CH493812A

CH493812A - Verfahren zum Betrieb von mit indirektem Wärmetausch arbeitenden Verdunstungskühlern und Verdunstungskühler zur Ausführung des Verfahrens

Info

Publication number: CH493812A
Application number: CH1946068A
Authority: CH
Inventors: Kube Wolfgang
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 1968-01-04
Filing date: 1968-12-31
Publication date: 1970-07-15
Also published as: BE726471A; NL6900111A; FR1600281A

Description

Verfahren zum Betrieb von mit indirektem Wärmetausch arbeitenden Verdunstungskühlern und Verdunstungskühler zur Ausführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb von mit indirektem Wärmetausch arbeitenden Verdunstungskühlern, die primärseitig mit fliessfähigen Produkten beschickt sind und deren wärmetauschende Flächen sekundärseitig mit einer Flüssigkeit berieselt werden, wobei die Verdunstung der Flüssigkeit durch Zwangsbelüftung beschleunigt wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Verdunstungskühler zur Ausführung des Verfahrens.

Die bekannten, hauptsächlich in der Kältetechnik eingesetzten Verdunstungskühler sind überwiegend aus Rohrschlangen oder Rohrbündeln aufgebaut, die im Innern das zu kühlende Produkt führen. Diese rohrförmigen Wärmeaustauschflächen werden von oben berieselt und innerhalb eines Gehäuses von unten nach oben mit einem Luftstrom beaufschlagt. Der Luftstrom wird meist von einem oder mehreren Ventilatoren durch den Apparat befördert. Die Regelung der Kühlleistung erfolgt bei den bisher bekannten Verdunstungskühlern auf verschiedene Weise. Eine grobe Ver änderung der Kühlleistung erzielt man durch produktseitiges teilweises Abschalten von meist blockweise angeordneten Wärmeaustauschflächen. Man beeinflusst auf diese Weise z. B. die Ablauftemperatur des durch die Rohrschlagen bzw. das Rohrbündel fliessenden Produktes oder vermindert damit atmosphärisch bedingte Temperatur- bzw.

Luftfeuchtigkeitsschwankungen in ihrem Einfluss auf die Kühlleistung. Es ist weiter an Verdunstungskühlern mit mehreren innerhalb der Rohrschlangen bzw. -bündel getrennten Luftwegen bekannt, durch Abschalten einzelner Ventilatoren für diese Luftwege die Kühlleistung zu verändern.

Schliesslich ist es bekannt, in einem oder mehreren Kühlerbereichen das Berieselungswasser abzustellen und damit in den trocken laufenden Zonen des Verdunstungskühlers den Wärmeübergang stark zu reduzieren.

Der wesentlichste Nachteil dieser bekannten Regelmöglichkeiten eines Verdunstungskühlers ist darin zu sehen, dass unmittelbar an den Wärmeaustauschflächen keine im voraus festlegbare Oberflächentemperatur hinreichend genau eingehalten werden kann. Der Betrieb in der Nähe einer bestimmten Oberflächentemperatur ist aber z. B. bei der Kühlung von kälteempfindlichen Produkten, vorzugsweise solchen, die schon bei 10 bis 300 C und mehr erstarren, vor allem im Winterbetrieb unbedingt erforderlich. Ferner werden die bekannten Verdunstungskühler meist bei jeder atmosphärisch bedingten Temperatur und Luftfeuchtigkeit mit der maximal erforderlichen Wassermenge je Kühlereinheit berieselt, so dass zeitweise unnötig grosse an den Kühlflächen vorbeigefügte Luftmengen mit Feuchtigkeit gesättigt werden.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Luftkühleranlage so zu betreiben, dass die Verdunstung an den berieselten und zwangsweise belüfteten wärmeaustauschenden Flächen während des Betriebes veränderbar ist, d. h. durch die Art und Weise der Belüftung beschleunigt bzw. verzögert und die Luftfeuchtigkeit geändert werden kann.

Erflndungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die durch den Bereich der wärmetauschenden Flächen zwangsweise geförderte Luft innerhalb eines die wärmetauschenden Flächen umschliessenden Raums geführt und die Menge der in diesen Raum eintretenden und/oder daraus abgeführten Luft geregelt wird.

Zweckmässigerweise verändert man die Menge der in den die wärmetauschenden Flächen umschliessenden Raum eintretenden und/oder daraus abgeführten Luft in Abhängigkeit von der vorgegebenen Verdunstungstemperatur. Gemäss einer weiteren Ausführungsart des Verfahrens nach der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Stromfaden der zwangsweise geförderten Luft bei Luftumwälzbetrieb nur einmal bezw. bei anderer Bauweise des Verdunstungskühlers zweimal bzw. mehrere Male an den der Verdunstungskühlung ausgesetzten Wärmeaustauschflächen bei jeder Umwälzung vorbeigeführt wird.

