur Ablenkfläche übergeleitet und um eine Ablenkdistanz nach aussen gedrückt werden können.
Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung sind die Aerodynamikmodule so gebildet, und so aneinander anbringbar, dass die Hohlkörper der Aerodynamikmodule einen für Menschen begehbaren
Durchgang bilden.
Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung sind die Aerodynamikmodule so nebeneinander in einer Zusammensetzung
angeordnet, dass die Zusammensetzung eine Mehrzahl von Zwischenspalten zwischen den Aerodynamikmodulen aufweist.
Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung ist eine untere Kante der Lufteinströmungsöffnung mit einer aerodynamischen Umleitrampe versehen, welche Umleitrampe die einströmende Kühlungsluft um die untere Kante der Lufteinströmungsöffnung umleitet.
Die Erfindung sieht auch vor, ein Aerodynamikmodul zur Verfügung zu stellen, welches derart gebildet ist, dass es an mindestens einer Kante der Lufteinströmungsöffnung eines Kühlturms lösbar befestigbar ist, wobei das Aerodynamikmodul mindestens eine Umleitfläche aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie beim Einsatz des Aerodynamikmoduls die in den
Kühlturm einströmende Luft um die genannte Kante umleitet.
Gemäss einer weiteren Variante des erfindungsgemässen Aerodynamikmoduls weist das Aerodynamikmodul einen Seitenflansch zur Versteifung des Aerodynamikmoduls auf, wobei der Seitenflansch aus der äusseren Fläche des Aerodynamikmoduls hinausragt, und wobei der hinausragende Seitenflansch beim Einsatz des Aerodynamikmoduls eine Luftleitfläche im Wesentlichen radial zum Kühlturm bildet.
Das erfindungsgemässe Lufteinführungssystem, sowie das entsprechende Verfahren, werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft näher erläutert, in welcher:
Figur 1 zeigt in Seitenansicht, teilweise in Querschnitt, einen typischen Nass-Naturzugkühlturm.
Figur 2 zeigt in schematischer Ansicht die Aerodynamik der
Lufteinströmung in einem Ausschnitt A aus der Figur 1 .
Figuren 3A und 3B zeigen in schematischer Ansicht den gleichen Lufteintrittsbereich eines Kühlturms, ohne Lufteinführmassnahmen und mit Lufteinführmassnahmen.
Figuren 4A bis 4D zeigen in schematischer Ansicht, wie die globale Luftströmung durch die Bildung von kleineren lokalen Strudeln verbessert werden kann.
Figur 5 zeigt in schematischer, perspektivischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines Lufteinführungssystems gemäss der Erfindung.
Figuren 6A und 6B zeigen in schematischem Querschnitt die Aerodynamik eines Lufteintrittsbereichs, ohne Lufteinführmassnahmen und mit Lufteinführmassnahmen, als Ausführungsbeispiel eines
Lufteinführungssystems gemäss der Erfindung.
Figuren 7A und 7B zeigen in schematischem Querschnitt die Aerodynamik eines Lufteintrittsbereichs, ohne Lufteinführmassnahmen und mit Lufteinführmassnahmen, als Ausführungsbeispiel eines weiteren
Lufteinführungssystems gemäss der Erfindung. Figur 8 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Aerodynamikmodul gemäss einer Ausführung der Erfindung.
Figur 9 zeigt im Querschnitt, wie ein in der Figur 8 abgebildetes Aerodynamikmodul montiert werden kann.
Figur 10 zeigt in perspektivischer Ansicht die Montage einer Reihe von Aerodynamikmodulen an der unteren Schalenkante eines Kühlturms.
Figur 1 1 zeigt in perspektivischer Ansicht, wie ein in der Figur 8 abgebildetes Aerodynamikmodul montiert werden kann.
Figur 12 zeigt in perspektivischer Ansicht, wie eine Spalte zwischen nebeneinanderliegenden Aerodynamikmodulen mittels eines
Abdeckungsstreifens geschlossen werden kann.
Die beigefügten Zeichnungen sind lediglich als illustrative Beispiele vorgesehen, welche dem besseren Verständnis der Erfindung dienen sollen. Sie stellen keine Einschränkung der beanspruchten Erfindung dar. In diesen Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen für identische oder
funktionsähnliche Elemente verwendet.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Figur 1 zeigt als Beispiel einen konventionellen Nass-Kühlturm 1 mit natürlichem Zug. Ein solcher Turm weist eine Kühlturmschale 2 auf (auch Mantel oder Schlotelement genannt), welche mittels eines Satzes Stützen 4 auf der unterliegender Stützfläche 3 getragen ist. Luft aus der Umgebung des Turms wird durch die Lufteinströmungsöffnung 10 (zwischen den Stützen und zwischen Schale 2 und Stützfläche 3) eingesogen. Die Luft strömt unten durch die Lufteinströmungsöffnung 10 in den sogenannten Regenraum 8 des Turmes 1 ein, wo sie anschliessend verteilt wird. Vom Regenraum 8 aus steigt die Luft durch die Wärmetauscherflächen (die sogenannten Einbauten 7) aufwärts, im Gegenstrom zum nach unten fliessenden warmen Wasser vom Kondensator. Die Luft strömt dann durch den Sprühraum, in dem das warme Wasser auf die Einbauten 7 durch Tausende fest eingebaute Sprühaggregate 6 möglichst gleichmässig gesprüht wird. Tröpfchenabscheider 5 befreien schliesslich die aufsteigende Luft von kleinen Sprühtröpfchen, die durch diese Besprühung entstehen, bevor sie in den eigentlichen Kamin hineinströmt.
Diese einzelnen Bestandteile des Turms 1 bewirken
unterschiedliche Luftdruckverluste. Die gegenüber der Umgebungsluft durch höhere Temperatur und Feuchte gekennzeichnete leichtere Luft im Kamin erzeugt den für die Überwindung dieser Druckverluste erforderlichen Zug. Die Kaminwirkung ist proportional zur Höhe (typisch sind 120m bis 180m) des leeren Raums innerhalb der Kühlturmschale 2.
Figur 2 zeigt zur Orientierung schematisch das ungefähre Strömungsbild der Luft bei einem geläufigen konventionellen
Naturzugkühlturm. Man beachte in Figur 2 die dichte Punktierung des intensiven Regenschleiers 13, dessen Front 14 wegen der Wechselwirkung mit der einströmenden Luft um bis z.B. 30° geneigt ist. Die dichte Punktierung soll andeuten, dass die Struktur des Regenschleiers wegen des damit verknüpften hohen Strömungswiderstands des Regens gegenüber der zuströmenden Luft zu keiner strömungsspezifisch und energetisch günstigen Betriebsweise des Kühlturms beitragen kann.
Figur 2 zeigt ein Beispiel einer Lufteinführöffnung 10 des bekannten Kühlturms 1 von der Figur 1 . Die Lufteinführöffnung 10 ist aus den
Zwischenräumen zwischen der unterliegenden Fläche (in diesem Beispiel die Oberfläche 21 des Wasser im Wasserbecken 9), dem unteren Rand 1 1 der Schale 2, sowie die Schalestützen 4, welche das Gewicht der Schale 2 tragen, gebildet. Die Höhe der Lufteinführöffnung wird als 15 bezeichnet.
Im Innenraum des Kühlturms sind Einbauten 7
(Wärmetauschelemente) angeordnet. Diese werden von oben mittels
Sprühanlagen 6 mit Wasser besprüht, welches anschliessend als
Regenschleier 13 in das Wasserbecken 9 fällt. Die Einbauten 7, Sprühanlagen usw. sind auf eine Trägerstruktur bestehend z B. aus mehreren Stützen 12 gestützt. Eine Winterleitung 17 Rund um die Peripherie des Einbaubereichs kann vorgesehen werden, um den Turm bei tiefen Temperaturen gegen Vereisungen zu schützen, indem einen Warmwasser-Schleier durch Schlitzen in der Winterleitung 17 erzeugt wird.
Die Figur 2 zeigt, wie die Luftströmung, welche an der
Lufteinführöffnung 10 eine maximale Höhe 15 hat, anschliessend stark eingeengt wird, bis auf eine eingeengte Höhe 16, wobei die Luftströmung sich idealerweise über die ganze zur Verfügung stehende Höhe 19 (der Abstand zwischen der unteren Fläche 20 des entsprechenden Einbaus 7 und der Oberfläche 21 des Wasser im Wasserbecken 9) möglichst gleichmässig verteilen würde.
Um die Kühlleistung solcher konventionellen Kühltürme zu verbessern, kann man auf eine Minderung der Wechselwirkung zwischen Luft und Regen 13 im Regenraum 8 abzielen. Dies kann zum Beispiel durch eine Reduktion des Widerstandsbeiwerts des Regens 13 geschehen, und/oder durch die Erzeugung und Aufrechterhaltung einer möglichst homogenen, geglätteten Strömungsverteilung der Luft an der Grenzfläche, an welcher die Luft auf die Regenschleier 13 im Regenraum 8 trifft.
Die Figuren 3B und folgende zeigen, wie die Effizienz der Lufteinströmung (und daher der Kühlung) auf solche Weise verbessert werden kann.
Insbesondere im Peripheriebereich des Turms
(Lufteinführungsöffnung 10) kann man eine möglichst vollständige Nutzung der effektiv vorhandenen Durchströmhöhe 15 des Turms in dessen Regenraum 8 durch Eliminierung oder Minderung der Einengung der Strömungshöhe 16 erreichen.
Wie nachstehend erklärt, ist es möglich, die aus vertikaler Richtung, entlang der Schale 2 in den Kühlturm einströmende Luft 18 möglichst frühzeitig und mit wenig Verlust so weit auf horizontale Richtung umzulenken, dass die vorhandene lichte Höhe 19 zwischen Unterkante 20 der Einbauten 7 und der Wasseroberfläche 21 des Beckens 9 gleichmässig angeströmt wird. Es ist ebenfalls möglich, die Einströmung der Luft in den
Regenschleier 13 so zu gestalten, dass eine möglichst gleichmässige
Strömungsgeschwindigkeitsverteilung ohne verlusterhöhende Spitzen über die ganze vorhandene Höhe 19 erlangt wird.
