WO2007110034A1 - Luftbeaufschlagter kondensator - Google Patents

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WO2007110034A1
WO2007110034A1 PCT/DE2007/000449 DE2007000449W WO2007110034A1 WO 2007110034 A1 WO2007110034 A1 WO 2007110034A1 DE 2007000449 W DE2007000449 W DE 2007000449W WO 2007110034 A1 WO2007110034 A1 WO 2007110034A1
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WO
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contact body
luftbeaufschlagter
water
capacitor according
condensation
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PCT/DE2007/000449
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heinrich Schulze
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Gea Energietechnik Gmbh
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Publication date
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Priority to US12/293,696 priority patent/US20100218537A1/en
Priority to JP2009500695A priority patent/JP2009530579A/ja
Priority to EP07722024A priority patent/EP1996886B1/de
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Priority to IL193222A priority patent/IL193222A0/en
Priority to TNP2008000325A priority patent/TNSN08325A1/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F28B1/06Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B9/00Auxiliary systems, arrangements, or devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D5/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, using the cooling effect of natural or forced evaporation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F25/00Component parts of trickle coolers
    • F28F25/02Component parts of trickle coolers for distributing, circulating, and accumulating liquid
    • F28F25/04Distributing or accumulator troughs

Definitions

  • the invention relates to an air-charged capacitor having the features in the preamble of patent claim 1.
  • the major disadvantage of known adiabatic cooling is the soaking of the cooling elements, supporting structures and other plant components that are located below the cooling elements.
  • the soaking of the cooling elements leads in the long term to an undesirable deposition of insoluble matter, while electrical components such as transformers must be fully protected against the ingress of moisture to avoid short circuits.
  • the exact dosage of water and the distribution of water is very difficult to calculate, since the distribution of Water droplet depends inter alia on the wind direction and the temperature distribution. An uneven distribution inevitably leads to a local wetting and thus to a drop formation, ie the water drips down on the capacitors and the support structure. This can cause unwanted corrosion even when using demineralized water.
  • the object of the invention is to improve an air-cooled condenser such that the condensation elements are not wetted by the means provided for adiabatic cooling of the cooling air and wherein the means for adiabatic cooling can also be retrofitted with little effort.
  • the core of the invention is that the means for adiabatic cooling can be charged with water to be evaporated contact body, which are arranged in the region of the cooling air flow, that is on the upstream side of the condensation elements.
  • the contact bodies have a large surface on which water introduced into the contact bodies can evaporate.
  • the water is at no time free within the cooling air flow, as is the case with spraying by means of nozzles.
  • spraying by means of nozzles.
  • there is virtually no need for excess water since the water taken up in the body of the contact is transferred exclusively by mass transfer, i. Evaporation, is transferred to the cooling air flow. This will also ensure that corrosion damage due to undesired moistening of nearby components, e.g. the fan, be avoided.
  • the air-charged condenser according to the invention is preferably provided for the condensation of water vapor.
  • these are condensers for condensing the exhaust steam flow from a turbine of a power plant.
  • the air-charged capacitors for the condensation of other substances, such as for the condensation of propane are provided.
  • the inventive concept is not limited to the condensation of water vapor.
  • the air-charged capacitor according to the invention is not limited to a specific type of capacitor.
  • the contact bodies which can be charged with water to be evaporated can be used in combination with A-shaped, V-shaped, vertically or horizontally arranged condensation elements. The use of such contact bodies in connection with A or roof-shaped condensation elements is considered to be particularly favorable.
  • the contact body may be arranged in a first embodiment in the intake of the condensing elements upstream fan, ie it is located in the flow direction in front of the fan.
  • Contact bodies can be mounted, for example, in conjunction with a protective grid, which is mounted in front of the fans.
  • contact bodies can also be arranged in the outlet region of the cooling air flow out of the fan, ie behind the fan in the cooling air flow direction.
  • a further variant provides that contact bodies are arranged directly in front of the condensation elements and cover at least part of the inflow surface of the condensation elements.
  • the contact body can cover the entire inflow of the condensation elements or even a partial area. It is conceivable that e.g. only some of the condensation elements are provided with contact bodies, others, however, not. Partial coverage of the condensation elements may be e.g. in the upper, middle or lower third. The respective degree of coverage and the exact positioning of the contact bodies must be made dependent on the local conditions. Here can not be called a rigid rule.
  • the degree of coverage of the inflow surface is adjustable by displacement of the contact body.
  • the contact bodies are inactivated, i. that no prehumidification of the cooling air is desired, these could e.g. be pivoted and taken in a certain way out of the cooling air flow, so that a larger inflow of the condensation elements is released for pure dry cooling.
  • the swinging out also has the advantage that no additional pressure loss caused by the contact body.
  • the axis about which the contact bodies are pivoted depends on the spatial conditions.
  • the pivot axis may extend in the ridge region, that is to say essentially horizontally, but at least in parallel to those of the condenser elements. condensation elements spanned levels. It is also conceivable that the pivot axis is not horizontal, but runs parallel to the planes spanned by the condensation elements, that is to say in the case of condensation elements arranged in an A-shape, in accordance with the inclination of the condensation elements. If the spatial conditions permit, the contact bodies can also be arranged to be translationally displaceable.