Der erfindungsgemässe Verdunstungskühler zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung weist wärmetauschende Flächen und ein mit Abstand darum angeordnetes, einen Luftumwälzraum bildendes Gehäuse auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Luftumwälzbetrieb der die umgewälzte Luft einschliessende Raum geteilt ist, wobei sich die Luft durch die Teilräume im wesentlichen gegenläufig bewegt.

Im folgenden wird das Verfahren nach der Erfindung anhand der Zeichnung, die zwei Ausführungsbeispiele von Verdunstungskühlern zur Ausführung des Verfahrens zeigt, beispielsweise erläutert.

Fig. l zeigt schematisch einen Verdunstungskühler im Querschnitt, der im wesentlichen in einen die berieselten wärmetauschenden Flächen enthaltenden Raum und einen daneben befindlichen Rückführraum für die Umwälzluft geteilt ist.

In Fig. 2 ist ebenfalls schematisch ein Verdunstungskühler dargestellt, bei dem sich die berieselten wärmetauschenden Flächen beidseitig bis in zwei Rückführräume erstrecken.

Als wärmetauschende Flächen 1 sind bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ein oder mehrere Rohrschlangengruppen vorgesehen, durch die das zu kühlende fliessfähige Produkt geleitet wird, bzw. je nach der Schaltung der Rohrschlangengruppen auch mehrere unterschiedliche Produkte geleitet werden. Die Berieselung der wärmetauschenden Flächen 1 mit Wasser erfolgt über die Verteilerleitung 2. Überschlüssiges Wasser wird in der Wanne 6 gesammelt und mittels der Pumpe 7 wieder im Kreislauf in die Verteilerleitung 2 geführt. Die kühlmittelseitig zur Intensivierung der Verdunstung der berieselten Flächen umzuwälzende Luft saugt der Ventilator 3 im Gegenstrom zum Rieselwasser durch die Rohrschlangen.

Zur Bildung definierter Strömungwege sind die wärmetauschenden Flächen 1 unmittelbar von einem Gehäuse 17 umgeben, dessen obere Öffnung etwas grösser ist als der Flugkreis des Ventilatorflügels. Ein weiteres Gehäuse 18 entspricht mit seiner Basisfläche etwa den Abmessungen der Wanne 6 und umschliesst das Gehäuse 17 einschliesslich des Rückführraums 5 für die Umwälzluft, der zwischen den Gehäusewänden 17 und 18 entsteht. Auf dem Weg durch die unmittelbar vom Gehäuse 17 umschlossenen wärmetauschenden Flächen 1 und durch den Rückführraum 5 bewegt sich somit bei Luftumwälzbetrieb die zwangsweise geförderte Luft gegenläufig.

Ein Verdunstungskühler dieser Bauweise kann ferner durch weitere Aggregate bzw. Einbauten vielfältigen Einsatzmöglichkeiten angepasst sein. Zur vorübergehenden Vorwärmung der durch den Verdunstungskühler strömenden Luft, die beispielsweise beim Anfahren einer mit dem erfindungsgemässen Verdunstungskühler ausgerüsteten Produktionsanlage nötig sein wird, dient die unter den wärmetauschenden Flächen angeordnete Einspeiseleitung 13 für Dampf und/ oder ein dampfbeheizter Wärmetauscher 15 im Rückführraum 5. Mit einem ausserhalb des Gehäuses 18 angeordneten Wärmeaustauscher 14 lässt sich das durch die Leitung 2 geförderte Berieselungswasser vorwärmen. uber die Leitung 10 wird gegebenenfalls zu ergänzendes Frischwasser in die Wanne 6 eingeführt, während schlammhaltiges Wasser aus dieser Wanne über die Leitung 11 abziehbar ist.

Schliesslich kann in die Wanne 6 auch eine weitere Leitung 12 einmünden, um Dampf zur Feinregelung der Temperatur beizugeben.

Zur Veränderung der Menge der in den vom Gehäuse 18 eingeschlossenen Raum eintretenden bzw. der daraus abgeführten Luft ist dieses Gehäuse mit mindestens je einer Öffnung unterhalb und oberhalb der wärmetauschenden Flächen 1 versehen, deren Durchtrittsquerschnitt durch einstellbare Klappen 4 und 8 zwischen Auf und Zu: stetig regelbar ist. Eine weitere Klappe 9 ist in der Gehäusewand 17 vorgesehen, die die wärmetauschenden Flächen vom Rückführraum 5 trennt. Statt der Klappen 4, 8 und 9 können auch Jalousien vorgesehen sein. Die Klappe 9 befindet sich vorzugsweise unterhalb der untersten wärmetauschenden Fläche. Die Klappen 4 und 8 sind zweckmässigerweise gemeinsam verstellbar, und zwar entweder von Hand oder selbsttätig mittels eines Stellmotors in Ab hängigkeil von der Feuchtkugeltemperatur im Luftförderraum.

Als Istwertgeber für die selbsttätige Temperaturregelung der Klappen 4, 8 kann z. B. die fortlaufend gemessene, sogenannte Feuchtkugeltemperatur im Bereich der wärmetauschenden Flächen verwendet werden. Es kann auch die Produktablauftemperatur den Istwert liefern, wenn eine bestimmte Oberflächentemperatur auf der Kühlseite nicht primär gefordert ist.

Durch Schliessen der Klappe 9 und gleichzeitiges vollständiges Öffnen der Klappen 4 und 8 ist es möglich, den Verdunstungskühler zeitweise mit maximaler Kühlleistung im Durchlauf zu betreiben, d. h. ohne Luftumwälzung. Steht die Klappe 4 in Drosselstellung, so ist bei Durchlauf ohne Umwälzung auch ein Teilleistbetrieb des Kühlers gegeben, sofern temperaturempfindliche Produkte zu kühlen sind.

In der Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform eines Verdunstungskühlers zur Ausführung des Verfahrens wiedergegeben. Im Interesse möglichst kleiner Abmessungen und einer kühlmittelseitig besonders gleichmässigen Temperaturverteilung erstrecken sich hierbei die wärrnetauschenden Flächen 1 über beide Teilräume des vom Gehäuse 18 umschlossenen Raumes. Die berieselten wärmetauschenden Flächen 1 sind zur produktseitigen Beschickung mit gegebenenfalls unterschiedlichen Stoffen blockweise getrennt als waagrecht angeordnete Rohrbündel-Wärmetauscher ausgebildet.

Dabei treten die ausserhalb der Rohrböden liegenden Anschlussräume der Rohrbündelwärmetauscher aus Gründen einer bequemeren und ohne Demontage der Elemente des Luftfördersystems möglichen Wartung der produktzeitigen Rohrflächen aus der Wand des Gehäuses 18 hervor. Sie sind an dieser Stelle mit lösbaren Deckeln 19 versehen. Bei symmetrischer Anordnung der Gehäuse 17 und 18 entstehen dann zwei Luftrück führräume 5 bzw. 5'. Das entsprechende axial-symmetrische Strömungsbild der Förderbewegung der Luft am in der gemeinsamen vertikalen Symmetrieebene beider Gehäuse 17, 18 angeordneten Ventilator 3 vorbei ist durch Pfeile 20 angedeutet.

Das Gehäuse 17 enthält in diesem Falle zwei gegenüberliegende Klappensysteme 9 bzw. 9', und die Klappen 4 zum geregelten Abführen einer Teilmenge der geförderten Luft aus dem Gehäuse 18 sind in der oberen begrenzenden Wand des Gehäuses 18 angeordnet. Bei dieser Bauweise des Verdunstungskühlers werden die wärmetauschenden Flächen 1 beim Betrieb mit Luftumwälzung von jedem einmal umgewälzten Stromfaden zweimal bei jeder Umwälzung beaufschlagt. Der der gegebenenfalls einer Vorwärmung der umgewälzten Luft die nende Wärmeaustauscher 15 befindet sich in diesem Fall über den wärmetauschenden Flächen 1 innerhalb des vom Gehäuse 17 umschlossenen Volumens.

Die Lage der Einspeiseleitung 2 für die Rieselflüssigkeit und diejenige (13) für die zusätzliche vorübergehende Einspeisung von Dampf, ferner die Lage der Leitungen 10, 11 und 12 entsprechen bei dieser Ausführungsform vollständig derjenigen nach Fig. 1.

