DE1263035B - Luftgekuehlter Grosswaermeaustauscher mit einem Luefter und einer Vielzahl auf einemKreisumfang angeordneter Waermeaustauschelemente - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F28d

Deutsche KL: 17 f-5/20

Nummer: 1263 035

Aktenzeichen: . Sch 379761 a/17 f

Anmeldetag: 5. November 1965

Auslegetag: 14. März 1968

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Großwärmeaustauscher, der aus einem Lüfter sowie einer Vielzahl koaxial, vor oder hinter, über oder unter dem Lüfter auf einem Kreisumfang angeordneter Wärmeaustauschelemente besteht. Ein derartiger Wärmeaustauscher ist durch Bild 1 auf Seite 10 der VDI-Zeitschrift vom 1. Januar 1960 bekannt.

Die ständige Vergrößerung der Energieerzeugungsanlagen sowie auch der Produktionseinrichtungen der chemischen Großindustrie verlangen in zunehmendem Maße die Abführung großer Wärmemengen, die bei diesen Prozessen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nur mit einem geringen Temperaturgefälle gegenüber der Umgebungstemperatur anfallen. So hat man bei den bisherigen Anlagen die anfallenden Wärmemengen meist in Flüsse eingeleitet oder, wenn diese am Standort der Werke nicht zur Verfügung stehen, über mit Wasser berieselte Kühltürme abgeführt. Aus biologischen Gründen ist aber die Wärmeaufnahmefähigkeit der Flüsse begrenzt und heute in vielen Fällen bereits erschöpft. Der Anwendung von mit Wasser berieselten Kühltürmen sind auch insofern Grenzen gesetzt, als infolge der hiermit verbundenen Verdunstung große Mengen Brauchwasser verlorengehen.

Eine Lösung der vorstehend behandelten Probleme besteht bekanntlich darin, atmosphärische Luft, die in unbegrenzter Menge zur Verfügung steht, zum Abtransport anfallender großer Wärmemengen zu verwenden. Durch die relativ zu Wasser außerordentlieh niedrige spezifische Wärme der Luft müssen aber bei derartigen Luftkühlern sehr große Luftmengen durch den Kühler hindurchgetrieben werden. So ist bei einer bekannten Ausführungsform schon der Vorschlag gemacht worden, die meist aus Rippenrohren bestehenden Wärmeaustauschelemente in der Form eines Daches anzuordnen und die Umgebungsluft mit Hilfe einer größeren Anzahl vor- oder nachgeschalteter Axialventilatoren durch die Wärmeaustauschelemente hindurchzublasen. Infolge der relativ hohen Kapital- und Energiekosten der Axialventilatoren wird jedoch die Wirtschaftlichkeit des Kühlers ungünstig beeinflußt.

In diesem Zusammenhang ist außerdem auch schon der Vorschlag gemacht worden, die einzelnen Wärmeaustauschelemente in der Form eines Pultdaches anzuordnen und unterhalb derselben einen die Kühlluft zuführenden Bandventilator anzuordnen. Diese Konstruktion hat, vermutlich wegen der hohen Baukosten und der Störanfälligkeit der hier erforderliehen beweglichen umklappbaren Ventilatorschaufeln keinen Eingang in die Praxis gefunden.

Luftgekühlter Großwärmeaustauscher mit einem Lüfter und einer Vielzahl auf einem Kreisumfang angeordneter Wärmeaustauschelemente

Anmelder:

Dr.-Ing. Günter Scholl,

7300 Esslingen, Mülbergerstr. 21

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Günter Scholl, 7300 Esslingen

Schließlich ist es bekannt, die Wärmeaustauschelemente am unteren Teil eines Schlotes (kreisförmiger Riesenschornstein) anzuordnen und durch den Auftrieb der erwärmten Luft im Schlot ventilatorlos zu belüften. Damit hierbei ein ausreichend hoher Differenzdrack erreicht wird, sind Schlote mit einer Höhe von 100 Metern und mehr erforderlich. Bei der heutigen Größe der Energieerzeugungsanlagen und den dabei zu bewegenden Luftmengen in einer Größenordnung von 100 Millionen m^s/h ergeben sich Schlotdurchmesser in einer Größenordnung von 100 m und mehr. Neben den hohen Baukosten derartiger Schlote weisen diese sogenannten selbstventilierenden Kühler vor allem den Nachteil auf, daß die Kühlleistung von den jeweiligen äußeren atmosphärischen Bedingungen abhängig ist.

