-
Verdunstungskühler, insbesondere Kühler für Flüssigkeiten Das Hauptpatent
betrifft einen Verdunstungskühler, insbesondere Verdunstungskondensator für Kältemaschinen,
dessen aus etwa quer zum Kühlluftstrom angeordneten Rohrelementen bestehende Wärmeaustauschfläche
in einen Vor- und Hauptkühler unterteilt ist und bei welchem der nur dem Hauptkühler
zugeordneten Berieselungseinrichtung in Strömungsrichtung der Luft ein Wasserabscheider
nachgeschaltet ist und welcher sich dadurch kennzeichnet, daß der den berieselten
Kühlflächen im Hauptabzugsstrom der wassergesättigten Luft nachgeschaltete und aus
Rippenrohrelementen bestehende Vorkühler durch Ausbildung seiner Rippen als Prallflächen
zugleich den Wasserabscheider bildet. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß einerseits
ein besonderer Wasserabscheider über den berieselten Kühlflächen entfallen kann,
während andererseits durch die Unterteilung und Anordnung der beiden Kühlerflächen,
bei welchen der Vorkühler gleichzeitig als Wasserabscheider wirkt, ein gegenüber
vorbekannten Vorrichtungen wesentlich besserer Gesamtwirkungsgrad der Anlage erreicht
wird, wobei dieser höhere Gesamtwirkungsgrad es ermöglicht, mit einer verhältnismäßig
kleinen berieselten Oberfläche auszukommen. Diese Möglichkeit wird nicht nur infolge
der Unterteilung und der Vorschaltung einer Vorkühlfläche vor dem berieselten Teil
der Gesamtwärmeaustauscherfläche erreicht, sondern insbesondere auch dadurch, daß
dieser Vorkühler gleichzeitig die aus dem Berieselungsteil aufsteigenden Wasserteilchen
abfängt, die durch Verdampfung oder Verdunstung die Gesamtkühlwirkung in der Anlage
verbessern. Der Vorkühler erfüllt somit den doppelten Zweck, nämlich einerseits
die Wasserabscheidung und andererseits eine verbesserte Wärmeübertragung ohne unmittelbare
Berieselung.
-
Der Vorschlag gemäß dem Hauptpatent macht es erforderlich, die Rippen
der Vorkühlerelemente in besonderer Weise derart auszubilden, daß sie als Prallflächen
für die vorbeiströmende wassergesättigte Luft dienen können. Zu diesem Zweck müssen
die die Prallflächen bildenden Rippen zu den etwa- quer zum Luftstrom angeordneten
Rohren geneigt angeordnet, gewellt ausgebildet oder gegebenenfalls mit zusätzlichen
Flächen ausgerüstet sein.
-
Gemäß der Erfindung läßt sich - ausgehend von dem Grundgedanken gemäß
dem Hauptpatent - insbesondere bei Kühlern für Flüssigkeiten dadurch eine Vereinfachung
erzielen, daß mindestens die Rippenrohrelemente des Vorkühlers in an sich bekannter
Weise zur Strömungsrichtung der Luft geneigt angeordnet sind. Auf diese Weise ist
es möglich, mit Rippenrohrelementen normaler Ausführungsform auszukommen, wobei
die Neigung der Rohrelemente zugleich eine Entgasung der Kühlflüssigkeit begünstigt.
Der Grad der Wasserabscheidung kann durch Wahl eines entsprechenden Neigungswinkels
der Rohrelemente zur Waagerechten sowie durch den Abstand zwischen den Rippen den
jeweils erforderlichen Verhältnissen angepaßt werden. Es hat sich gezeigt, daß ein
befriedigendes Abscheidungsergebnis bei normaler Rippenteilung bereits bei einer
geringen Schräglage erreicht wird, so daß es hierbei nicht erforderlich ist, nennenswert
größere Bauhöhen unter Zugrundelegung gleicher Kühlleistung in Kauf zu nehmen.
