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Verdunstungsrieselkühler Die Erfindung betrifft einen Verdunstungsrieselkühler.
Die Wirkung dieser Kühler beruht darauf, daß ein Teil der zu kühlenden Flüssigkeit
verdampft und die hierfür erforderliche Verdampfungswärine der übrigen Flüssigkeit
entzogen und hierdurch ihre Temperatur weitgehend erniedrigt wird. Man kann diese
Kühler auch dazu verwenden, um mit der zum Teil verdampfenden Flüssigkeit eine zweite
Flüssigkeit oder auch ein anderes Mittel zu kühlen. In diesem Falle wird die Anordnttug
so getroffen, daß man die Külilflüssigkeit über Kühlteile lierabrieseln läßt, durch
die das zu kühlende ?Mittel geleitet wird.
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Wesentlich für eine wirtschaftliche Aushildung der Verdunstungsrieselkühler
ist, daß die zu kühlende Flüssigkeit in einem möglichst dünnen Strom an den Kühlteilen
herabrieselt und die Kühlteile völlig bedeckt. Nur so kann erreicht werden, daß
eie möglichst großer Anteil dieser Flüssigkeit verdampft und hierdurch die Temperatur
der nicht verdampften Flüssigkeit wesentlich herabgesetzt wird. Die verdampfende
Menge der Flüssigkeit ist bei im übrigen gleichen Bedingungen durch die Größe der
Oberfläche, d. h. der Berührungsfläche mit der umgebenden Luft bestimmt. Um nun
das Herabrieseln des Wassers in einem möglichst dünnen Strom zu erreichen, hat inan
bisher die Flüssigkeit an siebartig ausgebildeten, senkrecht stehenden oder- waagerecht
liegenden Blechen herunterrieseln lassen. Diese Bleche sollen durch die Haftfähigkeit
des Wassers die Geschwindigkeit des letzteren so weit herabsetzen, daß die siebartigen
Bleche nur von einer dünnen Wasserschicht überzogen waren. Das gleiche Prinzip hat
man auch dann angewendet, wenn die Aufgabe vorlag, eine durch ein Rohr strömende
Flüssigkeit zu kühlen. In diesem Falle hat man entweder Drahtsiebe in Streifenforrn
schraubenförmig um das Rohr gewickelt, oder man hat auf dem Rohr in großem Abstand
voneinander tellerartige Bleche angebracht, in denen das Wasser sich sammelte, bevor
es über den Rand der äußeren Tellerwandung und längs des Rohres zu dein nächsten
Sammelbehälter floß. Auch hier sollte das Wasser durch seine Haftfähigkeit in einer
möglichst dünnen Schicht an der Oberfläche festgehalten werden.
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Es hat sich nun gezeigt, claß mit den bekannten Ausbildungen der Verdunstungsrieselkühler
keine Kühlwirkung erreicht werden kann, die dein Aufwand an Kühlfläche entspricht.
Es läßt sich nämlich eine völlige Benetzung der Haftflächen für die herabrieselnde
Flüssigkeit
nur erreichen, wenn die Geschwindigkeit und damit die Menge der Kühlflüssigkeit
verhältnismäßig groß gewählt werden. Bei kleinen Geschwindigkeiten bilden sich nur
kleine Wasserfäden aus; es tritt aber; keine Benetzung der ganzen Fläche ein; @'so,,
daß die Verdampfung gering bleibt. Bei Ye wendung von großen Wassermengen ist dagegen
wiederum die erzielbare Temperaturerniedrigung verhältnismäßig gering.
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Die Ursache für das- mangelhafte Arbeiten der bekannten Kühler liegt
vor allem darin, daß die Flüssigkeit bei geringer Geschwindigkeit eine ebene oder
fast ebene Fläche niemals vollständig mit einer dünnen Schicht bedeckt. Die Flüssigkeit
bildet vielmehr stets nur dünne Fäden, so daß von der Oberfläche nur gering.. Teile
bedeckt werden. Um eine Benetzung der gesamten Haftfläche zu erreichen, ist man
daher gezwungen, die Wassergeschwindigkeit verhältnismäßig groß zu wählen.
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Um die Nachteile der bisher bekannten Ausführungen zu vermeiden, werden
die Kühlteile so ausgebildet, daß die Geschwindigkeit der herabrieselnden Flüssigkeit
praktisch. bis auf Null herabgesetzt werden kann und trotzdem stets eine völlige
Benetzung der gesamten Oberfläche des Kühlteiles erzielt wird. Auch bleibt diese
Benetzung erhalten, wenn der Kühler längere Zeit außer Betrieb gesetzt wird. Die
ständige und völlige Benetzung der aus waagerecht angeordneten Platten bestehenden
Kühlteile wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Platten in so geringem
Abstand voneinander angeordnet sind, daß infolge der Anziehwirkung in den engen
Spalten die Flüssigkeit beim Abfließen die Zwischenräume zwischen den Platten vollständig
ausfüllte und auch bei Unterbrechung der Flüssigkeitszufuhr zwischen den Platten
festgehalten wird.