  • contact bodies are fastened directly to the condensation elements on their sides facing the fan.
  • the contact bodies may e.g. be attached to the end faces of the transversely ribbed tubes of the condensation elements.
  • the attachment of contact bodies directly to the condensation elements only leads to a negligible increase in the flow resistance, so that no pressure losses occur. Nevertheless, the contact bodies are completely within the cooling air flow.
  • contact bodies fastened directly to the condensation elements can be provided only in partial areas. For example, every second tube of the condensation elements could be provided with contact bodies.
  • the contact bodies are preferably a fleece, a fabric or a porous plastic.
  • the essential characteristics of having suitable contact bodies are high storage capacity for water and a large surface area to allow rapid evaporation of the water.
  • the material used should have sufficient air permeability, depending on the arrangement within the cooling air flow, in order to limit the pressure losses.
  • Self-supporting materials are considered to be particularly advantageous, and combined multi-layer materials may be used, wherein one position of the contact body fulfills the support function and at least one other layer is designed specifically for water absorption and high evaporation.
  • Common and inexpensive available on the market are geotextiles or Nonwovens that provide the desired absorbency and good evaporation of water.
  • the materials mentioned have a high resistance to aging and are also mechanically sufficiently resistant.
  • the contact bodies can preferably be cleaned after a predetermined period of use and then reused.
  • the contact body should therefore not decompose under the influence of air and water.
  • By a suitable choice of material both a high mechanical strength and at the same time a corresponding desired water absorption capacity can be achieved. Both are prerequisites for use within the cooling air flow in air-cooled condensers.
  • the contact bodies are preferably formed as flat plates.
  • one-piece or multi-layer contact bodies deviate in their geometry from flat plates, ie, for example, are wavy or are adapted in their contouring to the flow conditions of the air-cooled condenser or are intended by their positioning and contouring influence on the flow conditions to take.
  • This means that the contact bodies can also have a certain conductive or deflecting function with respect to the cooling air flow, depending on the positioning and contouring.
  • the amount of water to be introduced into the contact bodies is selected such that no significant excess is produced, which would lead to a wetting of the installation. Therefore, a metering system controlling the amount of water to be introduced into the contact bodies is provided, which precisely supplies the contact body with precisely the amount of water which has to be supplied under the given climatic conditions and operating conditions of the system in order to ensure maximum evaporation in the area of the contact bodies.
  • This may be a control circuit or a control circuit equipped with corresponding measuring devices. The measuring devices detect whether at certain measuring points outside the contact body water is present, which suggests that the contact bodies too much water has been supplied to the evaporation.
  • a metering line extends with a plurality of openings through which the water to be evaporated can be introduced into the contact body.
  • This may be a rigid or flexible line that runs in the edge region of the contact body.
  • a dosing line can introduce water, for example from above, into a contact body.
  • the water runs down inside the contact body, wets its surface and evaporates within the cooling air flow. The amount of water is metered so that it passes on its way through the contact body straight to the lower end and partially evaporated already on the way there.
  • the metering lines are arranged on the cooling air flow facing or facing away from the surface of the contact body.
  • the paths that the water has to cover within a plate-shaped contact body are shorter and it ensures a more even distribution of the cooling water, which also simplifies the dosage.
  • the metering line is embedded in the contact body. This can be realized, for example, by a meandering dosing line which is positioned, for example, between two contact bodies formed as a nonwoven. Through the metering both contact bodies are wetted equally with water. The risk of water escaping uncontrollably from the fleece is thereby minimized.
  • the water to be evaporated is preheated in the metering, by heat transfer from the condensation elements to the metering.
  • the metering lines can extend between the end faces of the condensation elements and the contact bodies attached to the end faces. The preheated in this way water extracts the condensing elements to a small extent heat and evaporates faster in the contact body. This increases the efficiency of such an air-charged capacitor.
  • Figure 1 is a schematic representation of a luftbeierschlagten capacitor in A-form or roof construction with additional contact bodies for water evaporation;
  • Figure 5 is a perspective view of a condensation element with attached contact bodies
  • FIG. 6 shows an embodiment of a contact body with a meandering dosing line in plan view
  • Figure 7 shows the contact body of Figure 1 in longitudinal section
  • FIG. 8 shows a further embodiment of a contact body with a dosing line.
  • FIG. 1 shows an A-type condenser 1 which can be charged with air, as is known in its basic form from the prior art.
  • Such an air-cooled condenser 1 is mounted on a steel framework, not shown, so that cold cooling air can be sucked in a cooling air stream 3 from a fan 2 from below and in the limited by the condensation elements 4, 5, triangular interior space 6.
  • the cooling air flows through the condensation elements 4, 5 designed as finned tube bundles and is heated in this case.
  • the steam flowing through the condensation elements 4, 5 is cooled and condensed.
  • a contact body 7 is arranged in the intake region 8 of the fan 2.
  • the cooling air is pre-moistened by the contact body 7.
  • the cooling air flows through the contact body 7, which is fed in a manner not shown with water.
