DE2132264A1

DE2132264A1 - Verdunstungswaermetauscher mit Injektor

Info

Publication number: DE2132264A1
Application number: DE19712132264
Authority: DE
Inventors: John Engalitcheff Jun
Original assignee: Baltimore Aircoil Co Inc
Current assignee: Baltimore Aircoil Co Inc
Priority date: 1971-05-19
Filing date: 1971-06-29
Publication date: 1972-11-30
Also published as: FR2137394B1; GB1345234A; US3785625A; ZA714199B; FR2137394A1; DE2132264B2; CA958977A; BE769179A; DE2132264C3

Description

DR.-ING. WALTER ABlTZ DR. DIETER F. M O R F DR. HANS-A. BRAUNS

Patentanwälte

Münchan,

?9. Juni 1971

Postanschrift/ Postal Address 8 München 80, Postfach 860109

Pienzenauerstraße 28
Telefon 483225 und 436415 Telegramme: Chemindus Mönchen Telex: (0)523992

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BALTIMORB] AIRCOIL COMPANY, Inc. Montevideo Road, Jessup, Maryland, V. St. A.

Verdunstungswärmetauscher mit Injektor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdunstungswärmetauscher mit Injektor und insbesondere auf Sprühmuster, durch die das Luftpumpen und das Herstellen der Luft-Wassermischung wirksam ausgeführt werden, um den Übergang einer Wärmemenge von dem Wasser auf die Luft in Venturi-Rohren mit kreisförmigem Querschnitt zu erreichen.

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Während das Prinzip einer Injektorpumpe seit langem bekannt ist, siehe beispielsweise die USA-IM;entschrift 2 337 983, und es gleichfalls schon seit langem bekannt ist, Wasser in einen V/ärmetauscher mit einem Zusammenfluss auszustossen, siehe beispielsweise die britische Patentschrift 718 487, sind diese Konstruktionen nicht hinreichend wirksam, um mit den Kühltürmen nach dem Gegenstromoder dem Kreuzflussprinzip oder den Verdunstungskondensatoren moderner Bauart in Wettbewerb zu treten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wasser-Luft-Verhältnis vorzusehen, das eine ausgleichende Atmung der Luft und gleichzeitig einen wirksamen Wärmeübergang einer Wärmemenge von dem Wasser auf die Luft ermöglicht, so dass der Wärmeentzug mit gutem Wirkungsgrad gelingt.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, einen Kühlturm zu schaffen, der einfach gebaut ist und somit niedrige Kosten verursacht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung mehrerer Ausfüh-

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rungsbnispble unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines'Kühlturraes mit Injektor, bei dem die Luft durch eine grössere Anzahl von kreisförmigen Venturi-Sektionen gepumpt wird;

Fig. 2 eine Seitenansicht auf das Lufteinlassende der Vorrichtung nach Figur 1;

Fig. 3 eine Ansicht im Längsschnitt einer abgewandelten Ausführungsform der Sprühvorrichtung nach der Erfindung, die wieder in Verbindung mit einer kreisförmigen Venturivorrichtung steht;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Figur 3;

Fig. 5 eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, einer darüberhinausgehenaen Ausführungsform der Sprühanordnung für die Verwendung im Zusammenhang mit einer kreisförmigen Venturi-Sektion;

Fig. 6 eine Teilansicht als Schnitt nach der Linie 6-6 der Figur 5;

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Fig. 7 eine Teilansicht ähnlich Figur 6, aber mit der Darstellung einer anderen Orientierung der Wasserstrahlen;

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer darüberhinausgehenden Ausführungsform, wieder für die Verwendung in einem Venturi-Rohr mit kreisförmigem Querschnitt und

Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 der Figur 8,

In Figur 1 ist ein horizontaler Kühlturm mit Zusammenfluss und Injektor dargestellt, der einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist, welcher durch die Seitenwandungen 10 und 11 sowie die oberen -und unteren Wandungen 12 und 15 begrenzt wird. Links des Gehäuses, wie in Figur 1 gezeigt ist, befindet sich eine Platte 14, die eine grössere Anzahl kleiner Venturi-Düsen 15 mit kreisförmigem Querschnitt aufweistj die alle in die gleiche Richtung zeigen und nahe beieinander angeordnet sind. Durch die Verwendung Tieler kleiner Venturi-Düsen ist es möglich, die gleiche Verdampfungsfähigkeit zu erreichen wie mit einer einzigen grossen Düse.

