-
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, insbesondere
einen Wärmeaustauscher vom Typ mit indirektem Kontakt für
einen Kühlturm mit Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1. Ein derartiger Austauscher ist aus DE-A-26 02 679
bekannt.
-
Ein Wärmeaustauscher mit indirektem Kontakt für einen
Kühlturm wird weitverbreitet als geschlossener Wärmeaustauscher
oder als Wärmeaustauscher mit einem solchen Typ verwendet,
der auf einem Füllmaterial angebracht ist, das aus einer
großen Anzahl gewellter Platten in paralleler Anordnung
besteht, um die Erzeugung von weißlichen Rauchs oder Nebels zu
verhindern. Ein Beispiel der Innenstruktur eines solchen
Wärmeaustauschers ist in den Fig. 24 bis 26 dargestellt,
bei der Luftkanäle zum Zuführen von Luft in horizontaler
Richtung durch Metallplatten oder Kunststoffplatten von
Flüssigkeitsstromkanälen zum Zuführen von Flüssigkeit in
vertikaler Richtung abgetrennt werden, so daß die zwei Arten
von Kanälen abwechselnd angeordnet sind. Der
Wärmeaustauschwirkungsgrad nimmt zu, wenn der Raum der
Flüssigkeitsstromkanäle so weit wie möglich verringert wird. In jedem der
Flüssigkeitsstromkanäle sind mehrere Ablenker ausgebildet,
die von den Unterteilungsplatten in den
Flüssigkeitsstromkanälen vorspringen, um die Strömungsgeschwindigkeit der
Flüssigkeit zu verringern, um dadurch den
Wärmeaustauschwirkungsgrad weiter zu erhöhen.
-
Die dem oben angegebenen Dokument DE-A-26 02 679
entsprechende japanische Veröffentlichung Nr. 100370/1976 zu einem
ungeprüften Patent offenbart einen Wärmeaustauscher für
einen Kühlturm mit mehreren dünnen, ebenen
Flüssigkeitsstromkanälen, die vertikal und parallel zueinander
angeordnet sind, und mehreren dünnen, ebenen Luftstromkanälen, die
sich vertikal erstrecken und abwechselnd zwischen
benachbarte Flüssigkeitsstromkanäle eingefügt sind, wobei jeder der
Flüssigkeitsstromkanäle von jedem der Luftstromkanäle durch
eine Wärmetauscher-Unterteilungsplatte aus Kunststoff
getrennt ist, so daß die Flüssigkeit und die Luft in
nichtberührendem Zustand in die Kanäle eingespeist werden. Beide
Wände zum Ausbilden jedes der Luftstromkanäle werden durch
ein Teil mit umgekehrter U-Form gebildet. Die benachbarten
Teile mit umgekehrter U-Form sind miteinander über Rippen
verbunden, die von den Seitenwänden so vorspringen, daß ein
Flüssigkeitsstromkanal zwischen den miteinander verbundenen
Teilen mit umgekehrter U-Form ausgebildet ist.
-
Der in der oben angegebenen Veröffentlichung offenbarte
Wärmeaustauscher ist in einem Kühlturm dadurch angebracht, daß
mehrere der Teile mit umgekehrter U-Form über dem
Füllmaterial aufgehängt werden, das im Kühlturm durch einen
horizontalen Halteträger gehalten wird, wie in Fig. 27
dargestellt, oder er wird in einem Kühlturm dadurch angebracht,
daß mehrere vertikal angeordnete Wärmeaustauscher innerhalb
des Füllmaterials angeordnet werden, das an einem
Außenlufteinlaßanschluß für den Kühlturm angeordnet ist, wie in Fig.
28 dargestellt. Diese Anordnung der Wärmeaustauscher dient
dazu, daß die Erzeugung weißen Rauchs oder Dampfs zur
Winterzeit verhindert wird.
-
Bei herkömmlichen Wärmeaustauschern besteht jedoch ein
Nachteil dahingehend, daß sich dann, wenn sie über lange Zeit
hinweg verwendet werden, Staub oder Mikroorganismen an der
Wandfläche der Flüssigkeitsstromkanäle absetzen, die im
allgemeinen eng und gebogen sind, um die Fallgeschwindigkeit
der aufgrund der Schwerkraftwirkung fließenden Flüssigkeit
zu verringern. Infolgedessen kann die optimale
Flüssigkeitsstromgeschwindigkeit nicht erzielt werden, und dies führt
oft zu einem Überlaufen der Flüssigkeit an der
Flüssigkeitsversorgungsseite
des Wärmeaustauschers. Dies führt nicht nur
zu einem Naßwerden des Wärmeaustauschers, sondern auch zu
einer Verringerung der Menge an Kühlmittel, das im
Wärmeaustauscher umgewälzt wird.
-
Wenn der Wärmeaustauscher dadurch für einen Kühlturm
verwendet wird, daß er über dem Füllmaterial angeordnet wird, um
die vom Wärmeaustauscher abgegebene Flüssigkeit auf dem
Füllmaterial fein zu verteilen, wird die Menge der fein
verteilten Flüssigkeit (des Wassers) knapp, was Knappheit der
im Kühlturm umgewälzten Flüssigkeit begünstigt.
