HU194355B

HU194355B - Cooling tower and method for constructing same

Info

Publication number: HU194355B
Application number: HU354485A
Authority: HU
Inventors: Tamas Homonnai
Original assignee: Tamas Homonnai
Priority date: 1985-09-20
Filing date: 1985-09-20
Publication date: 1988-01-28
Also published as: HUT42561A

Abstract

A találmány tárgya hűtőtorony tenaelyszlmetrikus palásttal (kürtővel), valamint eljárás annak építésére. A találmány szerinti hűtőtorony lényege, hogy függőleges középárbóca (5), ehhez csatlakozó sugárirányú konzoljai (4) és ezeken nyugvó felső szegélytartója (2), valamint a szegély tartókhoz erősített ponyvapglástja (1) van. Az alsó szegélytartót (31 az alépítményhez (7) sodronykötél (8) horgonyok kapcsolják. A ponyvapalást csíkokból álló kettős csonkakúp és ezek találkozásában a ponyvapalástot körbefogó abroncs (11) van. A ponyvapalást műanyag textilponyva vagy fólia. A sodronykötelekhez páronként, menetes horgokból (9) és ellenmenetes csavarházból (10) álló vízszintes kapcsolóelemek csatlakoznak. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy a ponyvapalástot (1) képező ponyvacsíkoknak mind a felső, mind az alsó szélét szegélytartókhoz (2, 3) erősítjük olymódon, hogy a csíkok alkotóirányú szélei egymást átfedjék. Az alsó szegélytartót (3) alkotóirányú sodronykötelekkel az alépítményhez (7) kötjük és a ponyvapalástot (1) a sodronykötelek harántirányú feszítésével alkotóirányban előfeszítjük. Az előfeszítés olyan mérvű, hogy kiküszöbölje a ponyvapalást hőmérsékletváltozás es szélteher okozta Jakváltozását. -1-Field of the Invention The present invention relates to a cooling tower with a tenael-metric mantle (chimney) and a method for its construction. The essence of the cooling tower according to the invention is that there is a vertical center bushing (5), radial brackets (4) connected thereto and a top rim holder (2) resting thereon and a flapper (1) attached to the rim holders. The lower edge holder (31 for the substructure (7) is connected by anchors to the cable tie (8). The method according to the invention is that both the top and the bottom edges of the sheet strips (1) forming the flap (1) are secured to the edge holders (2, 3) so that the creative edges of the strips overlap each other. The lower edge holder (3) is connected to the substructure (7) by means of strands of strands, and the tongue (1) is prestressed in the transverse tension of the rope ropes, so that the tension is removed to change the temperature caused by the change in temperature and wind load. t -1

Description

A hűtőtornyok az ipar csaknem valamennyi ágában fontos szerepet töltenek be. Mind a hagyományos erőműveknél, mind az atomerőműveknél - a gázturbinák kondenzterének visszahűtésére - a hűtőtornyok az üzem fontos berendezései. Egy-egy nagyobb hűtőtorony építéséhez sokezer köbméter vasbeton szükséges és a beruházási költségek a teljes beruházás százalékában is jelentősek.Cooling towers play an important role in almost every branch of the industry. For both conventional power plants and nuclear power plants, cooling towers are important plant equipment for re-cooling the gas turbine condenser. The construction of a larger cooling tower requires thousands of cubic meters of reinforced concrete and the investment costs are significant as a percentage of the total investment.

A természetes szellőzésű hűtőtorony lényegében három főrészből áll; ezek: az alépítmény, amely többnyire az alapozást is szolgáló vízmedence; a vízelosztást és a hűtőfelületeket magába foglaló belső szerkezet ; végül az oszlopokra támaszkodó és kürtőként működő palást.The naturally ventilated cooling tower consists essentially of three main parts; these are: the substructure, which is usually the basin of the water; an internal structure including water distribution and cooling surfaces; and finally a robe resting on the pillars and acting as a chimney.