Wie nachstehend erklärt ist es auch möglich, die Regendichte zu reduzieren, wobei z.B. der Regen 13 durch geeignete Massnahmen gesammelt und in Strähnen umgestaltet oder die Tröpfchengrösse vergrössert werden, um den Strömungswiderstand der Luft durch den Regen 13 zu reduzieren.
Auf ähnliche Weise kann auch im unteren Bereich 22 der Einströmöffnung 10 die Luft so gelenkt werden, dass sie die Hindernisse (z.B Stützen 4 oder Beckenrand 23) im Peripheriebereich des Regenbereichs 8 mit wenig Verlust umströmt.
Die Aerodynamik der Lufteinführöffnung 10 kann auch so gestaltet werden, dass die Luft über die ganze offene Höhe 15 am Lufteintritt mit möglichst wenigen Verlusten, Ablösungen und Einengungen um die Stützen 4 der Kühlturmschale 2 und Stützen 12 der Einbauten 7 herumströmen kann.
Figur 3A zeigt wieder in vereinfachter Form die Anordnung die verschiedenen Elemente, welche die Lufteinströmungsöffnung 10 des bekannten Kühlturms von Figur 1 und Figur 2 bilden. Die Schale 2 ist auf Stützen 4 getragen, und hat einen unteren Rand (Kante) 1 1 . Regen 13 fällt von Einbauten 7 in das Wasserbecken 9. Die Wand des Wasserbeckens 9 hat auch einen oberen Rand (Kante) 23, welcher auch ein Hindernis gegen die Einströmung der Luft bildet.
Figur 3B zeigt verschiedene Massnahmen, welche die
Lufteinströmung fördern, und/oder den Widerstand gegen die Einströmung mindern. Im abgebildeten Beispiel sind Aerodynamikmodulen 25, 24 auf der Aussenseite der Schale 2 bzw. auf dem Boden angeordnet, um die
einströmende Luft um die jeweilige Kante (untere Kante 1 1 der Schale 2, bzw. oberer Kante 23 der Beckenwand) glatt umzuleiten. Ferner sind den Einbauten 7 Regensammeielemente 30 unterstellt. Dadurch entsteht ein regenarmer Bereich 29, durch welchen die einströmende Luft ungehindert in den
Innenraum des Turms, und in den Regen 13 strömen kann. Die
Regensammeielemente 30 sind so gebaut, dass die Kühlungsluft im
Wesentlichen ungehindert durch bzw. zwischen den Regensammeielemente 30 nach oben strömen kann. Durch die Kombination der unbeengten
Lufteinströmung (danke der Aerodynamikmodulen 24, 25) einerseits, mit dem regenarmen, luftdurchlässigen Bereich 29 (dank der Regensammeielemente 30) andererseits, entsteht eine Wechselwirkung der beiden Massnahmen, welche zu einer noch höheren Luftdurchströmung führt, als die Summe der Luftdurchströmungs-Verbesserungen, welche durch die einzelnen
Massnahmen erreicht wird.
In der Figur 3B ist auch die Form der Aerodynamikmodule 25 zu sehen, welche an der Aussenseite der Schale 2 angebracht sind. In diesem Beispiel sind die Aerodynamikmodule 25 jeweils als ein etwa
tragflächenförmiges Luftführungsprofil gebildet, welches im Wesentlichen zwei Leitflächen 26, 28 aufweist. Die obere Leitfläche 28, auch Ablenkfläche genannt, dient dazu, die entlang der Schalenoberfläche herunterströmende Luft nach aussen zu drücken. Diese nach aussen gedrückte Luft wird anschliessend von der unteren Leitfläche 26, auch Umlenkfläche genannt, um eine Krümmung umgelenkt, damit die in den Innenraum einströmende Luft möglichst ohne Einengung um die Kante 1 1 der Schale 2 glatt umgeleitet wird.
Der untere Rand (Kante 23 des Wasserbeckens) der
Lufteinströmungsöffnung 10 kann auch mit einem oder mehreren
Aerodynamikmodulen 24 versehen werden. In diesem Beispiel ist ein
Aerodynamikmodul 24 abgebildet, welche als eine Rampe gebaut ist. Dadurch wird die einströmende Luft glatt über die Wand des Wasserbeckens 9 (Kante 23) glatt übergeleitet und die Einengung, welche sonst durch die abrupte Beckenkante 23 entsteht, kann auf dieser Weise verringert werden.
Die Wirkung dieser verschiedenen Massnahmen, sowie die besondere Wechselwirkung der Kombinationen von Massnahmen wird untenstehend näher erläutert. Der Luftströmungswiderstand des Regens im Kühlturm ist etwa proportional zur Regendichte und bei konstanter Regendichte umgekehrt proportional zum mittleren Durchmesser der Tröpfchen. Grössere Tröpfchen bieten insgesamt eine kleinere Angriffsfläche für die Luft, indem sie bei gleicher Regendichte weniger zahlreich sind. Daher besteht hierin eine Möglichkeit, den Luftwiderstand zu mindern und das Abtropfen an der Position 41 unterhalb der Einbauten 7 so zu beeinflussen, dass grössere Tröpfchen entstehen. Dabei wird durch definierte Abtropfpunkte und durch deren Formgebung die Bildung grosser Tropfen gefördert (angedeutet ist in Figur 3b sowie in Figuren 5 und 6b ein sägezahnförmiger Abschluss in der Austauschfläche der Einbauten 7).
Alternativ zu den Abtropfelementen können Sammelrinnen 40 aufgehängt werden, um Wassersträhnen zu erzeugen, die ebenfalls geringere Widerstände gegen den Luftstrom bilden (dies ist in Figur 7B ebenfalls angedeutet). Schräggestellte Sammelflächen, die wie in Figur 5 skizziert das Wasser in die Rinnen abgeben, bieten eine gewisse Vereinfachung des
Systems in den Fällen, in denen eine ausreichend freie Höhe zur Verfügung steht. Die Rinnen 40 und Flächen können so gerichtet werden, dass sie gleichzeitig als Umlenkhilfe für die einströmende Luft und daher zur Umsetzung des dynamischen Anteils des Luftstroms in arbeitsfähige statische
Druckdifferenzen wirken und die Druckverhältnisse weiter verbessern können. Weitere Gestaltungen und Varianten sind möglich, welche die grundsätzliche Funktion, nämlich Minderung der Wechselwirkung zwischen Luft und Regen erfüllen. So kann man unter anderem das gesammelte Wasser aus den Rinnen über Rohre kontrolliert abfliessen lassen.
Es muss aber darauf geachtet werden, dass durch die oben beschriebenen Massnahmen zur Minderung des Strömungswiderstands, der durch den Regen hervorgerufen wird, auch der direkte Wärmeaustausch im Regenraum beeinflusst wird:
Die Kühlleistung, d. h. der Wärmestrom beim Wärmeaustausch zwischen Regen und Luft in der Regenzone, liegt meistens unterhalb von 10% der Kühlleistung zwischen Wasser im Einbautenbereich des Turmes und aufsteigender Luft. Bei grösseren Türmen bewirkt diese Kühlleistung eine zusätzliche Senkung der Kaltwassertemperatur im Peripheriebereich der Regenschleier. Dadurch erwärmt sich aber die radial strömende Luft
entsprechend, wodurch sie weniger Wärme aufnehmen kann. Der zentrale Teil des Turms, der mit vorbelasteter Luft versorgt wird, verliert daher an
Kühlleistung.
Messungen und Modellrechnungen zeigen, dass das gekühlte Wasser insgesamt gesehen eher höhere Temperaturen annimmt. Eine
Unterdrückung des Wärmeaustauschs im Peripheriebereich ist somit aus thermodynamischer Sicht ohne weiteres zulässig und vorteilhaft, insbesondere wenn die oben beschriebenen Regensammelelemente vorzugsweise lediglich im Peripheriebereich implementiert werden.
Bis die Luft in den zentralen Bereich des Regenbereichs eindringt sind die Luftgeschwindigkeiten so tief geworden, dass der Widerstand des dortigen Regens zu keinen grossen Druckverluste führt. Aus diesem Grund können Regensammelelemente im inneren Regenbereich ausgelassen werden, mit der Folge, dass das Regensammeisystem wesentlich einfacher und kostengünstiger gebaut werden kann.
Da die Regensammelelemente nur im Peripheriebereich des Regenbereichs installiert werden, und da das Wasserbecken vorzugsweise ohnehin beibehalten wird, können die Regensammelelemente als
Nachrüstsystem installiert werden, ohne das ganze Regen- und
Wasserumlaufsystem revidieren zu müssen. Ferner, da das Wasserbecken beibehalten werden kann, sind Leckagen beim Fangsystem unkritisch und können toleriert werden.
Da es also ausreicht, die Wechselwirkung Luft/Wasser im Regenraum in dessen Peripheriezone (d. h. von aussen gezählt innerhalb einer Strecke von etwa 1/6 bis 1/4 des Turmradius) auszuschalten, um eine merkliche Senkung der Druck-Verluste zu erzielen, kann diese Massnahme ohne thermodynamische Nachteile verwirklicht werden. Die Profilkörper (Aerodynamikmodule) 25 sollen möglichst den vertikalen Anteil 18 (vergl. Figur 2) des Luftstroms im Peripheriebereich so weit umlenken, dass die Luft mit geringem Verlust beim Eintreffen in die Öffnung des Bauwerks über die ganze lichte Höhe 19 weitgehend horizontal,
gleichmässig und möglichst spitzenfrei hineinfliessen kann. Die geometrische Ausdehnung der Profilkörper 25 kann kompakt ausgelegt werden, jedoch können sie durch ausreichende Grösse so ausgelegt werden, dass eine
Vergleichmässigung der Strömung über die gesamte Höhe des Regenraums Wärmeaustausch gesichert ist. Die Profilkörper 25 sollen möglichst ausserhalb der inneren Oberfläche der Kühlturmschale vorgesehen werden, um nicht mit der Funktion der inneren Kühlturmeinrichtungen, wie z. B. einer eventuell vorhandenen Winterringleitung 17, zu interferieren, die bei Frost einen
Warmwasservorhang als Gefrierschutz erzeugt.
Das in Figur 3B abgebildete Aerodynamikmodul 25 ist mit einem Umlenkprofil 26 versehen, welches mit mehreren einzelnen Umlenkflächen 26 gebildet ist. Die Anordnung der einzelnen Umlenkflächen 26, und die
dazwischenliegenden Diskontinuitäten (Stufen 33) werden jetzt mit Bezug auf die Figuren 4A bis 4D beschrieben.