  • the contact body 7 acts it is preferably a non-woven or a porous structure made of a plastic.
  • the introduced water is transferred by mass transfer to the cooling air, so that the cooling capacity of the air-cooled condenser 1, especially in summer operation can be significantly increased.
  • FIG. 3 shows a third variant.
  • a contact body 7b is provided, which can be pivoted between two positions A, B.
  • the degree of coverage of the inflow surface 10 of the condensation elements 4, 5 can be changed.
  • the pressure loss which inevitably occurs when flowing through the contact body 7b, can be changed.
  • the connection of the contact body 7b is not required, it can be displaced from the position A to the position B.
  • Figure 4 shows an embodiment with a contact body 7c, which is pivotable about a pivot axis S.
  • the contact body 7c can be displaced into the position shown in broken line.
  • the contact body 7c is arranged on the other condensation element 4, wherein the pivot axis S then of course runs parallel to this condensation element 4.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the condensation element 4 in the direction from the interior 6 out.
  • the condensation element 4 comprises a series of juxtaposed tubes 11, through which water vapor flows.
  • the tubes 11 have an elongated, almost rectangular cross-section, wherein between the mutually facing transverse Side 12 of the tubes 11 ribs 13 which are flowed around by the cooling air flow 3.
  • the special feature of the illustrated condensation element 4 is that 14 contact bodies 7d are attached to the respective unaffected end faces, which are exemplified by the hatching drawn. Such contact bodies 7d are not present laterally in the finned gap, ie they do not reduce the flow cross section between the tubes 11. Nevertheless, there is an intensive exchange with the passing cooling air, which is moistened when flowing past.
  • FIGS. 6 to 8 show flat contact bodies in different representations, wherein the arrangement of the dosing line 15 essentially depends on it.
  • the dosing line 15 shown in FIG. 6 extends on the surface of the illustrated contact body 7e.
  • the metering line 15 has a plurality of openings, not shown, through which the water to be evaporated is introduced into the contact body 7e.
  • the meandering course ensures a uniform introduction of water into the contact body 7e.
  • FIG. 7 shows the contact body 7e of FIG. 5 in longitudinal section. It can be seen that the metering line 15 in this exemplary embodiment directly adjoins the schematically indicated condensation element 4, so that the heat prevailing in the condensation element 4 is transferred to the metering line 15 and thus to the water to be evaporated.
  • the dosing line 15 is located approximately in the middle of the illustrated contact body.
  • This variant in turn has the advantage that the water to be evaporated must first pass through the illustrated contact body 7e before it reaches the surface of the contact body 7e. On the way to the outer surface of the contact body 7e this is wetted. It is also conceivable that the dosing is embedded between two contact bodies, wherein the water to be evaporated is discharged on both sides of the dosing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen luftbeaufschlagten Kondensator (1) mit einem Kühlluft fördernden Ventilator (2), welcher insbesondere unterhalb von A-förmig angeordneten Kondensationselementen (4, 5) angeordnet ist und welcher angesaugte Kühlluft in den von dem Ventilator (2) und den Kondensationselementen (4, 5) begrenzten dreieckförmigen Innenraum (6) drückt. Zusätzlich sind Mittel zur adiabatischen Kühlung der Kühlluft vorgesehen, wobei es sich bei den Mitteln zur adiabatischen Kühlung mit zu verdunstendem Wasser beschickbare Kontaktkörper (7) handelt, die im Bereich des Kühlluftstroms (3) angeordnet sind.

Description

Luftbeaufschlagter Kondensator
Die Erfindung betrifft einen luftbeaufschlagten Kondensator mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, dass sich durch die Vorbefeuchtung der Kühlluft, d.h. die sogenannte adiabatische Kühlung, die Kühlleistung von luftgekühlten Kondensatoren, besonders im Sommerbetrieb erheblich steigern lässt. Insbesondere bei größeren Anlagen im Kraftwerksbereich konnte bisher keine praktikable und zuverlässige Lösung dieses Problems gefunden werden, wie H.B. Goldschagg in "Lessons learned from the world's largest forced draft direct air cooled condenser", EPRI Conference, Washington D.C., 01. - 03. 03.1993 beschreibt. Andererseits wird von den Betreibern derartiger Anlagen zunehmend die Forderung nach funktions- und leistungsfähigen Vorbefeuchtungseinrichtungen gestellt.
