DE2751111C2 - - Google Patents
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- F28F25/10—Component parts of trickle coolers for feeding gas or vapour
- F28F25/12—Ducts; Guide vanes, e.g. for carrying currents to distinct zones
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
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Description
Die Erfindung betrifft einen,
kombinierten Naß-Trocken-Kühlturm nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiger Kühlturm ist aus der
US-PS 39 23 935 bekannt. Dort
ist sowohl dem Trockenabschnitt als auch dem
Verdunstungskühlabschnitt eine gemeinsame
Ventilatoreinrichtung zugeordnet, die die vom
Trockenabschnitt kommende heiße, trockene Luft und die
vom Verdunstungskühlabschnitt kommende heiße, feuchte
Luft in eine Abgabekammer saugt, dort die trockenen und
feuchten Luftströme vermischt, die mittels der
Ventilatoreinrichtung aus dem Kühlturm in die Atmosphäre
abgegeben werden. Der bekannte Kühlturm weist den
Nachteil auf, daß er einen hyperbolischen Kamin
benötigt, um eine unerwünschte tiefe Ablenkung und
Verbreitung der heißen, feuchten Luft, verursacht duch
die bestehenden Windströme, zu verringern. Eine
derartige tiefe Ablenkung und das Verbreiten der heißen,
feuchten Luft bedingt eine Rezirkulation der Luft, was
zu einer Erniedrigung des Gesamtkühlvermögens des
Kühlturmes führt, ferner sind Niederschläge auf
benachbarten Gebäudeteilen zu verzeichnen, was bei
kalter Witterung gegebenenfalls zur Eisbildung führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
kombinierten Naß-Trocken-Kühlturm derart auszubilden,
daß er besonders Widerstand gegen die Rezirkulation
von erhitzter Abgabeluft in die Lufteinlässe des Turmes
bietet und daß das Luftabgabeverhalten dazu dient, die
unerwünschte tiefe Ablenkung und Verbreitung von heißer
feuchter Abgabeluft beträchtlich zu verkleinern und
daß winderzeugte negative Druckturbulenzen am
Windabfall des Turmes weggetrieben werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß
eine erste Einrichtung einen Abgabeweg für den durch
den Trockenabschnitt geleiteten Luftstrom bildet, wobei
die erste Einrichtung eine Vielzahl von nach oben
gerichteten Abgabeschächten für die trockene Luft und
eine erste Ventilatoreinrichtung aufweist, und daß eine
zweite Einrichtung einen Abgabeweg für den durch den
Verdunstungskühlabschnitt geleiteten Luftstrom bildet,
wobei der zweiten Einrichtung eine zweite
Ventilatoreinrichtung zugeordnet ist und einen nach oben
gerichteten Abgabeschacht für die feuchte Luft aufweist,
wobei die Abgabeschächte für die trockene Luft
beabstandet zum Abgabeschacht für die feuchte Luft
angeordnet sind und diesen umgeben.
Der Trockenabschnitt des Turmes besteht aus einem Paar
hochliegender, schräg orientierter Abteilungen von
wasserbefördernden Zuführungen, die an den
gegenüberliegenden Seiten der Verdunsterabschnitte
für das serienweise Fließen des zu kühlenden heißen
Wassers durch die Trocken- und Verdunstungsabschnitte
angehoben sind. Der Naß-Trocken-Kühlturm weist einen
erhöhten Kühlabschnitt mit Trockenoberfläche, einen
darunter befindlichen Verdunstungsabschnitt und
Einrichtungen auf für das jeweilige Ziehen von aus der
Umgebung kommenden kalten Luftströmen durch Trocken-
bzw. Verdunstungsabschnitte und für die Abgabe von
heißer trockener Luft aus dem trockenen
Oberflächenabschnitt in einer Weise auf, daß wenigstens
teilweis die aus den Verdunstungsabschnitten kommende
heiße feuchte Luft umgeben wird, was gewährleistet, daß
die tiefe Ablenkung und das Verbreiten von innerer,
heißer feuchter Luft verringert wird und dadurch
Ablagerungen und Korrosionen auf der angrenzenden
Anlage vermieden werden. Damit ist gewährleistet, daß
heiße feuchte Luft mit der heißen trockenen Luft vor der
Abgabe angemessen gemischt wird, so daß irgendwelche
Ablagerungen und Korrosionen vermindert werden. Das
Mischen von heißer und trockener Luft außerhalb und über
dem Turm hemmt überdies die Bildung von sichtbaren
Nebelfahnen über dem Turm.