Die Figuren 4A und 4A zeigen die Luftströmung um eine wesentliche kontinuierliche Umleitfläche. Wenn die Krümmung der Umlenkfläche kleiner als ein gewisser Radius (abhängig von der Luftströmungsgeschwindigkeit) ist, können kleine, gegen die Umlenkfläche 26 abgeflachte Wirbeln entstehen (auch Strudel genannt), welche die Luftströmung auf Makroebene behindern können, und welche die gewünschte Umlenkung der Luftströmung nicht fördern.
Es ist jedoch möglich, solche Wirbel absichtlich entstehen zu lassen, bzw. zu schaffen, damit die vorbeiströmenden Luftströme noch stärker entlang der Umleitfläche umgeleitet werden. Eine solche Variante ist beispielsweise in den Figuren 4C und 4D abgebildet. Die Umleitflächen können mit einer oder mehrerer Diskontinuitäten (Stufen) 33 versehen werden, damit sich in jeder Stufe ein Wirbel 32 bildet. Solche Wirbel funktionieren auf ähnliche Weise wie die oben erwähnte„stagnierende Luft", sind jedoch viel kleiner, sie sind durch die Stufen 33 mindestens teilweise von dem Querwind abgeschirmt, und werden nicht durch äusserliche Böen usw. beeinträchtigt.
Die gewünschte Umlenkkrümmung der unteren Umlenkfläche 26 muss deshalb nicht zwangsläufig als eine kontinuierliche Krümmung gebildet sein. Sie kann vorteilhafterweise aus mehreren ebenen Flächen gebildet sein, welche aneinander in einem gewissen Winkel stehen.
Figur 5 zeigt eine Anordnung von Aerodynamikmodulen 25 an die untere Kante 1 1 einer Turmschale 2. In diesem abgebildeten Beispiel sind die Aerodynamikmodule (drei sind in Figur 5 sichtbar) nebeneinander an die Aussenfläche und an die Kante 1 1 der Schale 2 montiert. Das Gewicht der Schale wird auf Stützen 4 getragen. Luft aus der Umgebung des Kühlturms strömt durch die Lufteinströmungsöffnung 10 in den Regenbereich 8 ein. Der Regenbereich 8 weist einen regenarmen Bereich 29 auf, dank der
Regensammeielemente 30 (nur symbolisch in Figur 5 angedeutet), und einen Bereich 13, wo der Regen noch in voller Strömung von den Einbauten 7 herunterfällt. Die einströmende Luft fliesst unbeengt und ungehindert durch den regenarmen Bereich 29 in den inneren Regenbereich 13, wo sie nach oben hinaufgezogen wird. Die einströmende Luft fliesst auch im Wesentlichen ungehindert durch die Regensammeielemente 30 hinauf. Die
Luftgeschwindigkeit der einströmenden Luft ist etwa im Verhältnis zur
Quadratwurzel des Widerstandes, welcher im Luftstrom entsteht. Wenn zwei oder mehrere Widerstände (zum Beispiel Einengung der Luftströmung durch schlechte Aerodynamik, plus Regen im Regenbereich) in Serie stehen, werden sie die Strömung additiv beeinträchtigen, mit der Folge, dass eine Reduktion zweier oder mehrerer der in Serie stehenden Widerstände eine wesentlich grössere Wirkung hat, als die Summe der einzelnen Wirkungen gewesen wären, wenn die Widerstände einzeln reduziert worden wären. Deshalb hat die Kombination der Verbesserungsmassnahmen (Aerodynamikmodule und
Regensammeielemente) zusammen eine Wirkung, welche wesentlich höher ist, als die Summe der einzelnen Massnahmen.
Jedes der Aerodynamikmodulen 25 kann zum Beispiel separat an der Aussenfläche der Schale montiert werden. Diese modulare Bauweise hat den Vorteil, dass jedes Aerodynamikmodul 25 relativ leicht angehoben und gehandhabt werden kann. So können die Aerodynamikmodule 25 auch einfach abgebaut oder ersetzt werden. Bei einer Kühlturmschale von 120m
Durchmesser könnte man den unteren Umfang der Schale mit zum Beispiel zwischen 3 und 500 separat montierbaren Aerodynamikmodulen versehen. Vorzugsweise werden die Masse der Aerodynamikmodule so verhältnismässig gewählt (z.B. zwischen 1/20 und 1/300 des Umfangs der Schale), dass die gesamte Zusammensetzung der Aerodynamikmodulen leicht und schnell montiert werden kann. Die Bauweise der Aerodynamikmodulen 25 wird nachstehend beschrieben.
Wie auch in der Figur 5 abgebildet, können die Aerodynamikmodule 25 Seitenflanschen 27 aufweisen, welche zum Beispiel zum Verbinden der nebeneinanderliegenden Aerodynamikmodule 25 dienen können, und/oder zusätzliche Leitfläche bilden können, um die einströmende Luft in der Nähe der Aerodynamikmodulen 25 in eine radiale Richtung zu leiten (die Richtung radial von der zentralen Achse des Kühlturms nach Aussen).
Figur 5 zeigt auch einige Beispiele, wie die Querschnittsform der Aerodynamikmodule 25 gebildet sein kann. Die oberste der drei
Formenbesipiele ist mit einem unteren Leitflansch Versehen. Die unterste der drei Formen ist mit einem kleinen Abstand an die Schalenoberfläche montiert. Dieser Abstand kann zum Beispiel als Wasserdurchlauf dienen.
Figur 5 zeigt auch verschiedene mögliche Varianten der Regensammeielemente 30. Eine Mehrzahl von zum Beispiel U- bzw. V- förmigen Rinnen 40 können im Regenbereich montiert werden, oder eine Mehrzahl von Abtropfelementen 41 . Es können auch schräge Sammelflächen (oberste Abbildung) so montiert werden, dass der gesammelte Regen in den Rinnen 40 läuft, wovon er abgeleitet wird.
Ferner zeigt Figur 5 in Querschnitt eine Reihe von Beispielen, wie die Aerodynamik der Schalestützen 4 verbessert werden kann.
Aerodynamikprofile 34 bzw. 35 werden an die Front- bzw. Hinterseite des jeweiligen Schalestützes angebracht, damit auch hier weniger Einengung durch die um die Schalestützen strömende Luft stattfindet.
In Figur 5 wird auch angedeutet, wie regenraumtaugliche Instrumente wie ein Regenraum-Pitot 53 zur Messung der Luftgeschwindigkeit und des statischen Drucks im intensiven Regen eingesetzt werden können. Die Sensorköpfe dieser Instrumente sind so gebildet, dass sie nach Form und Grösse den Messvorgang vom Regenaufschlag trennen können und ungestört durch den Regen die Werte der Luftparameter (z.B. statischer Druck und Staudruck) erfassen.
Figur 6A zeigt nochmals die Lufteinströmung bei einem Kühlturm ohne aerodynamische Verbesserungsmassnahmen. Figur 6B zeigt als Beispiel wie diese Lufteinströmung durch die Anwendung von einem oder mehreren der abgebildeten Massnahmen verbessert werden kann. In diesem Beispiel sind Aerodynamikmodule 25 an der Schale 2, eine Umlenkrampe 24 am Boden, Regensammeielemente 40 im Regenbereich 8 und Aerodynamikprofile 34 an den Schalestützen 4 montiert. In diesem Beispiel sind die
Regensammeielemente als Abtropfelemente 41 gebildet, wobei diese auch durch Rinnen 40 ersetzt, und gegebenenfalls auch noch mit
Regensammeiflächen angereichert werden könnten. Die Umlenkrampe 24 in Figur 6B ist als flache Rampe gebildet, könnte aber eine andere Form haben, wir zum Beispiel die Umlenkrampe in Figure 7B.
Zur Minderung der Luft-Druckverluste an der Stelle, an welcher der Luftstrom auf den Regen 13 stösst, wird die Regendichte in der Peripherie durch Anpassung der Besprühung reduziert und Abtropfelement 41 zur
Unterbindung der Bildung von kleinen und statt dessen Förderung der Bildung von grossen Tropfen eingesetzt. Bei der dargestellten Ausführung werden die Abtropfstellen und die Tropfengrösse durch die Geometrie der sägenförmigen Abschlüsse in etwa vorgegeben. Das Abtropfelement kann zum Beispiel an der gleichen Struktur wie die Einbauten 7 durch rostfreie Seile oder Gestänge aufgehängt werden. Figur 7A zeigt nochmals die Lufteinströmung bei einem Kühlturm ohne aerodynamische Verbesserungsmassnahmen. Figur 7B zeigt als weiteres Beispiel wie diese Lufteinströmung durch die Anwendung von einem oder mehreren der abgebildeten Massnahmen verbessert werden kann. In diesem Beispiel sind wieder Aerodynamikmodule 25 an der Schale 2, eine
Umlenkrampe 24 am Boden, und Regensammeielemente 40 im Regenbereich 8 montiert. In diesem Beispiel sind die Regensammeielemente als Rinnen 40 gebildet, wobei diese gegebenenfalls auch noch mit Regensammeiflächen angereichert werden könnten. Die Umlenkrampen 24 in Figur 7B kann zum Beispiel aus massivem Beton, Asphalt oder dergleichen um die Füsse 37 der Schalenstützen gebaut werden. Vorzugsweise wird die Umlenkrampe von der Wand des Wasserbeckens 9 mechanisch isoliert, damit bei unterschiedlichen thermischen Expansionskoeffizienten keine unerwünschten mechanischen Spannungen zwischen Rampe 24 und Wasserbecken entsteht.
Die Aerodynamikmodule 25 können als Festkörper gebaut werden, vorzugsweise aus einem leichtem, wetterbeständigen Material wie etwa Styropor, damit das gesamte Gewicht der Aerodynamikmodule 25 um den Umfang des Kühlturms die Baustatik der Schale nicht beeinträchtigt.
Vorzugsweise können die Aerodynamikmodule als Hohl- oder Profilkörper gebaut werden. Figur 8 zeigt als Ausführungsbeispiel wie ein Aerodynamikmodul 25 z.B. aus Blech gebildet werden kann. Selbstverständlich kann das Aerodynamikmodul 25 auch aus anderen geeigneten Materialien gefertigt werden, wie zum Beispiel Glasfaserkunststoff (GFK) oder
Kohlenfaserkunststoff.
Die Aerodynamikmodule 25 können typischerweise ca. 3m hoch sein, und zum Beispiel 2m breit. Der Hohlraum zwischen dem
Aerodynamikmodul 25 und der Schale 2 kann so gebildet sein, dass er für Menschen begehbar ist. Wenn der Kühlturm mit nebeneinander befestigten Aerodynamikmodulen 25 umgebaut wird, bilden die zusammengestellten Hohlräume einen begehbaren Tunnel. Somit wird eine nahe Inspektion der Aerodynamikmodule von innen und/oder der Schale 2 von aussen ermöglicht. Im Beispiel von Figur 8 sind die Ablenkfläche 28 und die