-
Bei einem Kühlturm, bei dem mehrere Wärmeaustauscher dadurch
gehalten werden, daß sie mehrstufig an der Innenseite des
Füllmaterials aufgehängt werden, das am
Außenluft-Einlaßanschluß des Kühlturms (Fig. 28) angeordnet ist, führt die
Knappheit der Flüssigkeit im Kühlturm zum Erzeugen
weißlichen Rauchs oder Dampfs.
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeaustauscher
vom Typ mit indirektem Kontakt für einen Kühlturm oder eine
Wärmeaustauschereinheit als Hauptkomponente eines
Wärmeaustauschers anzugeben, der eine einfache Struktur aufweist und
dazu in der Lage ist, die optimale
Flüssigkeitsstromgeschwindigkeit selbst dann aufrechtzuerhalten, wenn eine
Verstopfung in einem Teil des Wärmeaustauschers oder der
Wärmeaustauschereinheit auftritt.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Wärmeaustauscher gemäß dem Patentanspruch gelöst.
-
Die Erfindung wird vollständiger unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
Fig. 1 ein Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers ist;
-
Fig. 2 ein Querschnitt entlang einer Linie 2-2 in Fig. 1
ist;
-
Fig. 3 eine perspektivische Teilschnittdarstellung eines
zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Wärmeaustauschers ist;
-
Fig. 4 eine Vorderansicht ist, die eine modifizierte Form
eines zweiten Ausführungsbeispiels zeigt;
-
Fig. 5 ein Querschnitt entlang einer Linie 3-3 in Fig. 3
ist;
-
Fig. 6 ein Querschnitt entlang einer Linie 4-4 in Fig. 3
ist;
-
Fig. 7 ein Querschnitt entlang einer Linie 5-5 in Fig. 3
ist;
-
Fig. 8 ein Teilquerschnitt einer modifizierten Form des
zweiten Ausführungsbeispiels ist, der den unteren Teil des
Wärmeaustauschers zeigt;
-
Fig. 9 eine Teilvorderansicht eines dritten
Wärmeaustauschers ist, ohne daß ein Überlauf dargestellt ist;
-
Fig. 10 eine Teilvorderansicht eines Wärmeaustauschers ist,
der ähnlich dem in Fig. 9 dargestellten ist;
-
Fig. 11 eine Teilvorderansicht eines dritten
Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
-
Fig. 12 bis 16 jeweils Querschnitte entlang Linien 4-4,
5-5, 6-6, 7-7 bzw. 8-8 in Fig. 9 sind;
-
Fig. 17 eine Teilunteransicht des in Fig. 9 dargestellten
Wärmeaustauschers ist;
-
Fig. 18 eine Teilvorderansicht eines sechsten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers ist;
-
Fig. 19 bis 23 jeweils Querschnitte der
Wärmetauschereinheit entlang Linien 4-4, 5-5, 6-6, 7-7 bzw. 8-8 in Fig. 18
sind;
-
Fig. 24 eine schematische Darstellung ist, die einen
herkömmlichen Wärmeaustauscher zeigt;
-
Fig. 25 den herkömmlichen Wärmeaustauscher von vorne zeigt;
-
Fig. 26 eine Darstellung ist, die einen anderen
herkömmlichen Wärmeaustauscher zeigt; und
-
Fig. 27 und 28 jeweils Darstellungen sind, die
herkömmliche Wärmeaustauscher zeigen, wie sie für einen Kühlturm
verwendet werden, um die Erzeugung weißlichen Rauchs oder
Dampfs zu vermeiden.
-
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel
des Wärmeaustauschers. In den Fig. 1 und 2 ist eine
Anzahl umgekehrt U-förmiger Unterteilungsplatten 11 aus einem
gut wärmeleitenden Material, wie Kupfer, Aluminium usw., in
einem im wesentlichen rechteckigen Gehäuse 10 in paralleler
Anordnung mit einem kleinen Spalt (etwa 3 mm-5 mm)
zwischen benachbarten Unterteilungsplatten angeordnet. Der
Innenteil jeder der umgekehrt U-förmigen Unterteilungsplatten
wird durch die Wandfläche des Gehäuses nicht verschlossen,
wodurch Luftstromkanäle 12 zum Zuführen von Luft in
horizontaler
Richtung gebildet werden. Die Oberseite jedes
gebogenen Abschnitts 13 der umgekehrt U-förmigen
Unterteilungsplatten 11 ist so festgelegt, daß er unter der Oberkante des
Gehäuses 10 liegt. Flüssigkeitsstromkanäle 14 sind jeweils
dadurch ausgebildet, daß für eine kleine Lücke zwischen
benachbarten unterteilungsplatten 11 gesorgt ist. Ein oberer
Flüssigkeitsspeicherabschnitt 15 ist im Gehäuse 10 in einem
Bereich über dem gebogenen Abschnitt 13 der
Unterteilungsplatten 11 ausgebildet.
