DE2443205A1

DE2443205A1 - Einrichtung in einem verdunstungskuehlturm

Info

Publication number: DE2443205A1
Application number: DE2443205A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Dr Ing Oplatka
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1974-08-12
Filing date: 1974-09-10
Publication date: 1976-03-04
Also published as: CH575110A5; DE7430391U; FR2282209A7; DE2443205C3; DE2443205B2

Description

101/74

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Einrichtung in einem Verdunstungskühlturm

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung in einem Verdunstungskühlturm zur Kühlung von Wasser durch Luft, die in einer Zone an der Basis des Kühlturms gegen dessen Achse gerichtet eintritt, durch Kaminwirkung nach oben strömt und auf ihrem Wege das durch ein Rohrsystem verteilte, an oberhalb der Zone des Lufteintritts angeordneten Rieselelementen herabrinnende Wasser im Gegenstrom kühlt.

Verdunstungskühltürme mit Wärmeübergang im Gegenstrom sind in den verschiedensten Bauarten bekannt. Oft· werden horizontal

6 0 9 8 10/0216

2U32O5

- 2 - 101/74

liegende Rieselelemente verwendet, die aufeinander aufliegen., Auch vertikale Platten oder Gitter für herabrinnende Wasserfilme sind bekannt (McKelevey & Brook, The industrial Cooling Tower, Amsterdam, Elsevier Publ.Co. 1959). In beiden Fällen wird das Gewicht über eine Tragkonstruktion auf den Boden übertragen, wobei ein Teil des für den Lufteintritt vorgesehenen Raumes beansprucht wird. - Ferner ist es bekannt, das

von den Rieselelementen als Regen

herabfliessende, gekühlte Wasser in einem etwa in Bodenhöhe liegenden Auffangbecken zu sammeln.

Den bekannten Konstruktionen haften viele Mängel an. Die wesentlichsten sind: Der Widerstand entgegen der Luftströmung ist relativ gross. Ausser dem Anteil, der in den für den Wärmeaustausch bestimmten Einbauten unvermeidlich vorhanden ist, wird er noch wesentlich vergrössert durch den Tropfenregen unterhalb dieser Einbauten und durch die Tragkonstruktionen, die bis zum Auffangbecken herunterreichen oder in diesem stehen. Zur Verminderung des Widerstandes wird versucht, die geometrischen Dimensionen zu vergrössern, nämlich einerseits die Strömungsquerschnitte, andererseits die Höhe des Turmes, um den erforderlichen Druckunterschied aufzubringen. - Bin weiterer

Nachteil ist, dass das Wasser eine relativ grosse Höhe vom Austritt aus den Kühlelementen bis zum Auffangbecken verliert. Dieser Verlust an potentieller Energie muss

6 09810/0216

101/74

durch zusätzliche Pumparbeit wettgemacht-werden. - Die Die Einbauten stehen meistens in mechanischer Wechselwirkung miteinander und behindern sich gegenseitig beim Ein- und Ausbau. In vielen Fällen entstehen beim Herunterfallen des gekühlten Wassers oder beim Auftreffen der Wassertropfen auf die Spiegelfläche des Beckens ein nebelartiges Gebilde, bestehend aus feinen Wassertröpfchen. Diese können durch den Luftstrom mitgerissen werden, es entstehen Wasserverluste, ohne dass dabei eine Kühlwirkung eintritt, oder es sind Tropfenfangeinrichtungen notwendig_s welche aber die feinen Tropfen nur zum Teil erfassen können. Das herabtropfende Wasser verursacht ausserdem störend empfundene Schallwirkungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einbauten in einem Verdunstungskühlturm derart anzuordnen, dass sie - gute Kühlleistung selbstverständlich vorausgesetzt - der Luftströmung einen nur geringen Widerstand bieten, dass die Rieselelemente auf einfache Weise ein- und ausbaubar sind und die Nebelbildung sowie die störenden Schallwirkungen auf ein Minimum reduziert sind.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, dass die Rieselelemente an einer an einem zentralen Stützmast befestigten Tragkonstruktion hängend angebracht sind und die Zusammenführung des an den Rieselelementen herabrinnenden, ge-

609810/0216

lül/74

kühlten Wassers oberhalb der Zone des Lufteintritts in den Kühlturm unter Vermeidung von Tropf enbildunp; erfolgt, wodurch die Zone des Lufteintritts im wesentlichen frei von strömungsbehindernden Einbauten ist.