Umlenkfläche 26 kontinuierlich ohne Diskontinuität zusammenlaufend, und bilden ein trageflächeförmiges Profil. Die Umlenkfläche kann jedoch auch mit Stufen 33 versehen werden, wie oben beschrieben.
Das in Figur 8 abgebildete Aerodynamikmodul weist zwei Seitenflanschen 27 auf. Solche Flanschen können die Steifigkeit des
Aerodynamikmoduls stärken. Sie können auch als Luftströmungsleitflanschen dienen, um die um das Aerodynamikmodul 25 strömende Luft radial zur zentralen Achse des Kühlturms zu führen. Die Flanschen 27 können auch dazu dienen, nebeneinander montierte Aerodynamikmodule 25 zusammen zu verbinden, indem man nebeneinanderliegende Flanschen 27 zusammen verbindet. Es ist jedoch von Vorteil, eine Spalte 48 (siehe Figur 10) zwischen nebeneinandergesetzten Aerodynamikmodulen 25 zu lassen, wobei genügend Raum für thermische Expansion bzw. Kontraktion bleibt, damit keine
thermischen mechanischen Spannungen in die Bausubstanz der Schale 2 geleitet werden.
Das Aerodynamikmodul 25 von Figur 8 weist beispielsweise eine Befestigungslippe 42 auf. Die Funktion dieser Lippe 42 ist in Figur 9 näher erläutert. In diesem Beispiel wird das Aerodynamikmodul 25 an ein
Befestigungselement 44,45,47 befestigt, welches selber an der Schale befestigt ist. Um die Montage des leichten Aerodynamikmoduls 25 zu
erleichten ist das Befestigungselement mit einer zweiten Lippe 44 versehen, an welcher die Befestigungslippe 42 des Aerodynamikmoduls 25 angehängt werden kann. Somit kann jedes Aerodynamikmodul 25 vorläufig aufgehängt werden, bevor es zum Beispiel am unteren Befestigungsteil 47 geschraubt oder sonst befestigt wird.
Figur 9 zeigt in vereinfachter, schematischer Ansicht, wie ein Aerodynamikmodul 25 an der Schale 2 befestigt werden kann. Vorzugsweise werden die Aerodynamikmodule 25 lösbar an einem Befestigungselement 44, 45, 47 befestigt, und zwar damit sie oben durch die obere Befestigungslippen 42, 44 und unten durch den Befestigungsteil 47, zum Beispiel mit Schrauben 51 , befestigt werden. Ein Abstandselement 45 kann die Befestigungslippe 44 und den Befestigungsteil 47 in einem vorbestimmten Abstand zueinander halten. Einstellungselemente (nicht abgebildet) können auch den Abstand zwischen Befestigungslippe 44 und den Befestigungsteil 47 nach Bedarf einstellen.
Figur 9 zeigt auch, wie ein Übergangslatz 43 über dem
Aerodynamikmodul 25 an die Schale 2 und/oder gegebenenfalls an das Aerodynamikmodul 25 angebracht werden kann, um den Übergang vom Profil der Schale 2 zum Profil des Aerodynamikmoduls 25 glatt zu überbrücken, damit möglichst keine Diskontinuität der Fläche zwischen der Schale 2 und dem Aerodynamikmodul 25 entsteht. Der Übergangslatz kann auch im
Aerodynamikmodul integriert werden, indem die obere Kante des
Aerodynamikmoduls so gebildet ist, dass sie ohne wesentliche Diskontinuität an die Aussenfläche der Schale 2 befestigt werden kann.
Unter feuchten, kalten Wetterbedingungen kann sich Eis auf der oberen Krone des Kühlturms bilden, welches sich lösen und auf die
darunterliegende Schalefläche herunterstürzen kann. Stösst das
herunterfallende Eis auf eine wesentliche Diskontinuität in der Fläche, entsteht ein Anschlag, welches die Fläche beschädigen kann.
Der Winkel α zwischen der Aussenfläche der Schale 2 und der oberen Ablenkfläche 28 kann auch so gewählt werden, dass ein solcher Eisschlag die Ablenkfläche 28 des Aerodynamikmoduls 25 möglichst wenig beschädigt. Vorzugsweise beträgt der Winkel α zwischen 10° und 40°. Im abgebildeten Beispiel beträgt der Winkel α vorzugsweise zwischen 15° und 30°.
Die in Figur 9 abgebildete Ablenkfläche 28 ist flach und eben gebildet, damit die Herstellung des Aerodynamikmoduls vereinfacht werden kann. Die Ablenkfläche kann jedoch auch anders gebildet sein, zum Beispiel mit einer konvexen oder konkaven Krümmung.
Der Übergang zwischen Ablenkfläche 28 und Umlenkfläche 26 kann als Inflexionspunkt bzw. Inflexionslinie oder Inflexionsregion 52 zwischen den Flächen angesehen werden. Obwohl die Krümmung der Umlenkfläche zwischen Inflexionspunkt 52 und der unteren Kante der Umlenkfläche nicht konstant sein muss, kann man von einer durchschnittlichen Krümmung sprechen, mit einem Radius 38. Der durchschnittliche Krümmungsradius 38 der Ablenkfläche 26 muss selbstverständlich an die Geometrie des Kühlturms, sowie an die Lufteinströmungsgeschwindigkeit usw. angepasst werden. Bei einem Naturzug-Kühlturm, zum Beispiel, könnte der Krümmungsradius der Umlenkfläche zwischen 0.8m bis 2m sein. Dieser Krümmungsradius 38 ist auch mit dem Ablenkabstand 39 gebunden. Die Ablenkfläche soll die entlang der Schale herunter strömende Luft nach aussen ablenken, bevor sie
anschliessend in die Lufteinführungsöffnung hineingezogen wird. Der
Ablenkabstand kann zum Beispiel zwischen 0.8 und 2m sein.
Figur 10 zeigt wie mehrere Aerodynamikmodule 25 nebeneinander an der unteren Kante einer Turmschale 2 montiert werden können. In diesem Beispiel werden zuerst die Befestigungselemente 50 an die Turmschale 2 befestigt. Vorzugsweise werden sie an bestehenden Befestigungspunkten in der Turmschale 2 befestigt. Oft wurden Turmschalen aus Beton gegossen, und die dazu notwendigen Schalungen wurden üblicherweise vorübergehend durch Schrauben oder sonstige Befestigungen durch den Beton aneinander gehalten. Solche Schrauben sind oft noch nach dem Bau einbetoniert geblieben, und bieten sehr stabile Befestigungspunkte. Wo solche Schrauben entfernt wurden, bleiben oft noch die entsprechenden Öffnungen (Löcher), welche sich ebenfalls (z.B. mit Dübeln) als Befestigungspunkte für die Aerodynamikmodule 25 eignen. Ansonsten können die Befestigungselemente 50 mit Klebstoff (etwa Epoxy), bzw. durch die Bohrung neuer (möglichst kleiner) Befestigungslöcher befestigt werden. Man versucht dadurch, die Baustatik der Schale so wenig wie möglich zu beeinträchtigen.
Figur 10 zeigt auch wie die Aerodynamikmodule 25 nicht dicht nebeneinander montiert werden müssen. In diesem Beispiel bestehen Spalten 48 zwischen Aerodynamikmodulen 25. Diese Spalten 48, welche zum Beispiel 5mm bis 40mm breit sein können, können als thermische Expansionsspalte dienen. Sind die Aerodynamikmodule 25 aus Metall gefertigt, zum Beispiel, und die Turmschale 2 aus armiertem Beton, so werden die Aerodynamikmodule 25 sich wesentlich mehr thermisch ausdehnen und schrumpfen als die Turmschale 2. Solche Expansionsspalten 48 können deshalb vermeiden, dass solche zusätzliche thermische Spannungen in den Aerodynamikmodulen 25 in die Baustatik der Turmschale eingeleitet werden.
Wie in Figur 10 sowie Figur 12 abgebildet, können die Spalten 48 auch, zum Beispiel mittels eines Kappestreifens 49, abgedeckt werden, um die Luftströmung zu verbessern und/oder um Wassereintritt in den Innenraum des z.B. hohlen Körper des Aerodynamikmoduls 25 zu vermeiden.
Figuren 10 und 1 1 zeigen auch etwas mehr im Detail, wie die Aerodynamikmodule 25 an der äusseren Fläche der Schale 2 angehängt bzw. befestigt werden können. In diesem Beispiel ist jedes Befestigungselement 50 so gebildet, dass es zwei nebeneinanderliegende Aerodynamikmodule halten kann. Auf diese Weise kann man eine Einstellung bzw. ein Abfluchten der unteren und/oder oberen Kanten der nebeneinanderliegenden
Aerodynamikmodule 25 vermeiden.
Die Funktion der Befestigungslippe 42, 44 wurde schon mit Bezug auf die Figur 9 beschrieben. In einem ersten Schritt können die
Befestigungselemente 50 an der Turmschale 2 vormontiert werden.
Anschliessend können die einzelnen Aerodynamikmodule 25 an die
Befestigungselemente 50 angehängt und/oder befestigt werden. Dank
Einstellungselementen (nicht abgebildet) können auch der Abstand zwischen Befestigungslippe 44 und Befestigungsteilen 46, 47 nach Bedarf eingestellt werden, um zum Beispiel Unebenheiten der Oberfläche der Turmschale und/oder unterschiedliche Dimensionierung der Aerodynamikmodule 25 auszugleichen.
Das Lufteinströmungssystem, -verfahren und Aerodynamikmodul 25 der Erfindung wurden oben anhand von Beispielen beschrieben. Weitere Erläuterungen zur Wirkung und zu den Vorteilen der Erfindung werden jetzt nachstehend näher beschrieben: Die Gestaltung der Profilkörper 25 kann gemäss Figur 3b und 4A bis 4D so vorgenommen, dass der Luftstrom während der Beschleunigungsphase am Lufteintritt 10 möglichst eng an die dazu optimal geformte Grenzfläche bzw. Leitoberfläche der Einbauten 7 ohne Ablösung anliegt. Auch vor dem Punkt, an dem ein Abreissen der Strömung unvermeidlich wird, bleibt die Strömung durch ein- oder mehrfache Ablösungsschritte weiterhin eng an die Profilkörper 100 gebunden. Kontrollierte, ein- oder mehrfach auftretende Ablösungsschritte werden durch Diskontinuitäten (Knickpunkte, Kanten oder andere Hindernisse, wie in Figur 4 angedeutet) in der Führungsfläche hervorgerufen, indem die Profilkörper eine kleine Strömungswalze 1 18 anstelle einer Turbulenzstrasse entstehen lassen (in Figur 4D ist jeweils das vergrösserte Detail gezeigt). Die Walze 33 ermöglicht eine grössere Umlenkung der Strömung, die sich anschliessend an eine passend geformte Auffangfläche 26 wiederanlegt. Die Walze 33 soll mit möglichst wenig Reibung stabil bleiben.