A hűtendő víz elosztó csatornákon át jut a hűtőfelületekre, ezeken vízfilmet képez és a vízmedencébe hullik. A palást lábai között belépő levegő a lehulló vizet ellnáramban hűti. A hűtés során a beáramló levegő hőmérsékleténél alacsonyabb vízhőmérséklet érhető el, mert a víz párolgási hője is a környezettől vonódik el.The water to be cooled reaches the cooling surfaces through distribution channels, forming a film of water and falling into the water basin. The air entering between the legs of the robe cools the falling water countercurrently. During cooling, a water temperature lower than the inlet air temperature can be achieved because the evaporative heat of the water is also removed from the environment.

A századforduló idején még favázra vagy acél rácsszerkezetre erősített deszkaburkolattal épültek a hűtőtorony palástok. Ezeknél a kürtő vízszintes metszete szabályos sokszög volt. Kisebb kürtők épültek hengeres alakkal, acéllemez gyűrűből. A vasbeton térhódításával, több mint ötven esztendeje, leginkább az egyköpenyű hiperboloid alak terjedt el a palást számára.At the turn of the century, the cladding of the cooling tower was built with wooden paneling or steel lattice construction. In these cases, the horizontal section of the chimney was a regular polygon. Smaller chimneys were built with a cylindrical shape made of sheet steel ring. With the rise of reinforced concrete for more than fifty years, the one-mantle hyperboloid shape has spread most to the mantle.

Az egyik legnagyobb hűtőtorony 1950-ben lépett üzembe a Shell olajvállalat Manchester melletti olajfinomítójába. A palást építéséhez 12542 köbméter betont és 300 tonna betonacélt használtak fel; az acélbetétek hossza meghaladta a 325 km-t. A palást alapköre 82,71 m, felső köre a +103,65 m magasságban 53,95 m átmérőjű. (Technik, a Neue Zürcher Zeitung melléklete, 1950. nov. 8.)One of the largest cooling towers came into operation in 1950 at Shell Oil Company's refinery near Manchester. 12542 cubic meters of concrete and 300 tons of reinforcing steel were used to construct the cloak; the length of the steel inserts exceeded 325 km. The mantle has a base circle of 82.71 m and its upper circle at a height of +103.65 m has a diameter of 53.95 m. (Technik, Supplement to the Neue Zürcher Zeitung, 8 November 1950)

Az építkezéshez szükséges nehéz állványzat, a kettős görbületű felület zsaluzata és általában az építkezés költségeinek csökkentésére különböző elgondolások láttak napvilágot. így a zsaluzás egyszerűsítésére hiperbolid helyett kettőskúp alakú tornyok épültek. Felhasználva a hiperboloidnak azt a geometriai tulajdonságát, hogy alkotói egyenesek, rombusz alakú előregyártott vasbeton elemekből állítottak össze hiperboloid alakú tornyokat. Az állványozás költségeinek és az építési idő csökkentésének terén jelentős eredménnyel járt a folyamatosan mozgatott csúszózsaluzás alkalmazása. Az első ilyen építkezések egyike 1952-ben fejeződött be a Köln melletti Göldenberg-erőműben. A hengeres palást átmérője 56 m, magassága 75 m, falvastagsága 24 cm. (Beton und Stahlbetonbau, 1952. aug.)Heavy scaffolding for construction, double-curved formwork, and general ideas to reduce construction costs have come up. Thus, for the purpose of simplifying the formwork, double-cone-shaped towers were built instead of the hyperbole. Utilizing the geometric property of the hyperboloid to form straight lines, the hyperboloid-shaped towers were constructed of prefabricated reinforced concrete elements. Continuous movement of sliding formwork has been a major success in reducing the cost of scaffolding and reducing construction time. One of the first such constructions was completed in 1952 at the Göldenberg power plant near Cologne. The cylindrical mantle has a diameter of 56 m, a height of 75 m and a wall thickness of 24 cm. (Beton und Stahlbetonbau, Aug. 1952)

Közismert, hogy műanyag ponyvákat elteijedten alkalmaznak sporthajók vitorlái, valamint a levegő túlnyomásával egynesúlyban tartott kupolák céljára. Számos ilyen szerkezettel épült raktár és uszódafedés ismert. (Frei Ottó: Tensile Structures 1-76. MIT Press, 1973. Cambridge, Massachusetts, USA; Hintersdorf G.: Műanyag Tartószerkezetek, p.: 36., Műszaki Kiadó, Budapest).It is well known that plastic tarpaulins are used for the purpose of sailing sports boats and domes that are held under pressure by the air. Many warehouses and swimming pools built with such structures are known. (Ottó Frei: Tensile Structures 1-76. MIT Press, 1973. Cambridge, Massachusetts, USA; G. Hintersdorf, p. 36, Technical Publisher, Budapest).