-
Verdunstungskühler sind bereits bekannt, und zwar sowohl in der Form,
bei welcher die kippenrohrelemente geneigt zur Strömungsrichtung der Luft angeordnet
sind, als auch in der Form, bei welcher ein Hauptkühler in senkrechter Richtung
schlangenförmig angeordnete Rohre aufweist. Bei dem an erster Stelle behandelten
bekannten Verdunstungskühler treten jedoch die Wirkungen und damit die Vorteile
der Erfindung deswegen nicht ein, weil die Kühlerfläche nicht in einen Vor- und
einen Hauptkühler unterteilt ist und dem Kühler auch kein im Hauptabzugsstrom der
wassergesättigten Luft nachgeschalteter Wasserabscheider zugeordnet ist. Bei dem
vorstehend an zweiter Stelle behandelten vorbekannten Verdunstungskühler ist zwar
die aus etwa quer zum Kühlluftstrom angeordneten Rohrelementen bestehende Wärmeaustauschfläche
in
einen Vor- und einen Hauptkühler unterteilt, wobei auch der nur dem Hauptkühler
zugeordneten Berieselungseinrichtung in Strömungsrichtung-der Luft ein Wasserabscheider
nachgeschältet ist, doch liegt hierbei der Vorkühler außerhalb des Abzugs,stromes
der wassergesättigten Luft, so daß oberhalb der Berieselungseinrichtung ein zusätzlicher
Wasserabscheider vorgesehen werden muß. Hierbei treten mithin weder die Vorteile
des Hauptpatentes noch diejenigen der vorliegenden Erfindung ein.
-
Diesen vorbekannten Bauarten gegenüber liegt die Erfindung lediglich
in der Ausnutzung der Schräglage der Rippen der geneigt angeordneten Rohrelemente
des Vorkühlers als Wasserfänger bzw. Wasserabscheiders, wenn dieser im Sinne der
Erfindung des Hauptpatentes dem Hauptkühler sowie der diesem zugeordneten Berieselungseinrichtung
im Hauptabzugsstrom der wassergesättigten Luft nachgeschaltet ist.
-
Ausgehend von der vorerwähnten bekannten Bauart, bei welcher die Rohrelemente
des Verdunstungskühlers in senkrechter Ebene schlangenförmig hintereinandergeschaltet
sind, besteht eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung darin, daß die in senkrechter
Ebene untereinander angeordneten Lagen des Vor- und Hauptkühlers seitlich zueinander
versetzt sind. Vorteilhaft sind hierbei außer den Vorkühlerelementen auch die Rohre
des Hauptkühlers mit Rippen besetzt.
-
Bei künstlicher Belüftung durch einen oder mehrere Ventilatoren ist
es zweckmäßig, diese in bei Verdunstungskühlern an sich bekannter Weise im Bereich
unterhalb der Kühlelemente so anzuordnen, daß sie innerhalb des angesaugten Kaltluftstromes
liegen.
-
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
-
Die Zeichnung zeigt eine schematische Ansicht eines Verdunstungskühlers
für Flüssigkeiten. Die zu kühlende Flüssigkeit tritt bei 1 in den zugleich als Wasserabscheider
dienenden Vorkühler mit den beiden in wechselnder Richtung geneigt zueinander angeordneten
Rohrelementen 2, 2 d ein und wird über das Umlenkrohr 3 in den schlangenförmig angeschlossenen
und aus den beiden ebenfalls wieder wechselseitig geneigt zueinander angeordneten
Rohrelementen 4, 4a bestehenden Hauptkühler übergeleitet, aus welchem es bei 5 im
gekühlten Zustand wieder austritt. Die aus mehreren Berieselungsdüsen bestehende
Berieselungseinrichtung 6 des Hauptkühlers erhält das Berieselungswasser über die
Leitung 7. Bei dieser Anordnung Wird das Berieselungswasser nicht im Umlauf geführt.
Im unteren Teil des Kühlers sind zwei im Kaltluftstrom angeordnete Ventilatoren
8, 8 a vorgesehen, die die Kühlluft an den Kühlelementen vorbei aufwärts fördern.