Eventuell kann die Installation einer Umlenkplatte 27 (Figur 7b) erforderlich werden. Diese Vorrichtung kann aus einfachen ebenen Flächen oder leicht gekrümmten Platten bestehen, die zum Nachtrimmen der
Luftverteilung eingesetzt werden können. Sie kann auch als Ersatz einer der oben beschriebenen Stufen der Profilkörper 33 oder für deren Unterstützung durch weitere Ablösungsschritte ausgelegt werden. Die Umlenkplatte 27 kann in kalten Klimaregionen auch hinsichtlich möglicher Schneelasten ausgelegt werden.
Bei Naturzugkühltürmen ist die untere Kante der Schale
üblicherweise scharf gebildet. In einzelnen Fällen wird die Kante innerhalb der Dicke der Schale lediglich abgerundet, wodurch diese Massnahme nur wenig positive Wirkung in die Tiefe der Strömung bieten kann. Grössere, aus der Schale nach aussen ragende Massnahmen wurden bauseitig bisher nicht vorgenommen.
Beim Lufteintritt von Naturzugtürmen läuft die Luft horizontal in die Lufteinführungsöffnung ein. Diese ist, wegen ihrer Höhe und schräger
Wärmeaustauscheintrittsgeometrie an der Schale, nur schwierig mit speziell ausgelegten Geräten wie Bühnen zugänglich. Der Umfang der Eintrittsöffnungen an Kühltürmen liegt typischerweise bei 300 und mehr Metern.
Es besteht ausserdem das Erfordernis von winterfestem Betrieb. Ein bekanntes Bell Mouth-System an einem Kühlturm wäre bei horizontalem Verlauf rund um den Turm eine ausgeprägte Schnee- und Hagelfalle, deren Gewicht wegen der Schnee- und Eisablagerungen sehr schnell zunehmen würde, wobei die dadurch entstehenden hohen Belastungen eine Gefährdung der gesamten Konstruktion darstellen kann. Die rechtzeitige Entfernung von Schnee und Eis auf 10 m Höhe wäre während eines Schnee- oder Hagelsturms fast unmöglich. Auch bei günstigeren klimatischen Verhältnissen könnten glockenförmige und ähnliche nach oben offene Formen problematisch werden, z. B. wegen der sogar in den Tropen vorkommenden Hagelfälle.
Die Aerodynamikmodule 25 können hingegen mit einer
Schutzabdeckung mit steilem Winkel versehen sein, und gegebenenfalls selbst-entsorgend so konzipiert werden, dass sie alle Ablagerungen verhindern bzw. Ablagerungen ohne Wartungsaufwand sofort von den Formen abgleiten würden, ehe sie sich verfestigen könnten.
Ein Sonderproblem, das während Frostwetter bei Naturzugkühltürme auftritt, ist die Bildung von Eiszapfen um die Austrittöffnung um die Krone der Turmschale herum. Diese Eiszapfen lösen sich und stürzen als Eisprojektile von ganz oben her mit hoher Geschwindigkeit herunter. Die Eisblöcke fallen entlang der äusseren Wand der Schale und können mit grosser Wucht und Fallgeschwindigkeiten von etwa 200 Stundenkilometer auf die Einstromhilfen aufschlagen. Bekannte Bell-Mouth-Eintrittsöffnungen würden solchen
Aufschlägen nicht widerstehen können.
Die Aerodynamikmodule 25 können mit Schutzabdeckungen konzipiert werden, so dass sie solche Eisprojektile ablenken. Die gewählte Konstruktion sieht zu ihrer Herstellung ausserdem die Verwendung von schlagfestem, zähem Material vor, um bei Hagel oder Eisschlag stabil zu bleiben. Die obere Kante der Lufteintrittsöffnungen 10 ist von der Baustatik her gesehen ein stark belastetes Element, das grossen Lasten, vor allem bei stürmischen Winden, eventuell auch starken Rüttelbewegungen, wie bei Erdbeben, ausgesetzt sein kann. Zusätzliche Lasten sind möglichst klein zu halten, und an den Betonteilen des Turms soll vorzugsweise nicht gedübelt und gebohrt werden. Deshalb können die Aerodynamikmodule 25 in Leichtbau als Hohlkörper ausgeführt werden. Für die Befestigung können bestehende, aus der ursprünglichen Gleitverschalung bereits vorhandene Löcher verwendet werden, um keine weiteren, für die Statik nachteilige Veränderungen am
Bauwerk hervorzurufen. Vor allem bei nachträglicher Anbringung der
Form körper während der Nachrüstung an bestehenden Türmen ist es nicht zulässig, in die Struktur zu bohren, oder sie sonst noch wesentlich zu belasten.
Ausserdem ist die Konstruktion der Aerodynamikmodule 25 als "geschlossene" Einströmhilfen als vorteilhaft für den Korrosionsschutz der darunter liegenden Betonstruktur und für die Befestigungskonstruktion aus Stahl zu beurteilen. Diese werden so gut wie gar nicht mit Regenwasser in Berührung kommen und sind somit in viel geringerem Mass irgendwelchen Umwelteinflüssen wie dem Wechselspiel von Regen, Schnee, Sonne und Wind ausgesetzt.
Die Grösse und Stabilität der Einströmhilfen lassen die Begehung durch eine Person im Inneren zu, um künftig bei Bedarf den Teil der
abgedeckten Betonschale einschliesslich der Befestigungskonstruktion begutachten zu können.
Die vorher beschriebene Umlenkplatte 27 kann gerade unterhalb der Profilkörper 25 aufgehängt werden, damit sie ebenfalls durch die oberen Ablenkfläche 28 geschützt und durch Eisschläge nicht zerstört wird.
Eine Schwachstelle der konventionellen Kühltürme, besonders bei Naturzugkühltürmen, liegt in der Empfindlichkeit ihrer Kühlleistung gegenüber Wind vor Ort. Dies beruht auf der relativ bescheidenen Geschwindigkeit der radialen Zuluft des Turms, die im Eintrittsbereich 10 mit ca. 5 m/s die gleiche Grössenordnung hat wie diejenige der oft vorkommenden moderaten örtlichen Winde. Schon bei niedriger Geschwindigkeit des Winds im Eintrittsbereich 10 des Kühlturms kann die Luftströmung gestört werden. Die Aerodynamikmodule 25 können deshalb mit radialen Leitplatten oder Lamellen 27 ausgerüstet werden (in Figur 5 ist dies anschaulich dargestellt). Solche Leitplatten oder Lamellen 27 stabilisieren den oberflächennahen Luftstrom so weit, dass
Störungen der Funktionen der Vorrichtung durch die lokalen Winde
unterbunden oder zumindest reduziert werden können.
Auf der dem Wind zugewandten Seite der Turmschale 2 kann bei Regen wegen der enormen Flächengrösse der Turmschale 2 lokal sehr viel Wasser ablaufen, was nicht zu einer zusätzlichen Last, z. B. gegebenenfalls durch Aufstauen von Wasser im Hohlraum der Aerodynamikmodule 25, führen soll. Deshalb können die Aerodynamikmodule mit einem Wasser-Ableitsystem versehen werden, damit das Wasser entweder um die Aerodynamikmodule 25 herum oder durch die Aerodynamikmodule 25 hindurch fliessen kann. Hierzu kann an der Anlegekante der Ablenkfläche 28 gegen die Turmschale 2 eine Spalte offengelassen werden, damit das Regenwasser frei hinter dem
Aerodynamikmodul 25 fliessen kann. Dazu dienen auch extra eingerichtete Abflüsse in Form von Spalten oder Löchern im Unterteil des
Aerodynamikmoduls 25.
Die Abstimmung zu einer Gesamtmassnahme erfolgt bei Neubauten von dem Entwurfs-Engineering des Turms, bei Nachrüstungen nach einem Beurteilungs-Engineering der bestehenden Situation, und in beiden Fällen indem besonders die Regendichteverteilung innerhalb des Turmes und die Auslegung der Einbauten optimal ausgelegt werden, um ein Maximum an Nutzen hinsichtlich Kühlleistung im neu gebauten bzw. nachgerüsteten bestehenden Kühlturm zu erzielen. Hierzu sind entsprechende rechnerische Werkzeuge sowie aus Messungen abgeleitete Datenbanken entwickelt worden, woraus die verschiedenen Parameter der Massnahmen (Tiefe und Umfang der Einwirkungen am Regen, Grad der Einwirkungen am Windprofil, Umfang der Massnahmen zur Nutzung der dynamische Komponente des Druckes) sowie der Anpassungen am Turm (Regendichte- Verteilung und Veränderungen am Einbau) abgeleitet werden können. Zum korrekten Engineering der Massnahmen und für deren
Abstimmung bei Nachrüstungsprojekten gehört neben der Nutzung der oben erwähnten Werkzeuge und Datenbanken somit die Erfassung des Ist-Zustands des Turmes vor und während der verschiedenen Etappen der Nachrüstung. Hierzu gehören regenraumtaugliche Instrumente wie ein Regenraum-Pitot 53 zur Messung der Luftgeschwindigkeit und des statischen Drucks im intensiven Regen. Die Sensorköpfe dieser Instrumente sind dadurch gekennzeichnet, dass sie nach Form und Grösse den Messvorgang vom Regenaufschlag trennen können und ungestört durch den Regen die Werte der Luftparameter (statischer Druck und Staudruck) erfassen. Dabei bedient man sich des vorhandenen Luftstroms im Turm zur Erzeugung des für die Messung erforderlichen Luftstroms durch die Instrumente. Auf ähnlicher Weise wird auch die Lufttemperatur unverfälscht vom Regenaufschlag erfasst.
Die Ergebnisse der vielen durchgeführten Messungen wurden in Datenbanken kondensiert und 2- und 3- dimensionale Finite Element- Programme zur Modellierung der Hydraulik, Aerodynamik und Thermodynamik der Türme erstellt und nachgewiesen, dass man mit diesen Werkzeugen die Kühltürme rechnerisch korrekt nachbilden kann und dass dabei das
Engineering und die Optimierung der in der vorliegenden Beschreibung erwähnten Massnahmen realisiert werden.
