DE2435623A1

DE2435623A1 - Feucht und/oder trocken arbeitender kuehlturm

Info

Publication number: DE2435623A1
Application number: DE2435623A
Authority: DE
Inventors: Donn B Furlong; John C Ovard
Original assignee: Ecodyne Corp
Current assignee: Ecodyne Corp
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1974-07-24
Publication date: 1975-02-13
Also published as: GB1465170A; DE2435623C2; ES427462A1; US3899553A; IT1016990B; JPS5828515B2; JPS5043547A; CA1030060A; AR205887A1; ZA743274B

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserkühlturm, und insbesondere einen solchen, bei dem sich die normale Temperatur und der normale Feuchtigkeitsgehalt der Abluft so verändern lassen, daß die Nebelfahne, die beim Vermischen des aus ihm austretenden Wasserdampfes mit der Umgebungsluft zustande kommen kann, gemildert oder ihre Ausbildung verhindert wird.

In einem solchen Kühlturm erfolgt beim Wärmetausch sowohl ein konvektiver Wärmeübergang als auch ein Stofftausch (durch Verdunsten) . Die Übertragungsfläche für den Wärmetausch wird durch unmittelbare Berührung zwischen Wasser und atmosphärischer Luft hergestellt. Die Voraussetzung zur Nebelbildung wird nun gerade durch die Wärmeübertragung durch unmittelbare Berührung geschaffen. Bei der normalen Abluft eines Kühlturmes handelt es sich im wesentlichen um

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ein bei relativ zur Umgebungsluft höherer Temperatur gesättigtes Luft-Wasserdampf-Gemisch. An kalten Tagen führt der Temperaturunterschied zwischen der Abluft und der umgebenden Atmosphäre zu einer Abkühlung der Abluft bei ihrem Eintritt in die Atmosphäre. Wird die Abluft übersättigt, muß ein Teil des Wasserdampfes zu kleinen Flüssigkeitströpfchen kondensieren, so daß es zur Ausbildung einer sichtbaren Nebelfahne kommt.

Das Phänomen der Wechselbeziehung zwischen Nebelfahne und Umgebungsluft läßt sich am besten unter Bezugnahme auf eine psychrometrische Karte beschreiben. Die Sättigungskurve beschreibt den Ort der Punkte, in denen die Luft gerade mit Wasserdampf gesättigt ist. In Punkten oberhalb dieser Kurve liegt Übersättigung der Luft mit Ausbildung eines sichtbaren Nebels vor. Das Gemisch aus Kühlturmabluft und atmosphärischer Luft folgt der geraden Linie zwischen dem den Zustand der Abluft beschreibenden Zustandpunkt und dem den Zustand der Umgebungsluft beschreibenden Zustandspunkt. Zunehmende Verdünnung und Vermischung wird durch größer werdenden Abstand an dieser Kurve vom Zustand der Abluft in Richtung auf den Zustand der Umgebungsluft dargestellt. Es kommt solange zur Nebelbildung wie das Umgebungsluft-Abluft-Gemisch im übersättigten Bereich liegt.

Nebelfahnen sind wegen ihrer möglichen Auswirkungen unerwünscht, da sie an nahegelegenen Überlandstraßen oder in Wohngegenden Sichtbehinderungen oder Vereisungsprobleme hervorrufen können, und da die Kondensation von Wasserdampf an Gegenständen in der unmittelbaren Nachbarschaft des Kühlturms zu Korrosion oder zu Störungen oder Ausfall von elektrischen Anlagen führen kann. Nebelfahnen können ebenfalls eine öffentliche Belästigung darstellen, insbesonder dann, wenn ein Kühlturm sich nahe eines sehr menschenbelebten Gebietes befindet, da Menschen gegen selbst geringe Mengen Wasserdampfes oder feinen Nebels empfindlich sind.