Der Erfindung liegt, ausgehend von der eingangs genannten bekannten Ausführung, die Aufgabe zugrunde, eine Gestaltung für besonders hohen Luftdurchsatz zu finden, bei der zur Belüftung weder ein hoher Schlot noch zahlreiche Einzelventilatoren erforderlich sind und sowohl relativ niedrige Baukosten als auch niedrige Betriebskosten erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Lüfter ein oder mehrere endlose Schaufelgitter auf einer oder mehreren kreisförmigen Laufschienen angeordnet sind, die sich auf Führungsund Antriebsrollen abstützen.

Diese erfindungsgemäße Bauart zeichnet sich nicht nur durch relativ einfache und damit billige Bauelemente aus, sondern bedarf auch nur eines relativ geringen Leistungsaufwands, um die auftretenden Reibungsverluste zwischen Schienen und Rollen zu überwinden. Während der Durchmesser der kleinsten Ausführung dieses ringförmigen Wärmeaustauschers im allgemeinen größer als der Maximaldurchmesser von Axiallüftern ist, kann die größte Ausführung ohne weiteres so groß gewählt werden, daß inner-

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halb des ringförmigen Wärmeaustauschers das gesamte Kraftwerk unterzubringen ist. Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher kann also für jede beliebige Leistung ausgelegt werden und ist in der Praxis immer dann von Interesse, wenn die Leistung eines Axiallüfters nicht mehr ausreicht.

Hierbei können in Ausgestaltung der Erfindung die einzelnen Wärmeaustauschelemente aus einer Vielzahl von hohlschaufelartigen Taschen mit jeweils Fig. 3 sind die Wärmeaustauschelemente 1 als im Hauptteil ebene Taschen S ausgeführt, deren dem bewegten Schaufelgitter7 zugekehrte Endenil so abgebogen sind, daß die aus dem Schaufelgitter 7 austretende Luft möglichst stoßfrei und ohne Änderung ihrer Geschwindigkeit zwischen den Taschen 8 hindurchströmen kann. Auf der Luftaustrittsseite dagegen laufen die Abströmenden 12 der Taschen spitzwinklig aus und bewirken damit eine diffusor-

ebener, gewellter oder auch im Querschnitt sichel- io artige Kanalerweiterung.

förmiger Oberfläche bestehen. Bei einem eventuellen Unterdruck in den Taschen 8

Um die aus dem umlaufenden Schaufelgitter mit werden deren Wände durch eingelegte Wellbleche 13

hoher Tangentialkomponente behaftete Luftaustritts- abgestützt. Bei Überdruck in den Taschen 8 kann

geschwindigkeit mit zur Steigerung der Wärmeüber- sinngemäß durch die Anordnung solcher Wellbleche

tragung auszunutzen, ist es weiterhin von Vorteil, daß 15 in den Luftkanälen eine Abstützung erreicht werden,

die dem Schaufelgitter zugekehrten Enden der Bei der in der F i g. 4 gezeigten Ausführungsform

Taschen entgegen der Drehrichtung des Schaufel- sind die Taschen 9 aus gewellten Blechen hergestellt,

gitters spitzwinklig auslaufend abgebogen sind. wodurch sich auch mit geringen Blechstärken eine

Schließlich können sich die zwischen den Taschen drückfeste Ausbildung erreichen läßt. Die spitzbefindlichen Luftkanäle entweder infolge einer spitz- 20 winkligen Schaufelenden 11 und 12 dienen dabei winkligen Gestaltung der Abströmenden der Taschen dem gleichen Zweck wie bei der Ausführung nach oder durch anschließend angeordnete Leitschaufeln Fig. 3.