Um die Möglichkeiten zum Betrieb der Ausführungsform eines Verdunstungskühlers gemäss Fig. 2 unter Anpassung an die jahreszeitlich bedingten Temperaturschwankungen und unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalte weiter zu verbessern, sind im Gehäuse 18 zusätzliche Öffnungen 16 mit veränderbaren Durchtrittsquerschnitten vorgesehen. Die Regelung der Zuund Abluftmenge bei Umwälzbetieb erfolgt durch einzelnes oder gemeinsames Verstellen der Klappen 4 und 8, wobei die Klappe 16 geschlossen und die Klappen 9 geöffnet sind. Soll dieser Verdunstungskühler mit reinem Durchlauf, d. h. ohne jede Luftumwälzung innerhalb des Gehäuses 18, gefahren werden, so werden die Klappen 9 und 4 geschlossen, die Klappe 8 und beide Klappen 16 jedoch geöffnet, wobei ein Teillastbetrieb durch eine Zwischenstellung der Klappe 4 bzw. beider Klappen 16 zu erreichen ist.

Es ist ferner möglich, den Ventilator 3 unterhalb der untersten wärmetauschenden Fläche 1 anzuordnen, so dass er im Druckbetrieb statt im Saugbetrieb arbeitet. Bei dieser Anordnung bleibt die Mengenregelung der umzuwälzenden Luft im wesentlichen die gleiche, wobei lediglich die Lagen der veränderbaren Klappen 4, 8 und 9 in entsprechender Weise zu vertauschen sind.

PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum Betrieb von mit indirektem Wärmetausch arbeitenden Verdunstungskühlern, die primärseitig mit fliessfähigen Produkten beschickt sind und deren wärmetauschende Flächen sekundärseitig mit einer Flüssigkeit berieselt werden, wobei die Verdunstung der Flüssigkeit durch Zwangsbelüftung beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Bereich der wärmetauschenden Flächen zwangsweise geförderte Luft innerhalb eines die wärmetauschenden Flächen umschliessenden Raumes geführt und die Menge der in diesen Raum eintretenden und/oder daraus abgeführten Luft geregelt wird.

UNTERANSPROCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der in den die wärmetauschenden Flächen umschliessenden Raum eintretenden und/oder daraus abgeführten Luft in Abhängigkeit von der vorgegebenen Verdunstungstemperatur verändert wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromfaden der zwangsweise geförderten Luft bei Luftumwälzbetrieb nur einmal an den der Verdunstungskühlung ausgesetzten wärmetauschenden Flächen (1) bei jeder Umwälzung vorbeigeführt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromfaden der zwangsweise geförderten Luft bei Luftumwälzbetrieb zweimal an den der Verdunstungskiihiung ausgesetzten wärmetauschenden Flächen (1) bei jeder Umwälzung vorbeigefÜhrt wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der Verdunstung während des Betriebes verändert wird.

PATENTANSPRUCH II
Verdunstungskühler zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit wärmetauschenden Flächen (1) und einem mit Abstand darum angeordneten, einen Luftumwälzraum bildenden Gehäuse (18), dadurch gekennzeichnet, dass bei Luftumwälzbetrieb der die umgewälzte Luft einschliessende Raum geteilt ist, wobei sich die Luft durch die Teilräume im wesentlichen gegenläufig bewegt.

UNTERANSPRÜCHE
5. Verdunstungskühler nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmetauschenden Flächen (1) in einem der Teilräume angeordnet sind und dass vorzugsweise der andere Teilraum (5, 5') weitere Wärmetauscher, besonders solche für zeitweise Beheizung der bei Luftumwälzbetrieb umgewälzten Luft aufnimmt.

6. Verdunstungskühler nach Patentanspruch II, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass die wärmetauschenden Flächen (1) sich über beide Teilräume erstrecken.

7. Verdunstungskühler nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass für die eintretende Luft und die abgeführte Luft Öffnungen (4, 8) im Gehäuse (8) vorgesehen sind, die einzelnen oder gemeinsam regelbar sind.

8. Verdunstungskühler nach Patentanspruch II, mit als Rohrbündelwärmeaustauscher ausgebildeten, mit der Flüssigkeit zu berieselnden Wärmetauschflächen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrbündel (1) sich über beide Teilräume erstreckt, wobei die ausserhalb der Rohrböden befindlichen Anschlussräume des Wärmeaustauschers aus der Wand des Gehäuses (18) heraustreten und mit lösbaren Deckeln (19) versehen sind.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. nende Wärmeaustauscher 15 befindet sich in diesem Fall über den wärmetauschenden Flächen 1 innerhalb des vom Gehäuse 17 umschlossenen Volumens. Die Lage der Einspeiseleitung 2 für die Rieselflüssigkeit und diejenige (13) für die zusätzliche vorübergehende Einspeisung von Dampf, ferner die Lage der Leitungen 10, 11 und 12 entsprechen bei dieser Ausführungsform vollständig derjenigen nach Fig. 1.