Bei der Konstruktion wurde besonders auf die Eignung der Erfindung für Nachrüstungsprojekte geachtet. Neben dem leichten Design sind hier die Anpassungsfähigkeit an existierende Bauwerke und derer variierende
Bautoleranzen zu bedenken. Es wird modulare Bauweise verwendet. Die Elemente können zum Beispiel so aufgehängt und/oder befestigt werden, dass sie flexibel an unterschiedlich lokalisierte Befestigungspunkte angepasst werden können, auch dann, wenn die Position dieser Befestigungspunkte eine grössere Toleranz aufweist.
Die oben beschriebenen Massnahmen sind hier vor allem am
Beispiel des Naturzug-Nasskühlturms dargestellt. Sie finden nach
entsprechender konstruktiver Anpassung jedoch auch Anwendung bei allen Kühlturmtypen von Kraftwerken (wie zum Beispiel bei hybriden, mit und ohne Ventilatoren betriebenen Kühltürmen) und entsprechend bei anderen, in der Industrie verwendeten Kühltürmen oder sonstigen Kühleinrichtungen.
Messungen haben ergeben, dass die Eliminierung von
Geschwindigkeitsspitzen massgebend für die Wirksamkeit und Umfang der weitere im Regenraum vorzusehende Massnahmen zur Reduktion des
Druckverlustes im Regenraum ist.
Da der Widerstand im Regen und der Widerstand am Eintritt in etwa als in Serie geschaltete Widerstände auftreten können, werden die Beiträge zur Minderung der Gesamtwiderstand dieser einzelnen Widerstände erst voll genützt, wenn beide im gleicher Weise so weit wie sinnvoll machbar reduziert werden. Die Erhöhung der Luftmenge steigt überproportional mehr als die durch die einzelnen Massnahmen sich ergebende Summe derer Beiträge.
Die Kühltürme, unter ihnen insbesondere die Naturzugkühltürme, sind demnach Apparate von sehr grossen Dimensionen, wahrscheinlich die grössten thermodynamischen Apparate, die überhaupt existieren und deren messtechnische Erfassung sehr problematisch ist. Besonders schwierig ist die Messung der physikalischen Parameter innerhalb des Regenraums, der typische Abmessungen von 8 bis 12 m Höhe und horizontale Durchmesser von 22 bis 120 m aufweist. Der Regen im Regenraum des Turmes erschwert die Luftmessungen erheblich, weil die Regendichte im Turm mit bis 5.0 kg/m2s mehr als 1 1 -mal intensiver ist als die Dichte des bisher maximal beobachteten Tropenregens (als absoluter Rekord wurde 1947 in Schangdi, China, eine Dichte von 0.12 kg/m2s des Tropenregens gemessen).
Im Regen des Regenraums 8 treten starke
Strömungswechselwirkungen mit der Luft auf, die bei den Messungen eliminiert werden müssen, um verwertbare Messwerte der Luftparameter zu erzielen. Bei bisher gebauten Türmen konnten die physikalischen Parameter im Regenraum in der Vergangenheit kaum untersucht werden. Mess-Sensoren in diesen Zonen zu positionieren gestaltet sich sehr schwierig, und die Messungen ergaben örtlich und zeitlich stark variierende Resultate, die nicht verwertbar sind. Dadurch sind massgebende Vorgänge in diesen an sich einfach strukturierten, jedoch gigantischen Anlagen bisher quantitativ weitgehend unbekannt geblieben.
Man begnügt sich daher bis heute damit, in punktuellen Messungen leicht zu bestimmende Grössen, wie z. B. Temperatur und Feuchte der zufliessenden Luft, des zugeleiteten Warmwassers und des abgeleiteten Kaltwassers zu erfassen. Solche Parameter sind für die Eingabe in einfache numerische Modelle (man spricht von Punktmodellen) zwar geeignet, und dies mag auch für die ungefähre empirische Berechnung von Kühltürmen gereicht haben. Diese Messungen genügen aber nicht zur Suche nach Massnahmen für eine wirkliche Verbesserung der Kühlleistung eines Turms, wofür eine gute Kenntnis der Druckverhältnisse in der turbulenten Luftströmung insbesondere im Regenraum des Turms erforderlich ist.
In Anbetracht der oben genannten Probleme mussten im Rahmen der hier beschriebenen Untersuchungen für die Vorbereitung der vorliegenden Erfindung auch neue apparative, messtechnische Entwicklungen und
Vorgehensweisen entwickelt werden, mit denen neue Erkenntnisse über die lokalen Strömungen und Druckvorgänge im Regenraum des Turmes gewonnen werden konnten. Mit wenig Erfolg wurde dann zuerst über Jahre probiert, mit von aussen über Gestänge eingeführten Drucksensoren etwas über die
Verhältnisse im Regenraum zu erfahren. Diese Misserfolge bei den Messungen waren teilweise auf Störungen durch das Wasser auf die Drucksensoren der Luft, teilweise aber auch auf natürliche Pulsationen beim Zug des Turmes zurückzuführen. Es kam noch hinzu, dass man mit Gestänge nicht weit genug in den Regenraum hineinreichen und die Positionierung nur sehr ungenau vorgenommen werden konnte.
Schliesslich mussten noch aufwendigere Messkampagnen durchgeführt werden, bei welchen an Kühltürmen in Leibstadt und Gösgen (beides Standorte in der Schweiz) die Voraussetzungen für zuverlässige verwertbare Messungen geschaffen werden konnten. Dazu wurden besondere Schutzmassnahmen zur Trennung der Phasen Luft und Wasser bei den Sensorköpfen gegen Störungen der Messungen durch den Regen eingeführt. Ausreichend lange Fahrschienen und Teleskopantriebe 156 (angedeutet in Figur 5) wurden für die genaue Positionierung der Messköpfe tief im
Regenraum in den Türmen dieser beiden Kraftwerke installiert. Die
Messsensoren wurden so konzipiert, dass der Einfluss des Wassers bei den Messungen der Luftparameter vollständig ausgegrenzt werden konnte, siehe als Beispiel den Regenraum-Pitotsensor 155 in Figur 5.
Diese Messungen mit den neuen Vorrichtungen waren schliesslich erfolgreich. Entgegen früheren Vermutungen, dass der Regen sich nur mässig auf die Verluste auswirkt, zeigte sich, dass der Regenschleier vielmehr wie eine Barriere mit ausserordentlich starkem Drosseleffekt auf die Luftströmung wirkt, so dass innerhalb des Regens nach wenigen Metern Strömungsweg bis ca. 75% des Gesamtzugs des Kühlturmes vernichtet werden. Die Verlustanteile durch die Regenfront alleine tragen mit etwa 2/3 (nämlich 50% des
Gesamtzugs) und durch die Hindernisse des Bauwerkes am Eintritt mit 1/3 (25% des Gesamtzugs) zu diesen Verlusten bei. Lediglich etwa 25% des Zugs werden zu nützlicher Arbeit zur Überwindung des Widerstandes des aktiven Teils des Turms (d. h. in dessen thermodynamische Einbauten) verwertet.
Diese Messergebnisse wurden durch Kontrollmessungen auf Kontinuität überprüft sowie mit alternativen Testmethoden bestätigt. In Gösgen und Leibstadt separat durchgeführte Messungen ergaben stets ähnliche und konsistente Resultate.
Es herrscht ein sehr grosser, alle anderen Verluste weit übertreffender spezifischer Widerstandsbeiwert des Regens, gemessen in radialer Richtung.
Verluste sind konzentriert in einem radialen Bereich ausgehend von der Vordergrenze des Regens bis etwa zu einer Tiefe von 5 m in den Regen hinein, wo eine sichtbare Wechselwirkung mit starken turbulenten
Verformungen des Windfeldes und des Regenschleiers vor sich geht.
Bauliche Hindernisse fördern weiter die unerwünschte inhomogene Verteilung der Luftgeschwindigkeit. Man beobachtet die Erzeugung eines gegen den Zug des Turms wirkenden Drucks des fallenden Wassers.
Die Verluste durch den Regen sind grösstenteils dissipativ und können nicht zurückgewonnen werden.
Die oben beschriebenen Massnahmen können individuell oder in Kombination an verschiedene Grössen und Formen von Regenräumen und Peripheriebereichen angepasst werden können, z. B. an Nass-, Trocken- und Hybridkühler mit natürlichem oder mit durch Ventilatoren erzeugtem Luftzug. Sie sollen auch bei Anlagen, die mit Schallschutz ausgerüstet sind, und insbesondere bei Neubauten wie auch bei bestehenden Anlagen, als
Nachrüstung, einsetzbar sein.
Sie können vorzugsweise so gestaltet werden, dass sie bei allen meteorologischen Bedingungen, im Winterbetrieb gegen Schneelasten durch turmexterne und gegen Eislasten durch türm interne Massnahmen, ihre Aufgabe möglichst über die ganze Lebensdauer des Kraftwerks bzw. anderer
Industrieanlagen erfüllen.
Die Massnahmen können vorzugsweise so gestaltet werden, dass sie kostengünstig gebaut werden können und mit möglichst geringem
Wartungsaufwand ihre spezifizierte Aufgabe erfüllen.
Solche Massnahmen können auch bei anderen Typen und Formen von Kühlern, wie Zellenkühltürme, die meistens rechteckigen Grundriss haben, oder an Luftkondensatoren und verschiedene Arten von Ventilatorkühlern angepasst werden.
Selbstverständlich können die verschiedenen hier beschriebenen Verbesserungsmassnahmen an die Betriebsbedingungen jedes einzelnen Kühlturms angepasst werden, weil folgende besonders relevante Parameter bei jedem Turm verschieden sein können: Basisdurchmesser oder Basislänge des Turms, Durchmesser der Regenschleier 13 in der Peripherie, Höhenlage von Lufthindernissen an der Peripherie (Unterkante 1 1 der Schale 2 des Turms, Unterkante 41 der Einbauten 7, Oberkante 23 des Beckenrands und Höhe des Wasserstands im Becken 9, Regendichte 13 an der Peripherie, Zahl und Form der Stützen 4 und 12 der Schale 2 bzw. der Einbauten 7), und schliesslich die verfügbare Kaminwirkung der Schale 2 oder die entsprechende Lüftleistung des Kühlturms.