A hajlításiágy, teherbíró műanyag ponyvák a gyártási technológia szempontjából kétféle fajtája használatos: a fólia és a textil (szövet). A fólia alapanyaga műanyag préspor vagy granulátum. A gyártás hőkezeléssel - hevítéssel és hűtéssel történik. A polietilén, poliviniUdorid és pliészter fóliák szilárdsága 30-200 MPa (300-2000 kp/cm¹). Ennél nagyobb húzószilárdság fonalháld beágyazásával vagy üvegszálerösF téssel érhető el,From the point of view of manufacturing technology, two types of bending beds, load-bearing plastic tarpaulins are used: foil and textile (fabric). The film is based on plastic pressed powder or granules. It is produced by heat treatment - heating and cooling. The polyethylene, polyvinyl chloride and plaster ester films have a hardness of 30-200 MPa (300-2000 kp / cm ¹ ). Greater tensile strength can be achieved by embedding yarns or fiberglass,

A textil cémázott szintetikus szálból készül, lehetőleg nagy fondlsűrűséggel. A textilanyag simasága és szilárdsága érdekében a textilt fonó hengerek közötti áthúzással kalenderezik. Ezt appretálás követi. A szö+ vetváz hőrögzitett kivitele meggátolja a vetülékfonalak elcsúszását és a textilanyag torzulását. A műanyag textil előnye a magas rugalmassági modulus és húzószilárdság, az alak és méretállandóság, az ellenállás vegy- és sugárhatásokkal szemben, valamint a vízhatlanság és légzáróképesség. Tartóssága ihostoha körülmények között is 10—15 évre tehető és hibás vagy elöregedett részei felújíthatók.The textiles are made of cemented synthetic fiber, preferably with a high density of fondue. The fabric is calendared by dragging between the spinning rolls for smoothness and strength of the fabric. This is followed by finishing. The thermo-fixed design of the weave + skeleton prevents the weft yarns slipping and deforming the fabric. Advantages of plastic textiles are high modulus of elasticity and tensile strength, shape and dimensional stability, resistance to chemical and radiation effects, waterproofing and airtightness. Its durability can be extended to 10-15 years even under skin conditions, and defective or obsolete parts can be renewed.

Nagyobb felületű ponyvaszerkezetek megvalósításának fontos gyakorlati kérdése a műanyag ponyva mechanikai szempontból kielégítő módja. Uyen a varrás, a ragasztás és a hegesztés. Nagyfrekvenciás hegesztés csak üzemi körülmények között végezhető. A helyszínen végzett toldás egyik lehetősége az anyagszélek fémlemezek közé helyezése és ezeknek csavarokkal való összeszörítása.An important practical issue in the realization of larger awning structures is the mechanical satisfaction of the plastic awning. Sewing, gluing and welding. High frequency welding can only be performed under operating conditions. One possibility of on-site jointing is to place the material edges between the metal plates and tighten them with screws.

A különféle műanyag fóliák és textíliák fizikai jellemzőit szakkönyvek ismertetik. (Enzykiopadie-Technik. Biblioi-graphisch°s Institut, Leipzig, 1980., p.: 699-701; Das grosse Handbuch des Segelns, BLV, Wien-Ziirich, 1981., p.: 65-67). Ugyancsak ismeretes a műanyag ponyva szilárdsági számításának módja (12-II. Szabványgyűjtemény, Magyar Szabványügyi Hivatal, p.: 309-353, MI-Ö455-78, Irányelvek műanyagszerkezetek erotani tervezéséhez.)The physical properties of the various plastic films and textiles are described in specialist books. (Enzykiopadie-Technik. BIBLIOGRAPHIC INSTITUTE, Leipzig, 1980, p. 699-701; Das grosse Handbuch des Segelns, BLV, Wien-Ziirich, 1981, p. 65-67). Also known is the method of calculating the strength of a plastic tarpaulin (12-II Standard Collection, Hungarian Office for Standardization, pp. 309-353, MI-Ö455-78, Guidelines for the Erotic Design of Plastic Structures).