Die getrennten Luftzüge für die Trocken- und die
Verdunsterabschnitte des Turmes bewirken, daß die
Luftströme, die von jedem der Abschnitte ausgehen,
getrennt an die Atmosphäre abgegeben werden können;
ferner sind im Turm Wege für die Abgabeluft vorgesehen,
um das Vermischen von heißer feuchter Luft aus den
Verdunsterabschnitten und von heißer trockener Luft aus
den Trockenabschnitten vor der Abgabe der Luftströme in
die Atmosphäre zu verhindern, so daß sich die heiße
feuchte Luft in einer zentralen, relativ hohen
kinetischen energieführenden Säule, die eine maximale
Höhe erreicht, bevor eine deutliche Auflösung eintritt,
befindet.
Eine der wichtigsten Vorteile der Erfindung besteht
darin, daß die vorherrschenden Winde, die durch den
Ventilatordurchgang, der zwischen den
Verdunsterabschnitten liegt, hindurchtreten und dazu
dienen, die winderzeugten negativen Druckturbulenzen
und Wirbelströme, die normalerweise bei rechteckigen
Türmen aerodynamisch erzeugt werden, zu belüften,
wirkungsvoll zu unterbrechen. Eine derartige Belüftung
ist äußerst wichtig, um die Rezirkulation der heißen
Abgabeluft zurück zu den an der Leeseite des Turmes
liegenden Lufteinlässen der Trocken- und der
Verdunsterkühlabschnitte zu verkleinern. Die
Bodenbelüftung des Turmes mit Hilfe der herrschenden
Windströme unter dem Trockenabschnitt und zwischen den
Verdunsterabschnitten ist unerwartet wirkungsvoll in
der Belüftung und Unterbrechung der Bildung solcher
großer Turbulenzen und Wirbelströme, so daß die
normalerweise von Innen bewirkte Heißluft-Rezirkulation
beträchtlich herabgesetzt wird. Das bisher bei den mit
mechanisch zugeführter Zugluft arbeitenden schachtfreien
Türmen von rechteckiger Bauart angetroffene Problem der
Rezirkulation ist daher zu einem großen Teil gelöst. Die
vertikale Aufgabe von heißer trockener Luft aus dem Turm
verhindert die zentrale Abgabe von heißer feuchter Luft
zu äußerster Ablenkung und Verbreitung in geringeren
Höhen, die Ablagerungen und/oder Korrosionen auf den
angrenzenden Anlagen verursachen kann. Obwohl diese
Erscheinung noch nicht vollständig aufgeklärt ist, wird
angenommen, daß die umgebende heiße Trockenluft eine
Schranke um die feuchte Luft bildet und so diese nach
oben bringt, wo sie sich verbreiten und ohne Schaden
anzurichten, dispergieren kann. Selbst bei starken
Windverhältnissen, die normalerweise eine starke
Ablenkung und Ausbreitung verursachen, wird überdies die
feuchte Luft wirkungsvoll mit der umgebenden trockenen
Luft vermischt, so daß das ergebende Luftgemisch einen
geringeren Feuchtigkeitsgehalt hat. Das
Luftabgabeverhalten des Turmes dient auch dazu, um das
Problem der Nebel- oder Fahnenbildung über dem Turm
wesentlich abzuschalten. Es ist beobachtet worden, daß
die getrennten trockenen und feuchten Luftströme, selbst
ohne Vorvermischung im Turm, sich angemessen vermischen,
um eine sichtbare Fahnenbildung zu verhindern. Der
primäre Vorteil der üblichen Masttrockentürme ist daher
in der vorliegenden Erfindung erhalten geblieben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigen die Zeichnungen in
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines
Naß-Trocken-Kühlturmes mit
mechanisch geregelter Zugluft;
Fig. 2 eine Draufsicht des in Fig. 1 gezeigten Turmes
mit weggelassenen Teilen;
Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 1 und 2 gezeigten
Turmes mit weggelassenen Teilen und
Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht längs der Linie 4-4
der Fig. 3 mit bestimmten inneren Einzelheiten
des Turmes.