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Mittels der Anordnung nach den Figuren 1 und 2 wird das erforderliche Verhältnis der Venturi-Düsen aufrechterhalten, ohne dass ein besonders Teil "bei irgendeiner der Düsen erforderlich ist. Dadurch ist klar, dass die Fertigung der Einheit als ein Ganzes einfach und wirtschaft- ' lieh ist.

Links neben der Platte 14, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, sind sechs Eohre 16 parallel zueinander angeordnet und werden mit Wasser aus einem gemeinsamen Sammelrohr 17 versorgt, siehe Figur 2. Die Rohre 16 kreuzen die Mundstücke der Venturi-Röhren 15 diametral. Zentrisch in Flucht mit der langen Achse eines jeden Venturirohres 15 ist eine Düse 18 angeordnet, die mit Wasser aus einem der Rohre 16 versorgt wird. Um den Wärmeentzug durchzuführen, wird das Wasser dem Sammelrohr 17 zugeleitet und durch die verschiedenen Venturi-Rohre 15 in eine gemeinsame Mischkammer 19 niederstromseitig der Venturi-Auslässe eingesprüht. In dieser Mischkammer 19 wird das Wasser und die Luft, die die verschiedenen Venturi-Hohre verlassen, gemischt, und das Wasser fällt, zum Teil durch das Eigengewicht, in den Sumpf 20, während der Rest aus dem Luftstrom mittels der Dunstausscheidevorrichtungen 21 abgeschieden wird und in Längsrichtung dieser Vorrichtungen in den Sumpf 20 flieißt. Die von Tröpfchen freie Luft gelangt nun von dem rechten Ende des

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Kühlturmes durch Drehflügel 22, die die Luft nach oben und von der Vorrichtung weglenken, um das Bestreben der Luft aus dem Kühlturm zu verringern,,sich mit der in die verschiedenen Venturi-Rohre 15 eingesaugten Luft zu mischen.

Die Bauart der Dunstausscheidevorrichtung 21 ist in der früheren USA-Patentanmeldung mit der Nummer 869 798 offenbart worden, die am 27. Oktober 1969 im USA-Patentamt eingereicht worden ist, während die Schlitze 22 in einer v/eiteren USA-Patentanmeldung dargestellt sind, und die Steuersysteme dieser Anmeldung sind natürlich auch hier anwendbar. Ferner ist das hier veranschaulichte Niederblassystem sehr einfach und gleichfalls in einer vorangegangenen USA-Patentanmeldung schon offenbart.

Die Niederblas-Anordnung nach den Figuren 1 und 2 besteht aus einer Ablaufrinne 23, deren Mundstück fluchtend mit den Enden der Düsen 18 angeordnet ist, so dass eine Sperrung des die Düsen verlassenden V/assers in der Rinne gefangen und durch die Leitung 24 dem Abwasser zugeführt wird. Der Riederblasstrom wird dem untersten Rohr 16 durch eine Verbindung 25 mit der Ablaufrinne 23 entnommen, wie dies bereits gleichfalls in der erwähnten USA-Patentanmeldung beschrieben ist.

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Das Rohr 25 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Ablaufrinne 23 gegenüber dem Dränagerohr 24 so angeordnet, dass das in die Rinne 23 fliessende Wasser wann ist, wobei das Wasser einen Beitrag leisten kann, um im Winter ein Frieren zu verhindern. Es ist auch der übliche Wasseröffnungshahn 26 vorgesehen, der durch einen Schwimmer 27 gesteuert wird. Das gekühlte Wasser wird abgezogen, um es durch eine Leitung 28 zu verwenden, die durch ein Sieb geschützt ist.