Durch den zentralen Stützmast., an welchem die gesamte Tragkonstruktion für die Rieselelemente befestigt ist, bleibt der untere Teil des Kühlturmes im wesentlichen frei von störenden Einbauten. Der Widerstand für die strömende Luft ist daher in diesem Turmteil sehr klein. Die Rieselelemente können dank der Aufhängung eng nebeneinander angeordnet werden und sind ein-

^s ich
zein austauschbar, ohne)beim Ein- oder Ausbau gegenseitig zu behindern. Entsprechend dem kleinen Strömungswiderstand kann die Höhe des Kühlturms niedrig gehalten werdenj Die Tragkonstruktion kann im wesentlichen aus dem Tragring und auf Zug beanspruchten Drahtseilen bestehen, wodurch sie einfach, billig und stabil ist. Wenn die Tragkonstruktion auch noch das Rohrsystem für die Verteilung des Wassers trägt und nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung das Rohrsystem als Traggerüst für die Rieselelemente ausgebildet ist, ergeben sich weitere Vorteile und Verbilligungen. Jedes Rieselelement kann in.eine Spitze auslaufen - es können auch deren mehrere sein -, die in ein Seil übergeht, an welchem das gekühlte, gegen die Spitze zusammengeführte Wasser eines Rieselelements herabrinnt.

609810/0216

- 5 - 101/74

Diese Seile können in einer Sammelvorrichtung enden. Bei einer erf indungsgem'issen Ausführung ist die Sammelvorrichtung oberhalb der Zone des Lufteintritts in den Kühlturm angeordnet und weist Rinnen auf, die direkt oder über weitere Rinnen das Wasser zu einem Behälter leiten, der vorteilhafterweise am zentralen Stützmast befestigt ist. Anstelle eines einzigen Behälters können auch mehrere kleinere Behälter vorgesehen werden, die miteinander kommunizieren. Das gesammelte Wasser kann durch geschlossene Rohre abgeleitet werden, wodurch Druckhöhe am Zulauf zur Pumpe gewonnen und die Pumparbeit verkleinert wird. Massgebend ist der Wasserspiegel im Wasserbehälter. Es können aber auch die Rieselelemente zu Gruppen zusammengefasst sein und die Seile von den Spitzen einer Gruppe in ein einziges Seil übergehen, das in einem auf Bodenhöhe angeordneten Becken für das gekühlte Wasser befestigt ist. In beiden Fällen entstehen durch die an den Rieselelementen herabrinnenden Wasserfilme keine Tröpfchen, welche den Strömungswiderstand der Luft vergrössern, es geht praktisch kein Wasser verloren und die Lärmentwicklung ist verhindert.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Verdunstungskühlturm mit er-

609810/0216'

2U3205

findungsgemässen Einrichtungen, in der linken und in der rechten Hälfte unterschiedliche Ausführungen;

Fig. 2 ein Rieselelement in Ansicht;

Fig. 3 das Rieselelement nach Fig. 2 in Seitenansicht;

Fig. 4 eine Variante zu Fig. 2 in Ansicht;

Fig. 5 mehrere Rieselelemente nach Fig. ^ in Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt die Schale 1 des Kühlturmes, die auf den Stützen steht. Am zentralen Stützmast 3 sind die Drahtseile k mit dem zwischengeschalteten Tragring 5 befestigt, welche das Rohrsystem für die Verteilung des zu kühlenden Wassers und die Rieselelemente tragen. In der linken Hälfte der Fig. 1 ist dieses Rohrsystem angedeutet, das mit 6 bezeichnet und als Traggerüst für die Rieselelemente ausgebildet ist, die innerhalb der Zone 7 hängend angeordnet sind. Unterhalb der Zone 7 ist die Sammelvorrichtung 8 für das gekühlte Wasser vorgesehen, die es zum Wasserbehälter führt, von wo es in geschlossenen Rohren der ' (nicht eingezeichneten) Pumpe zugeleitet wird.

Eines der so verwendeten Rieselelemente 10 ist in den Fig. 2

609810/0216

, 2U32O5

und 3 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht es aus der Prallplatte 11 zur Vergleichmässigung des Wasserfilms und aus dem Gitterwerk 12. Es läuft nach unten in drei Spitzen 13 aus, von denen jede in ein Seil 14 übergeht, das in je einer Wasserrinne 15 befestigt und dadurch gleichzeitig gespannt ist. Die Wasserrinne 15> in der die Seile mehrerer Rieselelemente enden, ist ein Teil der Sammelvorrichtung 8. Die Wasserrinne 15, die eine kleine Neigung aufweist, führt zu einer Sammelrinne oder direkt zu einem der Wasserbehälter 9, von denen auch mehrere an der Peripherie des Kühlturmes vorhanden sind. Die ganze Sammelvorrichtung 8 einschliesslich den Wasserbehältern 9 kann am zentralen Stützmast 3 und an der Schale 1 des Kühlturms befestigt sein, sie kann aber auch von den Rieselelementen getragen werden, indem sie an dieselben angehängt wird.

Die Betriebs- und Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist die folgende: Das warme, zu kühlende Wasser wird von der Pumpe hochgepumt und durch das Rohrsystem 6 zunächst grob und nachher fein verteilt, wobei im Rohrsystem je eine Ausmündung für jedes Rieselelement vorgesehen ist, an denen das Wasser als Film herabrinnt und sich dabei abkühlt. Zufolge der Oberflächenspannung rinnt das gekühlte Wasser entlang den Spitzen 13 und den Seilen 14 ab und gelangt ohne Tröpfchenbildung oder Lärmentwicklung in die Sammelvorrichtung 8, von wo es, wie schon oben erwähnt, zum Wasserbecken 9 weitergeleitet wird.

609810/0216

8 101/74

Die Luft kann am ganzen Umfang des Kühlturmes praktisch unbe-

ein-j

hindert gegen die Mitte ^strömen, wird durch die Kaminwirkung des Turmes nach oben gesaugt und steigt zwischen den Rieselelementen hoch. Hierbei erwärmt sie sich, nimmt Wasserdampf auf und verlässt anschliessend den Turm.

In der rechten Hälfte der Fig. 1 ist in der Zone 7, die mit Rieselelementen dicht belegt ist, nur ein einzelnes Rieselelement l6 dargestellt, das nur eine Spitze 13 aufweist. Auch bei dieser Ausführung wird das am Rieselelement herabrinnende Wasser noch oberhalb der Zone des Lufteintritts in den Kühlturm zusammengeführt und entlang dem Seil I^ nach unten geleitet, welches in dem auf Bodenhöhe angeordneten Wasserbecken 17 befestigt ist.

In den Fig. k und 5 sind mehrere solche Rieselelemente 16 dargestellt. Sie sind am Rohrsystem 6 für die Verteilung des zu kühlenden Wassers aufgehängt, die Seile I¹J sind an Haken 18 befestigt, die in den Boden 19 eingelassen sind. Eine derartige Ausführung hat den Nachteil, dass die Zone des Lufteintritts in den Kühlturm durch eine grosse Zahl von Seilen verbaut ist. Die freie Lufteinstromung wird dadurch behindert, noch ungünstiger aber wirkt sich aus, dass es praktisch nicht mehr oder nur mit erheblichem Aufwand oder Raumverlust möglich/ist, die Rieselelemente einzeln auszutauschen.

60981 fJ/f) 216

- 9 - 101/74

Aus diesen Gründen ist es vorteilhaft, die Rieseleimente baulich zu Gruppen zusammenzufassen und die Seile von den Spitzen aller Rieselelemente einer Gruppe in ein einziges Seil übergehen zu lassen, das bis zum Wasserbecken oder bis zum Boden herunterführt. Die Anzahl der Seile in der Zone des Lufteintritts wird so auf ein Minimum reduziert und dadurch der Raum unter den Rieselelementen zu Kontrollzwecken und Montagearbeiten begehbar.

6098 10/0216

Claims

- 10 - 101/74 D

Patentansprüche

l.y Einrichtung in einem Verdunstungskühlturm zur Kühlung von Wasser durch Luft, die in einer Zone an der Basis des Kühlturms gegen dessen Achse gerichtet eintritt, durch Kaminwirkung nach oben strömt und auf ihrem Wege das durch ein Rohrsystem verteilte, an oberhalb der Zone des Lufteintritts angeordneten Rieselelementen herabrinnende Wasser
im Gegenstrom kühlt, dadurch gekennzeichnet, dass die Rieselelemente (10,16) an einer an einem zentralen Stützmast (3) befestigten Tragkonstruktion hängend angebracht sind
und die Zusammenführung des an den Rieselelementen herabrinnenden, gekühlten Wassers oberhalb der Zone des Lufteintritts in den Kühlturm unter Vermeidung von Tropfenbildung erfolgt, wodurch die Zone des Lufteintritts im wesentlichen frei von strömungsbehindernden Einbauten ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion im wesentlichen aus Drahtseilen (4)
und einem Tragring (5) besteht, welche das Rohrsystem (6) für die Verteilung des Wassers und die Rieselelemente (10, 16) tragen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

6098 10/0216

- 11 - 101/74 D

das Rohrsystem (6) für die Verteilung des Wassers als Traggerüst für die Rieselelemente (10,16) ausgebildet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rieselelemente (10,16) einzeln austauschbar sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rieselelement (10,16) nach unten in mindestens eine Spitze (13) ausläuft, die in ein Seil (IU) übergeht.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seile (IU) in einer Sammelvorrichtung (8) für das gekühlte Wasser enden, die oberhalb der Zone des Lufteintritts in den Kühlturm angeordnet ist, und geschlossene Rohre für die Ableitung des gesammelten Wassers vorgesehen sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rieselelemente (10,16) zu Gruppen zusammengefasst sind und die Seile (IU) von den Spitzen (13) aller Rieselelemente einer Gruppe in ein einziges Seil übergehen^ das in einem auf Bodenhöhe angeordneten Wasserbecken (17) für das gekühlte Wasser befestigt ist.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

6098 10/0216