-
Jeder der Flüssigkeitsstromkanäle 14 wird durch einen
Überlauf 16, der sich vertikal im Gehäuse an einer Position nahe
der Außenwand desselben erstreckt, von einer sich vertikal
erstreckenden Abflußleitung 17 für übergelaufene Flüssigkeit
abgetrennt. Die Flüssigkeitsstromkanäle 14 bilden einen
Geschwindigkeitsverringerungsteil 18 für fallende Flüssigkeit.
Der Geschwindigkeitsverringerungsteil 18 für fallende
Flüssigkeit weist aufgrund einer Anzahl von Ablenkern 19, die
von den unterteilungsplatten 11 zu den
Flüssigkeitsstromkanälen 14 weg stehen, gebogene Strömungskanäle 20 auf. Bei
dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein
zickzackförmig gebogener Kanal 20 durch die von einer
Seitenwand 21 des Gehäuses 10 vorstehenden Ablenker 19 und dem
der Seitenwand 21 gegenüberstehenden Überlauf 16 in einer
Weise gebildet, daß vom oberen Teil zum unteren Teil des
Gehäuses 11 abwechselnde Vorsprünge in horizontaler Richtung
bestehen.
-
Das obere und das untere Ende des Gehäuses können offen
sein. Wenn jedoch eine Deckplatte 22 und eine Bodenplatte 23
jeweils vorhanden sind, sind ein
Flüssigkeitsversorgungsanschluß 24 und ein Ablaufanschluß 25 jeweils in einem Teil
der Deckplatte und der Bodenplatte vorhanden. In diesem Fall
stehen die Abflußleitung 17 für übergelaufene Flüssigkeit
und der Geschwindigkeitsverringerungsteil 18 für fallende
Flüssigkeit jeweils im oberen Teil mit dem gemeinsamen
Flüssigkeitsversorgungsanschluß 24 und im unteren Teil mit dem
gemeinsamen Abflußanschluß 25 in Verbindung.
-
Es wird nun die Funktion des ersten Ausführungsbeispiels
beschrieben.
-
Wenn Kühlwasser als durch eine Last, wie eine Klimaanlage
oder eine Kühleinrichtung erwärmtes Kühlmittel (auf eine
Temperatur von 30ºC-70ºC) von der Oberseite des Gehäuses
10 her dem Geschwindigkeitserniedrigungsteil 18 für fallende
Flüssigkeit zugeführt wird, fällt das Kühlwasser allmählich
in den gebogenen, von den Ablenkern 19 gebildeten Kanälen 20
nach unten, während es durch die Unterteilungsplatten 11
ausreichend bewegt wird. Während das Kühlwasser in den
gebogenen Kanälen 20 nach unten fällt, berührt es die
Unterteilungsplatten 11 über eine längere Zeit als dann, wenn es
gerade fällt, wodurch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser
und der in horizontaler Richtung in jedem der
tunnelähnlichen Luftstromkanäle 12 strömenden Luft bewirkt wird,
wodurch das Kühlwasser gekühlt wird.
-
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers
ungleichmäßig wird oder die Strömungsgeschwindigkeit zeitweilig
erhöht ist oder die Querschnittsfläche des
Flüssigkeitsverringerungsteils 18 für fallende Flüssigkeit aufgrund einer
Ablagerung von Mikroorganismen an der Wand des Teils 18
verkleinert wird, führt dies zu einer Verringerung der
Strömungsgeschwindigkeit 17. In diesem Fall strömt, wenn der
Wasserspiegel im Flüssigkeitsvorratsabschnitt 15 so weit
ansteigt, daß er die Höhe des Überlaufs 16 überschreitet, ein
Teil des übergelaufenen Kühlwassers in die
Überlauf-Abflußleitung 17, um direkt aus dem Gehäuse entfernt zu werden.
Demgemäß besteht keine Gefahr, daß Wasser überläuft und zu
einer Anfeuchtung um den Wärmeaustauscher herum führt. Auch
kann eine ungleichmäßige Zufuhr des im Kühlturm und dem
Wärmeaustauscher umgewälzten Kühlwassers vermieden werden.
-
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des
Wärmeaustauschers. Ein Bezugszeichen 30 bezeichnet eine
Wärmeaustauschereinheit mit einem dünnen, ebenen, hohlen Boden, der
durch ein Vakuumformverfahren oder ein Blasformverfahren aus
Kunststoff, wie Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen
usw. gebildet wird. Die Dicke der Wand der
Wärmeaustauschereinheit liegt vorzugsweise im Bereich von 150 um bis 500 um.