Der Kühlturm 10 mit durch Ventilatoren
eingesaugter Luft ist im allgemeinen rechteckig im
Aufbau und weist in den Naß-Trocken-Abschnitten
hintereinander geschaltete, den Wasserströmungsbahnen
parallele Luftwegbahnen auf (Fig. 2). Der Turm 10 umfaßt
mehrere, auf Abstand voneinander gehaltene, nasse oder
Wasserverdunstungstrimmerabschnitte 12 zusammen mit
einem Wasserkühlabschnitt mit trockener Oberfläche 14,
der vorzugsweise ein Paar seitlich angeordnete Behälter
(Bänke) 16 von indirekten
Zwei-Wege-Heißwasser-Wärmerohraustauschern hat, wobei
diese in erhöhter Position schräg liegen und wegen der
Schwerkraftströmung des Wassers in den
Verdunsterabschnitten 12 angeordnet sind. In dem
gezeigten Turm 10 sind die verlängerten Behälter 16
voneinander durch aufrechte, quer sich erstreckende
Trennwände 18 geteilt, so daß der Turm getrennte,
benachbarte Zellen 20 und 22 aufweist. Jede dieser
Zellen enthält einen der Verdunsterabschnitte 12 und
einen entsprechenden darüberliegenden Teil des
Doppelbehälter-Trockenabschnittes 14. Der unbeschränkte
Raum zwischen den Verdunsterabschnitten 12 dient als
Belüftungsdurchgang 23. Der Turm umfaßt schließlich
getrennte, durch 20 und 26 bezeichnete
Lüftungseinrichtungen für den Verdunsterabschnitt 12
bzw. den Trockenabschnitt 14 zusammen mit einem
darunterliegenden Kaltwasserbecken 28 und einer Rohr-
Rücklaufleitung für das Kaltwasser 29.
Jeder Verdunstertrimmerabschnitt 12 hat einen im
allgemeinen rechteckigen, kastenförmigen Aufbau und
umfaßt ein Paar identischer, auf Abstand gehaltener,
gegenüberliegender Verdunstungseinheiten 30, die
zusammen mit den lochfreien Seitenwänden 32 eine
gemeinsame zentrale Windkammer zwischen diesen bilden.
Jede Verdunstungseinheit 30 ist von herkömmlicher Bauart
und hat ein zuoberst liegendes, allgemein horizontal
sich erstreckendes, mit Öffnungen versehenes
Heißwasserverteilungsbecken 36. Jede Verdunstereinheit
30 umfaßt auch die gewöhnlich schräg liegenden, neben
der geneigten Lufteinlaßfläche angeordneten
Einlaßjalousien 40.