Claims

Patentansprüche
1 . System zur aerodynamischen Zuführung von Kühlungsluft aus der Umgebung eines Kühlturms (1 ) durch eine Lufteinströmungsöffnung (10) in den Innenraum des Kühlturms (1 ), welcher Kühlturm (1 ) eine Turmschale (2) aufweist, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Aerodynamikmodulen (25), welche an mindestens einer Kante (1 1 ) der Lufteinströmungsöffnung (10) des Kühlturms (1 ) lösbar befestigbar sind, wobei jedes der Mehrzahl von
Aerodynamikmodulen (25) eine Umleitfläche (26) aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie beim Einsatz des Aerodynamikmoduls (25) die in den Kühlturm (1 ) einströmende Luft um die genannte Kante (1 1 ) umleitet.
2. System gemäss Anspruch 1 , wobei der Kühlturm (1 ) im Innenraum ein Wärmeaustauschsystem (7) mit einem Regenbereich (13) und einen Lufteinführbereich (29) aufweist, durch welchen Lufteinführbereich (29) die Luft in den Regenbereich (13) eingesogen wird, wobei das System mindestens ein Regensammelelement (40, 41 ) aufweist, welches derart im Regenbereich (29) angeordnet werden kann, dass, während des Betriebs des
Wärmeaustauschsystems (7), das Regensammelelement (40, 41 ) mindestens einen Teil der Regentropfen im Lufteinführbereich (29) sammelt und ableitet.
3. Verfahren zur Verbesserung der aerodynamischen Zuführung von Kühlungsluft aus der Umgebung eines Kühlturms (1 ) durch eine
Lufteinströmungsöffnung (10) in den Innenraum des Kühlturms (1 ), welcher Kühlturm (1 ) eine Turmschale (2) aufweist, gekennzeichnet durch einen Montage-Schritt, in welchem eine Mehrzahl von
Aerodynamikmodulen (25) an mindestens einer Kante (1 1 ) der
Lufteinströmungsöffnung (10) des Kühlturms (1 ) befestigt werden, wobei jedes der Mehrzahl von Aerodynamikmodulen (25) eine Umleitfläche (28) aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie beim Einsatz des Aerodynamikmoduls (25) die in den Kühlturm (1 ) einströmende Luft um die genannte Kante (1 1 ) umleitet.
4. Verfahren gemäss Anspruch 3, wobei der Kühlturm (1 ) im Innenraum ein Wärmeaustauschsystem (7) mit einem Regenbereich (8) und einen Lufteinführbereich (29) aufweist, durch welchen Lufteinführbereich (29) die Luft eingesogen wird, welches Verfahren einen zweiten Schritt umfasst, in welchem mindestens ein Regensammelelement (40, 41 ) derart im Regenbereich (8) angeordnet wird, dass, während des Betriebs des Wärmeaustauschsystems, das Regensammelelement (40, 41 ) mindestens einen Teil der Regentropfen im Lufteinführbereich (29) sammelt und ableitet.
5. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 3 und 4, wobei der genannte Montage-Schritt einen ersten Schritt aufweist, in welchem eine Mehrzahl von Befestigungselementen (50) an der Aussenseite der Turmschale (2) befestigt werden, und einen zweiten Schritt, in welchem die Aerodynamikmodule (25) an die Befestigungselemente (50) befestigt werden.
6. System bzw. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der Mehrzahl von Aerodynamikmodulen (25) als Hohlkörper (25) gebildet ist.
7. System bzw. Verfahren gemäss Anspruch 5 oder 6, wobei die Hohlkörper (25) mindestens eine Leitungsführung zur Durchfuhr von Leitungen, Röhren oder Kabeln bilden bzw. aufweisen.
8. System bzw. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Hohlkörper (25) Wasserdurchläufe und/oder
Entwässerungsöffnungen aufweisen.
9. System bzw. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der Mehrzahl von Aerodynamikmodulen (25) eine Ablenkfläche (28) und eine Umlenkfläche (26) aufweist, wobei die Ablenkfläche (28) derart gebildet ist, dass sie beim
Einsatz des genannten jeden Aerodynamikmoduls (25) an der unteren Kante (1 1 ) der Turmschale (2) die nach unten entlang der Turmschale (2) strömende Luft um eine Ablenkdistanz radial nach aussen drückt, und wobei die Umlenkfläche (26) derart gebildet ist, dass sie beim genannten Einsatz die von der Ablenkfläche (28) nach aussen gedrückte Luft entlang einer Umlenkkrümmung (26) in die Lufteinführöffnung (10) leitet.
10. System bzw. Verfahren gemäss Anspruch 9, wobei die genannte Ablenkfläche (28) derart gebildet ist, dass entlang der äusseren Fläche der Turmschale (2) herunterfallende Gegenstände im Wesentlichen ohne
Diskontinuität glatt zur Ablenkfläche (28) übergeleitet und um eine
Ablenkdistanz (39) nach aussen gedrückt werden können.
1 1 . System bzw. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Aerodynamikmodule (25) so gebildet sind, und so aneinander anbringbar sind, dass die Hohlkörper (25) der Aerodynamikmodule (25) einen für Menschen begehbaren Durchgang bilden.
12. System bzw. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aerodynamikmodule (25) so nebeneinander in einer Zusammensetzung angeordnet sind, dass die Zusammensetzung eine
Mehrzahl von Zwischenspalten (48) zwischen den Aerodynamikmodule (25) aufweist.
13. System bzw. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine untere Kante (23) der Lufteinströmungsöffnung (10) mit einer aerodynamischen Umleitrampe (24) versehen ist, welche Umleitrampe (24) die einströmende Kühlungsluft um die untere Kante (23) der
Lufteinströmungsöffnung (10) umleitet.
14. Aerodynamikmodul (25), welches derart gebildet ist, dass es an mindestens einer Kante (1 1 ) der Lufteinströmungsöffnung (10) eines Kühlturms (1 ) lösbar befestigbar ist, wobei das Aerodynamikmodul (25) mindestens eine Umleitfläche (26) aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie beim Einsatz des Aerodynamikmoduls (25) die in den Kühlturm (1 ) einströmende Luft um die genannte Kante (1 1 ) umleitet.
15. Aerodynamikmodul (25) gemäss Anspruch 14, welches mindestens einen Seitenflansch (27) zur Versteifung des Aerodynamikmoduls (25) aufweist, wobei der Seitenflansch (27) aus der äusseren Fläche (26, 28) des Aerodynamikmoduls (25) hinausragt, wobei der hinausragende
Seitenflansch (27) beim Einsatz des Aerodynamikmoduls (25) eine
Luftleitfläche (27) im Wesentlichen radial zum Kühlturm (1 ) bildet.
EP11779385.1A 2010-11-02 2011-11-02 Lufteinführungssystem und -verfahren für kühltürme Pending EP2635869A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11779385.1A EP2635869A2 (de) 2010-11-02 2011-11-02 Lufteinführungssystem und -verfahren für kühltürme