Die Größe der Wärmeaustauschereinheit beträgt vorzugsweise
40 cm-90 cm in der Breite, 50 cm-150 cm in der Länge und
3 mm-5 mm in der Innendicke, jedoch sind diese Abmessungen
nicht kritisch. Die Wärmeaustauschereinheit 30 ist im oberen
Teil mit einem Flüssigkeitsversorgungsanschluß 31 und im
unteren Teil mit einem Ablaufanschluß 32 versehen. Eine Nut 33
ist so im Flüssigkeitsversorgungsanschluß 31 ausgebildet,
daß sie sich vertikal vom oberen Ende zum unteren Teil
erstreckt, wobei die Nut den Innenhohlraum der
Wärmeaustauschereinheit 30 erreicht. Die Nut 33 arbeitet als
Luftverbindungsteil. Der Luftverbindungsteil 33 kann im oberen Teil
der Wärmeaustauschereinheit 30 so ausgebildet sein, daß er
vom Flüssigkeitsversorgungsanschluß 30 unabhängig ist.
-
Die unter Anwendung eines Vakuumformverfahrens hergestellte
Wärmeaustauschereinheit 30 weist einen durch
Schmelzverbinden der Umfangsteile zweier Wandplatten 34, 35 hergestellten
Umfangsabdichtteil 36 und einen Unterteilungsabdichtteil 39
auf, der parallel zu den Seitenkanten 37, 38 der
Wärmeaustauschereinheit 30 steht und leicht innerhalb der einen
Seitenkante 37 liegt und durch Schmelzverbinden verlängerter
Rippen gebildet ist, die sich entlang der Seitenkante 37 in
den beiden Wandplatten 34, 35 erstrecken. Das obere und das
untere Ende des Unterteilungsabdichtteils 39 enden jeweils
nahe der oberen und unteren Kante 40, 41 der
Wärmeaustauschereinheit
30, jedoch erreichen sie die Kanten 40, 41
nicht.
-
In horizontaler Richtung ist an beiden Wandplatten 34, 35 im
Raum zwischen dem Unterteilungsabdichtteil 39 und der
Außenkante 38 eine Anzahl von Ablenkern 42 ausgebildet. Die
Positionen der an der einen Wandplatte 34 ausgebildeten Ablenker
sind so gewählt, daß sie mit den Ablenkern an der anderen
Wandplatte 35 abwechseln, wenn beide Wandplatten 34, 35
zusammengebaut sind, wodurch ein zickzackförmiger
Flüssigkeitsstromkanal zusammen mit dem Unterteilungsabdichtteil 39
und der anderen Kante 38 im hohlen Abschnitt der
Wärmeaustauschereinheit 30 gebildet ist, wodurch ein
Geschwindigkeitsverringerungsteil 44 für fallende Flüssigkeit erhalten
ist. Die Flächen der beiden Wandplatten 34, 35 des
Geschwindigkeitsverringerungsteils 44 für fallende Flüssigkeit
bilden die Hauptwärmetauscherfläche der Wärmeaustauschereinheit
30. Ein enger, vertikaler Abschnitt, der vom
Unterteilungsabdichtteil 39 und der Seitenkante 37 gebildet wird, erzeugt
eine Ablaufleitung 45 für übergelaufene Flüssigkeit. Die
Oberkante 46 des Unterteilungsabdichtteils 39 wirkt als
Überlauf. Die Position des obersten Ablenkers 42 wird so
bestimmt, daß sie geringfügig tiefer liegt als die Oberkante
46 des Unterteilungsabtrennteils 39. Auf diese Weise wird
der Geschwindigkeitsverringerungsteil 44 für fallende
Flüssigkeit dadurch festgelegt, daß die Ablenker 42 so
angeordnet werden, daß sie sich horizontal und abwechselnd vom
Unterteilungsabdichtteil 39 und der anderen Seitenkante 38 aus
erstrecken, wie in Fig. 3 dargestellt. Jedoch kann die
Anordnung der Ablenker 42 eine solche sein, wie sie in Fig. 4
dargestellt ist, bei der eine Anzahl kurzer Ablenker in
jeder der Wandplatten 34, 35 ausgebildet sind, ohne
Positionsbeziehung zwischen den Ablenkern der beiden Wandplatten. In
diesem Fall ist der Geschwindigkeitsverringerungsteil 44 für
fallende Flüssigkeit so ausgebildet, daß eine große Vielzahl
von Flüssigkeitsstromkanälen 43 in der
Wärmeaustauschereinheit 30 gebildet ist.
-
Es sind mindestens zwei Aufhängeeinrichtungen vorhanden,
d. h. bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Löcher 47 an der
Oberkante 40 der Wärmeaustauschereinheit 30.
-
Fig. 7 zeigt ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der
Wärmeaustauschereinheit 30. Eine Anzahl von Vorsprüngen und
Vertiefungen 49 sind in den beiden Wandplatten 34, 35 in
Bereichen ausgebildet, die den Flüssigkeitsstromkanälen
entsprechen. Mindestens ein Vorsprung 29 ist am
Umfangsabdichtteil 36 jeder der Wandplatten 34, 35 an einander
entsprechenden Positionen ausgebildet. Die Wärmeaustauschereinheit
kann durch ein Vakuumformverfahren oder ein
Blasformverfahren hergestellt sein. Der Vorsprung 39 arbeitet als
Abstandshalter, um den Innenraum der Wärmeaustauschereinheit
30 beizubehalten, die durch Zusammensetzen der beiden
Wandplatten 34, 35 gebildet wird.
