SE414339B - Kylanordning for reglerbar aterkylning av vatten medelst luft och kylvatten - Google Patents

Description

7309295-9 2 mycket ringa mängder vatten finns att tillgå under en viss del av året, medan däremot stora vattenmängder finns att tillgå under andra tider av året. Detta gäller isynnerhet områden-med så kallat - kontinentalt klimat eller inlandsklimat, där flodernas tillflöden respektive floderna själva fryser till under loppet av en lång och kall vinter, så att vattenflödet under vintertid blir mycket be- gränsat. När töväder uppkommer står däremot mycket stora vatten- mängder till förfogande. Inom dylika områden kan man därför med fördel använda kylanordningar som utgör en kombination av våtkylare och luftkylare. På vintern arbetar dessa anordningar utan vatten så- som rena luftkylare, medan de under sommaren i beroende av väder- . leksförhållandena kan drivas delvis såsom luftkylare och delvis så- som våtkylare. i Kombinerade kylanordningar av den nämnda typen kan byggas upp på olika sätt med användande av luftkylare och våtkylare. En känd anordning av denna typ består av en luftkondensationsanläggning med i ett slutet system arbetande värmeväzclare, vilkas på luftsidan be- fintliga ytor kan fuktas med lçylvatten. Dessa kända system utmärkes av god kylverkan och en ur ekonomisk synpunkt tillfredsställande konstruktiv uppbyggnad..- Påpvintern arbetar de såsom den konventionel- la typenpav luftkylare, medan de under sommaren, när erforderliga vattenmängder finns att tillgå, kan drivas genom inkoppling av ett öppet, sekundärt vattenkretsomlopp och genom fuktning av värmeväx- larnas ytterytor även såsom bestrilningskylare. Eftersom luftkylarna kan dimensioneras efter de på vintern rådande förhållandena, erhål- les relativt moderata värmeväaclarytor, och även dimensionerna för ett tillhörande kyltorn visar sig bli i motsvarande grad begränsa- I de. Vid motsvarande fuktníng säkerställer samma yta, också under på sommaren rådande temperaturer, i en tillfredsställande kylverkan.

Kylanordningazcna dimensioneras i allmänhet på sådant sätt, att lämplig kylverkan kan .uppnås även vid höga temperaturer och vid 'höga fuktighetshalter hos kylluften. Ifall lufttemperaturen eller fuktighetshalten är lägre, eller om värmemängden som skall avledas minskar, så måste också kylanordningens kyleffet eller negativa värmeeffekt delvis åstadkommas med hjälp av luftkylning och delvis med hjälp av våtkylning, varvid det är lämpligt, att åstadkomma minskningen av kyleffekten genom minskning av förångningen. På det- ta sätt minskar också lcylanordningens Vattenförbrukning. Ei reg- lering av förångningen är emellertid också rekommendabel ur den 7309295 -9 synpunkten, att de till kylanordningarna hörande kyltornen på sena- re tid har konstruerats såsom strålkonstruktioner, då dessa kon- struktionstyper har visat sig vara de ur ekonomisk synpunkt mest fördelaktiga. Vid kyltorn med enbart luftkylda kylare kan en kor- rosion av stàlkonstruktionen undvikas helt och hållet, när dess delar ligger innanför kyltornets inbyggnad, eftersom de därvid en- dast kommer i kontakt med torr, varm luft. Vid kyltorn som arbetar med kombinerad kylning inströmmar emellertid luft med hög fuktig- hetshalt i det inre av tornet vid bestrilning av kylarnas ytterytor.

För att även i detta fall undvika korrosion, skall bestrilningen lämpligen endast drivas så långt som erfordras för att säkerställa kyltornets kyleffekt.

Uppfinningen har till ändamål att åstadkomma en kombinerad kyl- anordning, vid vilken endast så stor mängd vatten förångas, som er- fordras för kylningen, varvid också korrosion-av kyltorn med stål- konstruktion i möjligaste mån undviks. i Ändamålet kan också sägas vara att uppnå sådan bestrilning av de vertikalt anordnade luftkylarna (och dessas kylslingor), att den från dessa såsom värxneväanlare fungerande kylare in i kyltornets in- re inströmmande luften under alla förhållanden bildar ett torrt och ett vått (fuktigt) skikt, varvid det torra luftskiktet alltid kom- mer att strömma längs med insidan av kyltornets höljesdelar, så att korrosion av dessa kyltornsdelar effektivt undvikas.

Problemet kan därför sägas bestå i, att göra proportionen mel- lan luftkylning och bestrilningskylning reglerbar och därvid säker- ställa, att de för luftkylningen införda luftmängderna strömmar längs insidan av det till kylanordningen hörande lcyltornet.