Der wesentliche Nachteil bekannter adiabatischer Kühlungen ist die Durchnässung der Kühlelemente, Tragstrukturen und weiterer Anlagenbauteile, die sich unterhalb der Kühlelemente befinden. Die Durchnässung der Kühlelemente führt langfristig zu einer unerwünschten Ablagerung von nicht lösbaren Stoffen, während elektrische Bauteile wie z.B. Trafos vollständig vor dem Zutritt von Nässe geschützt werden müssen um Kurzschlüsse zu vermeiden. Die exakte Dosierung des Wassers als auch die Verteilung des Wassers ist nur sehr schwer kalkulierbar, da die Verteilung der Wassertröpfchen unter anderem von der Windrichtung und der Temperaturverteilung abhängig ist. Eine ungleichmäßige Verteilung führt zwangsläufig zu einer lokalen Durchnässung und damit auch zu einer Tropfenbildung, d.h. das Wasser tropft an den Kondensatoren und der Tragstruktur herab. Dies kann, selbst bei Verwendung von demineralisiertem Wasser unerwünschte Korrosionen mit sich bringen.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen luftbe- schlagten Kondensator dahingehend zu verbessern, dass die Kondensationselemente von den vorgesehenen Mitteln zur adiabatischen Kühlung der Kühlluft nicht durchnässt werden und wobei die Mittel zur adiabatischen Kühlung mit geringem Aufwand auch nachgerüstet werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen luftbeaufschlagten Kondensator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Kern der Erfindung ist, dass die Mittel zur adiabatischen Kühlung mit zu verdunstendem Wasser beschickbare Kontaktkörper sind, die im Bereich des Kühlluftstroms angeordnet sind, das heißt auf der Anströmseite der Kondensationselemente. Die Kontaktkörper besitzen eine große Oberfläche, auf der in die Kontaktkörper eingebrachtes Wasser verdunsten kann. Das Wasser befindet sich zu keinem Zeitpunkt frei innerhalb des Kühlluftstroms, wie es bei einem Versprühen mittels Düsen der Fall ist. Anders als beim Vernebeln oder Versprühen wird so gut wie kein Überschusswasser benötigt, da das in den Kontaktkörper aufgenommene Wasser ausschließlich durch Stoffübergang, d.h. Verdunstung, an den Kühlluftstrom übertragen wird. Dadurch wird auch sichergestellt, dass Korrosionsschäden durch unerwünschte Befeuchtung an in der Nähe befindlichen Bauteilen, wie z.B. dem Ventilator, vermieden werden.
Bei den erfindungsgemäß gestalteten luftgekühlten Kondensatoren wird eine deutliche Leistungssteigerung bei moderatem Anstieg der Investitionskosten erwartet. Neu zu errichtende Anlagen lassen sich auch bei vorgegebener Leistung kleiner ausführen, wenn eine adiabatische Kühlung mit Hilfe von Kontaktkörpern vorgesehen wird. Dadurch können die Herstellkosten neuer AnIa- gen voraussichtlich reduziert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich z.B. durch Warmluftrezirkulation bedingte Leistungsdefizite reduzieren lassen, zum anderen aber auch die Leistung eines Kraftwerks durch Reduzierung des Turbinenabdampfdrucks um einige 10 kPa gesteigert werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße luftbeaufschlagte Kondensator ist vorzugsweise zur Kondensation von Wasserdampf vorgesehen. Insbesondere handelt es sich um Kondensatoren zur Kondensation des Abdampfstroms aus einer Turbine eines Kraftwerks. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die luftbeaufschlagten Kondensatoren zur Kondensation anderer Stoffe, wie beispielsweise zur Kondensation von Propan, vorgesehen sind. Der Erfindungsgedanke ist nicht auf die Kondensation von Wasserdampf beschränkt. Ebenso ist der erfindungsgemäße luftbeaufschlagte Kondensator auch nicht auf eine bestimmte Bauform eines Kondensators beschränkt. Grundsätzlich können die mit zu verdunstendem Wasser beschickbaren Kontaktkörper in Kombination mit A-förmig, V- förmig, vertikal oder horizontal angeordneten Kondensationselementen zum Einsatz kommen. Als besonders günstig wird die Verwendung derartiger Kontaktkörper im Zusammenhang mit A- oder dachförmig angeordneten Kondensationselementen angesehen.
Hinsichtlich der Anordnung der Kontaktkörper im Bereich des Kühlluftstroms ergeben sich unterschiedliche Varianten. Der Kontaktkörper kann in einer ersten Ausführungsform im Ansaugbereich des den Kondensationselementen vorgeschalteten Ventilators angeordnet sein, d.h. er befindet sich in Strömungsrichtung vor dem Ventilator. Die auf diese Weise vorbefeuchtete Luft durchströmt den Ventilator und tritt anschließend z.B. in den dreieckförmigen Innenraum zwischen A-förmig angeordneten Kondensationselementeri ein. Kontaktkörper können beispielsweise in Verbindung mit einem Schutzgitter montiert werden, das vor den Ventilatoren befestigt ist. In einer zweiten Variante können Kontaktkörper auch im Austrittsbereich des Kühlluftstroms aus dem Ventilator, d.h. in Kühlluftstromrichtung hinter dem Ventilator angeordnet sein.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Mittel zur adiabatischen Kühlung dort einzusetzen, wo Kühlluft nicht durch die Kondensationselemente gedrückt, sondern gesaugt wird. In diesem Fall ist der Ventilator dem Kondensationselement nachgeschaltet, was nichts an der Wirksamkeit der adiabatischen Kühlung ändert.