Besondere Aufmerksamkeit soll dem Umstand gewidmet werden, dass die Venturi-Teile 15 einen Kreisquerschnitt haben. Jedes Teil zeigt ein offenes Mundstück: 29, ein halsförmiges Teil 30 mit verengtem Querschnitt und einen erweiterten Expansionsbereich 31 niederstromseitig des halsförmigen Teiles 30. Die die Düsen 18 verlassenden Sprühstrahlen zeigen eine konische Ausbildung und verlassen eine einzelne Düse. Es ist aber möglich, den Querschnitt des kreisförmigen Venturi-Teils mit Sprühvorrichtungen oder Düsen an vielen Sprühdüsen zu füllen, und hierdurch kann ein erheblich verbesserter Wirkungsgrad erzielt werden.

Wenn nun auf die Figuren 3 und 4 Bezug genommen wird, ist klar, dass hier Teile eines kreisförmigen Venturi-Rohres dargestellt sind, und zwar die nun folgenden: ein Lufteinlassmund 32, eine Hohlkehle 33, und niederstromseitig dieser Hohlkehle ein divergierendes Teil 34, die alle einen kreisförmigen Querschnitt zeigen. Im Bereich des

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Mundstückes 32 ist ein kreisringförmiges Sammelrohr 35 angeordnet, das mit am Umfang im Abstand liegenden Düsen versehen ist, die jede für sich so gebaut und orientiert ist, dass ein fächerförmiger Sprühstrahl auf einem Radius eine kreisförmigen Querschnitts des Venturi-Eohres entsteht. Die Art, in der diese Sprühstrahlen zusammenarbeiten, ist in Figur 4 veranschaulicht. Sie zeigen eine gute Wirksamkeit, weil die Entlüfter und die Luft-Wasser-Mischung mit dem daraus resultierenden Wärmeübergang gut sind. Diese fächerförmigen Sprühstrahlen fliessen ungefähr in der Ebene des kehlenförmigen Teils zusammen und dichten dasselbe wirksam gegen ein Zurückblasen ab. Es soll noch bemerkt werden, dass die die Düsen 36 verlassenden Sprühstrahlen zwei im wesentlichen flache Seiten · zeigen, nämlich da, wo die Divergenz niederstromseitig der Düsen minimal ist und zwei Kanten 37 und 38 vorhanden sind, siehe Figur 4, die eng beieinanderliegen, aber mehr Divergenz zeigen.

Anstelle der Verwendung eines kreisförmigen Sammelrohres gemäss den Figuren 3 und 4 ist es auch möglich, wieder ein Sammelrohrsystem nach Art eines Baumes zu verwenden, der flachß Sprühmuster erzeugt, die den kreisförmigen Querschnitt der Venturi-Rohre in verschiedenen Richtungen füllen, wie dies in den Figuren 6 und 7 gezeigt ist. In Figur 6 ist beispielsweise ein mittleres Sammelrohr 39 dargestellt, von dem im Abstand zueinander angeordnete

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Rohre 40 mit verschiedener Länge in entgegengesetzte Richtungen ausgehen, so dass sie den Kreisquerschnitt des Venturi-Rohres abdecken. Die Düsen.sind in Längsrichtung der Rohre angeordnet, und die Sprühstrahlen zeigen hier wieder eine flache Ausbildung, die so angeordnet ist, dass die flachen Seiten abwechselnd parallel zueinander liegen, so dass sie im wesentlichen den Kreisquerschnitt der Verengung des Venturi-Rohres füllen, siehe Figur 6. Anstelle der Anordnung der Sprühstrahlen senkrecht zu der Längsachse der Rohre 40 können sie auch diagonal zu diesen Rohren liegen, wie in Figur 7 gezeigt, wobei die diagonale Orientierung in verschiedenen Quadranten der gleichen Venturi-Verengung unterschiedlich sein kann.

Gemäss den Figuren 8 und 9 ist die Wirkung etwa die gleiche wie die, die durch die Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 erzeugt wird, mit der Ausnahme, dass anstelle eines Sammelrohres mit den Düsen nur eine einzelne Düse 41 vorgesehen ist, die am Umfang im Abstand angeordnete Löcher 42 aufweist, von denen jedes einen fächerförmigen Sprühstrahl erzeugt. Hier sind die Sprühstrahlen oder die Düsen wieder so angeordnet, dass die Längsachsen der fächerförmigen Gestalt auf Radien der Verengung des Venturi-Rohres liegen.

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Es soll noch betont werden, dass die kreisförmigen Venturi-Eohre nach den Figuren 3 bis 9 in irgendein er Anordnung Verwendung finden können, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, oder die kreisförmigen Venturi-Rohre können so gross sein, dass jedes einzelne als die alleinige Pumpe des Yerdampfungswärmetauschers dient, oder es können Kombinationen von verschiedenen Grossen verschiedener Venturi-Eohre verwendet werden.

Obschon die Erfindung im Zusammenhang mit einem Kühlturm beschrieben worden ist, kann sie auch bei einem anderen Wärmeentzug verwendet werden, wie beispielsweise bei einem indirekten Verdunstungswärmetauscher, z.B. einen Verdunstungs-Kondensator.

Die Erfindung kann auch bei anderen spezifischen Ausführungsformen angewendet werden, ohne von dem Grundgedanken oder den wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die beschriebene Ausführungsform und die erwähnten Abweichungen sollen daher alle nur als weitere Möglichkeit und nicht als Einschränkungen aufgefasst werden, zumal der Erfindungsgedanke allein und nicht die vorstehende Beschreibung massgebend sein soll. Alle Abwandlungen, die ihrer Bedeutung nach im Äquivalenzbereich

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der Ansprüche liegen, sollen daher als unter den erwähnten Erfindungsgedanken fallend angesehen werden.

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Claims

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Baltimore Aircoil
Company, Inc.

Paten tansp ruche

Verdunstungswärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Platte und mehrere Venturi-Rohre enthält, die dicht nebeneinander an dieser Platte befestigt und in der gleichen Richtung orientiert sind, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, um einen Wasserstrahl in jedes Venturi-Rohr zu leiten, dass weiter eine gemeinsame Mischkammer niederstromseitig der Venturi-Rohre angeordnet ist und dass eine Vorrichtung zur Rückgewinnung des Wassers aus der Mischkammer sowie eine Einrichtung zur Bildung eines .Luftauslasses aus dieser Kammer angeordnet sind.
2. Verdunstungswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte in einer senkrechten Ebene angeordnet ist.
3. Verdunstungswärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung mit einem

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kreisförmigen Querschnitt vorhanden ist, die Lufteinlass- und Auslassenden aufweist, wobei die Einrichtungen zum Versprühen mehrere Düsen zum Versprühen von V/asser in die· Leitung im Bereich des
Einlassendes zeigt, um die Luft in die Leitung einzusaugen und mit dem Wasser zu mischen, wobei die Düsen im wesentlichen flach auf gegenüberliegenden Seiten mit divergierenden Kanten ausgebildet sind, so dass sie die Form eines Fächers annehmen, und
dass diese Einrichtung so angeordnet ist, dass die hierdurch erzeugten Strahlen symmetrisch in der
Leitung liegen.
4. Verdunstungswärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühvorrichtung so angeordnet ist, dass die Strahlen abwechselnd parallel liegen.
5. Verdunstungswärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlen radial um die Achsen der Leitung angeordnet sind.
6. Verdunstungswärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlen in parallelen Gruppen in Sektoren der Leitungen angeordnet sind.

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