Enligt uppfinningen uppnås nämnda ändamål därigenom att de högst upp (överst) anordnade spridarmunstyckena är placerade lägre än (nedanför) kylarnas topp, så att den översta delen av kylarna för- blir torr i drift även vid inkoppling av samtliga spridarmunstycken.

Ifall kylvatten tillföres vid alla höjdlägen (höjdnivàer), så arbetar kylanordningen såsom en bestrilningskylare. Ifall däremot alla vattentillförselställena avstängs, erhålles ett torrkylsystem.

Genom delvis bestrilning av kylarna kan man åstadkomma önskade kom- binationer av de båda typerna.

Genom ordningsföljden för frånkopplingen respektive inkoppling- en uppnås, att det översta avsnittet av kylarna arbetar såsom luft- lqylare, så att insidan av ett anslutet kyltorn kommer att förpbiström- 730929549 4 mas av torra luftmängder, varigenom en korrosion av kyltornets stål- konstruktion till väsentlig del kan förebyggas.

Genom att de översta spridarmunstyckena är placerade på en lägre nivå än kylarnas översta del eller topp, så kommer nämnda del att även vid inkoppling av samtliga spridarmunstycken förbli torr ci- drift, varigenom man också vid fullständig våtdrift, säker- ställer förhindrandet av nämnda korrosion. Det är därvid lämpligt, att de översta spridarmunstyckena är belägna ungefär 1/4 av kylar- nas bygghöjd lägre än Iqlarnas topp. Enligt gjorda försök har det nämligen visat sig att man därvid samtidigt automatiskt säkerstäl- ler en lämplig utformning av det skyddande luftskiktet.

Regleringenav kylanordningen kan också ske på automatisk väg.

För detta ändamål kan i kylarnas återgångsledning anordnas en vär- meavkännare, som är så. förbunden med spridarmunstyckenas avstäng- ningsorgan, att avstängaingsorganene vid temperaturökning hos det _ utströmmande strömningsmedlet (det återkylda vattnet) öppnas steg- vis efter varandra i uppåtriktad ordningsföljd, medan de vid tempe- raturminskning stängs i omvänd ordningsföljd. _ För att ombesörja tillförseln av kylvatten till spridarmun- styckena kan man anordna flera pumpar, vilka pumpars hydrauliska karakteristikor är så valda, att samtliga spridarmunstycken sätts under tryck vid samtidig drift av alla pumparna, medan vattentryc- ket sjunker när en eller flera pumpar står stilla, så att högre lig- gande spridarmunstycken- frånkopplas i överensstämmelse med antalet arbetande pumpar. i ' Vid ett dylikt anordnande kan den automatiska regleringen upp- nås genom reglering av pumpdrivningen.

Ytterligare särdrag hos uppfinningen kommer att framgå av nedanstående beskrivning och därtill hörande ritningar, på vilka fig. 1-5 visar schematiska kopplingsscheman av en känd kylanord- ning respektive olika utföringsexempel på kylanordningen enligt uppfinningen.

Samma hänvisningsbeteckningar används i samtliga figurer till att be 'seclma varandra motsvarande detaljer.

Såsom framgår av fig. 'I på ritningen är vid omkretsen av ett kyltorn 'I med naturligt drag på i och för sig känt sätt anordnade luftkylare 2 med .kamflänsrör 3, vilka tillföras strömningsmedlet, som skall nedlqylas eller kondenseras, via en rörledning 4. Det i kamflänsrören 5 nedlqlda eller kondenserade strömningsmedlet Sström- 7309295 -9 ningsmediet) lämnar kylaren via en àtergångsledning 5. Utsidan av kylaren 2 kan besprutas med vatten via spridarmunstycken 6, vilket vatten rinner ner i pilens 7 riktning vid kylflänsarna, varvid en del av vattnet förångas. Den återstående delen av vattnet uppsam- las i en bassäng 8 nedanför kylaren 2, och âterföres från denna bassäng via en pump 9 till spridarmunstyckena 6. Den förångade vat- tenmängden ersättes via en ledning 10 med nytillfört vatten.

Kylluften strömmar snett uppåt förbi kylflänsarna, vilket på figurerna är antytt med en pil 11. Genom beröringen med de våta kylflänsarna uppvärmes luften, varvid också dess fuktighetshalt ökar, varigenom värme.bortföres fràn det i kylaren strömmande me- diet. Den i det inre av kylternet 1 inkommande luften uppvisar en högre temperatur och en högre fuktighetshalt än den atmosfäriska luft som omger kyltornet, så att dess specifika vikt (densitet) också är lägre än den specifika vikten för omgivningsluften. Denna täthetsskillnad åstadkommer en ständig tryckskillnad.mellan kylar- nas utsida och insida, varigenom det uppkommer en ständig luftström- ning genom det inre av tornet. - Vid denna kända anordning används ett kyltorn med naturligt drag, men det skulle i och för sig också vara möjligt, att använda denna typ av kylning vid anläggningar där luftströmningen exempel- vis âstadkoms med hjälp av en ventílator eller fläkt.