Eine weitere Variante sieht vor, dass Kontaktkörper unmittelbar vor den Kondensationselementen angeordnet sind und zumindest einen Teil der Anströmfläche der Kondensationselemente bedecken. Die Kontaktkörper können dabei die gesamte Anströmfläche der Kondensationselemente oder auch nur eine Teilfläche bedecken. Denkbar ist, dass z.B. nur einige der Kondensationselemente mit Kontaktkörpern versehen sind, andere hingegen nicht. Eine teilweise Bedeckung der Kondensationselemente kann z.B. im oberen, mittleren oder unteren Drittel erfolgen. Der jeweilige Bedeckungsgrad und die exakte Positionierung der Kontaktkörper muss von den örtlichen Gegebenheiten abhängig gemacht werden. Hier lässt sich keine starre Regel nennen.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Grad der Bedeckung der Anströmfläche durch Verlagerung der Kontaktkörper einstellbar ist. Für den Fall, dass die Kontaktkörper inaktiviert sind, d.h. dass keine Vorbefeuchtung der Kühlluft gewünscht wird, könnten diese z.B. verschwenkt werden und in gewisser Weise aus dem Kühlluftstrom heraus genommen werden, so dass eine größere Anströmfläche der Kondensationselemente für die reine Trockenkühlung freigegeben wird. Das Herausschwenken hat zudem den Vorteil, dass kein zusätzlicher Druckverlust durch die Kontaktkörper entsteht.
Die Achse, um die die Kontaktkörper geschwenkt werden, ist von den räumlichen Gegebenheiten abhängig. Beispielsweise kann bei A-förmig angeordneten Kondensationselementen die Schwenkachse im Firstbereich, das heißt im wesentlichen horizontal verlaufen, zumindest aber parallel zu den von den Kon- densationselementen aufgespannten Ebenen. Denkbar ist auch, dass die Schwenkachse nicht horizontal, sondern parallel zu den von den Kondensationselementen aufgespannten Ebenen, das heißt bei A-förmig angeordneten Kondensationselementen entsprechend der Neigung der Kondensationselemente verläuft. Wenn es die räumlichen Gegebenheiten zulassen, können die Kontaktkörper auch translatorisch verlagerbar angeordnet sein.
Als besonders günstig wird es angesehen, wenn Kontaktkörper unmittelbar an den Kondensationselementen auf ihren, dem Ventilator zugewandten Seiten befestigt sind. Die Kontaktkörper können z.B. an den Stirnseiten von an den Querseiten mit Rippen versehenen Rohren der Kondensationselemente befestigt sein. Die Befestigung von Kontaktkörpern unmittelbar an den Kondensationselementen führt nur zu einer vernachlässigbaren Erhöhung des Strömungswiderstandes, sodass keinerlei Druckverluste entstehen. Dennoch befinden sich die Kontaktkörper vollständig innerhalb des Kühlluftstroms. Wie auch bei der Anordnung von Kontaktkörpern in Strömungsrichtung vor den Kondensationselementen können unmittelbar an den Kondensationselementen befestigte Kontaktkörper nur in Teilbereichen vorgesehen sein. Beispielsweise könnte jedes zweite Rohr der Kondensationselemente mit Kontaktkörpern versehen sein.
Bei den Kontaktkörpern handelt es sich vorzugsweise um ein Vlies, ein Gewebe oder einen porösen Kunststoff. Die wesentlichen Eigenschaften, die geeignete Kontaktkörper aufweisen, sind eine hohe Speicherkapazität für Wasser und eine große Oberfläche, um eine rasche Verdunstung des Wassers zu ermöglichen. Zudem sollte das verwendete Material je nach Anordnung innerhalb des Kühlluftstroms eine hinreichende Luftdurchlässigkeit aufweisen, um die Druckverluste zu begrenzen. Selbsttragende Materialien werden als besonders vorteilhaft angesehen, wobei auch kombinierte mehrlagige Materialien zum Einsatz kommen können, bei denen wobei eine Lage des Kontaktkörpers die Tragfunktion erfüllt und wenigstens eine andere Lage speziell für die Wasseraufnahme und hohe Verdunstung ausgebildet ist. Gängige und am Markt kostengünstig verfügbare Stoffe sind Geotextilien oder Vliese, die die gewünschte Saugfähigkeit und eine gute Verdunstung von Wasser bieten. Die genannten Materialien besitzen eine hohe Alterungsbeständigkeit und sind zudem mechanisch hinreichend widerstandsfähig. Die Kontaktkörper lassen sich vorzugsweise nach einer vorbestimmten Einsatzzeit reinigen und anschließend wieder verwenden. Der Kontaktkörper sollte sich daher unter Einfluss von Luft und Wasser möglichst nicht zersetzen. Durch geeignete Materialwahl kann sowohl eine hohe mechanische Belastbarkeit als auch gleichzeitig ein entsprechendes gewünschtes Wasseraufnahmevermögen erzielt werden. Beides sind Voraussetzungen für den Einsatz innerhalb des Kühlluftstroms bei luftgekühlten Kondensatoren. Die Kontaktkörper sind bevorzugt als ebene Platten ausgebildet. Selbstverständlich ist es möglich, dass ein- oder mehrlagige Kontaktkörper in ihrer Geometrie von ebenen Platten abweichen, d.h. beispielsweise gewellt sind oder in ihrer Konturgebung an die Strömungsverhältnisse des luftgekühlten Kondensators angepasst sind oder dafür vorgesehen sind, durch ihre Positionierung und Konturierung gezielt Einfluss auf die Strömungsverhältnisse zu nehmen. Das heißt, dass die Kontaktkörper je nach Positionierung und Konturierung auch eine gewisse leitende oder umlenkende Funktion in Bezug auf den Kühlluftstrom haben können.
Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen Kondensator ist, dass die Menge des in die Kontaktkörper einzubringenden Wassers so gewählt ist, dass kein deutlicher Überschuss entsteht, der zu einer Durchnässung der Anlage führen würde. Daher ist ein die Menge des in die Kontaktkörper einzubringenden Wassers steuerndes Dosiersystem vorgesehen, das dem Kontaktkörper gezielt genau die Menge Wasser zuführt, die unter den gegebenen klimatischen Bedingungen und Betriebszuständen der Anlage zugeführt werden muss, um eine maximale Verdunstung im Bereich der Kontaktkörper zu gewährleisten. Hierbei kann es sich um einen Steuer- oder auch um einen Regelkreis handeln, der mit entsprechenden Messeinrichtungen ausgestattet ist. Die Messeinrichtungen detektieren, ob an bestimmten Messpunkten außerhalb der Kontaktkörper Wasser vorhanden ist, das darauf schließen lässt, dass den Kontaktkörpern zu viel Wasser zur Verdunstung zugeführt worden ist. Um die Verteilung des Wassers innerhalb der Kontaktkörper zu verbessern, ist vorgesehen, dass angrenzend an einen Kontaktkörper eine Dosierleitung mit einer Vielzahl von Öffnungen verläuft, durch welche das zu verdunstende Wasser in den Kontaktkörper einleitbar ist. Hierbei kann es sich um eine starre oder auch flexible Leitung handeln, die im Randbereich der Kontaktkörper verläuft. Eine solche Dosierleitung kann unter Ausnutzung der Schwerkraft Wasser beispielsweise von oben in einen Kontaktkörper einleiten. Das Wasser läuft innerhalb des Kontaktkörpers nach unten, benetzt dessen Oberfläche und verdunstet innerhalb des Kühlluftstroms. Die Menge des Wassers ist so dosiert, dass es auf seinem Weg durch den Kontaktkörper gerade bis zum unteren Ende gelangt und teilweise bereits auf dem Weg dorthin verdunstet. Denkbar ist es auch, dass die Dosierleitungen auf der dem Kühlluftstrom zugewandten oder abgewandten Fläche des Kontaktkörpers angeordnet sind. Dadurch sind die Wege, die das Wasser innerhalb eines plattenförmig konfigurierten Kontaktkörpers zurücklegen muss, kürzer und es wird eine gleichmäßigere Verteilung des Kühlwassers gewährleistet, was auch die Dosierung vereinfacht. Als besonders vorteilhaft wird es dabei angesehen, wenn die Dosierleitung in den Kontaktkörper eingebettet ist. Dies kann beispielsweise durch eine mäanderförmig verlegte Dosierleitung realisiert werden, die beispielsweise zwischen zwei als Vlies ausgebildeten Kontaktkörpern positioniert ist. Durch die Dosierleitung werden beide Kontaktkörper gleichermaßen mit Wasser benetzt. Das Risiko, dass Wasser unkontrolliert aus dem Vlies heraustritt, ist dadurch minimiert.
Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das zu verdunstende Wasser in den Dosierleitungen vorgewärmt ist, und zwar durch Wärmeübertragung von den Kondensationselementen auf die Dosierleitungen. Hierzu können die Dosierleitungen zwischen den Stirnseiten der Kondensationselemente und den an den Stirnseiten befestigten Kontaktkörpern verlaufen. Das auf diese Weise vorgewärmte Wasser entzieht den Kondensationselementen in geringem Umfang Wärme und verdunstet dadurch im Bereich der Kontaktkörper schneller. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit eines derartig luftbeaufschlagten Kondensators erhöht. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines luftbeaufschlagten Kondensators in A-Form bzw. Dachbauweise mit zusätzlichen Kontaktkörpern zur Wasserverdunstung;
Figuren
2bis 4 weitere Ausführungsformen eines Trockenkühlers in Dachbauweise mit anderen Anordnungen der Kontaktkörper;
Figur 5 eine perspektivische Darstellung eines Kondensationselements mit daran befestigten Kontaktkörpern;
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel eines Kontaktkörpers mit einer mäanderför- mig verlaufenden Dosierleitung in der Draufsicht;
Figur 7 den Kontaktkörper der Figur 1 im Längsschnitt und
Figur 8 eine weitere Ausführungsform eines Kontaktkörpers mit einer Dosierleitung.
Figur 1 zeigt einen luftbeaufschlagbaren Kondensator 1 in A-Bauweise, wie er in seiner Grundform aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein solcher luftgekühlter Kondensator 1 wird auf einem nicht näher dargestellten Stahlgerüst montiert, sodass kalte Kühlluft in einem Kühlluftstrom 3 von einem Ventilator 2 von unten angesaugt und in den von den Kondensationselementen 4, 5 begrenzten, dreieckförmigen Innenraum 6 gedrückt werden kann. Die Kühlluft strömt durch die als Rippenrohrbündel ausgebildeten Kondensationselemente 4, 5 und wird hierbei erwärmt. Gleichzeitig wird der die Kondensationselemente 4, 5 durchströmende Wasserdampf abgekühlt und kondensiert. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Kontaktkörper 7 im Ansaugbereich 8 des Ventilators 2 angeordnet. Die Kühlluft wird durch den Kontaktkörper 7 vorbefeuchtet. Die Kühlluft durchströmt den Kontaktkörper 7, welcher in nicht näher dargestellter Weise mit Wasser gespeist wird. Bei dem Kontaktkörper 7 handelt es sich vorzugsweise um ein Vlies oder um eine poröse Struktur aus einem Kunststoff. Das eingeleitete Wasser wird durch Stoffübergang an die Kühlluft übertragen, so dass sich die Kühlleistung des luftgekühlten Kondensators 1 , insbesondere im Sommerbetrieb erheblich steigern lässt.
In der Ausführungsform der Figur 2 befindet sich ein Kontaktkörper 7a im Austrittsbereich 9 des Kühlluftstroms 3 aus dem Ventilator 2, d.h. er ist im Innenraum 6 zwischen den Kondensationselementen 4, 5 angeordnet.
Eine dritte Variante zeigt Figur 3. Dort ist ein Kontaktkörper 7b vorgesehen, der zwischen zwei Positionen A, B verschwenkt werden kann. Auf diese Weise kann der Grad der Bedeckung der Anströmfläche 10 der Kondensationselemente 4, 5 verändert werden. Dadurch lässt sich der Druckverlust, der beim Durchströmen des Kontaktkörpers 7b zwangsläufig auftritt, verändern. Insbesondere, wenn die Zuschaltung des Kontaktkörpers 7b nicht erforderlich ist, kann dieser von der Stellung A in die Stellung B verlagert werden.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform mit einem Kontaktkörper 7c, der um eine Schwenkachse S schwenkbar ist. Dadurch kann der Kontaktkörper 7c in die in unterbrochener Linie eingezeichnete Position verlagert werden. Im Unterschied zur Ausführungsform der Figur 3 ist bei der in Figur 4 dargestellten Variante unter Umständen mit einer geringeren Beeinflussung des Strömungsverhaltens zu rechnen. Die eingezeichnete Schwenkachse S verläuft in diesem Ausführungsbeispiel parallel zu den Kondensationselementen 5. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass der Kontaktkörper 7c an dem anderen Kondensationselement 4 angeordnet ist, wobei die Schwenkachse S dann selbstverständlich parallel zu diesem Kondensationselement 4 verläuft.
Als besonders vorteilhaft wird die Ausführungsform der Figur 5 angesehen. Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kondensationselements 4 in Blickrichtung aus dem Innenraum 6 heraus. Das Kondensationselement 4 um- fasst eine Reihe von nebeneinander angeordneten Rohren 11 , die von Wasserdampf durchströmt werden. Die Rohre 11 besitzen einen länglichen, fast rechteckigen Querschnitt, wobei sich zwischen den einander zugewandten Quer- Seiten 12 der Rohre 11 Rippen 13 befinden, die von dem Kühlluftstrom 3 umströmt werden. Das Besondere bei dem dargestellten Kondensationselement 4 ist, dass an den jeweiligen unberippten Stirnseiten 14 Kontaktkörper 7d befestigt sind, die beispielhaft durch die eingezeichnete Schraffur kenntlich gemacht sind. Derartige Kontaktkörper 7d stehen seitlich nicht in den berippten Zwischenraum vor, d.h. sie vermindern auch nicht den Strömquerschnitt zwischen den Rohren 11. Dennoch findet ein intensiver Austausch mit der vorbeiströmenden Kühlluft statt, welche beim Vorbeiströmen befeuchtet wird.
Bei allen vorhergehenden Figuren wurde auf die Darstellung einer oder mehrerer Dosierleitungen zur Speisung der Kontaktkörper mit Wasser verzichtet. Die Figuren 6 bis 8 zeigen flächige Kontaktkörper in unterschiedlichen Darstellungen, wobei es im Wesentlichen auf die Anordnung der Dosierleitung 15 ankommt. Die in Figur 6 dargestellte Dosierleitung 15 verläuft auf der Oberfläche des dargestellten Kontaktkörpers 7e. Die Dosierleitung 15 weist eine Vielzahl nicht dargestellter Öffnungen auf, über welche das zu verdunstende Wasser in den Kontaktkörper 7e eingeleitet wird. Der mäanderförmige Verlauf gewährleistet einen gleichmäßigen Wassereintrag in den Kontaktkörper 7e.
Figur 7 zeigt den Kontaktkörper 7e der Figur 5 im Längsschnitt. Es ist zu erkennen, dass die Dosierleitung 15 in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar an das schematisch angedeutete Kondensationselement 4 grenzt, so dass die in dem Kondensationselement 4 herrschende Wärme auf die Dosierleitung 15 und damit auf das zu verdunstende Wasser übertragen wird.
