DE2435623A1 - Feucht und/oder trocken arbeitender kuehlturm - Google Patents
Feucht und/oder trocken arbeitender kuehlturmInfo
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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 (10)
- DR. ING. F. WITESTHOFF 8 MÜNCHEN 9ODR. E. ν. PEOHMANN ' |*w«GEHSTHASSE aDR. ING. D. BEHRENS ' «Hirt* (089) ββ 20 51DIPL. ING. R. GOETZ ? A 3 R G 2 3 *"" " "*"'PATENTANWÄLTE pbotbctpatent Münchenι« 1Α-44 974ANSPRÜCHE(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)/2 509807/0347herabfließendem 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./3 509807/0347
- 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.509807/0347Leerseite
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