diffusorartig erweitern, so daß die hohe Luft- Die Fig. 5 zeigt eine Ausfuhrungsform, bei der das geschwindigkeit im Wärmeaustauscher vor dem Aus- Wärmeaustauschelement eine leitschaufelartige Austritt der Luft in die Atmosphäre mindestens teilweise 25 bildung in der Form von sichelförmigen Taschen 10

in statischen Druck umgewandelt und damit der Energiebedarf des luftgekühlten Großwärmeaustauschers abgesenkt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 den Schnitt einer ersten Ausführungsform, F i g. 2 den Schnitt einer zweiten Ausführungsform,

F i g. 3 bis 5 Schnitte des bewegbaren Schaufelgitters sowie der Wärmeaustauschelemente.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt der ersten, horizontalen Ausführungsform, die aus einem Kranz von der Kühlung dienenden Wärmeaustauschelementen 1 sowie einem als Lüfter dienenden Schaufelgitter 2 besteht. Dessen Schaufeln bilden mit den beiden kreisförmigen Laufschienen 3 ein endloses Schaufelgitter, das auf den Rollen 4 umläuft, von denen einige direkt durch Elektromotoren 5 angetrieben sind. Die Drehachse des Systems, die aus Platzgründen nicht mehr in der Zeichnung dargestellt ist, befindet sich links außerhalb der Zeichnung. Die Wärmeaustauschelemente 1 und die das Schaufelgitter 2 tragenden Rollen 4 sind auf hohen Stützen 6 angeordnet, damit die. Kühlluft unbehindert in Richtung der Pfeile in das Schaufelgitter 2 einströmen kann und, wenn sich das Kraftwerk beispielsweise innerhalb des Groß-Wärmeaustauschers befindet, so leicht Personen und Fahrzeuge Zufahrt haben.

Die F i g. 2 zeigt den Schnitt der zweiten, vertikalen Ausführungsform, deren Drehachse ebenfalls links außerhalb der Zeichnung liegt. Auch hierbei bilden die Schaufeln des Schaufelgitters 2 mit den kreisförmigen Laufschienen 3 einen endlosen Schaufelkranz, der auf den Rollen 4 umläuft bzw. durch diese geführt ist. Auch in diesem Fall werden einige der Rollen 4 durch die Elektromotoren 5 angetrieben. Die Strömungsrichtung der Kühlluft ist wie bei der F i g. 1 durch Pfeile angedeutet»

Die F i g. 3 bis 5 zeigen Schnitte des in der angegebenen Pfeilrichtung umlaufenden Schaufelgitters 7 mit den leitschaufelartigen hohlen Taschen 8,9 und 10 der Wärmeaustauschelemente 1. Gemäß der aufweist und durch anschließende Leitschaufeln 14 die Austrittsgeschwindigkeit der Luft reduziert und in statischen Druck umgesetzt wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Luftgekühlter Großwärmeaustauscher, bestehend aus einem Lüfter sowie einer Vielzahl koaxial, vor oder hinter, über oder unter dem Lüfter auf einem Kreisumfang angeordneter Wärmeaustauschelemente, dadurchgekennzeichnet, daß als Lüfter ein oder mehrere endlose Schaufelgitter (2, 7) auf einer oder mehreren kreisförmigen Laufschienen (3) angeordnet sind, die sich auf Führungs- und Antriebsrollen (4) abstützen.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschelemente (1) aus einer Vielzahl von Taschen (8,9, 10) mit ebener, gewellter oder im Querschnitt sichelförmiger Oberfläche bestehen.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schaufelgitter (2, 7) zugekehrten Enden (11) der Taschen (8, 9,10) entgegen der Drehrichtung des Schaufelgitters (2, 7) spitzwinklig auslaufend abgebogen sind,

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zwischen den Taschen (8, 9, 10) befindlichen Luftkanäle entweder infolge einer spitzwinldigen Gestaltung der Abströmenden (12) der Taschen oder durch anschließend angeordnete Leitschaufeln (14) diffusorartig erweitern.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1193 523, 1001696;

französische Patentschriften Nr. 918616; 819 621; VDI-Zeitschrift, vom 1.1.1960, S. 10;

Heizung—Lüftung—Haustechnik, vom Dezember 1957, S. 316.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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