Um die Möglichkeiten zum Betrieb der Ausführungsform eines Verdunstungskühlers gemäss Fig. 2 unter Anpassung an die jahreszeitlich bedingten Temperaturschwankungen und unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalte weiter zu verbessern, sind im Gehäuse 18 zusätzliche Öffnungen 16 mit veränderbaren Durchtrittsquerschnitten vorgesehen. Die Regelung der Zuund Abluftmenge bei Umwälzbetieb erfolgt durch einzelnes oder gemeinsames Verstellen der Klappen 4 und 8, wobei die Klappe 16 geschlossen und die Klappen 9 geöffnet sind. Soll dieser Verdunstungskühler mit reinem Durchlauf, d. h. ohne jede Luftumwälzung innerhalb des Gehäuses 18, gefahren werden, so werden die Klappen 9 und 4 geschlossen, die Klappe 8 und beide Klappen 16 jedoch geöffnet, wobei ein Teillastbetrieb durch eine Zwischenstellung der Klappe 4 bzw. beider Klappen 16 zu erreichen ist.

Es ist ferner möglich, den Ventilator 3 unterhalb der untersten wärmetauschenden Fläche 1 anzuordnen, so dass er im Druckbetrieb statt im Saugbetrieb arbeitet. Bei dieser Anordnung bleibt die Mengenregelung der umzuwälzenden Luft im wesentlichen die gleiche, wobei lediglich die Lagen der veränderbaren Klappen 4, 8 und 9 in entsprechender Weise zu vertauschen sind.

PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zum Betrieb von mit indirektem Wärmetausch arbeitenden Verdunstungskühlern, die primärseitig mit fliessfähigen Produkten beschickt sind und deren wärmetauschende Flächen sekundärseitig mit einer Flüssigkeit berieselt werden, wobei die Verdunstung der Flüssigkeit durch Zwangsbelüftung beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Bereich der wärmetauschenden Flächen zwangsweise geförderte Luft innerhalb eines die wärmetauschenden Flächen umschliessenden Raumes geführt und die Menge der in diesen Raum eintretenden und/oder daraus abgeführten Luft geregelt wird.

UNTERANSPROCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der in den die wärmetauschenden Flächen umschliessenden Raum eintretenden und/oder daraus abgeführten Luft in Abhängigkeit von der vorgegebenen Verdunstungstemperatur verändert wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromfaden der zwangsweise geförderten Luft bei Luftumwälzbetrieb nur einmal an den der Verdunstungskühlung ausgesetzten wärmetauschenden Flächen (1) bei jeder Umwälzung vorbeigeführt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromfaden der zwangsweise geförderten Luft bei Luftumwälzbetrieb zweimal an den der Verdunstungskiihiung ausgesetzten wärmetauschenden Flächen (1) bei jeder Umwälzung vorbeigefÜhrt wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der Verdunstung während des Betriebes verändert wird.

PATENTANSPRUCH II Verdunstungskühler zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit wärmetauschenden Flächen (1) und einem mit Abstand darum angeordneten, einen Luftumwälzraum bildenden Gehäuse (18), dadurch gekennzeichnet, dass bei Luftumwälzbetrieb der die umgewälzte Luft einschliessende Raum geteilt ist, wobei sich die Luft durch die Teilräume im wesentlichen gegenläufig bewegt.

UNTERANSPRÜCHE 5. Verdunstungskühler nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmetauschenden Flächen (1) in einem der Teilräume angeordnet sind und dass vorzugsweise der andere Teilraum (5, 5') weitere Wärmetauscher, besonders solche für zeitweise Beheizung der bei Luftumwälzbetrieb umgewälzten Luft aufnimmt.

6. Verdunstungskühler nach Patentanspruch II, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass die wärmetauschenden Flächen (1) sich über beide Teilräume erstrecken.

7. Verdunstungskühler nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass für die eintretende Luft und die abgeführte Luft Öffnungen (4, 8) im Gehäuse (8) vorgesehen sind, die einzelnen oder gemeinsam regelbar sind.

8. Verdunstungskühler nach Patentanspruch II, mit als Rohrbündelwärmeaustauscher ausgebildeten, mit der Flüssigkeit zu berieselnden Wärmetauschflächen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrbündel (1) sich über beide Teilräume erstreckt, wobei die ausserhalb der Rohrböden befindlichen Anschlussräume des Wärmeaustauschers aus der Wand des Gehäuses (18) heraustreten und mit lösbaren Deckeln (19) versehen sind.