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10014199 2010-11-02
PCT/EP2011/069205 WO2012059496A2 (de) 2010-11-02 2011-11-02 Lufteinführungssystem und -verfahren für kühltürme
EP11779385.1A EP2635869A2 (de) 2010-11-02 2011-11-02 Lufteinführungssystem und -verfahren für kühltürme

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2635869A2 true EP2635869A2 (de) 2013-09-11

Family

ID=43859763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11779385.1A Pending EP2635869A2 (de) 2010-11-02 2011-11-02 Lufteinführungssystem und -verfahren für kühltürme

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9587893B2 (de)
EP (1) EP2635869A2 (de)
WO (1) WO2012059496A2 (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102789167B (zh) * 2012-08-15 2015-09-30 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 基于超大型冷却塔的雨区阻力系数的工业控制方法
US10222146B2 (en) * 2013-09-12 2019-03-05 Spx Cooling Technologies, Inc. Air-to-air heat exchanger bypass for wet cooling tower apparatus and method
CN104713385B (zh) * 2015-03-16 2017-06-20 芜湖凯博实业股份有限公司 一种太阳能冷却进气口的冷凝塔
DE102016102977A1 (de) * 2016-02-19 2017-08-24 Areva Gmbh Stationäre Messvorrichtung für Kühltürme und Verfahren zum Messen von Messdaten im Inneren eines Kühlturms
CN107202501B (zh) * 2016-03-18 2023-04-14 厦门嘉达环保科技有限公司 集中式冷却塔通风降噪系统
CN106403700B (zh) * 2016-09-09 2019-03-08 河海大学常州校区 基于非均匀喷溅装置的冷却塔实时动态配水系统及方法
SG11202109425PA (en) 2019-03-19 2021-10-28 Baltimore Aircoil Co Inc Heat exchanger having plume abatement assembly bypass
WO2021021369A1 (en) 2019-08-01 2021-02-04 Infinite Cooling Inc. Systems and methods for collecting fluid from a gas stream
WO2021021370A1 (en) 2019-08-01 2021-02-04 Infinite Cooling Inc. Panels for use in collecting fluid from a gas stream
WO2021119398A1 (en) 2019-12-11 2021-06-17 Baltimore Aircoil Company, Inc. Heat exchanger system with machine-learning based optimization
JP2023514671A (ja) 2020-02-27 2023-04-07 インフィニット クーリング インコーポレイテッド ガスの流れから種を収集するためのシステム、デバイス、及び方法
CN112380747B (zh) * 2020-11-13 2022-05-24 中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司 一种双曲线型钢结构冷却塔设计方法
CN114234668B (zh) * 2021-12-24 2023-12-12 重庆大学 一种用于冷却塔的降温节水装置和湿式冷却塔

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB374077A (en) 1931-01-22 1932-05-23 Leon Balaban Improvements in or relating to cooling towers
DE1059941B (de) * 1955-12-17 1959-06-25 Joseph Jacir Gegenstromkuehler
DE1235343B (de) * 1957-07-17 1967-03-02 Kraftanlagen Ag Rieselkuehler mit Luftleitflaechen
GB854013A (en) * 1958-05-29 1960-11-16 Maurice Hamon Improvements in and relating to cooling towers
DE1501396A1 (de) 1966-04-14 1969-12-04 Lovely William Stanley Kuehlturm
FR2598208B1 (fr) * 1986-04-30 1989-07-13 Electricite De France Installation de protection contre le gel pour un refrigerant atmospherique.
KR100542719B1 (ko) * 2003-12-10 2006-01-11 주식회사 경인기계 냉각탑용 에어가이드

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2012059496A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012059496A2 (de) 2012-05-10
US20130228941A1 (en) 2013-09-05
WO2012059496A3 (de) 2012-07-05
US9587893B2 (en) 2017-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2635869A2 (de) Lufteinführungssystem und -verfahren für kühltürme
DE2751111C2 (de)
EP1859164B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur nutzung der windenergie
DE102004061391B4 (de) Temperaturregelung in einer Windenergieanlage
DE1601127A1 (de) Kuehlturm mit natuerlichem Zug
DE3613725A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur stromerzeugung
DE2100018A1 (de) Zwangsbelüftete Kühl- oder Kondensationsanlage
DE102006043936B4 (de) Belüftung einer Windenergieanlage
DE4229185C2 (de) Energiegewinnung mittels eines aus Erdwärme erzeugten Aufwindsystems
DE102006025832A1 (de) Bei Seegang überspültes rohrförmiges Bauwerk und darin unter der Wasserlinie untergebrachter Transformator
AT504692B1 (de) Anlage zur nutzung von aufwind und verfahren zum betreiben einer solchen anlage
DE3147124C2 (de) Rohrbündel-Wärmetauscher
DE102012000129B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Gewinnen von Trinkwasser
DE112017004377B4 (de) Windturbinenanlage
WO2012048680A1 (de) Rohr und leitelement zum einbau in ein rohr
DE102013015773A1 (de) Einhausung für im Freien aufgestellte Klimamessgeräte
WO2002014689A1 (de) Windkraftanlage mit kamineffekt
DE102018127869B4 (de) Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie sowie entsprechendes Verfahren
DE202012004408U1 (de) Massivabsorber in modularer Bauweise
DE10049916B4 (de) Einrichtung zur solaren Entsalzung von Meerwasser
DE2107013A1 (de) Kondensationsanlage für den Abdampf von Dampfkraftwerken
EP1996797B1 (de) Luftzuführung zu dem luftgekühlten kondensator eines kraftwerkes
DE2550776A1 (de) Geraeuschdaempfereinrichtung fuer luftkuehler
EP1220989B1 (de) Stromerzeugung mit künstlich erzeugtem wasser in grosser höhe
RU2771796C1 (ru) Башенная градирня

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130501

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: GRAF, PETER

Inventor name: FISCH, KLEMENS

Inventor name: BOEGH, PERY

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R079

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F28F0025000000

Ipc: F28C0001000000

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: F28C 1/00 20060101AFI20190704BHEP

Ipc: F28F 25/12 20060101ALI20190704BHEP

Ipc: E04H 5/12 20060101ALI20190704BHEP

17Q First examination report despatched

Effective date: 20190805

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20201216

GRAJ Information related to disapproval of communication of intention to grant by the applicant or resumption of examination proceedings by the epo deleted

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSDIGR1

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20210125

GRAJ Information related to disapproval of communication of intention to grant by the applicant or resumption of examination proceedings by the epo deleted

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSDIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20210125

GRAJ Information related to disapproval of communication of intention to grant by the applicant or resumption of examination proceedings by the epo deleted

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSDIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

INTC Intention to grant announced (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20230919

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: FISCH, KLEMENS

Inventor name: GRAF, PETER

Inventor name: BOEGH, PERY

GRAC Information related to communication of intention to grant a patent modified

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCIGR1

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20231212