-
Während des Betriebs eines Kühlturms mit den oben
beschriebenen Wärmeaustauschereinheiten 30 steht der
Flüssigkeitsversorgungsanschluß 31 jeder der Wärmeaustauschereinheiten
30 über die Luftverbindungsnut 33 mit der Atmosphäre in
Verbindung, wodurch Kühlwasser aufgrund der Schwerkraft durch
den zickzackförmigen Flüssigkeitsstromkanal oder die -kanäle
fließt. Das Kühlwasser in dieser Wärmeaustauschereinheit
wird aufgrund des atmosphärischen Drucks völlig ausgegeben,
wenn der Betrieb des Kühlturms unterbrochen wird.
-
Da die kleinen Vorsprünge und Vertiefungen 49 in den
Wandplatten 34, 35 ausgebildet sind, kann eine größere
Wärmeübertragungsoberfläche erhalten werden, was den
Wärmeübertragungswirkungsgrad weiter verbessert. Da der Vorsprung
oder die Vorsprünge 29 an den Umfangsabdichtteilen 36 der
Wandplatten 34, 35 so ausgebildet sind, daß sie als
Abstandshalter verwendet werden, ist die Zusammensetzarbeit
für mehrere Wärmeaustauschereinheiten 30 einfach, und es ist
nicht erforderlich, zusätzliche oder getrennte
Abstandshalter zu erstellen.
-
Die in einem Teil des Flüssigkeitsversorgungsanschlusses 31
ausgebildete Luftverbindungsnut 33 macht die Struktur des
oberen Teils der Einheit einfach, und sie kann gleichzeitig
mit dem Ausformen der Wärmeaustauschereinheit durch das
Vakuumformverfahren oder das Blasformverfahren hergestellt
werden. Ferner sind die Herstellkosten der Einheit relativ
niedrig.
-
Unter Verwendung des Blasformverfahrens kann die
Wärmeaustauschereinheit erhalten werden, ohne daß der
Umfangsabdichtteil 36 ausgebildet wird. Demgemäß wird das Aussehen
der Wärmeaustauschereinheit gut, und es kann eine breitere
Wärmeaustauschoberfläche erhalten werden.
-
Mehrere Abflußöffnungen 32a können im unteren Teil der
Wärmeaustauschereinheit 30 ausgebildet werden, wie dies in
Figur 8 dargestellt ist.
-
Die Fig. 9, 10 sowie 12 bis 17 zeigen Wärmeaustauscher
ohne Überlaufteil. Der Überlauf für diese Wärmeaustauscher
ist in Fig. 11 dargestellt. In Fig. 9 zeigt ein Symbol A
einen Wärmeaustauscher für einen Kühlturm insgesamt. Der
Wärmeaustauscher A ist mit mehreren dünnen, ebenen
Flüssigkeitsstromkanälen 50 versehen, die in vertikaler Richtung
parallel zueinander angeordnet sind, und mit mehreren
dünnen, ebenen Luftstromkanälen 51, die zwischen benachbarte
zwei Flüssigkeitsstromkanäle 50 der mehreren
Flüssigkeitsstromkanäle 50 eingefügt sind, wobei mehrere Wärmetauscher-
Unterteilungsplatten 52 zwischen einen benachbarten
Flüssigkeitsstromkanal
51 und Luftstromkanal 50 eingefügt sind, um
eine Unterteilung dahingehend zu bewirken, daß die zwei
Fluidarten sich einander nicht berühren.
-
Die zwei benachbart angeordneten
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52, die Wände für einen einzigen Luftstromkanal
51 ausmachen, bilden eine einzige Wärmeaustauschereinheit B
dadurch, daß die Oberkanten der Platten in ihrer gesamten
Breitenrichtung miteinander verbunden werden. Mehrere
Wärmeaustauschereinheiten B werden parallel zueinander in ein und
demselben Gehäuse C angeordnet, um jeweils einen
Flüssigkeitsstromkanal 50 zwischen zwei benachbart angeordneten
Wärmeaustauschereinheiten 50 zu bilden. Der Wärmeaustauscher
A wird dadurch hergestellt, daß mehrere
Wärmeaustauschereinheiten B so angeordnet werden, daß sie in Ebenen ineinander
eingreifen und dort voneinander trennbar sind, in denen die
Flüssigkeitsstromkanäle ausgebildet sind.
-
Jede der Wärmetauscher- und Unterteilungsplatten 52 wird
durch ein Formverfahren so hergestellt, daß sie dieselbe
Größe und dieselben Abmessungen aufweisen. Die
Wärmeaustauschereinheit B wird dadurch hergestellt, daß ein Paar
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52, wobei die eine umgekehrt
wird, einander gegenübergestellt werden, gefolgt von einem
Verbinden ihrer Oberkanten. Die
Wärmetauscher-Unterteilungsplatte 52 weist eine Anzahl Ablenker 54 in aufgespannter
Form auf ihrer Fläche mit Ausnahme der Kantenabschnitte auf.
D. h., daß die Ablenker 54 einzeln und abwechselnd in
horizontaler und vertikaler Richtung an der Unterteilungsplatte
52 angeordnet sind. Die Wärmeaustauschereinheiten B werden
auf solche Weise zusammengebaut, daß die von einer ersten
Wärmeaustauschereinheit B abstehenden Ablenker 54 in
Vertiefungen eingepaßt werden, die in einer zweiten
Wärmeaustauschereinheit B ausgebildet sind, während sich die von der
zweiten Wärmeaustauschereinheit vorstehenden Ablenker zur
ersten Wärmeaustauschereinheit hin erstrecken, wodurch ein
zickzackförmiger Flüssigkeitsstromkanal zwischen der ersten
und der zweiten Wärmeaustauschereinheit B gebildet ist.
-
Die Ablenker 54 werden nun unter Bezugnahme auf die Fig.
12 bis 16 detaillierter erläutert. An den zwei benachbarten
Wärmetauscherplatten 52 ist zum Ausbilden eines
Flüssigkeitsstromkanals 50 zwischen ihnen die Spitze jedes der
Ablenker 54 der Wärmetauscherplatte 52 der ersten
Wärmeaustauschereinheit B in jede entsprechende flache Vertiefung
eingepaßt, die in der Wärmetauscher-Unterteilungsplatte 52
der zweiten Wärmeaustauschereinheit B ausgebildet sind,
während die Spitze jedes der Ablenker 54, die an der
Wärmetauscher-Unterteilungsplatte 52 der zweiten
Wärmeaustauschereinheit B ausgebildet sind, in jede entsprechende flache
Vertiefung eingepaßt ist, die in der
Wärmetauscher-Unterteilungsplatte der ersten Wärmeaustauschereinheit B ausgebildet
sind. So arbeiten die Ablenker 54 nicht nur so, daß sie
gebogene Flüssigkeitsstromkanäle schaffen, sondern sie bilden
auch Abstandshalter für die Flüssigkeitsstromkanäle, die von
der ersten und der zweiten Wärmeaustauschereinheit B
festgelegt werden.
-
Der Abstand der Flüssigkeitsstromkanäle 50, wie er durch die
zwei Wärmeaustauschereinheiten B festgelegt wird, liegt im
Bereich von 2 mm-5 mm, vorzugsweise etwa 2 mm. Die Dicke
der Unterteilungsplatte 52 liegt im Bereich von 0,2 mm bis
0,4 mm.
-
An beiden Seitenabschnitten jeder der
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52 sind mehrere streifenförmige Vorsprünge
und Vertiefungen 55 über die gesamte Länge ausgebildet.
Diese streifenförmigen Vorsprünge und Vertiefungen 55 bilden an
beiden Seitenflächen 50a, 50b der zickzackförmigen
Flüssigkeitsstromkanäle 50 Abdichtabschnitte durch wechselseitigen
Eingriff der Vorsprünge und der Aussparungen 55, wenn der
Wärmeaustauscher zusammengebaut ist (Fig. 17). Mindestens
ein eingriffsfähiger und lösbarer Schlitz oder Feststeller
kann in einem Teil der streifenförmigen Vorsprünge und
Vertiefungen 55 vorhanden sein, um, falls erforderlich, den
Eingriff der Vorsprünge und Vertiefungen 55 zu fixieren.
-
Eine Modifizierung des Wärmeaustauschers von Fig. 9 wird
nun unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben. In Fig. 10
bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 9 dieselben
oder entsprechende Teile, und daher wird die Beschreibung
für diese Teile weggelassen.
-
Die Unterkante 56 der Wärmeaustauschereinheit B ist integral
über ihre gesamte Breite angeschlossen, wodurch ein
Wärmeaustauscher A1 für einen Kühlturm gebildet ist, in dem
Luftstromkanäle an ihren oberen und unteren Enden verschlossen
sind, wobei die Oberteile der Kanäle mit einem gemeinsamen
Flüssigkeitsversorgungsanschluß verbunden sind; ihre unteren
Teile sind mit einem gemeinsamen Abflußanschluß verbunden.
-
Es wird nun der Überlauf beschrieben, der der Einfachheit
halber in den Fig. 9 und 10 weggelassen wurde. Für das
dritte Ausführungsbeispiel des Wärmeaustauschers wird auf
Fig. 11 Bezug genommen. In Fig. 11 bezeichnen dieselben
Bezugszeichen dieselben oder entsprechende Teile wie in
Figur 9, und daher wird die Beschreibung dieser Teile
weggelassen.