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Es ist seit langem bekannt, daß es bei mit Kondensatoren arbeitenden Dampflokomotiven möglich ist, die Nebelbildung durch Beimischen warmer Rauchgase der Lokomotive zum Abdampf zu verhindern. Es ist ebenfalls bekannt, daß sich durch Verwendung einer offen brennenden Gasflamme im Abzugsbereich eines Kühlturmes die Temperatur der Abluft erhöhen und dadurch die Bildung von Nebel beim Austreten der Abluft aus dem Kühlturm verhindern lassen. Vorrichtungen zum Ausscheiden luftverschmutzender Verunreinigungen und kondensierfähiger Dämpfe aus Abgasen arbeiten mit Mischeinrichtungen, die Wärmeaustauscher aufweisen, mit denen Umgebungsluft erwärmt wird, die zur Verringerung der relativen Feuchtigkeit der Abgase vor ihrem Austritt in die Atmosphäre diesen Abgasen beigemischt wird. Es ist weiterhin bekannt, daß in Gegenden mit Wassermangel feucht und/oder trocken arbeitende Kühltürme eingesetzt werden, die trocken arbeitende, luftgekühlte Wärmeaustausch-Sektionen und feucht, durch Verdunstung arbeitende Sektionen aufweisen, in denen das zu kühlende Wasser nach unten und quer zum Luftstrom zugeführt wird. Die aus der trocken und feucht arbeitenden Sektionen austretende Luft wird miteinander vermischt und verläßt den Kühlturm über eine gemeinsame Ableitung. Dadurch wird eine Herabsetzung der relativen Feuchtigkeit der Abluft aus der feucht arbeitenden Sektion und ebenfalls eine Verringerung der Wasserverluste durch Verdunstung erreicht. Bei einer anderen herkömmlichen Konstruktion eines feucht und/oder trocken arbeitenden Kühlturms wird zur Milderung oder Verhinderung der Nebelbildung in der aus dem Kühlturm austretenden Dampf- oder Gasfahne eine Lage waagerecht angeordneter Rippenrohre zum Erwärmen der feuchten Luft vor ihrem Austritt aus dem Kühlturm verwendet. Das zu kühlende Wasser wird durch die Rippenrohre geleitet und über die feucht arbeitende Sektion verteilt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlturm zu schaffen, bei dem die Ausbildung einer Nebelfahne in der

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Atmosphäre wirksam gemildert oder verhindert ist, ohne daß eine wesentliche Herabsetzung der thermischen Leistungsfähigkeit des Kühlturms eintritt, und bei dem vielmehr der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung in der trocken arbeitenden Sektion maximiert ist bei gleichzeitig geringstmöglichem Energiebedarf für den Transport der Luft durch die trocken arbeitende Sektion, die für den Wärmeaustausch zum Überprüfen und/oder zum Auswechseln rasch einbau- und demontierbare Rippenrohre aufweist, bei dem die Wasserstromführung zwischen den feucht und den trocken arbeitenden Sektionen vereinfacht ist, ohne ein getrenntes Verteilersystem zu erfordern, und bei dem das System zur Erzielung maximaler thermischer Leistung während des Sommers auf vollständig feuchten Betrieb umschaltbar ist.

Die der Erfindung gestellte Aufgabe ist mit einem gewöhnlich als feucht und/oder trocken arbeitend bezeichneten Kühlturm gelöst, in dem ein normaler durch Verdunstung feucht arbeitender Kühlturm mit einer trocken arbeitenden Wärmeaustauschanlage kombiniert ist. Die trocken arbeitende Sektion, welche eine Mehrzahl von senkrecht angeordneten, untereinander Abstand habenden Wärmeaustauschrohren aufweist, ist unmittelbar oberhalb der Rieseleinbauten der feucht arbeitenden Sektion angeordnet. Zu kühlendes Wasser fließt unmittelbar aus dem Wasserbecken zur Vorkühlung durch die Rohre und wird dann mit Hilfe von Düsen, die jeweils am unteren Ende der Rohre angebracht sind, unmittelbar über die Rieseleinbauten der feucht arbeitenden Sektion verteilt. Zur Erzielung einer maximalen Färmeübertragung und eines minimalen Druckabfalls sind die Wärmeaustauschrohre mit größerem Zwischenabstand angeordnet als es in einem gebräuchlichen Wärmeaustauscher üblich ist. Die Rohre sind an ihrem unteren Ende abgestützt und mit einer im Boden des Wasserbeckens aufgenommenen Kautschuk-Tülle in Stellung gehalten, die sowohl raschen Einbau und rasche Demontage des Rohres als auch eine formschlüssige Abdichtung ermöglicht. Pur die

