ES2317535T3 - Instalacion de condensacion. - Google Patents

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ES2317535T3 ES06742362T ES06742362T ES2317535T3 ES 2317535 T3 ES2317535 T3 ES 2317535T3 ES 06742362 T ES06742362 T ES 06742362T ES 06742362 T ES06742362 T ES 06742362T ES 2317535 T3 ES2317535 T3 ES 2317535T3
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
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Abstract

Instalación de condensación con elementos del intercambiador de calor (10) aplicados a una estructura de apoyo (9), dispuestos en especial en forma de techo y a los que se alimenta aire de refrigeración (K) a través de ventiladores (11), y que presenta una pared de protección contra el viento (13, 18), en donde la arista inferior (14, 19) de la pared de protección contra el viento (13, 18) está extendida más hacia el exterior que la arista superior (15, 20) de la pared de protección contra el viento (13, 18), caracterizada porque la pared de protección contra el viento (13, 18) se extiende en altura aproximadamente hasta la arista superior de un conducto de distribución de vapor (12).

Description

Instalación de condensación.
La invención se refiere a una instalación de condensación conforme a las particularidades en el preámbulo de la reivindicación 1. Una instalación de condensación se muestra por ejemplo en el documento WO 98/02701.
Las instalaciones de condensación se utilizan para refrigerar turbinas o amortiguar procesos y se usan en el campo de la técnica energética, en dimensiones muy grandes, desde hace muchos años. El grado de eficacia de una central depende de forma nada despreciable de la capacidad de condensación de la instalación de condensación. Las condiciones climáticas locales y las velocidades del viento y direcciones del viento relacionadas con las mismas tienen una influencia fundamental en la capacidad de condensación. Las formas constructivas actuales de instalaciones de condensación presentan paredes de protección contra el viento, que circundan en su totalidad los elementos del intercambiador de calor, para impedir una recirculación directa del aire de refrigeración calentado. Las paredes de protección contra el viento están dispuestas normalmente en vertical o parcialmente incluso inclinadas oblicuamente hacia el exterior, según lo que prescriban las normas constructivas.
Se ha comprobado que los vientos que inciden lateralmente, que son comprimidos bajo los ventiladores, con velocidades del viento elevadas conducen a una caída de presión local por debajo de los ventiladores. A causa de la baja presión los ventiladores no pueden impulsar suficiente aire de refrigeración, con lo que desciende la capacidad de condensación. Esto tiene como consecuencia que el vapor que se produce no puede condensarse con la suficiente rapidez. De aquí resulta que, en ciertas circunstancias, tiene que reducirse la potencia de una turbina conectada al circuito de vapor.
Esta problemática conocida desde hace tiempo se ha combatido por ejemplo por medio de que en la cámara de aspiración por debajo de los ventiladores se han montado obstáculos, las llamadas cruces de viento. Las cruces de viento dividen la cámara de aspiración por debajo de los ventiladores en regiones aisladas. Aquí es necesario tener en cuenta que los ventiladores están montados parcialmente a una altura de hasta 50 m. Las cruces de viento se erigen normalmente hasta una altura de aprox. el 30% de este espacio libre, de tal modo que el viento que incida lateralmente no pueda fluir por debajo de los ventiladores sin impedimentos, sino que al chocar contra la cruz de viento se desvíe hacia arriba y se alimente a los ventiladores. Si bien las cruces de viento producen una mejora del grado de eficacia o una reducción de la pérdida de presión de los ventiladores en el lado del borde, la corriente de ataque de los ventiladores en el lado del borde no es con frecuencia satisfactoria.
La invención se ha impuesto la misión de reducir las influencias negativas de los vientos que inciden lateralmente sobre una instalación de condensación, aplicada a una estructura de apoyo.
Esta misión es resuelta en el caso de una instalación de condenación con las particularidades de la reivindica-
ción 1.
Configuraciones ventajosas de la idea de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas.
La misión es resuelta fundamentalmente por medio de que la pared de protección contra el viento está dispuesta inclinada en la dirección del viento o de que su arista inferior está extendida más hacia el exterior que su arista superior. Los cálculos de modelo han confirmado una reducción de las pérdidas de presión adicionales inducidas por el viento en un orden de magnitudes de al menos el 10%, con independencia de si está dispuesta una cruz de viento adicional por debajo de los ventiladores. Las ventajas afectan en especial a los ventiladores dispuestos en el lado del borde de la instalación de condensación, en donde la pérdida de presión podría reducirse aquí en aprox. el 20%.
La pared de protección contra el viento puede estar ejecutada inclinada en conjunto o también sólo en una región parcial de su altura. Un ángulo de inclinación de entre 5º y 35º, en especial entre 15º y 30º con relación a una vertical, se considera conveniente. El ángulo de inclinación no puede ser evidentemente tan grande que se produzca un estrechamiento significativo de la sección transversal, que impida el arrastre por corriente sin impedimentos del aire de refrigeración calentado hacia arriba, ya que esto tendría una influencia negativa en el grado de eficacia. Por ejemplo podría trasladarse una pared de protección contra el viento con una altura de aprox. 10 m sobre su arista superior de 1 m a 3 m en dirección al elemento del intercambiador de calor. Por medio de esto se reduce la sección transversal sólo en una medida reducida. Si se dispone de un espacio constructivo correspondiente, también puede trasladarse hacia el exterior básicamente la arista inferior de la pared de protección contra el viento. Por medio de esto todavía puede aumentarse la inclinación, sin que se reduzca la sección transversal de arrastre por corriente. En el caso de una pared de protección contra el viento con una altura aprox. de 10 m sería después posible, por ejemplo, un dislocamiento lateral máximo de 3 m + 3 m = 6 m.
Adicional - u opcionalmente la pared de protección contra el viento puede estar ejecutada cóncava en dirección a los elementos del intercambiador de calor. También por medio de esto se desvía hacia arriba una mayor parte del viento que incide lateralmente, de tal modo que la caída de presión es inferior por debajo de los ventiladores en el lado del borde. Debido a que la corriente volumétrica del viento desviado hacia arriba aumenta, se crea una barrera adicional con aire frío, que actúa en contra de una recirculación de aire caliente también de forma ventajosa. También en el lado de la instalación de condensación alejada del viento, la inclinación de las paredes de protección contra el viento tiene ventajas con relación a la recirculación de aire caliente, ya que el aire caliente es arrastrado por corriente en el lado del borde no verticalmente, sino de forma correspondiente a la inclinación de la pared de protección contra el viento más interiormente. Por medio de esto es más largo el recorrido de circulación del aire caliente que recircula.
Además de esto puede estar previsto que la pared de protección contra el viento presente, al menos en una región en altura adyacente a la arista inferior, un perfilado que discurre horizontalmente. Normalmente se erigen paredes de protección contra el viento con perfiles trapezoidales, en los que el perfilado discurre en dirección ascendente, es decir, desde abajo hacia arriba. Esta orientación del perfilado actúa sin embargo positivamente sobre el comportamiento de circulación, siempre que el viento sea desviado desde abajo hacia arriba. Evidentemente es indeseado precisamente el desvío hacia abajo. Por ello al menos la región en altura adyacente a la arista inferior puede presentar un perfilado que discurre horizontalmente, que sirve de barrera según la técnica de circulación. La región en altura superior de la pared de protección contra el viento puede presentar por el contrario en contra de un perfilado que discurre verticalmente, para no impedir el arrastre por corriente del viento hacia arriba.
A continuación se explica con más detalle la invención con base en los ejemplos de ejecución representados en los dibujos. Aquí muestran:
la figura 1, según el estado de la técnica, un modelo de cálculo de una instalación de condensación que recibe lateralmente una corriente de ataque con pared de protección contra el viento que discurre verticalmente;
la figura 2 una primera forma de ejecución de una instalación de condensación con pared de protección contra el viento inclinada y
la figura 3 otra forma de ejecución de una instalación de condensación con pared de protección contra el viento configurada cóncavamente.
La figura 1 muestra el cálculo de modelo de una instalación de condensación 1, como la que pertenece al estado de la técnica. La instalación de condensación recibe la corriente de ataque del viento W lateralmente en el cálculo de modelo. Los elementos de intercambiador de calor no se han representado en detalle. Solamente los conductos de distribución de vapor 2 asociados a los elementos del intercambiador de calor pueden reconocerse en su sección transversal. Por debajo de los conductos de distribución de vapor 2 los elementos del intercambiador de calor están dispuestos en forma de techo. Solamente los ventiladores 3 indicados esquemáticamente aspiran desde abajo aire de refrigeración, en donde el aire de refrigeración calentado es arrastrado por corriente hacia arriba pasando por los conductos de distribución de vapor 2. Puede reconocerse claramente que no todos los ventiladores 3 reciben uniformemente la corriente de ataque. En especial el ventilador 4 en el lado del borde impulsa, de forma reconocible, menos aire que por ejemplo los ventiladores 3 dispuestos en la región central. Esto debe atribuirse a que el viento W que incide lateralmente choca con una pared de protección contra el viento 5 recta y parcialmente hacia arriba, es decir, que es desviado a través de la instalación de condensación 1, parcialmente pero también en la cámara de aspiración por debajo de los ventiladores 3, 4. Mediante un obstáculo a la circulación 6 así como una cruz de viento 7 puede modificarse al menos parcialmente la dirección de circulación del viento W, de tal modo que el viento se alimenta a los ventiladores 3. Esto afecta evidentemente sólo de forma limitada a los ventiladores 4 en el lado del borde. Por debajo del ventilador 4 reina, en una región designada con \DeltaP, una presión menor que por debajo de los otros ventiladores 3. Esto quiere decir que el ventilador 4 en el lado del borde puede impulsar menos aire de refrigeración, con lo que se reduce el grado de eficacia de la instalación de condensación 1.
Para solucionar este problema se propone que las paredes de protección contra el viento se dispongan inclinadas, como por ejemplo se ha representado en las figuras 2 y 3. La figura 2 muestra en una representación muy simplificada la región de borde de una instalación de condensación 8, en la que sobre una estructura de apoyo 9 están dispuestas varias filas de elementos del intercambiador de calor dispuestos en forma de techo, de los que para mayor simplificación sólo se han representado los elementos del intercambiador de calor 10 en el lado del borde de la fila exterior. Por debajo de los elementos del intercambiador de calor 10 se encuentra un ventilador 11, que aspira aire de refrigeración K desde abajo y lo alimenta de forma correspondiente a las flechas dibujadas a los elementos del intercambiador de calor 10, en donde se calienta el aire de refrigeración K es arrastrado por corriente hacia arriba en la dirección de la flecha WL. Al mismo tiempo se introduce vapor, desde el conducto de distribución de vapor 12 dispuesto en la región de techo de los elementos del intercambiador de calor 10, en la dirección de las flechas D en los elementos del intercambiador de calor 10, en donde se condensa el vapor.
En esta forma de ejecución de una instalación de condensación es fundamental la configuración de la pared de protección contra el viento 13, que está dispuesta inclinada en el ejemplo de ejecución de la figura 2 con relación a la vertical V. La pared de protección contra el viento 13 se extiende en altura aproximadamente hasta la arista superior del conducto de distribución de vapor 12. la arista inferior 14 de la pared de protección contra el viento 13 está extendida más hacia el exterior que la arista superior 15 de la pared de protección contra el viento 13. En este ejemplo de ejecución el ángulo de inclinación NW es aprox. de 5º. Mediante la inclinación ajustada de la pared de protección contra el viento 13 se desvía hacia arriba el viento W que incide transversalmente en una medida mayor de lo que sería el caso con una pared de protección contra el viento orientada verticalmente. Por medio de esto la diferencia de presión \DeltaPL, que se mide entre el lado de entrada 16 y el lado de salida 17 del ventilador 11, es menor que en paredes de protección contra el viento orientadas verticalmente.
El mismo efecto se obtiene también si la pared de protección contra el viento no es recta, sino que está curvada cóncavamente de forma correspondiente a la forma de ejecución de la figura 3. La pared de protección contra el viento 18 de la figura 3 está configurada de forma correspondiente a la figura 2, de tal modo que su arista inferior 19 está extendida más hacia el exterior que su arista superior 20, sólo con la diferencia de que la pared de protección contra el viento 19 no discurre recta desde la arista inferior 19 a la arista superior 20, sino curvada.
Lista de símbolos de referencia
1 -
Instalación de condensación
2 -
Conducto de distribución de vapor
3 -
Ventilador
4 -
Ventilador
5 -
Pared de protección contra el viento
6 -
Obstáculo a la circulación
7 -
Cruz de viento
8 -
Instalación de condensación
9 -
Estructura de apoyo
10 -
Elemento del intercambiador de calor
11 -
Ventilador
12 -
Conducto de distribución de vapor
13 -
Pared de protección contra el viento
14 -
Arista inferior de 13
15 -
Arista superior de 13
16 -
Lado de entrada de 11
17 -
Lado de salida de 11
18 -
Pared de protección contra el viento
19 -
Arista inferior de 18
20 -
Arista superior de 18
\vskip1.000000\baselineskip
D -
Vapor
\DeltaP -
Diferencia de presión
\DeltaPL -
Diferencia de presión
K -
Aire de refrigeración
NW -
Ángulo de inclinación
W -
Viento
WL -
Aire caliente

Claims (4)

1. Instalación de condensación con elementos del intercambiador de calor (10) aplicados a una estructura de apoyo (9), dispuestos en especial en forma de techo y a los que se alimenta aire de refrigeración (K) a través de ventiladores (11), y que presenta una pared de protección contra el viento (13, 18), en donde la arista inferior (14, 19) de la pared de protección contra el viento (13, 18) está extendida más hacia el exterior que la arista superior (15, 20) de la pared de protección contra el viento (13, 18), caracterizada porque la pared de protección contra el viento (13, 18) se extiende en altura aproximadamente hasta la arista superior de un conducto de distribución de vapor (12).
2. Instalación de condensación según la reivindicación 1, caracterizada porque la pared de protección contra el viento (13, 18) presenta, al menos en una región parcial de su altura, un ángulo de inclinación (NW) de entre 5º y 35º, en especial entre 15º y 30º con relación a una vertical (V).
3. Instalación de condensación según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la pared de protección contra el viento (18) está curvada cóncavamente en dirección a los elementos del intercambiador de calor (10).
4. Instalación de condensación según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la pared de protección contra el viento presenta, al menos en una región en altura adyacente a la arista inferior, un perfilado que discurre horizontalmente.
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