Der Trockenabschnitt 14 umfaßt, wie bereits erläutert,
vorzugsweise ein Paar auf Abstand gehaltene identische
Behälter 16 mit den das heiße Wasser befördernden
indirekten Wärmeaustauschrohrleitungen, die gewöhnlich
als Rippenrohre ausgebildet sind. Wie die Fig. 4 zeigt,
sind die betreffenden Bänke 16 erhöht über den zentral
darunter befindlichen und sich gegenüberliegenden
Verdunsterabschnitten 12 angebracht. Die Behälter 16
sind vorzugsweise vom Zwei-Weg-Typ und, wie gezeigt,
schräg angeordnet, damit das Fließen des Wassers
entsprechend der Schwerkraft in die darunterliegenden
Verdunsterabschnitte erleichtert wird. Dies hat den
Vorteil, daß ein maximaler Kühleffekt über die
Gesamtlänge der Leitungsbänke erhalten wird, während
das Erfordernis des Pumpens über den Anschlußkopf bis
in den Turm verringert wird. In der besonders
bevorzugten Ausführungsform ist jede Bank 16 mit einer
für die Abgabe von heißem Wasser geeigneten
Zwei-Weg-Syphonschleife versehen, so daß das
Erfordernis des Pumpens in den Abschlußkopf verringert
wird und ein vollständiges Drainieren der Rohrleitungen
ermöglicht wird, um wegen des Frostschutzes bei kaltem
Wetter den Turm abzuschalten und dadurch die Zufuhr des
Wassers zu den Behältern 16 zu unterbrechen. Das
Restwasser in den Bänken 16 fließt aufgrund der
Schwerkraft entweder durch die Verdunstungseinheiten
oder umgeht dies, so daß dieses Wasser in den Bänken 16
nicht einfriert. Die betreffenden Teile der
Zwei-Weg-Rohrleitungen sind vorzugsweise vertikal in
Gruppen zusammengefaßt. Der mit Ventilen versehene
Heißwassereinlaß 46 ist in üblicher Weise neben dem
unteren Ende der obersten Zwei-Weg-Rohrleitungsteile mit
den obersten Anschlußköpfen 47 angeordnet, damit ein im
wesentlichen gleichmäßiger Wasserstrom über die
Behälterlängen 16 gewährleistet ist. Die Rohrleitungen
für die Zuführung des heißen Wassers dienen dazu, das
Wasser zu den Einlaßrohren 46, die die jeweiligen
luftgekühlten Behälter 16 verbinden, zu bringen. Diese
Wasserzufuhranordnung gewährleistet es, daß der erste
Durchfluß des Wassers durch die Zwei-Weg-Anordnung
zuerst über den oberen Rohrleitungsteil und danach durch
den untersten Teil derselben erfolgt. Diese
Zwei-Weg-Strömungsanordnung wird in der Fig. 4 durch die
Pfeile 48 und 50 angegeben. Das Wasser wird dadurch
maximal gekühlt, daß die Temperatur des Wassers in den
untersten Leitungsrohrteilen sich dann der niedrigsten
in den Trockenabschnitt 14 eintretenden Umgebungsluft
nähert und die Luft durch und um die
Rohrleitungsabschnitte hindurchgeht.
Der Trockenabschnitt 14 enthält auch ein Paar von fast
trapezoidförmigen Endwänden 52, ein Paar auf Abstand
gehaltener, verlängerter, relativ schmaler Seitenwände
54, eine mit einer Öffnung versehene, allgemein
horizontal liegende Ventilatordecke oder Deckwand 56
und eine mit einer Öffnung versehene,
allgemeinhorizontale, auf Abstand gehaltene Bodenwand
58, die unmittelbar über den betreffenden
Verdunsterabschnitten 12 liegt und diese miteinander
verbindet (Fig. 4). Die Endwände 52 und Seitenwände
42 erstrecken sich von den betreffenden Bänken 16 nach
oben und bilden mit dem Ventilatordeck 56 der Bodenwand
58 der aufrechten Zwischenwand 18 die betreffenden
Luftabgabewege für die Trockenabschnittszellen 20 und
22. Zusätzlich erstreckt sich ein Paar auf Abstand
voneinander gehaltener, senkrechter, rohrförmiger
Zylinder 60 durch die Bodenwand 58. Die Zylinder 60
erstrecken sich nach oben durch das Ventilatordeck 56,
um getrennte Luftabgabewege für die heiße feuchte Luft
aus den einzelnen Verdunsterabschnitten 12 zu bilden.