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Wasserstromfülirung ist im oberen Ende jedes Rohres wegnehmbar ein mit Rippen versehener rohrförmiger Einsatz aufgenommen. Die Steuerung bzw. Regulierung des Luftstromes sowohl zur feucht als auch zur trocken arbeitenden Sektion erfolgt mit mechanisch verstellbaren Lamellen oder Drosselklappen. Das gesamte System wirkt als feucht und/oder trocken arbeitender Kühlturm, dessen Betriebsart zwischen vollständig feucht und vollständig trocken stufenlos umschaltbar ist. Um die Ausbildung einer Nebelfahne zu verhindern, sind die Abluft aus der feucht arbeitenden Sektion und die Abluft aus der trocken arbeitenden Sektion vor ihrem Austritt in die Atmosphäre miteinander vermischbar, um ihre Temperatur und ihren Feuchtigkeitsgehalt je nach Bedarf in Abhängigkeit von atmosphärischen Bedingungen verändern zu können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, ergeben sich aus den Ansprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, zur Sichtbarmachung des inneren Aufbaues in teilweise aufgeschnittener Darstellung, eines Kühlturmes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, in vergrößertem Maßstab, eines der in Fig. 1 gezeigten Wärmeaustauschrohre, darstellend Einzelheiten seines Aufbaues und seiner Befestigung,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines der Strömungsleiteinsätze,

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Pig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Pig. 3, Pig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Pig. 3 und

Pig. 6 einen Schnitt durch eine der flexibelen Tüllen zur Stellungsfixierung der Wärmeaustauschrohre.

Der in Pig. 1 als Ausführungsbeispiel dargestellte einzellige feucht und/oder trocken arbeitende Kühlturm in erfindungsgemäßer Ausbildung ist in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird nur eine Hälfte des Kühlturms 10 beschrieben, wobei es sich von selbst versteht, daß die andere Hälfte das Spiegelbild der beschriebenen Hälfte ist. Der Kühlturm 10 weist einen Mantel 12 mit darin eingegliederter oberer Decke 14 auf, die ein Warmwasserverteilerbecken 16 bildet. Flüssigkeit, wie z.B. zu kühlendes Wasser, wird über ein Verteilerrohr 18 und einen Verteilerkasten 20 in das Verteilerbecken 16 gepumpt. Unmittelbar unterhalb des Verteilerbeckens 16 ist eine trocken arbeitende Kühlsektion 22 angeordnet, die eine Mehrzahl von senkrecht ausgerichteten Wärmeaustausch-Rippenrohren 24 aufweist, die in einer Mehrzahl von in Querrichtung sich erstreckenden Reihen und zwischen einem Boden 17 des Verteilerbeckens 16 und einer waagerechten Trenndecke 26 angeordnet sind. Flüssigkeit aus dem Verteilerbecken 16 fließt nach unten nacheinander durch die Rohre 24 und in eine unmittelbar unterhalb dieser angeordnete feucht arbeitende Kühlsektion 30. Nach dem Herunterfließen an bekannten Rieseleinbauten 32, die im Innern der feucht arbeitenden Sektion 30 in herkömmlicher Weise abgestützt sind, wird die gekühlte Flüssigkeit zum Ableiten in den Betriebskreislauf in einem Kaltwasser-Sammelbecken 34 aufgefangen.

Ein in einem Ventilatorschacht 38 in Drehung versetzbarer Ventilator 36 saugt Umgebungsluft seitlich durch den Kühlturm an und gibt sie nach oben durch den Ventilatorschacht ab. Die Luft strömt nacheinander durch Öffnungen zwischen