-
Beim dritten Ausführungsbeispiel weist ein Wärmeaustauscher
A2 für einen Kühlturm einen Flüssigkeitsstromkanalabschnitt
50A auf, der im wesentlichen im mittleren Bereich einen
Geschwindigkeitsverringerungsteil E für fallende Flüssigkeit,
Überlaufflüssigkeit-Abflußleitungsteile F zu beiden Seiten
des Geschwindigkeitsverringerungsteils E für fallende
Flüssigkeit
und streifenförmige Vorsprünge und Vertiefungen 59
aufweist, die zwischen dem Geschwindigkeitsverringerungsteil
E für fallende Flüssigkeiten und den Überlaufflüssigkeit-
Ablaufleitungsteilen F angeordnet sind. Der
Geschwindigkeitsverringerungsteil E für fallende Flüssigkeit wird durch
eine Anzahl Ablenker 54 an der
Wärmetauscher-Unterteilungsplatte 52 gebildet, auf dieselbe Weise wie bei Fig. 9.
Mehrere Wärmeaustauschereinheiten B mit einem Paar
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52 werden dadurch
zusammengesetzt, daß die Ablenker 54 wechselseitig in die Vertiefungen
eingepaßt werden, die in den
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52 ausgebildet sind. Der
Geschwindigkeitsverringerungsteil E für fallende Flüssigkeit wird durch die sich
vertikal erstreckenden, streifenförmigen Vorsprünge und
Nuten 59 von den Überlaufflüssigkeit-Ablaufleitungsteilen F
abgetrennt. Die Oberkanten der streifenförmigen Vorsprünge
und Vertiefungen 59 erstrecken sich in den oberen Teil der
Wärmeaustauschereinheit B, um Überläufe G für überlaufende
Flüssigkeit zu bilden, wodurch dann, wenn Kühlwasser dem
Wärmeaustauscher übermäßig zugeführt wird, ein Teil des
Kühlwassers durch die Leitungsteile F abfließt.
Bezugszeichen 55 kennzeichnen Abdichtteile an beiden Kanten des
Wärmeaustauschers; die Abdichteinrichtung kann in Form der
streifenförmigen Vorsprünge und Nuten vorliegen.
-
Beim dritten Ausführungsbeispiel weist jede der
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52 dieselbe Größe und dieselben
Abmessungen auf. Demgemäß können sie einfach durch ein
Formungsverfahren hergestellt werden. Ferner sind die
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten vor dem Ausführen der
Zusammensetzarbeiten bei der Lagerhaltung und beim Transport nicht
sperrig, sondern sie sparen Raum.
-
Wenn die Wärmetauscher-Unterteilungsplatte 52 so
zusammengesetzt werden, daß sie Wärmeaustauschereinheiten B bilden,
können die Zusammensetzarbeiten leicht dadurch ausgeführt
werden, daß ein Paar Unterteilungsplatten 52 einander
gegenübergestellt wird, gefolgt von einem Verbinden ihrer
Oberkanten 53.
-
Die Fig. 18 bis 23 zeigen modifizierte Versionen des
dritten Ausführungsbeispiels, wie es in den Fig. 9 bis 17
dargestellt ist, wobei wiederum der Überlaufteil der
Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde. In den Figuren
bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben oder
entsprechende Teile.
-
Eine Anzahl ausgedehnter Vorsprünge 60 ist an jeder der
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52 an denselben Positionen
angebracht. Die ausgedehnten Vorsprünge 60 fungieren als
Abstandshalter für Luftstromkanäle 51, wenn ein Paar der
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52 zusammengesetzt wird, um
eine Wärmeaustauschereinheit B zu bilden. Jeder der
ausgedehnten Vorsprünge 60 kann in Form eines Konus 62
ausgebildet sein, wobei der Boden 61 geöffnet ist und der
Spitzenabschnitt flach ausgebildet ist. Die Innenfläche 62 des
konisch geformten, ausgedehnten Vorsprungs 60 wirkt als
Wirbelströmungserzeugungseinrichtung in den
Flüssigkeitsstromkanälen. An dem Paar Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52,
die eine einzige Wärmeaustauschereinheit B bilden, ist ein
kleiner Vorsprung 64 an der Oberfläche jeder der
ausgedehnten Vorsprünge 60 der ersten
Wärmetauscher-Unterteilungsplatte 52 ausgebildet. Andererseits ist eine kleine
Aussparung 65 an der Oberfläche jedes der ausgedehnten Vorsprünge
60 der zweiten Wärmetauscher-Unterteilungsplatte 52
ausgebildet. So wird die Positionsausrichtung der ersten und der
zweiten Wärmetauscher-Unterteilungsplatte 52 herbeigeführt.
-
Es ist deutlich, daß die oben angegebene Struktur auch auf
die in den Fig. 10 und 11 dargestellten Strukturen
angewendet
werden kann.
-
Bei den unter Bezugnahme auf die Fig. 18 bis 20
beschriebenen Wärmeaustauschern kann die Gefahr der Abscheidung von
Staub oder Mikroorganismen verringert werden, da sich
aufgrund der Wirbelströmungserzeugungseinrichtung
Wirbelströmungen ergeben, wenn Kühlwasser in den Flüssigkeitsstromkanälen
fließt. Ferner kann dadurch, daß die kleinen Vorsprünge und
die kleinen Aussparungen ineinander eingreifen, ein genaues
Positionieren der Wärmeaustauschereinheit in einem
zusammengesetzten Wärmeaustauscher erzielt werden.