Találmányom célja a hűtőtoronyok számára olyan szerkezet és kivitelezési eljárás kidolgozása, amellyel lehetővé válik a beruházási költség és az építési időtartam jelentős csökkentése.The object of the present invention is to provide a structure and execution procedure for cooling towers which will allow a significant reduction in investment costs and construction time.

A találmány szerinti hűtőtorony lényege, hogy függőleges középárbóca, ehhez csatlakozó sugárirányú konzoljai és ezeken nyugvó felső szegély tartója, valamint a szegélytartókhoz erősített ponyvapalástja van. Az alsó szegélytartót az alépítménnyel az alsó kúpfelület alkotóirányába eső sodronykötelek kötik össze, amelyekhez páronként menetes horgokból és ellenmenetes csavarházból álló vízszintes kapcsolóelemek csatlakoznak. A ponyvapalást csíkokból álló kettős csonkakúp és ezek találkozásánál a ponyvapalástot körbefogó abroncs van. A ponyvapalást műanyag textilponyva vagy fólia.The cooling tower of the present invention is characterized by a vertical center ridge, radial brackets attached thereto and a support for the upper edge thereof, as well as a tarpaulin attached to the edge support. The lower bracket is connected to the base by wire ropes in the direction of the lower cone surface, to which are connected in pairs horizontal couplings consisting of threaded hooks and threaded screw housing. The tarpaulin is a double truncated cone and at the junction of these is a tire encircling the tarpaulin. The sheeting shall be of plastic textile sheeting or foil.

A találmány szerinti eljárás lényege, hogy a palástot képező ponyvacsíkoknak mind a felső, mind az alsó szélét szegélytartókhoz erősítők olymódon, hogy a csíkok alkotóirányú sodronykötelekkel az alépítményhez kötjük és a ponyvapalástot a sodronykötelek harántirányú összevonásával alkotóirányban előfeszítjük. Az előfeszítés olyan mérvűi, hogy kiküszöbölje a ponyvapalást hőmérsékletváltozás és szélteher okozta alakváltozását.The essence of the method according to the invention is to fasten both the upper and lower edges of the cladding tabs to the brackets by tying the strips to the substructure by means of the forming wire ropes and by pre-tensioning the sheeting by transversely joining the wire ropes. The amount of prestress is such that it prevents deformation of the tarpaulin due to changes in temperature and wind load.

A találmány szerinti hűtőtorony szerkezeti részleteit és kivitelezési módját az 1. ábrán feltüntetett építménnyel kapcsolatban ismertetjük. Az ábra kettős csonkakúp alakú torony függőleges metszetét és részbeni oldalnézetét mutatja be.The structural details and the embodiment of the cooling tower according to the invention will be described with reference to the construction shown in Figure 1. The figure shows a vertical sectional view and a partial side view of a double truncated cone tower.

Az 1 ponyvapalást alkotóirányú csíkokból tevődik össze. A csíkok hosszirányú szélei átfedik egymást, következésképp szabadon elcsúszhatnak egymáson anélkül, hogy kilépnének a palást felszínéből. A csíkok keresztirányú szélei a 2 felső — illetve 3 alsó szegélytartókhoz vannak rögzítve. A szegélytartók osztott szelvényűek. A két szelvényfal közé helyezettThe tarpaulin sheet 1 consists of strips of direction. The longitudinal edges of the strips overlap each other and consequently can slide freely on one another without leaving the mantle surface. The transverse edges of the strips are secured to the upper and lower edges 2 and 3 respectively. The edges are split. It is placed between the two sections