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in der Seitenwand des Mantels angeordneten Lufteinlaßlamellen 40, die getrennt sowohl der trocken arbeitenden Sektion 22 als auch der feucht arbeitenden Sektion 30 zugeordnet sind, und dann durch die jeweiligen trocken und feucht arbeitenden Sektionen 22 bzw. 30. Die die feucht arbeitende Sektion 30 durchströmende Luft verläßt diese durch eine herkömmlich ausgebildete Drifteliminatoren- oder Verwehungsschutz-Anordnung 42 und strömt dann nach oben durch eine verstellbare Lamellen- oder Drosselklappen-Anordnung 44, die in einem zentralen Teil des Kühlturms dem "Ventilatorschacht 38 gegenüber auf einer Höhe, die im wesentlichen mit der Höhenlage der Trenndecke 26 zusammenfällt, waagerecht angeordnet ist, in eine zentral, unmittelbar unterhalb des Ventilschachtes 38 angeordnete Sammelkammer 46. Die die trocken arbeitende Sektion 22 durchströmende Luft verläßt diese durch eine verstellbare Lamellen- oder Drosselklappen-Anordnung 48, die hinter dem Rippenrohr-Aggregat zwischen dem Boden 17 des Verteilerbeckens 16 und der Trenndecke 26 senkrecht angeordnet ist, und strömt in die Sammelkammer 46. Die aus der trocken arbeitenden Sektion 22 austretende Luft und die Abluft aus der feucht arbeitenden Sektion 30 werden vor ihrem Ausstoß aus dem Kühlturm über den Ventilatorschacht 38 in die Atmosphäre in der Sammelkammer 46 miteinander vermischt. Die verstellbaren Lamellen-Anordnungen 44 und 48 sind vorzugsweise motorisch betätigbar, um sie zur Veränderung des Anteilverhältnisses des in der Sammelkammer 46 entstehenden Gemischs aus der Abluft der trocken und feucht arbeitenden Sektionen je nach Bedarf verstellen zu können.

Wie am deutlichsten in Fig. 2 zu erkennen, weist jedes Rippenrohr 24 einen zentralen Kern 50 auf, um den herum in beliebiger herkömmlicher Weise Rippen 52 ausgebildet sind. Um den Einbau und die Abstützung der Rohre 24 zu ermöglichen, weisen das obere Ende 54 und das untere Ende 56 des Kerns keine Rippen auf. Die oberen Enden 54 durchdringen entsprechende

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Öffnungen 58 im Boden 17 des Verteilerbeckens 16, in denen jeweils eine flexibele Kautschuk-Tülle 60 aufgenommen ist. Deren oberer Teil 62 ist im Außendurchmesser wesentlich größer, ihr unterer Teil 64 um einen geringen Betrag größer als die Öffnung 58, wie am deutlichsten in Pig. 2 und 6 zu erkennen. Eine zwischen dem oberen Teil 62 und dem unteren Teil 64 ausgebildete ringförmige Ausnehmung oder Nut 66 nimmt die die Öffnung 58 bildenden Umfangskanten auf und dichtet gegen diese flüssigkeitsdicht ab. Die oberen Enden 54 der Kerne 50 dringen nach oben durch Öffnungen 68 in den Tüllen 60 hindurch, die zur Erzielung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung mit etwas kleinerem Durchmesser als der Außendurchmesser der oberen Enden 54 ausgeführt sind. Es war bisher üblich, die Rohre in einem Wärmeaustauscher mit einem normalen Mittenabstand von etwa 60,72 mm anzuordnen. Zur Erzielung einer maximalen Wärmeübertragung und eines minimalen Druckabfalls sind die Wärmeaustauschrohre 24 vorzugsweise mit einem Mittenabstand im Bereich von etwa 100 bis 230 mm angeordnet. Mit jedem unteren Ende 56 steht in senkrechter Richtung eine die Trenndecke 26 durchsetzende Öffnung 70 in Deckung. In jeder Öffnung 70 ist eine Sprühdüse 72 aufgenommen und gehalten, welche einen oberen Plansch 74 aufweist, dessen Außendurchmesser größer ist als die entsprechende Öffnung 70, so daß sich die Düse 72 an der Oberseite der Trenndecke 26 abstützen läßt. Die unteren Enden 56 der Kerne 50 dringen nach unten durch die Plansche 74 und die Öffnungen 70 hindurch und stützen sich ihrerseits an Oberseiten von oberen Spritzscheiben 76 ab, die mit den Sprühdüsen 72 einstückig bzw. fest verbunden sind. Um in einer bei Düsen bekannten Weise das angestrebte bzw. geforderte Verteilungsmuster zu erzielen, sind zusätzliche Spritzscheiben 78 vorgesehen.