Jede Bank 16 und die mit ihr verbundenen Einlässe und
Anschlußköpfe 46 und 47 sind in geneigter Lage durch
eine Serie auf Abstand voneinander gehaltener Streben 62
getragen. Die verlängerte, allgemein horizontal sich
erstreckende für jede Bank vorgesehene Heißwasserzufuhr
64 liefert das benötigte heiße Wasser längs der
Gesamtlänge der Bänke. Zu diesem Zweck sind die
Zufuhrleitungen mit den mit Ventilen versehenen
Einlässen 46 verbunden. Getrennte, abhängige mit
Ventilen ausgestattete Umgehungsleitungen 66 sind an den
Zwei-Weg-Wärmeaustauschleitungsbänken angeschlossen, die
an jedem Verdunstungsabschnitt 12 liegen, so daß die
Verdunsterabschnitte, soweit erforderlich, selektiv
umgangen werden. Dies gestattet die selektive Benutzung
des Turmes nur als einen vollständig indirekten oder
Trockenwärmeaustauscher bzw. alternativ als einen
Wärmeaustauscher mit Verdunsterabschnitten. Diese
beträchtliche Anpassungsfähigkeit ist zur Erhaltung
eines engen Temperaturbereiches unter weit variierenden
Umgebungsbedingungen wichtig.
Eine Ventilatoranlage 24 mit Einzugsluft ist für jeden
Verdunsterabschnitt 12 vorgesehen, die mit dem
entsprechenden Luftabgabezylinder 60 in Verbindung
steht. Jede Anlage 24 ist auf dem Ventilatordeck 56
angebracht und umfaßt einen elektrischen Antriebsmotor
70 und einen venturiförmigen Wiedergewinnungsschacht 72,
der um den Gebläseflügel 68 angeordnet ist, und im
wesentlichen mit dem Zylinder 60 zusammenpaßt.
Jeder Trockenzellabschnitt 20 und 22 umfaßt vier
lufteinziehende Ventilatoranlagen 26, von den ein jeder
etwas größer als die Ventilatoranlage 68 mit zentralem
Verdunsterabschnitt ist (Fig. 2). Die Ventilatoranlagen
26 für jede Zelle sind um die zentrale Ventilatoranlage
24 so angeordnet, daß sie diese im wesentlichen umgeben.
Jede Ventilatoranlage 26 ist von üblicher Bauart und
umfaßt einen rotierbaren Gebläseflügel 74, einen
Antriebsmotor 76 und einen die Geschwindigkeit
bestimmenden Wiedergewinnungsschacht 78. Wie leicht
einzusehen ist, dienen die Ventilatoranlagen 24 und 26
zum Einsaugen der Luft durch die Trocken- und
Verdunsterabschnitte bzw. für das Abgeben derartiger
Luft zurück an die Atmosphäre. Um die Betriebskontrolle
des Turmes zu erhöhen, sind die Ventilatoren
vorzugsweise zwei oder mehrstufig ausgebildet und
einzeln regelbar.
Beim Betrieb des Turmes 10 wird das zu kühlende Wasser
zuerst durch die Zufuhrleitungen 64 und die Einlässe
46 und schließlich in die getrennten Bänke 16 des
Trockenabschnittes 14 geleitet. Wie erläutert, geht
das heiße Wasser zuerst durch die obersten
Rohrleitungsteile nach oben und danach durch die
untersten Teile, damit eine möglichst enge Annährung
zwischen dem Wasser im Trockenabschnitt 14 und der
umgebenden Kühlluft erreicht wird. Auf jeden Fall wird
während dieses Durchganges von heißem Wasser durch die
Bänke 16 Kühlluft durch den Abschnitt 14 mit Hilfe der
zusammengefaßten Ventilatoranlage 26 gesaugt. Dies
verursacht einen indirekten merklichen Wärmeaustausch
zwischen dem Wasser in den Leitungsbänken 16 und der
umgebenden Luftströme, damit das Wasser teilweise
gekühlt in heiße trockene Abgabeluft geliefert wird, die
in üblicher Weise in im allgemeinen aufrechter Richtung
aus den Wiedergewinnungsschächten 78 abgegeben wird. Der
Durchgang der Luftströme durch jede Zelle des
Trockenabschnittes 14 ist durch die Pfeile 80 angegeben.