Skillnaderna mellan den kända kylanordningen och kylanordning- en enligt föreliggande uppfinning framgår av fig. 5-5, men också delvis av fig. 2, vari det principiella anordnandet av kylanord- ningen enligt uppfinningen visas till viss del. Såsom framgår av ritningen är spridarmunstyckena enligt fig. 2-5 anordnade skilda i tre olika höjdlägen (höjdnivåer), varvid munstyckena på varje nivå är förbundna med ett fördelarrör 12, 15 respektive 14. Förde- larrören är i sin tur försedda med avstängningsorgan 15, 16 res- pektive 1?, varmed rören oberoende av varandra kan avstängas eller ~öppnas. På detta sätt leds det fràn uppsamlingsbassängen 8 med hjälp av pumpen 9 transporterade vattnet vid tre olika höjdlägen till kylarnas 2 utsida och strilas däröver.

Det i fig. 2 visade utföringsexemplet arbetar på följande sätt: Ifall det föreligger ett behov av maximal kylkapacitet så är alla nvetängningeorganen 15, 16 och 17 öppna. Detta betyder att kylarnas totala yta fuktas. Ifall nu värmeeffekten minskar så] 7309295-9 6 stängs till att börja med avstängningsorganet 15. Därigenom för- blir den översta delen av kylaren belägen mellan fördelarrören '12 och 15 torr och arbetar därigenom såsom luftkylare. Inom avsnittet ' under fördelarröret 15 kommer kylarens ytteryta att förbli fuktafí, så att värmebortledning också sker genom förångning. För att åstad- komma en ytterligare minskning av lqyleffekten, stängs dessutom av- styängningsorganet 16 för att på detta sätt åstadkomma en stegvis minskning av kylarens fuktade yta. Slutligen stängs också avstäng- ningsorganet 17, varigenom fukimingen av kylarens 2 ytteryta full- ständigt upphör, ooh kylanordningen fortsätter att arbeta såsom en ren luftlçylare; I fig. 2 visas det fall, när det översta avstängningsorganet är stängt, så att det översta avsnittet av kylaren arbetar såsom ren luftlçylare. Av figuren .framgår också, att den i kyltornet 'l in- strömmande luften bildar två fdelströmmar. Den ena delströmmen 18 åstadkommerett skikt med lägre fuktighetsinnehåll och högre tempe- ratur omgivningsluften.

Den andra delströmmen består av en inre kärndel med hög fuktig- hetshalt och med en ovanför atmosfärstemperatxiren liggande tempera- tur, som dock är lägre temperaturen hos delströmmen 18. Det fram- går slutligen också, att kyltornets 'I stålkonstruktion förbiström- mas av den varma delströmmen 18 med ringa fuktighetshalt. Genom att temperaturen hos delströmmen 18 är högre och dess täthet lägre än vad som gäller för delströmmen 19, föreligger det ingen benägenhet hos del strömmarna 18 och 19 att undergå ömsesidig blandning. På. detta sätt är kyltornets 'I konstruktionsdelar i det beskrivna drift- tillståndet verksamt skyddade mot av fuktig .luft betingad korrosion.

Därvid förångas endast den vattenmängd som erfordras för säkerstäl- lande av den erforderliga kyleffekten.

Utföringsexemplet enligt fig. 3 skiljer sig från det föregående såtillvida som den överst liggande raden av spridarmunstycken i en- lighet med uppfinningen är placerad under kylarens 2 topp. Härige- nom förblir det översta avsnittet av kylaren 2 torrt i drift även näe de högst upp belägna spridarmunstyckena 6 'är inkopplade. Detta har till följd att den skyddande delströmmen '18 kommer att utbildas in- uti lqyltornet 1 vid varje driftstillstånd. Minskningen av lqylanord- níngens kyleffekt sker också i detta fall genom urkoppling av grup- perna av spridarmunstycken 6 i en nedåtriktad ordningsföljd.

Vid utföringsexemplet enligt fig. 4 hålls temperaturen för det 7309295-9 v ur kylanordningen utströmmande strömningsmediet mellan bestämda gränser. För detta ändamål är i återgångsledningen 5 anordnad en värmeavkännare 20, som inverkar på avstängningsorganen 15, 16 respektive 17 i fördelarrören 12, 15 respektive 14, och vid tempe- raturminskning hos det återkylda strömningsmediet stängs dessa stegvis i den redan beskrivna ordningsföljden, respektive öppnas stegvis i omvänd ordningsföljd vid temperaturökning. Förbindel- sen mellan värmeavkännaren 20 och avstängningsorganen 15, 16 och 17 är i fig. 4 antydd med hjälp av streckade linjer. Kbmponenterna i en sådan förbindelse är i och för sig kända för fackmannen, och behöver därför inte någon närmare förklaring eller beskrivning.

Den beskrivna, automatiska regleringen möjliggör att inom de av kyl- tornets negativa värmeeffekt, dvs kyleffekt, bestämda gränserna säkerställa en konstant temperatur hos det utströmmande, àterkylda strömningsmediet. c Fig. 5 visar ett utföringsexempel vid vilket det för fuktning av kylarens 2 utsida erforderliga vattnet levereras genom mer än en pump. Vid det visade utföringsexemplet är det anordnat tre pum- par 9a, 9b och 9c. Regleringen av kylanordningen sker nu på det sättet, att alla pumparna 9a, 9b och 9c måste sättas i drift för att samtliga spridarmunstycken 6 skall vara inknpplade. Ifall kyltor- nets 1 belastning, dvs negativa värmeeffekt (=kyleffekt), skall minskas, så bortkopplas pumparna 9a, 9b och 9c efter varandra, och på detta sätt kommer det i fördelarledningarna 12, 15 respektive 14 rådande trycket att minska på sådant sätt, att grupperna av spridar- munstycken 6 tas ur drift i nedåtriktad ordningsföljd.

De hydrauliska karakteristikorna för pumparna är för detta ändamål valda på sådant sätt, att vid samtidig drift av samtliga pumpar också samtliga spridarmunstycken kommer att sättas under tryck, medan däremot vattentrycket sjunker när en eller flera av pumparna står stilla, så att de högre upp placerade spridarmunstycke- na kommer att urkopplas i överensstämmelse med antalet arbetande pum- par.

Utföringsexemplen enligt fig. 4 och 5 kan också kombineras med varandra. I detta fall sker urkopplingen respektive inkopplingen av grupperna av spridarmunstycken 6 genom en gemensam manövrering av avstängningsorganen 15, 16 respektive 17 samt av pumparna 9a, 9b och 9c. Det är dock även möjligt att stänga avstängningsorganen 15, 16 och 17 delvis och ändra antalet drivna pumpar 9a, 9b och 93, för 7309295-9 att ín- respektive urkoppla de enskilda grupperna av spridarmun- stycken 6 respektive för att reglera vattentillförseln på. sådant sätt, att i de i drift kvarvarande spridarmunstyckena uppkommer motsvarande erforderliga tryck.

Claims (4)

9 7309295-9 e Patentkrav

1. Kombinerad kylanordning för reglerbar återkylning av ett ström- ningsmedel (strömningsmedium) medelst luft och kylvatten och med hjälp av kylare (2), som är utsatta för en luftström och kan bestrilas via spridarmunstycken (6), som är placerade i åtminstone två olika höjdlägen, varvid spridarmunstyckena (6) pà varje sådan nivå är försedda med egna avstängningsorgan (15, 16, 47), så att mnnstyckena kan frånkopplas efter varandra i nedåtriktad ordningsföljd, respektive inkopplas efter var- andra i uppåtriktad ordningsföljd, k ä n n e t e c k n a d av att de högst upp (överst) anordnade spridarmunstyckena (6) är placerade lägre än (nedanför) kylarnas (2) topp, så att den översta delen av kyiarna förblir torr i drift även vid inkoppling av samtliga spridarmunstycken (6) (fis- 5)-

2. Kylanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att de översta spridarmunstyckena (6) är belägna ungefär 1/4 av kylarnas (2) bygghöjd lägre än kylarnas topp (fig. 5).

3. Kylanordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att i kylarnas (2) àtergàngsledning (5) är anordnad en värmeavkännare (20) som är så förbunden med spridarmunstyckenas (6) avstängningsorgan (15, 16, 17), att avstängningsorganen vid temperaturökning hos det ut- strömmande strömningsmedlet öppnas stegvis efter varandra i uppåtriktad ordningsföljd, och vid temperaturminskning, stängs i omvänd ordnings- följd (fig. 4).

4. Kylanordning enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n ad av att flera pumpar (9a, 9b, 9c) är anordnade för transport av kylvatt- net till spridarmunstyckena (6), vilka pumpars hydrauliska karakteristi- kor är så valda, att samtliga spridarmunstycken sätts under tryck_vid samtidig drift av alla pumparna, medan vattentrycket sjunker när en eller flera pumpar står stilla, så att högre liggande spridarmunstycken frånkopplas i överensstämmelse med antalet arbetande pumpar (fig. 5). ÅNFÖRDÅ PUBLIKÅTIONER: Tyskland 1 051 296