-2194.355 ponyva anyagot szorítócsavarok rögzítik. A 2 felső szegélytartó terhét a sugárirányú 4 konzolok viszik ét u 5 középárbócra. A középárbócra jutó erőket a 6 alaptest adja tovább a teherviselő talajnak. A 3 5 alsó szegélytartó a 7 alépítmény — a vízmedence felső éle — felett helyezkedik el olyan magasságban, hogy a hűtőlevegő áramlása céljára megfelelő nyílás maradón szabadon. Az alsó szegélytartot az alkotóirányó 8 sodronykötelek horgonyozzák az alépítményhez. A 8 sodronykötelek felezőpontjait - páro- 10 sával - vízszintes kapcsolóelemek kötik össze. A kapcsolóelemek a 9 menetes horgokból és a horogpárokat összefogó 10 csavarházból állnak. Az egyes ponyvacsíkok palástra merőleges elmozdulását a csonkakúpok találkozásánál elhelyezkedő 11 abroncs akadályozza meg. ' 5-2194.355 tarpaulin material is secured by clamping screws. The load of the upper bracket 2 is carried by the radial brackets 4 to the central mast 5. The forces on the middle mast are transmitted by the 6 base bodies to the load bearing soil. The lower bracket 3 5 is located above the substructure 7, the upper edge of the water basin, at a height such that a suitable opening for the flow of cooling air is left open. The lower flange is anchored to the substructure by the forming cable 8. The midpoints of the wire ropes 8 are connected in pairs by horizontal couplings. The coupling elements consist of threaded hooks 9 and a screw housing 10 which holds the pairs of hooks together. The circumferential movement of each tab strip is prevented by the tire 11 at the junction of the truncated cones. '5

A 2 és 3 alsó- és felső szegélytartók lehetséges legnagyobb távolsága a ponyva anyagának szilárdságától függ. A gyakorlat által igényelt bárminő méretű 1 ponyvapalást további közbenső szegélytartók és sugárirányú konzolok alkalmazásával valósítható meg. «θ A kivitelezés első üteme az 5 középárbóc megépítése, a sugárirányú 4 konzoloknak az 5 középárbócba való bekötése és a 2 felső szegélytartó elhelyezése.The maximum distance between the bottom and top edges 2 and 3 depends on the strength of the sheet material. Any tarpaulin sheeting 1 of the size required by the practice may be accomplished by the use of additional intermediate brackets and radial brackets. The first step in the construction is the construction of the central mast 5, the connection of the radial brackets 4 to the central mast 5 and the placement of the upper bracket 2.

Ezt követi a közbenső 11 abroncs, valamint a 3 alsó szegély tartó felszerelése. Az 1 ponyvapalást kialakítása az egyes ponyvacsíkoknak a 2 felső szegélytartó- 25 hoz való rögzítésével kezdődik. E művelet befejeztekor a csíkok szabadon lógnak a 11 abroncs által határolt körön belül. A ponyvacsíkok alsó szegélyét a 3 alsó síegélytartóhoz keli erősíteni. Az 1 ponyvapalást alakja kellő megfeszítése nélkül hőmérsékletváltozás és szélteher hatására megengedhetetlen mérvű alakváltozást szenvedne. A feszítés a 10 csavarházak forgatásával történik. A feszítés során a kezdőállapotban egyenes 8 sodronykötelek a 9 menetes horgok által kifejtett húzóerő hatására az ábrán is jelzett V alakot veszik fel. Közben a 8 sodronyköteleknek a 3 alsó szegélytartóhoz való rögzítési pontja - és e pontokkal együtt az egész 3 alsó szegélytartó - lefelé mozdul.This is followed by the fitting of the intermediate tire 11 and the lower rim support 3. The formation of the tarpaulin sheet 1 begins with the fixing of each strip of tabs to the upper bracket 2. When this operation is completed, the strips hang freely within the circle defined by the tire 11. The lower edge of the tarpaulin strips must be secured to the lower level support 3. Without tensioning the sheeting sheet 1, it would suffer unacceptable deformation due to temperature changes and wind loads. Tensioning is effected by turning the screw housings 10. During the tensioning, in the initial state, the straight rope 8 takes on the shape V, also shown in the figure, due to the tensile force exerted by the hooks 9. Meanwhile, the point of attachment of the wire ropes 8 to the lower bracket 3 - and together with these points the whole lower bracket 3 - moves downwards.

A ponyvacsíkokban alkotóirányú húzófeszültség keletkezik. A feszítést addig kell folytatni, míg ez a húzófeszültség - illetve az 1 ponyvapalást vele arányos nyúlása - eléri a szilárdsági számítás által megszabott mértéket.Creative tension is created in the sheeting strips. The tension must be continued until this tensile stress, or the elongation of the tarpaulin sheet 1 in proportion to it, reaches the amount determined by the strength calculation.