Das teilweise gekühlte Wasser aus den Bänken 16 fließt
dann mit Hilfe der atmosphärischen Luftabgabe in
Verdunstereinheiten 30. Das teilweise gekühlte Wasser
folgt der Schwerkraft durch den Füllkörper jeder Einheit
30 in normaler Weise. Während dieses von der Schwerkraft
bestimmten Fließens wird zusätzlich Kühlluft, wie durch
den Pfeil 82 gezeigt, durch die Verdunstungseinheiten 30
mit Hilfe der Ventilatoranlagen 24 gesaugt, um einen
direkten, quergerichteten, sich kreuzenden
Wärmeaustausch mit dem teilweise gekühlten, unter
Schwerkraft fließendem Wasser, zu erreichen. Dieser
Wärmeaustausch erzeugt heiße, feuchte Abgabeluft, die
durch die betreffenden Windkammern zieht und nach oben
durch die Abgabezylinder 60 für senkrechte Abgabe der
heißen feuchten Luft parallel zu den Abgabebahnen der
heißen trockenen Luft gerichtet ist.
Die Luftabgabewege für die heiße trockene Luft und
die heiße feuchte Luft im Turm 10 sind getrennt, damit
ein Vermischen von heißer und trockener Luft vor der
Abgabe vermieden wird. Überdies ist das Abgabeverhalten
derart, daß die heiße feuchte Luft wenigstens teilweise
von heißer trockener Luft umgeben ist.
Claims (3)
1. Naß-Trocken-Kühlturm mit einem trockenem Kühlabschnitt,
mit mindestens einem Naßkühlabschnitt und mit einer
Ventilatoreinrichtung zum Einziehen der umgebenden
Kühlluft in die Kühlabschnitte und zum Fördern der
erhitzten, feuchten und trockenen Luft durch den
Kühlturm, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste
Einrichtung (18, 52, 54, 56, 58, 78) einen Abgabeweg
für den durch den Trockenabschnitt (14) geleiteten
Luftstrom bildet, wobei die erste Einrichtung eine
Vielzahl von nach oben gerichteten Abgabeschächten
(78) für die trockene Luft und eine erste
Ventilatoreinrichtung aufweist und daß eine zweite
Einrichtung (32, 60) einen Abgabeweg für den durch
den Verdunstungskühlabschnitt (12) geleiteten
Luftstrom bildet, wobei der zweiten Einrichtung eine
zweite Ventilatoreinrichtung (24) zugeordnet ist
und einen nach oben gerichteten Abgabeschacht (72)
für die feuchte Luft aufweist, wobei die
Abgabeschächte (78) für die trockene Luft beabstandet
zum Abgabeschacht (72) für die feuchte Luft
angeordnet sind und diesen umgeben.
2. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vielzahl von beabstandet angeordneten
Verdunstungskühlabschnitten (12) vorgesehen sind,
zwischen denen ein im wesentlichen unbehinderter
Belüftungsdurchgang (23) gebildet ist.
3. Kühlturm nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kühlturm einen im
wesentlichen rechteckigen Umriß aufweist und die
erste Einrichtung trockene Luft im Bereich
gegenüberliegender Seiten des Kühlturm sowie die
zweite Einrichtung feuchte Luft aus der Mitte des
Kühlturms abgibt.
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: THE MARLEY CO., MISSION WOODS, KAN., US |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: GOERTZ, H., DIPL.-ING. FUCHS, J., DR.-ING. DIPL.-I |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: FUCHS, J., DR.-ING. DIPL.-ING. B.COM., PAT.-ANW., |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |