FI61568C - Kylanordning foer reglerbar aoterkylning av vatten med luft oc kylvatten - Google Patents

Description

ΓβΙ (in KUULUTUSJULKAISU

tBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT ΟΊΟΟΟ • C (45) cva:... U·./ :.0 03 10:3 (51) Kv.ik?/int.ci.3 P 28 C 1/00, P 28 D 3/02 SUOMI —FINLAND (21) P*Mnttlh«lc*mu· — PttwitaMeknini 2128/73 (221 Htkemiipilvl — An*eknlnndag 02.07.73 (Cl) ' 7 * * (23) AlkupUvt —Glkl|h*tsd«| 02.07.73

(41) Tullut julkltakil —Bllvlt off«Kll| OL.Ol 7U

PmUntti- ja rekisterihallitus /44) Nihtlvlkslpanon is kuuL|ulksliun pvm. — n „

Patent- och registerstyrelsan Ansttkan utlagd och utl.skrifton publiesrad ^u. uu. od (32)(33)(31) Pyydetty oeuoikous—Begird prloritst 03.07.72

Unkari-Ungem(HU) EE-20l*l (71) Transelektro Magyar Villamossägi Kulkereskedelmi Vallalat, Miinnich Ferenc utca 13., Budapest V., Unkari-Ungem(HU), Tyeploelektroprojekt, ul. Szpartakovszkaja 2/a, Otgyel patentov, Moskva, USSR(SU).

(72) G.Sz. Agejev, Moskva, I.A. Alekszejev, Moskva, USSR(SU), Laszlo Heller, Budapest, Laszlo Forgö, Budapest, jSnos BÖdäs, Budapest, Istvan Papp, Budapest, Unkari -Ungem (HU).

(7I+) Berggren Oy Ab (5^) Jäähdytyslaite veden säädettäväksi paluujäähdyttämiseksi ilmalla ja jäähdytysvedellä - Kylanordning för reglerbar äterkylning av vatten me<i luft och ky Ivat ten

Keksintö kohdistuu yhdistettyyn jäähdytyslaiteeseen veden säädettäväksi paluujäähdyttämiseksi ilmalla ja jäähdytysvedellä.

Kuten tunnettua, nykyään käytetään jäähdyttämistä varten voimalaitoksissa ja teollisuuslaitoksissa kahdenlaisia jäähdytysjärjestelmiä. Toinen järjestelmä muodostuu niinsanotuista märkäjäähdytti-mistä, joissa jäähdyttäminen toteutetaan käyttämällä jäähdytysvettä. Toinen järjestelmä käsittää niinsanottuja ilmajäähdyttimiä, joissa jäähdytys saadaan ulkoilman välityksellä. Märkäjäähdyttimiä käytetään silloin, kun jäähdytysvettä on käytettävissä taloudellisesti kohtuullisin kustannuksin. Sitä vastoin alueilla, joilla jäähdytysvettä ylipäänsäkään ei ole saatavilla tai sen hankkiminen tulisi liian kalliiksi, käytetään ilmajäähdyttimiä.

Kokemuksen mukaan esiintyy kuitenkin muitakin tapauksia kuin nämä kaksi ääritapausta, Huomattavalla osalla alueita, joissa on kehittynyttä teollisuutta, vallitsee sellaiset ilmastolliset olosuhteet, joissa vuoden tietyllä osalla on käytettävissä vain vähän vettä, kun taas toisina aikoina vettä on saatavissa runsain mitoin. Nämä alueet ovat varsinkin mannerilmaston alueita, joissa pitkän ja kylmän 2 615 6 8 talven kuluessa virtojen virtaus tai jopa virta itse jäätyy, niin että talvinen vedensaanti on hyvin vähäinen. Sitä vastoin suojasäi-den tultua on käytettävissä runsaita vesimassoja. Tällaisilla alueilla voidaan edullisesti käyttää sekä märkäjäähdyttimistä että ilmajääh-dyttimistä yhdistettyjä jäähdytyslaitteita. Talvella ne toimivat ilman vettä puhtaina ilmajäähdyttiminä, kun taas kesällä ne sääolosuhteista riippuen voivat toimia osaksi ilmajäähdyttiminä ja osaksi mär-käj äähdytt iminä.

Mainitun laatuiset jäähdytyslaitteet voivat koostua eri tavoin ilmajäähdyttimistä ja märkäjäähdyttimistä. Eräs tätä lajia oleva tunnettu laite muodostuu ilmastointilaitteesta (kuivasta jäähdytyslaitteesta), jossa on suljetussa järjestelmässä toimivia lämmönvaihtimia, joiden ilman puoleisia pintoja voidaan kostuttaa jäähdytysvedellä.

Näillä tunnetuilla järjestelmillä on hyvä jäähdytysvaikutus ja taloudellinen rakenne. Talvella ne toimivat ilmajäähdyttimien tavalliseen tapaan, kun taas kesällä, kun käytettävissä on sopivia vesimääriä, niitä voidaan käyttää kytkemällä avoin sekundäärinen veden kierto ja kostuttamalla.lämmönvaihtimien ulkopintoja myös valutusjäähdyttiminä. Koska ilmajäähdyttimet voidaan mitoittaa talviolosuhteisiin, saadaan kohtuulliset lämmönvaihtopinnatja myös sovitetun jäähdytystornin mitat tulevat huomattavasti pienemmiksi. Tämä pinta varmistaa sitä vastoin vastaavalla kostuttamisella myös kesälämpötiloissa riittävän jäähdy-tysvaikutuksen.

Jäähdytyslaitteet mitoitetaan yleensä sillä tavoin, että jopa korkeissa lämpötiloissa ja kosteuspitoisuuden ollessa suuri jäähdytys-ilma saavuttaa sopivan jäähdytysvaikutuksen. Jos lämpötila ja kosteuspitoisuus ovat vähäisempiä tai jos arvioitava lämpömäärä pienenee, silloin jäähdytyslaitteen lämpöteho (jäähdytysteho) saadaan siten, että jäähdytyslaite toimii osaksi ilmajäähdyttimenä ja osaksi märkäjäähdytti-menä, ja tällöin on tarkoituksenmukaista saada aikaan lämpötehon pieneneminen pienentämällä haihtumista. Tällä tavalla vähenee myös jäähdytyslaitteen vedenkulutus. Haihtumisen säätäminen on myös sen vuoksi suositeltavaa, että jäähdytyslaitteisiin sovitetut jäähdytystornit on tähän saakka rakennettu teräskonstruktioina, koska tämä rakennustapa on osoittautunut taloudellisimmaksi. Jäähdytystorneissa, joissa on puhtaasti ilmajäähdytetyt jäähdyttimet, voidaan teräsrakenteen korroosio estää täydellisesti jos niiden osat sijaitsevat jäähdytystor-nin peitteen sisäpuolella, koska ne tällöin pääsevät kosketuksiin väin kuivan, lämpimän ilman kanssa. Jäähdytystorneissa, joissa on yhdistetty jäähdytys, pääsee kuitenkin tornin sisustaan jäähdyttimien 3 61568 ulkopintojen kastelun yhteydessä ilmaa, jonka kosteuspitoisuus on korkea. Jotta vältettäisiin korroosio, tulee kastelua tapahtua tarkoituksenmukaisesti vain niin pitkälle, että tämä riittää jäähdytys-tornin lämpötehon (jäähdytystehon) takaamiseksi.