Zur Vereinfachung des Einbaues der Rippenrohre 24 ist es notwendig, daß das nicht mit Rippen versehene obere Ende um einen kleinen Betrag über den unteren Rand der Tülle 60

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hinaus in die trocken arbeitende Sektion 22 hineinreicht. Das obere Ende 54 kann dann durch die Öffnung 68 in der Tülle 60 hindurch einen ausreichenden Betrag eingeführt werden, damit das untere Ende 56 über der entsprechenden Öffnung 70 angeordnet und durch den Plansch 74 hindurch abgelassen und an der oberen Spritzscheibe 76 abgestützt werden kann.

Es sei nun auf Fig. 2 bis 5 verwiesen. In das obere Ende jedes Kerns 50 ist wegnehmbar ein Strömungsleiteinsatz 80 eingesetzt, der einen massiven bzw. starren zentralen Teil 82 aufweist, welcher im Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Kerns 50. Mit dem zentralen Teil 82 ist einstückig eine Mehrzahl von Rippen 84 ausgebildet, die sich in senkrechter Richtung über im wesentlichen die gesamte Länge des zentralen Teils 82 erstrecken. Obere Teile 86 der Rippen 84 ragen über untere Teile 88 der Rippen 84 hinaus nach außen und bilden eine Auflagefläche 90. Der Außendurchmesser des Stromungsleiteinsatzes 80 ist an seinem oberen Teil 86 größer, an seinem unteren Teil 88 im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Kerns 50. Nach dem Einsetzen der Strömungsleiteinsätze 80 in die Kerne 50 erstrecken sich die unteren Teile 88 der Rippen 84 nach unten in den Kern 50 hinein und liegen an dessen Innenfläche an, die Auflagefläche 90 ruht an der Oberkante des Kerns 50 auf und die oberen Teile 86 der Rippen 84 dringen nach oben in das Verteilerbecken 16 hinein. Am oberen Ende des Kerns 50 ergibt sich eine Mehrzahl von Strömungskanälen 92, die begrenzt sind von der Innenfläche des Kerns 50, den unteren Teilen 88 der Rippen 84 und der Außenfläche des zentralen Teils 82. Sobald der Flüssigkeitsspiegel im Verteilerbecken 16 die Oberkanten der Kerne 50 erreicht, ist die Flüssigkeit gezwungen, in die Strömungskanäle 92 einzufließen und fällt durch die Wärmeaustauschrohre 24 hindurch nach unten in die Sprühdüsen 72. Die Anordnung der Strömungskanäle nahe der Innenfläche des Kerns 50 führt dazu, daß das Wasser im Innern des Kerns 50 als Wasserfilm abströmt, der im

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wesentlichen auf den Außenrand des Kerns beschränkt ist, wo eine maximale Wärmeübertragung stattfindet. Auf diese Weise verhindern die Stromungsleiteinsätze 80, daß die Flüssigkeit in den Zentren der Kerne 50 direkt nach unten fließt, wodurch beim Durchlauf der Flüssigkeit durch die Rohre 24 die tatsächliche Wärmeübertragung herabgesetzt würde; Mit den Oberkanten des zentralen Teils 82 und der Rippen 84 ist einstückig eine Scheibe 94 ausgebildet, die sich über die Rippen 84 hinaus nach außen erstreckt und das Eindringen von Fremdstoffen in die Strömungskanäle verhindert.

Die Arbeitsweise ist wie folgt: Heißwasser, das beispielsweise aus einem Kondensator kommt, welcher Teil eines Kraftwerkes o.dgl. bildet, wird durch das Verteilerrohr und den Verteilerkasten 20 in das Heißwasser-Verteilerbecken 16 geleitet. Sobald dieses Wasser die Höhe der Oberkanten der oberen Enden 54 der Kerne 50 erreicht, ist es gezwungen, durch Schwerkraftwirkung durch die Strömungskanäle 92 der Strömungsleiteinsätze 80 nach unten und dann durch den übrigen Teil der Wärmeaustauschrohre 24 nach unten zu fließen. Umgebungsluft wird zwischen den der trocken arbeitenden Sektion 22 zugeordneten Einlaßlamellen 40 hindurch mit einem vorgewählten Durchsatz an den Rippenrohren 24 vorbei angesaugt, um das in den Wärmeaustauschrohren 24 infolge Schwerkraftwirkung herabfließende Wasser teilweise auf eine vorbestimmte Zwischentemperatur abzukühlen. Die trockene Abluft aus der trocken arbeitenden Sektion verläßt diese durch die Drosselklappen 48 hindurch und gelangt in die Sammelkammer 46.

