DE2524961A1 - Verfahren zum kuehlen von abwaessern - Google Patents

Description

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

1-1395

3. Juni 1975

Verfahren zum Kühlen von Abwässern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ruh Im von Abwässern, deren Temperatur höher ist als die Temperatur der sie umgebenden Atmosphäre.

Durch die zunehmende Einleitung von thermischen Abwässern in Flüsse kommt es zu einer Erhöhung der Temperatur, die eine Änderung des biologischen Gleichgewichtes der Flüsse zur Folge hat.

Diese umweltgefährdenden Probleme sind bereits erkannt worden, jedoch fehlen bisher wirksame Maßnahmen, eine XJb er schreitung der Wärmebelastbarkeit der Flüsse zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es in einfacher und wirtschaftlicher Weise möglich ist, die den Abwässern zugeführte Wärme an die umgebende Atmosphäre abzugeben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß durch die Abwässerwärme ein in einem geschlossenen System befindliches Medium verdampft wird und der Dampf außerhalb des Abwassers zum Kondensieren gebracht wird. Das Medium entnimmt dabei dem Abwasser die für den Verdampfungsvorgang erforderliche Wärme und gibt sie beim Kondensieren an die umgebende Atmosphäre ab.

Zur Durchführung des Verfahrens hat sich eine Vorrichtung als besonders zweckmäßig erwiesen, die aus einem um nahezu 90 gebogene Rohr begrenzter Länge besteht, dessen eines Ende in dem zu kühlenden Abwasser nahezu waagerecht gelegen ist und dessen anderes Ende nahezu senkrecht in die das Abwasser

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umgebende Atmosphäre hineinragt. Die Enden sind gasdicht verschlossen und der Innenraum mit einem flüssigen Medium zum Teil gefüllt. Von diesen Vorrichtungen können eine Vielzahl in den Abwässern eingetaucht sein, so daß eine kontinuierliche Wärmeabfuhr aus dem Abwasser an die umgebende Atmosphäre möglich ist. Sie können vorteilhaft an Brücken oder an speziel dazu erstellten Gerüsten in großer Zahl angebracht werden. Insbesondere bei Kraftwerksabwässern, die bis zu 40 erwärmt sind, wäre auf diese Weise eine umweltfreundliche Kühlung um mehrere Grad leicht und insbesondere ohne Betriebskosten möglich. Eine besonders vorteilhafte Konstruktion besteht darin, daß in dem Rohr ein Innenrohr angeordnet ist, welches kürzer als das Außenrohr ist, so daß zwischen das Außenrohr verschließenden Kappen ein freier Raum verbleibt, daß das in dem Abwasser gelegene Rohrende leicht nach oben geneigt ist und das flüssige Medium in einer solchen Menge vorliegt, daß sein Niveau in jedem Fall unterhalb der Öffnung des Innenrohres im geneigten Ende gelegen ist und im Scheitelpunkt den gesamten Querschnitt des Außenrohres füllt.

Das Außenrohr sollte zweckmäßigerweise als metallisches Wellrohr, vorzugsweise aus Kupfer, ausgebildet sein. Wellrohre haben den Vorteil, daß sie gut biegbar sind und aufgrund ihrer vergrößerten Oberfläche den Wärmetausch sowohl an der Verdampfungs- als auch an der Kondensat ions seit e erhöhen. Kupfer bietet sich insbesondere wegen seines guten Wärmeleitvermögens und seiner Korrosionsbeständigkeit gegen aggressive Medial an. Aber auch die Verwendung von Wellrohren aus einer Kupfer-Nickel-Legierung bzw. aus Edelstahl wäre möglich* Die Anforderungen an das Innenrohr sind nicht so hoch, so daß dieses vorteilhafterweise aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt werden kann. Es könnte aber auch hier ein mit einer wärmeisolierenden Schicht versehenes Innenrohr aus Metall verwendet werden. Auf jedes Ende des schraubenlinien-

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förmig gewellten Außenrohres 1st eine Kappe mit einem der Wellung des Außenrohres angepaßten Grobgewinde aufgeschraubt und gasdicht verlötet oder verschweißt. Zumindest eine Kappe sollte mit einem Ventil versehen sein, welches ein Absaugen der Luft und ein Einfüllen des Mediums ermöglicht.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen eine Vielzahl von Rohren geringen Querschnitts zu einem Bündel zu vereinigen und das in die Atmosphäre ragende Ende des Bündels aufzufächern. Dadurch wird eine intensive Kühlung an der Kondensationsseite erreicht.

Die Erfindung ist anhand von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Der grundsätzliche Aufbau in Figur 1 besteht aus einem Innenrohr 1 und einem Außenrohr 2, die zweckmäßigerweise koaxial zueinander angeordnet sind. Das Rohrsystem ist nach Art eines Bumerangs abgewinkelt, wobei der Winkel 3. zwischen den freien Enden etwas kleiner als 90 ist. Das eine Ende 3 des Rohrsystems ist in dem zu kühlenden Abwasser geneigt angeordnet, während das andere Ende 4 senkrecht in die Atmosphäre hineinragt. Beide Enden sind durch Kappen 5 und 6 druckdicht verschlossen, und der Innenraum des Rohrsystems ist evakuiert und mit einem geeigneten Medium gefüllt. Die Menge des eingefüllten Mediums und der gewählte Knickwinkel Ot sind so bemessen, daß sich das Niveau des flüssigen Mediums so einstellt, daß es unterhalb des Endes des Innenrohres 1 gelegen ist und im Knick den ganzen Querschnitt des Außenrohres 2 füllt. Der sich im Scheitel des Winkel bildende Flüssigkeitssumpfbedeutet eine Drucksperre, so daß der Dampf am oberen Ende 3 des Rohrsyetems ine Innenrohr 1 entweicht und aufgrund der sich wegen des Temperaturunterschieds ausbildenden Druckdifferenz zum End· k strömt, dort austritt und am Außenrohr 2 kondensiert.

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Mit Hilfe dieses speziellen Kühlrohrs ist eine kontinuierliche Kühlung von Abwässern leicht und ohne Betriebskosten möglich. Beim Verdampfen des Mediums im Bereich 3 des Rohrsystems wird dem Abwasser Wärme für den Verdampfungsvorgang entzogen, die im Bereich 4 des Rohrsystems bei Kondensation des Mediums an der Wandung des Außenrohres 2 wieder frei wird.

Das Außenrohr 2 ist als metallisches Wellrohr mit einer schraubenlinienförmigen Wellung ausgebildet und besteht zweckmäßigerweise aus einem korrosionsfesten Metall wie Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aber aus Edelstahl. Das Innenrohr 1, an welches keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden, kann aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polyamid etc., hergestellt sein.

Die Herstellung solcher Rohre geschieht vorteilhafterweise so, daß man um einen Schlauch aus einem geeigneten Kunststoff koiünuierlich ein Metallband zum Sch litzrohr formt, dieses längsnahtverschweißt und anschließend wellt. Die Welltiefe sollte dabei so gewählt sein, daß die Wellentäler auf der äußeren Oberfläche des Kunststoff Schlauches 1 aufliegen. Es kann aber auch für einige Anwendungsfälle vorteilhaft sein, den Außendurchmesser des Innenrohres 1 wesentlich kleiner als die lichte Weite des Außenrohres 2 zu wählen und das Innenrohr 1 in dem Außenrohr durch Abstandshalter in Lage zu halten. Dadurch kann die Oberfläche des verdampfenden flüssigen Mediums vergrößert werden. Unmittelbar hinter der Fertigungseinrichtung kann das auf diese Weise hergestellte Rohrsystem auf übliche Kabeltrommeln aufgewickelt werden. Bei Bedarf können dann die benötigten Längen von der Kabeltrommel abgenommen werden. Auf die Enden werden Kappen 5 und 6, die ein der Wellung des Außenrohres 2 angepaßtes Grobgewinde aufweisen, aufgeschraubt und mit dem Außenrohr 2 druckdicht verlötet, verschweißt oder verklebt. Mit Hilfe eines

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Ventils 7 kann das Rohrsystem ^unächwt evakuiert und anschließend mit einem geeigneten Medium gefüllt werden.

Im Bereich 3 des Rohrsystems können zwischen dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2 noch Netze angeordnet sein, die eine Verdampfung intensivieren. Die Kühlzone im Bereich der Kappe 5 kann zur Unterstützung des Wärmeaustausche mit Luft aus mehreren nicht mehr dargestellten Kühlfingern bestehen, deren Kondensat gesammtel und in den zwischen dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2 befindlichen Hohlraum geleitet wird und in den Flüssigkeitssumpf strömt.

Figur 2 zeigt ein Kühlrohr, welches aus einem einzelnen an seinen Enden verschlossenen Rohr besteht. Das Ende 3 des Rohres verläuft nahezu waagerecht und das Niveau des Mediums ist so gewählt, daß es das Ende 3 des Rohres ca. zur Hälfte ausfüllt. Die Länge und der Innendurchmesser des Endes 4 sind so aufeinander abgestimmt, daß das an der inneren Rohrwandung herabfließende Kondensat nicht durch den nach oben strömenden Dampf mitgerissen wird.

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Claims (10)

1. Kabel- und Metall werke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
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3. 3. Juni 1975

   Patentansprüche

   1. Verfahren zum Kühlen von Abwässern, deiei Temperatur höher ist als die Temperatur der sie umgebenden Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Abwasserwärme ein in einem geschlossenen System befindliches Medium verdampft und der Dampf außerhalb des Abwassers zum Kondensieren gebracht wird.

   2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein um nahezu 90 gebogenes Rohr begrenzter Lange, dessen eines Ende (3) in dem zu kühlen-, den Abwasser nahezu waagerecht gelegen ist und dessen anderes Ende (4) nahezu senkrecht in die das Abwasser umgebende Atmosphäre ragt, dessen Enden gasdicht verschlossen sind und dessen Innenraum mit einem flüssigen Medium zum Teil gefüllt ist.

   3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr (2) ein Innenrohr (l) angeordnet ist, welches kurzer als das Außenrohr (2) ist, so daß zwischen das Außenrohr (2) verschließenden Kappen (5i°) ein freier Raum verbleibt, daß das in dem Abwasser gelegene Rohrende (3) leicht nach oben geneigt ist und das flüssige Medium in einer solchen Menge vorliegt, daß sein Niveau in jedem Fall unterhalb der Öffnung des Innenrohres (l) im geneigten Ende (3) gelegen ist und im Scheitelpunkt den gesamten Querschnitt des Außenrohres füllt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (2) als metallisches Wellrohr, vorzugsweise aus Kupfer ausgebildet ist.

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5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (l) aus Kunststoff besteht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenlinienförmige Wellung des Außenrohres

   (2) fest auf der Außenwandung des Innenrohres (l) aufliegt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedes Ende des schraubenlinienförmig gewellten Außenrohres (2) eine Kappe (5i6) mit einem der Wellung angepaßten Grobgewinde aufgeschraubt und gasdicht verlötet oder verschweißt ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kappe (5) mit einem Ventil (7) versehen ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Rohren geringen Querschnitts zu einem Bündel vereinigt sind.
10. 10. Vorrichtung nach Anqruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß das in die Atmosphäre ragende Ende des Bündels aufgefächert ist.

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