-
Bei den in den Fig. 9 bis 22 dargestellten
Wärmeaustauschern kann der Oberkantenabschnitt 52a jeder der
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52 L-förmig auf dieselbe Seite
wie die ausgedehnten Vorsprünge 53 umgebogen sein, so daß er
mit der Oberseite der ausgedehnten Vorsprünge 53 fluchtet.
In diesem Fall wird eine einzelne Wärmeaustauschereinheit B
dadurch gebildet, daß ein Paar
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52 so gegeneinander gestellt wird, daß eine der
Unterteilungsplatten 52 umgedreht ist, und die Oberkanten 52a
entlang ihrer gesamten Breite miteinander verbunden werden.
In diesem Fall werden die Vorsprünge 53 der beiden
Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52 wechselseitig aufeinander
ausgerichtet, so daß Luftstromkanäle mit konstantem Abstand
durch die Abstandsfunktion der Vorsprünge 53 realisiert
werden können.
-
Der Wärmeaustauscher A wird durch die so gebildeten
Wärmeaustauschereinheiten B wie folgt zusammengesetzt. Mehrere
der Wärmeaustauschereinheiten B werden parallel zueinander
in einem Gehäuse C angeordnet. Die streifenförmigen
Vorsprünge und Aussparungen 55 der
Wärmetauscher-Unterteilungsplatte 52 einer Wärmeaustauschereinheit B greifen in
diejenigen einer benachbarten Wärmeaustauschereinheit B ein, um
einen Flüssigkeitsstromkanalteil zu bilden, der an seinen
beiden Seiten Abdichtabschnitte bildet. Der Eingriff dieser
streifenförmigen Vorsprünge und Vertiefungen 55 wird für die
anderen Wärmeaustauschereinheiten nacheinander ausgeführt,
und ein Flüssigkeitsversorgungsanschluß wird an den
Oberkanten 52a der Wärmetauscher-Unterteilungsplatten 52 so
ausgebildet, daß er mit den Flüssigkeitsstromkanälen in
Verbindung steht. In diesem Fall ist jede der
Wärmeaustauschereinheiten B mit der Ebene zum Ausbilden der
Flüssigkeitsstromkanäle so verbünden, daß die Möglichkeit freien Einsetzens
und Lösens besteht.
-
Wenn der Wärmeaustauscher für einen Kühlturm unter der in
Fig. 27 dargestellten Bedingung verwendet wird, d. h., daß
der Wärmeaustauscher auf dem Füllmaterial angeordnet ist,
wird das Kühlwasser im Wärmeaustauscher durch indirekten
Kontakt mit der hindurch laufenden Luft gekühlt und dann auf
dem Füllmaterial fein verteilt. Danach wird das Kühlwasser
in direkten Kontakt mit der zu kühlenden Luft gebracht.
Andererseits nehmen die Temperatur und die Feuchtigkeit der
Luft zu, und die Luft wird zum Auslaß gedrängt, wo sie mit
Luft vermischt wird, die erhöhte Temperatur jedoch dieselbe
absolute Feuchtigkeit wie die Atmosphäre aufweist, wodurch
die Mischluft aus dem Kühlturm abgegeben wird, ohne daß
weißlicher Rauch oder Dampf erzeugt wird.
-
Wenn der Wärmeaustauscher für einen Kühlturm bei der in
Figur 28 dargestellten Bedingung verwendet wird, d. h., daß
die Wärmeaustauscher mehrstufig innerhalb des Füllmaterials
angeordnet sind, wird Luft mit erhöhter Temperatur und hoher
Feuchtigkeit durch das Füllmaterial, in dem die Luft in
direkten Kontakt mit dem Kühlwasser gebracht wird, in den
Wärmeaustauscher eingespeist. Andererseits tritt das durch
die zickzackförmigen Flüssigkeitsstromkanäle im
Wärmeaustauscher fallende Kühlwasser allmählich in die unteren
Wärmeaustauscher
ein, während welchen Vorgangs ein Wärmeaustausch
zwischen der Luft und dem Kühlwasser erfolgt, wodurch Luft
mit erhöhter Temperatur vom Kühlturm ausgegeben wird, ohne
daß es zu weißlichem Rauch oder Nebel kommt.
-
Selbst wenn dem Wärmeaustauscher durch irgendeinen Grund,
wie eine Verstopfung in einem der Teil der
Flüssigkeitsstromkanäle, eine übermäßige Menge an Kühlwasser zugeführt
wird, läuft ein Teil des Kühlwassers über die
Überlaufflüssigkeit-Ablaufleitung ab und wird zur Außenseite des
Wärmeaustauschers hin entleert. Daher kann kontinuierlicher
Betrieb erzielt werden, ohne daß die Menge an Kühlwasser zu
begrenzen ist, die dem Wärmeaustauscher zuzuführen ist.