Im Unterschied hierzu befindet sich bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 die Dosierleitung 15 etwa in der Mitte des dargestellten Kontaktkörpers. Diese Variante hat wiederum den Vorteil, dass das zu verdunstende Wasser zwingend zunächst den dargestellten Kontaktkörper 7e passieren muss, bevor es an die Oberfläche des Kontaktkörpers 7e gelangt. Auf dem Weg zur äußeren Oberfläche des Kontaktkörpers 7e wird dieser benetzt. Denkbar ist es auch, dass die Dosierleitung zwischen zwei Kontaktkörpern eingebettet ist, wobei das zu verdunstende Wasser beiderseits der Dosierleitungen abgegeben wird.
Bezuqszeichen:
1 - Kondensator
2 - Ventilator
3 - Kühlluft
4 - Kondensationselement
5 - Kondensationselement
6 - Innenraum
7 - Kontaktkörper 7a - Kontaktkörper 7b - Kontaktkörper 7c - Kontaktkörper 7d - Kontaktkörper 7e - Kontaktkörper
8 - Ansaugbereich
9 - Austrittsbereich 10 - Anströmfläche
11 - Rohr
12 - Querseite 13 - Rippe
14 - Stirnseite v. 11 15 - Dosierleitung
A - Position v. 7b B - Position v. 7b

Claims

Patentansprüche
1. Luftbeaufschlagter Kondensator, welchem zur Erzeugung eines Kühlluftstroms im Bereich von Kondensationselementen (4, 5) wenigstens ein Ventilator (2) zugeordnet ist, und wobei Mittel zur adiabatischen Kühlung des Kühlluftstroms (3) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur adiabatischen Kühlung mit zu verdunstendem Wasser beschickbare Kontaktkörper (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e) sind, die im Bereich des Kühlluftstroms (3) angeordnet sind.
2. Luftbeaufschlagter Kondensator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationselemente (4, 5) zur Kondensation von Wasserdampf vorgesehen sind.
3. Luftbeaufschlagter Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilatoren (2) den Kondensationselementen (4, 5) in Strömungsrichtung des Kühlluftstroms (3) vorgeschaltet sind, wobei die Kontaktkörper (7) im Ansaugbereich (8) des Ventilators (2) angeordnet sind.
4. Luftbeaufschlagter Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktkörper (7a) im Austrittsbereich des Kühlluftstroms (3) aus dem wenigstens einen Ventilator (2) angeordnet sind.
5. Luftbeaufschlagter Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ventilator den Kondensationselementen nachgeschaltet ist.
6. Luftbeaufschlagter Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktkörper (7b, 7c) unmittelbar vor den Kondensationselementen (4, 5) angeordnet sind und zumindest einen Teil der Anströmfläche (10) der Kondensationselemente (4, 5) bedecken.
7. Luftbeaufschlagter Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Bedeckung der Anströmfläche (10) durch Verlagerung der Kontaktkörper (7b, 7c) einstellbar ist.
8. Luftbeaufschlagter Kondensator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper (7b, 7c) schwenkbar sind.
9. Luftbeaufschlagter Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktkörper (7d) unmittelbar an den Kondensationselementen (4, 5) auf ihren dem eintretenden Kühlluftstrom (3) zugewandten Seiten befestigt sind.
10. Luftbeaufschlagter Kondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper (7d) an den Stirnseiten (14) von an den Querseiten (12) mit Rippen (13) versehenen Rohren (11) der Kondensationselemente (4, 5) befestigt sind.
11. Luftbeaufschlagter Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkörper ein Vlies ist.
12. Luftbeaufschlagter Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkörper ein poröser Kunststoff ist.
13. Luftbeaufschlagter Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Menge des in die Kontaktkörper einzubringenden Wassers steuerndes Dosiersystem vorgesehen ist.
14. Luftbeaufschlagter Kondensator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des von dem Dosiersystem in die Kontaktkörper eingebrachten Wassers nicht größer ist, als die Menge des zu verdunstenden Wassers.
15. Luftbeaufschlagter Kondensator nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend an einen Kontaktkörper (7e) eine Dosierleitung (15) mit einer Vielzahl von Öffnungen verläuft, durch welche das zu verdunstende Wasser in den Kontaktkörper (7e) einleitbar ist.
16. Luftbeaufschlagter Kondensator nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kontaktkörper (7e) eine Dosierleitung (15) eingebettet ist, die eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, durch welche das zu verdunstende Wasser in den Kontaktkörper (7e) einleitbar ist.
17. Luftbeaufschlagter Kondensator nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zu verdunstende Wasser in den Dosierleitungen (15) durch Wärmeübertragung von dem Kondensationselement (4) auf die Dosierleitungen (15) vorgewärmt ist.
18. Luftbeaufschlagter Kondensator nach Ansprüche 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierleitungen (15) zwischen den Stirnseiten (14) der Kondensationselemente und den an den Stirnseiten (14) befestigten Kontaktkörpem (7e) verläuft.
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