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Es ist besonders vorteilhaft, die Platten aus einem gut die Wärme
leitenden Werkstoff, beispielsweise aus Metall, herzustellen, damit die Kälte auf
das eingeschlossene Wasser übertragen und die sich aus der Bewegung ergebende unmittelbare
Abkühlung unterstützt ist.
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Es ist im allgemeinen vorteilhaft, die Platten, aus denen die Kühlteile
gebildet sind, parallel und insbesondere waagerecht anzuordnen, doch ist die Erfindung
nicht auf diesen besonderen Fall beschränkt.
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In den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch einen Berieselungskühler nach
der Erfindung, Fig.2 eine Vorrichtung nach der Erfindung mit abgenommener Vorderwand.
Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsforrn des Kühlers, mit der eine
andere Flüssigkeit gekühlt werden kann.
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Fig. 4. zeigt eine der Vorrichtung nach @Fig. 2 ähnliche Vorrichtung,-
die jedoch mit Kühlteilen nach Fig. 3 versehen ist.
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Bei dem in Fig. i dargestellten Kühler sind an einer senkrechten Stange
i Platten 2 befestigt, die quadratisch oder kreisrund ausgebildet sein können. Der
Zwischenraum 7wischen den Platten beträgt zweckmäßig 2 bis 3 inm, wenn als Kühlflüssigkeit,
wie üblich, Wasser benutzt wird.
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Die Kühlflüssigkeit wird beispielsweise mittels eines einstellbaren
Hahnes 3 der obersten Platte 21 zugeführt. Von dieser läuft sie unter dem Einfluß
der Schwerkraft ab, und da die Platten 2 verhältnismäßig dicht nebeneinander angeordnet
sind, wird die Flüssigkeit zwischen ihnen durch die Anziehwirkung in den engen Spalten
festgehalten.
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Es wurde dabei festgestellt, daß die Flüssigkeit nach Füllung der
Zwischenräume zwischen den Platten nicht unmittelbar, d. 1i. an den Kanten der Platten
und an den Auf,,enflächen der dünnen, zwischen den Platten verbleibenden Flüssigkeitsschichten
entlang abläuft, wie man erwarten müßte, sondern daß sie längs der Fläche der genannten
Platten strömt, d. h. sie folgt zunächst der oberen Fläche der Platte 21, dann ihrer
Kante, weiterhin der unteren Fläche dieser Platte 21, der Außenfläche der Stange
i, der oberen Fläche der Platte 2.2, dann der Kante und der unteren Fläche derselben
usf., so daß der Weg der Flüssigkeit der durch Pfeile in der linken Hälfte der Abt).
i gekennzeichnete ist. Auf diese Weise wird die im Kühler enthaltene Flüssigkeit
vollkommen und fortlaufend erneuert. Die Verdampfung findet dabei auf der Außenfläche
.4. statt. Wenn der Flüssigkeitszufluß unterbrochen wird, beispielsweise durch Schließen
des Hahnes 3, dann ist die Größe der wirksamen Oberfläche gleich der Summe der zylindrischen
Außenflächen der Flüssigkeitsschichten zwischen den Platten: fließt aber die Flüssigkeit
ab, so kommt dazu noch die Summe der Flächen der zylindrischen Kanten der Platten.
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Wenn die Platten 2 nicht senkrecht angeordnet sind bzw. das Rohr i
zur Senkrechten geneigt in den Kühler eingebaut ist, so wird die herabrieseliide
Flüssigkeit im wesentlichen an dem untenliegenden Teile des Umfanges herabrieseln.
Es wird also nicht die in Fig. i eingezeichnete Strömung eintreten, die Kühlwirkung
bleibt aber trotzdem erhalten, weil die Wärme der zu kühlenden Flüssigkeit einerseits
durch die Platten 2, andererseits durch die Wärme mitführenden Ströme der Flüssigkeit
innerhalb der Platten
auf die herabrieselnde Flüssigkeit übertragen
werden kann. Auch bei geneigter Anordnung des Rohres i bleibt also die Kühlwirkung
erhalten.
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Es ist ofienbar, daß auf diese Weise bei Anwendung einer angemessenen
Zahl von Platten von geeigneter Größe jede gewünschte Berührungsdauer zwischen dem
zu kühlenden Wasser und der Luft erzielt werden kann. Wählt man besonders dicke
Platten, so empfiehlt es sich, um das Eindringen der außen erzeugten Kälte bis in
das Innere der Wasserniasse zu begünstigen, die Platten der Vorrichtung aus Metall
herzustellen.
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Fig. 2 zeigt einen Apparat gemäß der Erfindung, der aus einem Schrank
io besteht, dessen vordere Wand abgenommen ist. Die zu kühlende Flüssigkeit gelangt
durch die mit einem Hahn 3 zur Regelung der Zuflußmenge versehene Leitung 5 in den
Kühlschrank und fließt hier durch die Düsen 6 über Kühler;, die entsprechend dem
in Fig. i dargestellten Kühlteil ausgebildet sind. Die von den untersten Platten
abfließende Flüssigkeit wird auf dein Boden des Schrankes gesammelt und durch ein
Rohr g abgeführt. Ein beispielsweise elektrisch angetriebener Ventilator i i kann
dabei vorgesehen werden, um die Luft unrzujvälzen und eine Verstärkung der V ercl_a
nrpfung zu bewirken.
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In vielen Fällen wird das durch Verdampfung gekühlte Wasser als Mittel
zur Kühlung einer anderen Flüssigkeit verwendet. Es wird dann mittels einer Pumpe
im unteren Teil der Vorrichtung aufgenommen und nach seiner Erwärmung wieder dem
Oberteil zugeführt.
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Will man vermeiden, daß das zu kühlende Wasser aulierhalb des Kühlers
umläuft, so kann man die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform benutzen. Bei dieser
sind die Platten nicht an einer vollen Stange i, sondern an einem Rohr 1 2 angebracht,
durch das die zu kühlende Flüssigkeit, beispielsweise in der Pfeilrichtung, fließt.
Die aus Metall bestehenden Platten 2 sind am Rohr 12 vorzugsweise rnit Bunden befestigt,
damit eine bessere Wärmeleitfähigkeit erzielt und ihr Abstand gesichert wird.
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Das Wasser wird zwischen den nahe beieinander angeordneten Rippen
oder Wänden zurückgehalten, verdampft an seiner freien Oberfläche und bewirkt auf
diese Weise eine Abkühlung des inneren Metallrohres und daher auch, wegen der Wärmeleitfähigkeit
des letzteren, der durchfließenden Flüssigkeit.
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In diesem Falle kann die Einrichtung so getroffen werden, daß die
oben zugeführte Wassermenge gleich der verdampften Wassermenge ist; das Kühlwasser
im unteren Teil der Vorrichtung ist dann nahezu unbeweglich. Man kann aber das.
Wasser auch einen geschlossenen Kreislauf durchfließen lassen, indem man es von
einer Pumpe dein Unterteil des Apparates entnimmt und dem Oberteil wieder zuführt.
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Fig. 4. zeigt beispielsweise einen Apparat, der dein in Fig. 2 veranschaulichten
gleicht und aus einem Schrank io besteht, in dessen Innern mehrere Kühler der in
Fig. 3 gezeigten Art angeordnet sind, wobei die Rohre 12 einerseits mit einer Zuflußleitung
14. und andererseits mit einer Abflußleitung 15 verbunden sind. Die zu verdampfende
Flüssigkeit wird.von einer Leitung 16 zugeführt, die mit Düsen versehen ist, die
sich über den Kühlrohren befinden und auf diese die Flüssigkeit unter Wirkung der
Schwerkraft herabfallen lassen. Der Schrank besitzt einen dichten Boden 8 zum Sammeln
der nicht verdampften Flüssigkeit und hat einen Ventilator i i, der Luft gegen die
Kühlrohre bläst.
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In den Figuren sind die einzelnen Kühlrohre alle als parallel geschaltet
dargestellt; es ist jedoch klar, daß eine beliebige Zahl von ihnen auch in Reihe
angeordnet sein könnte.
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In gewissen Fällen und insbesondere für starke Abkühlung des Wassers
müßte die jedem Kühler zuzuführende Fliissigkeitsrnenge sehr gering sein, so daß
es mit einem einstellbaren Hahn sehr schwierig und fast unmöglich wäre, auf die
Düsen eine so geringe gleichmäßig zu verteilen, obgleich der erfindungsgemäße Kühler
die Ausnutzung der gesamten Kantenfläche der Flüssigkeit als V erdampfungsfläche
gestattet. Diese Schwierigkeit kann dadurch vermieden werden, daß die Flüssigkeit
absatzweise mittels bekannter oder geeigneter Eirir ichtungen zugeführt wird. Hierbei
ist jede zugeführte Menge dann groß genug, uin den verschiedenen Kühlerteilen gleichmäßig
zugeteilt zu werden.
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In Fig. 4. ist eine an sich bekannte Einrichtung für die absatzweise
Zuführung veranschaulicht. Sie besteht in einem Behälter 17 von genügender Größe,
in den die Flüssigkeit aus einem regelbaren Hahn 18 fließt und in dein ein an die
Düsenleitung 16 angeschlossener Heber ig angeordnet ist; sobald die Flüssigkeitshöhe
am Scheitel 2o- des Hebers angelangt ist, entleert sich das Gefäß schnell durch
den letzteren.