Das aus den Rohren 24 herausfließende teilweise gekühlte Wasser tritt in die entsprechenden Sprühdüsen 72 ein und trifft auf die Sprühscheiben 78, welche das Wasser gleichmäßig über die feucht arbeitende Sektion 30 verteilen. Das infolge Schwerkraftwirkung herabfließende Wasser trifft auf

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die Rieseleinbauten 32 auf, wird zerstäubt, bildet an diesen Wasserfilme und tropft nach unten in das Kaltwasser-Sammelbecken 34. Umgebungsluft wird durch die Öffnungen zwischen den der feucht arbeitenden Sektion 30 zugeordneten Lufteinlaßlamellen 40 hindurch angesaugt und in unmittelbare Berührung mit dem infolge Schwerkraftwirkung herabfließenden Wasser gebracht, um dieses nicht nur durch Verdunstung, sondern auch durch merklichen Wärmelausch abzukühlen. Die mit Feuchtigkeit beladene Abluft aus der feucht arbeitenden Sektion 30 verläßt diese durch die Verwehungsschutz-Anordnung 42 hindurch und gelangt dann über die Drosselklappen 44 in die Sammelkammer 46. Die parallelen Abluftströme aus der trocken arbeitenden Sektion 22 und der feucht arbeitenden Sektion 30 vereinigen sich und werden in der Sammelkammer miteinander vermischt, um über den Ventilatorschacht 38 in einem kombinierten Zustand in die Atmosphäre ausgestoßen zu werden.

Das über den Ventilatorschacht 38 an die Atmosphäre abgegebene Luftgemisch muß eine ausreichend niedrige relative Feuchtigkeit besitzen, damit bei der Temperatur, auf die ein solcher Luftstrom aufgrund seiner Vermischung mit der umgebenden Atmosphäre zurückgeführt wird, keine Kondensation des Luftgemischs eintritt, welche eine sichtbare Nebelfahne erzeugt. Hat die Umgebungsluft entweder eine niedrige Umgebungstemperatur oder eine hohe relative Feuchtigkeit oder beides, ist es äußerst wahrscheinlich, daß sich eine Nebelfahne bildet. Befindet sich die Umgebungsluft jedoch in einem wärmeren und trockeneren Zustand, normalerweise während der Sommermonate, ist die Ausbildung einer Nebelfahne am wenigsten wahrscheinlich. Da Verdunstungskühlung wirksamer ist als trockene Kühlung, ist es von Vorteil, den trocken arbeitenden Teil des Kühlturms nur dann in Betrieb zu nehmen, wenn es zur Unterdrückung von Nebelbildung notwendig ist. Aus diesem Grunde sind die mechanisch verstellbaren Drosselklappen-Anordnungen 44 und 48 vorgesehen, die sich zwischen

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einer vollen Offen- und einer vollen Schließstellung verstellen lassen, um die Luftströmung durch die feucht bzw. durch die trocken arbeitende Sektion je nach Bedarf regulieren zu können.

Während des normalen Sommerbetriebes ist die Drosselklappen-Anordnung 48 vollkommen geschlossen, um zu verhindern, daß Umgebungsluft durch die trocken arbeitende Sektion strömt, und die Drosselklappen-Anordnung 44 ist vollständig geöffnet, was den Betrieb des Kühlturms als normaler "feuchter" Kühlturm ermöglicht. Mit sinkender Umgebungstemperatur während der Wintermonate wird die Drosselklappen-Anordnung 48 geöffnet, damit Umgebungsluft durch die trocken arbeitende Sektion strömen kann, was den Betrieb des Kühlturms als "feucht/trockener" Kühlturm ermöglicht. Je nach Temperatur und relativer Feuchtigkeit der Umgebungsluft läßt sich durch Verstellen der Drosselklappen-Anordnungen 44 und 48 das Verhältnis zwischen in die Sammelkammer 46 aus der trocken arbeitenden Sektion 22 einströmender trockener Luft und in die Samme~lkammer 46 aus der feucht arbeitenden Sektion 30 einströmender feuchter Luft so regulieren, daß die relative Feuchtigkeit der miteinander vereinigten Luftströme bei Vermischung mit der Umgebungsluft unter der Sättigungskurve einer psychrometrischen Karte liegt, so daß bei Austritt des Gemische in die Atmsophäre nur eine schwache, wenn überhaupt irgendwelche Nebelfahnenbildung feststellbar ist. Bei extrem kaltem Wetter wird durch Schließen der Drosselklappen-Anordnung 44 Luftströmung durch die feucht arbeitende Sektion verhindert und durch Öffnen der Drosselklappen-Anordnung 48 der Betrieb des Kühlturms als vollständig "trockener" Kühlturm ermöglicht. Es tritt daher keine Verdunstung ein und auf diese Weise sind keine Probleme infolge Nebelfahnenbildung möglich.

Da die Kühlung in der trocken arbeitenden Sektion schon an sich weniger wirksam ist als die Kühlung in der feucht

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arbeitenden Sektion, wird die Gesamttemperatur des in die Anlage zurückgeführten Kaltwassers bei völlig trockenem Betrieb oder bei einem bestimmten feucht-trockenen Mischbetrieb des Systems höher sein als bei völlig feuchtem Betrieb. Vom Standpunkt der Verhütung von Nebelfahnenbildung ist es jedoch gewöhnlich nicht wirtschaftlich, praktisch oder notwendig, das System bzw. die Anlage für völlig trockenen Betrieb auszulegen. Normalerweise läßt sich konstruktionsmäßig eine Kombination mit feuchter und trockener Kühlung mit einer festgelegten Maximaltemperatur für das Kaltwasser der Anlage wählen, mit der sich Nebelfahnenprobleme ausschließen lassen, ohne daß die Kaltwassertemperatur so stark angehoben wird, daß der Wirkungsgrad der Anlage absinkt.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten feucht und/oder trocken arbeitenden Kühlturm 10 ist die Ausbildung einer sichtbaren Nebelfahne in den meisten Betriebszuständen wirksam gemildert. Durch Vergrößern des Zwischenabstandes zwischen den Wärmeaustauschrohren 24 über den normalerweise bei Wärmeaustauschern angetroffenen Wert hinaus werden eine maximale Wärmeübertragung und ein minimaler Druckabfall erzielt. Ein getrenntes Wasserleitungssystem und eine separate Strömungsregelung sind entbehrlich, da der Wasserstrom aus dem Verteilerbecken 16 unmittelbar durch die Wärmeaustauschrohre 24 in Sprühdüsen 72 geleitet wird, welche unmittelbar unterhalb der unteren Enden der Rohre angeordnet sind und das Wasser über die feucht arbeitende Sektion verteilen. Die Strömungsieiteinsätze 80 bewirken zur Verstärkung der Wärmeübertragung eine filmförmige Wasserströmung entlang des Außenrandes der Rohrkerne. Die Wärmeaustauschrohre 24 sind in besonders vorteilhafter Weise an flexibelenTüllen 60 angehängt, die sowohl einen raschen Einbau und rasche Demontage der Rohre ermöglichen als auch eine formschlüssige Abstützung schaffen.

/Ansprüche 509807/0347

Claims

DR. ING. F. WITESTHOFF 8 MÜNCHEN 9O

DR. E. ν. PEOHMANN ' |*w«GEHSTHASSE a

DR. ING. D. BEHRENS ' «Hirt* (089) ββ 20 51

DIPL. ING. R. GOETZ ? A 3 R G 2 3 *"" " "*"'