A példa szerinti kettőskúp alakú hűtőtorony összmagassága 20 m. Az alsó és felső átmérő 11,20 m, a 11 abroncs átmérője 8 m. Az alkalmazott műanyag textil ponyva adatai a következők: vastagság 0,75 mm, néeyzetmétersúly 900 g. Az anyag olvadáspont- 45 ja 260 *C, lágyuláspontja 230 ^eC. A szabadtéri alkalmazás hőmérsékleti határai -30...+70 °C. A lineáris hőkiteijedési együttható 72 x 10^, A 20 °C hőmérséklethez tartozó alakváltozási modulus 6000 MPa.The total height of the exemplary double-cone cooling tower is 20 m. The upper and lower diameters are 11.20 m and the diameter of the 11 tires is 8 m. The plastic sheeting used is as follows: thickness 0.75 mm, weight 900 g. Melting the material 45 of 260 ° C, softening point of 230 C. In ^this outdoor application temperature limits -30 ... + 70 ° C. The linear thermal expansion coefficient is 72 x 10 2, the deformation modulus at 20 ° C is 6000 MPa.

A terhelés időtartamát és a hőmérséklet hatását figyelembevevő csökkentő tényező 0,36. A húzóhatár- 50 feszültség 260 MPa, azaz az 1 m széles sav húzóhatárereje 195 kN.The reduction factor for the duration of the load and the effect of temperature is 0.36. The tensile strength 50 is 260 MPa, i.e. the tensile strength of the 1 m wide acid is 195 kN.

A hőmérsékletváltozás és a széln^omás okozta alakváltozás mégakadályqzására a Betti-tétel (Palotái: Mérnöki közikönyv Hl., p.; 76) alkalmazásával megállapítható, hogy az 1 ponyvapalást keresztmetszetére folyóméterenként 34,5 kN előfeszítést kell alkamazni. A szélnyomásból 40 kN/m és az 50 °C hőmérsékletváltozásból 6 kN/m igénybevétel adódik. A legnagyobb összes igénybevétel tehát mindösseze 80,5 kN/m.In order to prevent temperature change and deformation caused by windfall, using the Betti theorem (Palaces: Engineering Journal Hl., P. 76), it is found that a prestress of 34.5 kN per meter of cross-section should be applied. A wind pressure of 40 kN / m and a temperature change of 50 ° C result in a stress of 6 kN / m. Thus, the maximum total stress is only 80.5 kN / m.

A találmány szerinti hűtőtorony főbb 'előnyei abban foglalhatók össze, hogy anyagigénye, beruházási költsége és építési időtartama a vasbeton hűtőtoronyhoz képest elenyészően csekély.The main advantages of the cooling tower according to the invention can be summarized in that the material demand, investment cost and construction time are insignificant compared to the reinforced concrete cooling tower.

Claims

A cooling tower with an axially symmetrical mantle, characterized in that it is a vertical center ridge (5), connected to it by radial brackets (4) on one or more planes, and on its upper ridge (2) and the lower ridge (3) for the substructure (7). ) has anchors for the connecting cable (8) and finally a tarpaulin (1) attached to the edge supports (2,3).

Cooling tower according to Claim 1, characterized in that its tarpaulin (1) has at its junction a strip of double truncated cone and a tire (11) which surrounds the tarpaulin (1).

Cooling tower according to claim 1 or 2, characterized in that the sheeting (1) is made of a plastic textile sheet or foil.

4. Cooling tower according to any one of claims 1 to 3, characterized in that its lower bracket (3) is connected to the chassis (7) by wire ropes (8) forming a lower conical surface, to which are connected in pairs a horizontal coupling consisting of threaded hooks (9) and

5. Procedure 1-4. Construction of a cooling tower according to any one of claims 1 to 3, characterized in that both the upper and lower edges of the tarpaulin strips forming the tarpaulin (1) are fastened to the edge supports (2, 3) so that the edges of the strips overlap each other. with ropes tied to the substructure (7) and the sheeting (1) is pre-tensioned.

Method according to Claim 5, characterized in that the transverse tensioning of the forming strand ropes (8) is pre-tensioned to the extent necessary to eliminate the deformation caused by the temperature change and the wind load.