DE2044637B2 - Einrichtung für Verdunstungskühltürme mit Rieselwänden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für Verdunstungskühltürme zum Kühlen von Wasser durch Luft, dessen Rieselwände vertikale Prallplatten aufweisen, die an ihrer Unterkante in einen Rost übergehen und auf die das zu kühlende Wasser in einem freien Strahl aus mindestens einem Zulaufrohr auftrifft.

Die für die Abführung der Abwärme von Wärmekraftanlagen in wasserknappen Gegenden verwendeten Verdunstungskühltürme haben für die Verteilung des abzukühlenden Wassers verschiedene Einbauten. Zu diesen Einbauten zählen horizontal oder vertikal i*> angeordnete Rieselwände. Sie bestehen aus Metall, Kunststoff oder Keramik und sind als Platten, Gitter oder räumliche Gebilde gestaltet. Angestrebt wird dabei eine große Wasseroberfläche, um den Wärme- und Stoffaustausch (d. h. die Wasserverdunstung) zu fördern «o und gleichzeitig den Strömungswiderstand der Luft klein zu halten. Die meisten Kühltürme arbeiten nach dem Kreuz- oder nach dem Gegenstromprinzip, manchmal nach einer Mischung aus beiden.

Bekannt sind Rieselwände, die nahezu vertikale Prallplatten aufweisen, die an ihrer Unterkante einen Rost aus Streckmetall aufweisen, also einen Rost mit rautenförmigem Muster und schräg nach unten oder oben verlaufenden Stäben (FR-PS 8 69 527). Das Wasser spritzt schräg gegen die Prallplatten und bildet bei guter Flüssigkeitsverteilung auf den Prallplatten zuerst einen geschlossenen Film, der jedoch wegen der Knotenpunkte im Rost rasch aufreißt.

Durch die geneigten Stäbe des Rostes wird das Wasser gegen die Seiten der Rieselwände geleitet, wo es in dicken Strählen nach unten läuft. Die strähnigen Zusammenballungen der Flüssigkeit und die Leerstellen im Rost führen zu einer unwirtschaftlichen Kühlung und einer schlechten Ausnutzung der Einbauten. Außerdem lösen sich Tropfen ab und gehen verloren. Die bo Kühlwirkung erreicht nicht ihr mögliches Optimum.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines gleichmäßig dicken, bis an das untere Ende der Rieselwand geschlossenen Wasserfilms zu sichern, der mit gleichmäßiger Fallgeschwindigkeit herabrieselt, auf beiden Seiten von Luft umspült ist und durch seine Stabilität das Abreißen von Tropfen vermeidet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß das Zulaufrohr schräg nach unten geneigt ist und der aus geraden, vertikal und horizontal angeordneten Stäben bestehende Rost annähernd von gleicher Dicke wie die Prallplatte ist

Der Stabrost mit seinen horizontalen und vertikalen Stäben gewährleistet einen dünnen Wasserfilm, der trotz großer Turbulenz geschlossen bleibt und nicht zerreißt Es wird das Loslösen von Tropfen vermieden, obwohl die Luft an beiden Seiten unbehindert am Film vorbeistreicht Selbst bei einer angemessenen Neigung der Rieselwand bleibt dieses günstige Ergebnis erhalten und die vorhandene Rieselwandfläche ist bestens ausgenützt Durch die erfindungsgemäße Einrichtung können die charakteristischen Werte des Wärme- und Stoffaustausches bei gleichbleibendem oder sogar kleinerem Luftwiderstand verbessert werden, so daß bei gleicher Wärmeleistung die geometrischen Abmessungen des Kühlturms und somit auch sein Erstellungspreis herabgesetzt werden. Bei einem niedrigeren Turm wird auch die Pumparbeit geringer, weil der Abstand zwischen oberem und unterem Wasserbecken kleiner wird. Die Rieselwände sind einfach herstellbar und nicht pflegebedürftig, die Wasserzuführung und -verteilung bedarf keines Aufwandes und ist betriebssicher. Durch eine Unterteilung der Rieselwände in schmale Einzelelemente wird ein geringes Gewicht erreicht, was die Montage und Demontage erleichtert.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den Ausschnitt einer Rieselwand mit der Wasserzuführung in Seitenansicht,

F i g. 2 denselben Ausschnitt von vorn,

F i g. 3 einen Teil eines horizontal geschnittenen Kühlturmes in Draufsicht.

Nach den F i g. 1 und 2 besteht eine Rieselwand aus der Prallplatte 1, an deren Unterkante 2 der aus den durchgehenden vertikalen Stäben 3 und den gleichfalls durchgehenden horizontalen Stäben 4 bestehende Rost in zweckdienlicher Weise befestigt ist. Aus einem Reservoir 5, z. B. einer Wasserverteilungsrinne, strömt Wasser durch das unter einem spitzen Winkel λ angeordnete Zulaufrohr 6 auf die Prallplatte 1, wo es sich über einen Bereich bestimmter Breite verteilt und über den Rost herabrieselt.

Die Stäbe des Rostes können aus Metall, Kunststoff oder Keramik bestehen und durch Lötung, Punktschweißung, Klebung oder Sinterung verbunden werden, doch dürfen sie nicht miteinander verflochten werden, weil das zu einem Zerreißen des Wasserfilmes führt. Die Stäbe können einen runden oder viereckigen Querschnitt oder ein sonstiges zweckentsprechendes Profil haben. Es hat sich erwiesen, daß z. B. Rundstäbe von 1,5 mm Durchmesser bei einer Maschenweite von 10 χ 10 mm die Ausbildung eines geschlossenen Wasserfilmes ermöglichen, der eine Rieselgeschwindigkeit von etwa 0,3 m/sec erreicht.

Der auf die Prallplatte 1 auftreffende Wasserstrahl verteilt sich über eine bestimmte Breite, wie es durch die Stromlinien 7 angedeutet ist. Diese Breite hängt vor allem vom Auftreffwinkel des Wasserstrahls und vom Druck ab, unter dem er aus dem Zulaufrohr 6 austritt. Je größer der Winkel zur Senkrechten wird, unter dem er auf die Prallplatte auftrifft, desto mehr breitet sich das Wasser aus. Das Maximum wird nahe dem rechten Winkel erreicht.

Entsprechend der sich ergebenden Breite sind auch die Abstände der Zulaufrohre zu wählen. Stehen sie zu

eng, so überschneiden sich die Filme und es entstehen Wasseranhäufungen, die sich bis unten fortsetzen und in denen das Wasser ungenügend gekühlt wird. Stehen die Rohre zu weit auseinander, so berühren sich die Wasserfilme nicht mehr und es bleiben zwischen ihnen Streifen der Rieselwände wasserfrei. Die vorhandene Rieselwandfiäche und somit auch der Raum werden schlecht ausgenützt und die zwischen den Rieselwänden hindurchstreichende Luft kann das Wasser nichi bis zurr· Optimum abkühlen.

Versuche h?ben ergeben, daß bei einer Druckhöhe von 4 Meter aus einem Zulaufrohr vcn 20 mm Innendurchmesser eine Menge von etwa 2 kg/sec Wasser ausströmt, die sich bei einem Auftreffwinkel von 60° über eine Breite von 1 m über die Prallplatte und den anschließenden Rost gleichmäßig verteilt.

Die Luft kann im Kreuz- oder Gegenstrom zum herabrieselnden Wasser geführt werden, wobei immer Turbulenz in der Luft angestrebt wird, um einen guten Wärme- und Stoffaustausch zu sichern. Beii.i Kreuzstrom werden die Rieselwände im wesentlichen radial im Kühlturm angeordnet. Die Luft strömt am ganzen Umfang des Turmes einwärts in Richtung auf die Turmachse und streicht dabei entlang der Wasserfilm-Oberfläche. Für die Anordnung der Rieselwande sind mehrere geometrische Figurationen möglich, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, wobei in allen Ausführungsbeispielen die Wände in Einzelelemente aufgeteilt sind; in manchen Fällen können sie aber auch aus einem Stück bestehen.

Die Gruppe A zeigt eine rein radiale Anordnung dor Rieselwände. Auch in der Gruppe B verlaufen die Einzelelemente radial, doch sind sie nicht fluchtend.

ίο sondern versetzt angeordnet, wodurch die Turbulenz der Luft erhöht wird, was den Kühleffekt steigert, aber den Strömungswiderstand nur geringfügig vergrößert. Dies tritt in noch stärkerem Maße bei der Gruppe Cauf, in der die Einzelelemente zickzackförmig angeordnet

Γ) sind. Die Gruppe D zeigt spiralenartige Anordnung, welche den Vorteil hat, daß die Kanäle für die Luftströmung mit gleichem Strömungsquerschnitt ausgeführt werden können, während sie sonst nach innen zu schmäler werden.

Auch bei der Arbeitsweise nach dem Gegenstromprinzip sind verschiedene Anordnungen möglich, bei denen die Zwischenräume benachbarter Rieselwande immer klein gehalten werden, um die Luft zu einem intensiven Kontakt mit dem Wasser zu zwingen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung für Verdunstungskühltürme zum Kühlen von Wasser durch Luft, dessen Rieselwände vertikale Prallplatten aufweisen, die an ihrer Unterkante in einen Rost übergehen und auf die das zu kühlende Wasser in einem freien Strahl aus mindestens einem Zulaufrohr auftrifft, dadurch gekennzeichnet, daß das Zulaufrohr (6) schräg nach unten geneigt ist und der aus geraden, vertikal und horizontal angeordneten Stäben (3, 4) bestehende Rost annähernd von gleicher Dicke wie die Prallplatte (1) ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (3,4) des Rostes miteinander verlötet, verschweißt oder verklebt sind, bzw. durch Sintern miteinander verbunden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1,3,4) der Rieselwände im Kühlturm radial nebeneinander angeordnet sind.