Keksintö tarkoittaa yhdistetyn jäähdytyslaitteen luomista, jossa jäähdytyslaitteessa höyrystetään vain niin paljon vettä, kuin on tarpeen jäähdyttämistä varten, jolloin myös korroosio teräsrakenteisissa jäähdytystorneissa, missä se on mahdollista, estetään. Tehtävä muodostuu siitä, että pyritään luomaan ilmanjäähdytyksen ja va-lutusjäähdytyksen välinen suhde säädettäväksi ja tällöin varmistamaan, että ilmajäähdyttämistä varten tuodut ilmamäärät virtaavat jääh~ dytyslaitteeseen sovitetun jäähdytystornin sisäpintaa pitkin. Tämä saavutetaan keksinnön mukaan siten, että käytetään jäähdyttimiä, joihin johdetaan jäähdytysvettä eri korkeusasemiin. Jos jäähdytysvettä johdetaan kaikkiin korkeusasemiin, niin jäähdytyslaite toimii valutus-jäähdyttimenä. Jos sitävastoin kaikki veden syöttökohdat suljetaan, saadaan kuivajäähdytysjärjestelmä. Jäähdyttimen osittaisen kastelun avulla voidaan saada molempien lajien haluttu yhdistelmä. Tämän mukaan keksintö kohdistuu yhdistettyyn jäähdytyslaitteeseen virtausvä-liaineen säädettäväksi paluujäähdyttämiseksi ilman ja jäähdytysveden avulla jäähdyttimillä, jotka ovat ilmavirtauksen vaikutuksen alaisina ja joita voidaan valella suihkutussuuttimien avulla, jotka ovat sovitettuina ainakin kahteen eri korkeusasemaan, jolloin kunkin korkeusaseman suihkutussuuttimet on varustettu omilla suljinelimillään niin, että suihkutussuuttimet alaspäin menevässä järjestyksessä voidaan vuoron perään kytkeä pois ja ylöspäin menevässä järjestyksessä vuoron perään kytkeä toimintaan. Keksintö itse muodostuu siitä, etttä ylimpinä olevat suihkutussuuttimet sijaitsevat alempana kuin jäähdyttimien huippu niin, että jäähdyttimien ylin osa jää kuivaksi vaikka kaikki suihkutussuuttimet ovat kytkettyinä toimintaan. Tämän toimintaan kytkemisen tai toiminnasta poiskytkemisen avulla saadaan se, että kulloinkin jäähdyttimen ylin osa alkaa toimia ilma-jäähdy ttimenä, niin että silloin liitetyn jäähdytystornin sisäpuolta sivellään kuivilla ilmamassoilla, minkä johdosta, kuten on mainittu, voidaan torjua jäähdytystornin teräsrakenteen korroosio laitoksessa.

Jos ylimmät suihkutussuuttimet sijaitsevat syvemmällä kuin jäähdyttimien ylin osa, niin tämä osa, vieläpä kytkettäessä toimintaan kaikki suihkusuuttimet, jää kuivaksi, minkä ansiosta mainitun korroosion estäminen on taattu myös täydellisessä märkätoirninnassa. Tällöin on tarkoituksenmukaista, jos ylimmät suihkutussuuttimet ovat suunnilleen rakennuskorkeuden neljänneksen syvemmällä kuin viimeksimainitun huippu. Kokeiden mukaan nimittäin verhoavan ilmakerroksen sopiva muodostuminen on samalla varmistettu itsetoimisesti.

4 615 6 8 Jäähdytyslaitteen säätäminen voi olla myös itsetoiminen.

Tätä tarkoitusta varten voidaan jäähdyttimien paluujohto varustaa lämmön tuntevalla elimellä, joka on sillä tavoin yhdistetty suihku-tussuuttimien suljinelimiin, että paluujäähdytetyn veden lämpötilan noustessa suljetaan suljinelimet alaspäin suunnatussa järjestyksessä peräkkäin portaittaisesti, kun taas lämpötilan laskiessa ne avataan päinvastaisessa järjestyksessä.

Jäähdytysveden kuljettamiseksi suihkutussuuttimiin voidaan käyttää useita pumppuja, joista kukin on sovitettu suihkutussuutti-mien eri korkeustasoon, sillä tavoin että kytkettäessä pumppu pois toiminnasta myös siihen sovitettujen suihkutussuuttimien syöttö lakkaa. Tällaisessa järjestelyssä voidaan saada itsetoiminen säätö vaikuttamalla pumppujen käyttölaitteisiin.

Keksinnön lisäyksityiskohdat selvitetään piirustusten avulla, joissa kuviot 1-5 kuvaavat tunnetun jäähdytyslaitteen tai keksinnön mukaisen jäähdytyslaitteen erilaisten sovellutusesimerkkien kytkinkaa-voja.

Samat viitemerkinnät piirustuksissa esittävät vastaavia yksityiskohtia.

Kuten piirustuksen kuviosta 1 käy selville, luonnollisella vedolla toimivan jäähdytystornin 1 ympärille on sovitettu sinänsä tunnetulla tavalla ripaputkilla 3 varustettuja ilmajäähdyttimiä 2, joihin johdetaan jäähdytettävä ja kondensoitava virtausväliaine putkijohdon kautta. Ripaputkissa 3 jäähdytetty ja kondensoitunut virtausväliaine lähtee jäähdyttimestä paluujohdon 5 kautta. Jäähdytti-mien 2 ulkopintaan voidaan ruiskuttaa suihkutussuuttimien 6 kautta vettä, joka valelee nuolien 7 suunnassa jäähdytysripoja, jolloin osa tästä vedestä höyrystyy. Jäljelle jäävä vesi kerääntyy jäähdyttimen 2 alapuolella olevaan altaaseen 8 ja kuljetetaan takaisin tästä pumpun 9 välityksellä suihkutussuuttimiin 6. Höyrystynyt vesimäärä korvataan johdon 10 kautta tuodulla vedellä.

Jäähdytysilma virtaa vinosti ylöspäin jäähdytysripojen ohi, kuten nuolilla 11 on esitetty. Se lämpenee märkiin jäähdytysripoi-hin tapahtuvan kosketuksen johdosta, jolloin myös sen kosteuspitoisuus kasvaa, minkä johdosta jäähdyttimessä virtaavasta väliaineesta otetaan lämpöä. Jäähdytystornin 1 sisälle tulevalla ilmalla on korkeampi lämpötila ja korkeampi kosteuspitoisuus kuin jäähdytystornia ympäröivällä ilmakehän ilmalla, niin että myös sen ominaispaino on pienempi kuin ympäröivän ilman ominaispaino. Tämä ominaispainojen eroavuus aiheuttaa jatkuvan paine-eron jäähdyttimien sisäsivun ja 5 61568 ja ulkosivun välille, minkä johdosta syntyy jatkuva ilmavirtaus tornin sisustan läpi.

Tässä tunnetussa laitteessa käytetään luonnollisen vedon avulla toimivaa jäähdytystornia, mutta olisi myös mahdollista käyttää tätä jäähdytyslajia laitoksissa, joissa ilmavirtaa synnytetään esim. tuulettimen avulla.

Tunnettujen jäähdytyslaitteiden ja keksinnön mukaisen jäähdytyslaitteen väliset erot käyvät selville kuvion 2 mukaisesta sovellutusesimerkistä, jossa on kuvattu keksinnön mukaisen jäähdytyslaitteen periaatteellinen järjestely. Kuten piirustuksesta käy selville, tässä suihkutussuuttimet on jaettu kolmeäieri korkeusasemaan, jolloin ne kulloinkin on yhdistetty jakoputkeen 12, 13 tai 14. Jakoputkissa on sul-jinelimet 15, 16 ja 17, joiden avulla ne voidaan toisistaan riippumatta yksitellen sulkea tai avata. Siten pääsee keräysaltaaseen 8 pumpun 9 avulla kuljetettu vesi kolmeen erilaiseen korkeusasemaan valelemaan jääh-dyttimen 2 ulkopintaa.

Kuvion 2 mukainen sovellutusesimerkki toimii seuraavasti: Jos vaaditaan maksimaalista jäähdytystehoa, kaikki suljinelimet 15, 16 ja 17 ovat avoimet. Tämä merkitsee, että jäähdyttimien koko pintaa valellaan. Jos lämpöteho pienenee, silloin suljinelin 15 suljetaan ensiksi. Tämän ansiosta jäähdyttimen ylin osa jakoputkien 12 ja 13 välillä jää kuivaksi ja toimii ilmajäähdyttimenä. Jakoputken 13 alapuolella olevassa osassa jäähdyttimen yläpintaa valellaan, niin että saadaan lämmön poistumista myös höyrystymällä. Lämpötehon lisäpienenemisen saavuttamiseksi suljetaan lisäksi suljinelin 16, ja tällä tavalla saadaan jäähdyttimen valeltujen pintojen portaittainen pienaieminen. Lopuksi suljetaan myös suljinelin 17, minkä johdosta jäähdyttimen 2 ulkopinnan valelu lakkaa täydellisesti ja jäähdytyslaite toimii puhtaana ilmajäähdyttimenä.

Kuvio 2 esittää tapausta, jossa ylin suljinelin on suljettu, niin että jäähdyttimen ylin osa toimii puhtaana ilmajäähdyttimenä.

On myös ilmeistä, että jäähdytystorniin 1 virtaava ilma muodostaa kaksi osavirtaa. Toinen osavirta 18 kuvaa kerrosta, jossa on vähäisempi kosteuspitoisuus ja korkeampi lämpötila kuin ympäröivällä ilmalla.

Toinen osavirta 19 muodostuu sisemmästä sydämestä, jossa on korkea kosteuspitoisuus ja ilmakehän ilman lämpötilan ylittävä lämpötila, kuitenkin on mäfcaibainpi kuin osavirran 18 lämpötila. Lopuksi on ilmeistä, että jäähdytystornin 1 teräsrakenteisia osia pyyhkäisee osavirta 18, jonka kosteuspitoisuus on vähäinen. Koska osavirran 18 lämpötila on korkeampi ja sen ominaispaino pienempi kuin osavirran 19 vastaavat arvot, ei osavirroilla 18 ja 19 ole minkäänlaista tai- 6 61 568 purnusta keksinäiseen sekoittumiseen. Tällä tavoin ovat jäähdytys-tornin 1 rakenneosat kuvatussa käyttötilanteessa märkäilman johdosta tapahtuvaa korroosiota varten tehokkaasti suojatut. Tällöin höyrystetään vain lämpötehon varmistamiseksi tarvittava vesimäärä.

Kuvion 3 mukainen sovellutusesimerkki eroaa edellä esitetystä sikäli, että korkeimmalla oleva rivi suihkutussuuttimia on jäähdy-tystornin 2 huipun alapuolella. Siten jäähdyttimen 2 ylin osa jää käytön aikan silloinkin kuivaksi, vaikka ylimmät suihkutussuuttimet 6 kytkettäisiin toimintaan. Tästä on seurauksena, että jäähdytystor-nin 1 sisäpuolelle muodostuu suojaava osavirta 18 jokaisessa käyttötilanteessa. Jäähdytyslaitteen lämpötehon pieneneminen saadaan myös tässä kytkemällä pois suihkutussuuttimien 6 ryhmiä alaspäin : suuntautuvassa järjestyksessä.

Kuvion 4 mukaisessa sovellutusesimerkissä pidetään jäähdytys-laitteesta poistuvan virtausväliaineen lämpötila tiettyjen rajojen välissä. Tätä tarkoitusta varten on paluujohto 5 varustettu lämmön tuntevalla elimellä 20, joka vaikuttaa suljinelimiin l5, 16 tai 17 jakeluputkissa 12, 13 tai 14, ja sulkee nämä paluujäähdytetyn virtausväliaineen lämpötilan laskiessa jo kuvatussa järjestyksessä portaittaisesti tai lämpötilan lisääntyessä käänteisessä järjestyksessä avaa portaittaisesti. Lämmön tuntevan elimen 20 ja suljineli-mien 15, 16 ja 17 välinen yhteys on kuviossa 4 merkitty katkoviivoin. Tällaisen yhteyden yksityiskohdat ovat ammattimiehelle sinänsä tunnettuja ja ne eivät sen vuoksi kaipaa lähempää selvitystä. Kuvattu itse-toiminen säätö mahdollistaa jäähdytystornin 1 lämpötehon määräämien rajojen sisällä varmistaa ulos menevän paluujäähdytetyn virtausväliaineen vakiolämpötila.

Kuvio 5 esittää sovellutusesimerkkiä, jossa jäähdyttimien 2 ulkopinnan valeluun toimitetaan tarvittava vesi useammalla kuin yhdellä pumpulla. Kuvatussa sovellutusesimerkissä on kolme pumppua 9a, 9b ja 9c. Jäähdytyslaitteen säätö saadaan nyt sillä tavalla, että kaikkien suihkutussuuttimien 6 käyttämiseksi täytyy panna kaikki pumput 9a, 9b ja 9c toimimaan. Jos jäähdytystornin lämpötehon pitää vähentyä, niin pumput 9a, 9b ja 9c kytketään pois toiminnasta peräkkäin ja tällä tavalla vähennetään sillä tavoin jakelujohdoissa 12, 13 tai 14 vallitsevaa painetta, että suihkutussuuttimen 6 ryhmät alaspäin suunnatussa järjestyksessä kytketään peräkkäin pois toiminnasta.

Pumppujen hydrauliset tunnusluvut ovat tähän tarkoitukseen sillä tavoin valitut, että kaikkien pumppujen samanaikaisella käytöllä kaikki suihkutussuuttimet saatetaan paineenalaisiksi, kun taas 7 61 568 yhden tai useamman pumpun ollessa pois toiminnasta vesipaine laskee, niin että korkeammalla olevia suihkutussuuttimia kytketään pois toiminnasta toiminnassa olevien pumppujen luvun mukaan.

Kuvioiden 4 ja 5 mukaiset sovellutusesimerkit voidaan myös yhdistää keskenään. Tässä tapauksessa saadaan suihkutussuuttimen 6 ryhmien kytkeminen pois toiminnasta tai kytkeminen toimintaan suljinelimien 15, 16 tai 17 yhteisellä ohjauksella samoin kuin pumppujen 9a, 9b ja 9c yhteisellä ohjauksella. Mutta on myös mahdollista sulkea osaksi suljinelimet 15, 16 ja 17 ja muuttaa käytettyjen pumppujen 9a, 9b ja 9c lukumäärää, jotta säädettäisiin suihkutussuutti-mien 6 yksittäisten ryhmien kytkemistä toimintaan tai pois toiminnasta tai veden toimittamista sillä tavoin, että käyttöön jääviin suihkutusuuttimiin syntyy niitä vastaava paine.

Claims (4)

61568

1. Yhdistetty jäähdytyslaite virtaus väliaineen säädettäväksi paluujäähdyttämiseksi ilman ja jäähdytysveden avulla jäähdytti-millä (2), jotka ovat ilmavirtauksen vaikutuksen alaisina ja joita voidaan valella suihkusuuttimien (6) avulla, jotka ovat sovitettuina ainakin kahteen eri korkeusasemaan, jolioin kunkin korkeusaseman suihkutussuuttimet (6) on varustettu omilla suljinelimillään (15, 16, 17) niin, että suihkutussuuttimet alaspäin menevässä järjestyksessä voidaan vuoron perään kytkeä pois ja ylöspäin menevässä järjestyksessä vuoron perään kytkeä toimintaan, tunnettu siitä, että ylimpänä (12) olevat suihkutussuuttimet (6) sijaitsevat alempana kuin jäähdyttimien (2) huippu niin, että jäähdyttimien ylin osa jää kuivaksi vaikka kaikki suihkutussuuttimet (6) ovat kytkettyinä toimintaan (kuvio 3).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyslaite, tunnet-t u siitä, että ylimmät suihkutussuuttimet (6) ovat noin neljänneksen jäähdyttimien (2) rakennekorkeutta alempana kuin jäähdyttimien (2) huippu (kuvio 3)·

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen jäähdytyslaite, tunnettu siitä, että jäähdyttimien (2) paluujohtoon (5) on sovitettu lämmön tunteva elin (20), joka on yhdistetty suihkutus-suuttimien (6) suljinelimiin (15, 16, 17) sillä tavoin, että poistuvan virtausaineen lämpötilan kasvaessa suljinelimet avautuvat ylöspäin menevässä järjestyksessä peräkkäin portaittain ja lämpötilan laskiessa sulkeutuvat käänteisessä järjestyksessä (kuvio 4).

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen jäähdytyslaite, tunnettu siitä, että jäähdytysveden kuljettamiseksi suih-kutussuuttimiin (6) laitteessa on useita pumppuja (9a, 9b, 9c), joiden hydrauliset tunnusluvut on valittu sillä tavoin, että kaikkien pumppujen samanaikaisessa käytössä kaikki suihkutussuuttimet saatetaan paineenalaisiksi, kun taas yhden tai useamman pumpun ollessa pysähdyksissä vedenpaine laskee, niin että korkeammalla sijaitsevia suihkutussuuttimia kytkeytyy pois toiminnasta toimivien pumppujen lukumäärän mukaan (kuvio 5).