-
Die aus normalen Rippenrohrelementen bestehenden Kühlflächen sind
schlangenförmig hintereinandergeschaltet, so daß die einzelnen Elemente nach jeweils
wechselnder Richtung geneigt zum Kühlluftstrom angeordnet sind. Die Rippenrohrelemente
des Vor- und Hauptkühlers 2, 2 a bzw. 4, 4 a bestehen jeweils aus mehreren senkrecht
zur Zeichenebene nebeneinander angeordneten Rippenrohren, die an den Enden durch
Sammelkammern verbunden und derart zu geschlossenen Bauelementen zusammengefügt
sind, daß sie als Ganzes auswechselbar sind. In manchen Fällen empfiehlt es sich,
die in der Ansicht untereinanderliegenden Rohrkästen des Vorkühlers 2, 2 ca bzw.
des Hauptkühlers 4, 4 a in senkrechter Ebene derart versetzt zueinander anzuordnen,
daß jeweils beide Rohrreihen dem Kühlluftstrom unmittelbar ausgesetzt sind. In gleicher
Weise sind für diesen Fall die beiden Zubringerleitungen für die Sprengdüsen der
Berieselungseinrichtung 6 seitlich so versetzt, daß sie die zueinander versetzten
Rohrlagen des Hauptkühlers 4, 4a unmittelbar berieseln.
-
In der Abbildung ist der vordere, aus einem U-Profil mit nach außen
gerichteten Flanschen bestehende Seitenteil des oberen Rohrkastens bzw. -elementes
2 des Vorkühlers teilweise weggeschnitten, so daß die zwei übereinanderliegenden
Reihen der Rippenrohre sowie die Anordnung der ebenflächigen Rippeng auf den Rohren
erkennbar sind. Die Rippen9 sind in einer Ebene senkrecht zur Rohrachse fest angeordnet
und in einem solchen Abstand voneinander vorgesehen, daß die durch die Neigung der
Rohrelemente bedingte Projektionsfläche der Rippen in bezug auf den Luftstrom die
Prallflächen für die Wasserabscheidung bilden. Auf diese Weise wird die über den
Kühlflächen des Hauptkühlers aufsteigende, durch die Berieselungsdüsen wassergesättigte
Luft beim Durchgung durch die Vorkühlerelemente entfeuchtet, wobei gleichzeitig
auch innerhalb des Vorkühlers ein besserer Wärmeübergang ohne unmittelbare Berieselung
erzielt wird.
-
Die Anordnung der Ventilatoren im Kaltluftstrom hat den Vorteil einer
besseren Motorkühlung, so daß deren Wirkungsgrad entsprechend höher ist.
-
Neben dem im Rahmen der Erfindung ausgenutzten Vorteilen hat die Neigung
der Rohrelemente, insbesondere auch der des Hauptkühlers, die bekannten und auch
früher bereits ausgenutzten Vorteile, nämlich einerseits den Vorteil einer besseren
Entgasung der zu kühlenden Flüssigkeit und andererseits den weiteren Vorteil, daß
zufolge der Neigung der Rippen zum Kühlluftstrom das aus den Berieselungsdüsen austretende
Kühlwasser länger auf den Rippen haftenbleibt und dort infolge Verdunstung die Kühlwirkung
ausüben kann, bevor es durch den Kühlluftstrom mitgerissen und später ausgeschieden
wird.
-
Der Kühler kann für beliebige zu kühlende Medien, z. B. Wasser, Methanol,
Wasserstoffgemisch od. dgl., mit gleichem Vorteil verwendet werden. Abweichungen
gegenüber der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sind sowohl hinsichtlich
des Aufbaus als auch hinsichtlich der Anordnung der Kühlelemente sowie auch in bezug
auf die Anordnung der Ventilatoren möglich. Es kommt jedoch darauf an, daß mindestens
die Rohrelemente des Vorkühlers aus Rippenrohren bestehen und im Abzugsstrom der
wassergesättigten Luft derart zur Strömungsrichtung geneigt angeordnet sind, daß
die Projektionsflächen der Rippen in bezug auf den Luftstrom die Prallflächen für
die Wasserabscheidung bilden.