PATENTANWÄLTE pbotbctpatent München

ι« 1Α-44 974

ANSPRÜCHE

(Sy Feucht und/oder trocken arbeitender Kühlturm mit Schutz gegen Nebelbildung durch in die Atmosphäre austretende Kühlluft, gekennzeichnet durch eine feucht und eine trocken arbeitende Kühlturmsektion (30 bzw. 22), wobei die letztere unmittelbar über der feucht arbeitenden Sektion (30) angeordnet ist, durch getrennte Lufteinlaßvorrichtungen (40) für die feucht und trocken arbeitenden Kühlturmsektionen (30,22), mit denen sich Umgebungsluft in im wesentlichen waagerechter Richtung durch die genannten Sektionen (30,22) hindurchleiten läßt, durch ein über der trocken arbeitenden Sektion (22) angeordnetes und deren oberen Teil bildendes Warmwasser-Verteilerbecken (16), wobei eine im wesentlichen waagerechte Trenndecke (26) die feucht arbeitende Sektion (30) von der trocken arbeitenden Sektion (22) trennt, durch eine im Innern der trocken arbeitenden Sektion (22) angeordnete Mehrzahl von im wesentlichen senkrecht ausgerichteten Wärmeaustauschrohren (24), deren oberen Enden (54) durch Öffnungen (58) im Boden (17) des Warmwasser-Verteilerbeckens (16) zur Aufnahme von Warmwasser daraus hindurchdringen und deren unteren Enden (56) durch Öffnungen (70) in der Trenndecke (26) hindurch in die feucht arbeitende Sektion (30) eindringen, durch unmittelbar an den unteren Enden (56) der Wärmeaustauschrohre (24) angebrachte Sprühdüsen (72) zum Versprühen teilweise gekühlten Wassers aus den genannten Rohren (24) über die feucht arbeitende Sektion (30), durch ein unter der feucht arbeitenden Sektion (30) angeordnetes Kaltwasser-Sammelbecken (34) zum Auffangen von durch die feucht arbeitende Sektion (30)

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herabfließendem gekühltem Wasser, und durch eine zentral im Kühlturm (10) angeordnete Sammelkammer (46) zur Aufnahme und zum Vermischen der Abluft aus den feucht und trocken arbeitenden Kühlturmsektionen (30,22) vor deren Austritt in die Atmosphäre.
2. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich mit verstellbaren Lamellen (44,48) der durch die feucht und trocken arbeitenden Ktihlturmsektionen (30,22) gehende Umgebungsluftstrom nach Bedarf regulieren läßt.
3. Kühlturm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbaren Lamellen (44,48) der Sammelkammer (46) zugeordnet sind.
4. Kühlturm nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß zu den Lamellen (44,48) eine erste Lamellen-Anordnung (44), die sich in im wesentlichen waagerechter Richtung und auf einer Höhe, die im wesentlichen mit der Höhenlage der Trenndecke (26) zusammenfällt, durch die Sammelkammer (46) erstreckt, und eine zweite Lamellen-Anordnung (48) gehören, die sich in im wesentlichen senkrechter Richtung zwischen dem Warmwasser-Sammelbecken (16) und der Trenndecke (26) erstreckt.
5. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung von Montage und Demontage der Wärmeaustauschrohre (24) deren oberen Enden (54) in flexibelen Kautschuk-Tüllen (60) aufgenommen sind, die in jeweils einer der genannten Öffnungen (58) im Boden (17) des Warmwasser-Sammelbeckens (16) angebracht sind.

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6. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den durch die genannten Öffnungen (58) hindurch in das Warmwasser-Sammelbecken (16) eindringe nden/En£eliⁿ( 54) der Wärmeaustauschrohre (24) hohle, mit Rippen (84) versehene, rohrförmige Strömungsieiteinsätze (80) zur Beeinflussung von Wasserströmung aus dem Warmwasser-Sammelbecken (16) in die Wärmeaustauschrohre (24) aufgenommen sind.
7. Kühlturm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleiteinsätze (80) einen zentralen Teil (82) aufweisen, mit dem einstückig eine Mehrzahl von mit Zwischenabstand angeordneten, in senkrechter Richtung sich erstreckenden Rippen (84) ausgebildet sind, welche an den Innenflächen der Rohre (24) anliegen, um dazwischen Strömungskanäle (92) zu bilden.
8. Kühlturm nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die oberen Teile (86) der Rippen (84) über deren unteren Teile (88) hinaus nach außen ragen und Auflageflächen (90) bilden, die an den Oberkanten der Färmeaustauschrohre (24) aufruhen.
9. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden (56) der Wärmeaustauschrohre (24) in den Sprühdüsen (72) aufgenommen sind, welche ihrerseits so angeordnet sind, daß sie durch die Öffnungen (70) in der Trenndecke (26) hindurchdringen.
10. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschrohre (24) zur Erzielung einer maximalen Wärmeübertragung und eines minimalen Druckabfalls mit einem Mittenabstand untereinander im Bereich zwischen etwa 100 und 230 mm angeordnet sind.

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