NL8005180A - Verdampingswarmtewisselaar. - Google Patents

Description

- 1 - N.O. 28.761

Afsplitsing van octrooiaanvrage 71*08352, Ned. ,ingediend d.d. 17-1-1971.

- Verdamping swarmtewisselaar -

De uitvinding heeft betrekking op een verdampings-warmte-wisselaar omvattende een huis met een luchtinlaat, een luchtuitlaat en een daartussen gelegen in hoofdzaak horizontale stromingsbaan met een keel, sproeimondstukken voor het in die keel sproeien van water, en 5 een nabij de luchtuitlaat aangebrachte waterverzamelbak.

In warmtewisselaars van dit type wordt de lucht aangezogen door de uit de mondstukken tredende watersproeipatronen. Over de keel wordt een waterslot gevormd. De aangezogen lucht mengt zich innig met de waterdruppeltjes. Er vindt verdampingskoeling plaats omdat een deel 10 van het water verdampt en de daarvoor noodzakelijke verdampingswarmte aan de rest van het water wordt onttrokken. Deze rest valt in de waterverzamelbak. Van belang is dat nabij de uitlaat van het huis een efficiënte scheiding tussen lucht en water tot stand wordt gebracht.

Volgens de uitvinding zijn hiertoe nabij de waterbak ont-15 nevelorganen aangebracht bestaande uit een samenstel van evenwijdig aan en op afstand van elkaar aangebrachte langgerekte stroken elk met twee vlakke randdelen en een tussengelegen gebogen centraal deel.

Zo'n uitvoering van de ontnevelorganen veroorzaakt een zeer kleine luchtweerstand. Tot een goede scheiding draagt bij. dat de 20 oppervlakken van de stroken tijdens gebruik nat zijn. Het afgescheiden onder de water kan vrij in deontnevelorganen gelegen waterbak stromen.

Bij grote aanvoersnelheden van de nevel zou gevaar kunnen bestaan dat deze voor een deel door de ontnevelorganen wordt gedreven zonder dat volledige afscheiding heeft plaatsgevonden. Om dit gevaar 25 aanzienlijk te verminderen kan ten minste een eerste groep stroken zich in hoofdzaak loodrecht op de horizontaal uitstrekken terwijl ten minste een tweede groep stroken, die stroomafwaarts van de eerste is gelegen, met die eerste groep een tussenruimte begrenst.

Bij voorkeur is de genoemde tweede groep onder een hoek 30 ten opzichte van de vertikaal geplaatst voor het begrenzen van een in vertikale doorsnede driehoekig tussenruimte tussen beide groepen.

De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren waarin twee uitvoeringsvoorbeelden zijn weergegeven,nader worden toegelicht.

Fig. 1 toont een vertikale langsdoorsnede van een warmte-35 wisselaar volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont een eindaanzicht van die warmtewisselaar .

A fl n κ 1 o λ - 2 -

Fig. 3 toont een doorsnede volgens de lijn III-III in fig. 1.

Fig. 4 toont een vertikale langsdoorsnede vanéén iets gewijzigde uitvoering.

Fig. 5 toont een deel van de nevelverwijderingsorganen in 5 doorsnede.

De inrichting volgens fig. 1 heeft een huis met een mond 10 voor het toelaten van lucht, een keel 11, en een stroomafwaarts van de keel 12 gelegen diffusie- of expansiezone. Te koelen water wordt toegevoerd uit een vat 13 naar een aantal horizontale leidingen 14, die 10 ieder zijn voorzien van mondstukken 15, welke op onderlinge afstanden verdeeld zijn gelegen langs de langsafmeting van de respectievelijke leiding. Water wordt versproeid door de mondstukken 15 en daarbij wordt lucht aangezogen in de mond 10 van de inrichting. Op nader te beschrijven wijze zijn de afstanden tussen de mondstukken 15 zodanig gekozen en 15 is de vorm van de stralen uit die buizen zodanig, dat een waterslot tot stand wordt gebracht over de keel 11. De lucht die wordt aangezogen in de mond 10 en die gaat door de keel 11, vermengt zich innig met de druppeltjes water. De stroming zet zich voort door de diffusiezone 12. Koeling door verdamping vindt plaats, omdat een deel van het water 20 wordt verdmapt en de verdampingswarmte onttrokken wordt aan het overige water, dat van links naar rechts in fig. 1 stromend terecht komt in een verzamelbak 16, vanwaar het wordt onttrokken door de leiding 17·

Lucht wordt afgevoerd uit de toren door een groep van ontnevelinrichtingen 18, die eventueel overgebleven water scheiden, zodat lucht die praktisch 25 vrij is van druppeltjes water, uit de inrichtingen 18 wordt afgevoerd naar de buitenlucht via schoepen 19· Deze schoepen zorgen ervoor, dat de lucht omhoog stroomt uit de koeltoren, waarbij terugcirculeren van hete afgevoerde lucht naar het gebied van de mond 10 wordt vermeden.De schoepen 19 hebben ook tot taak de werking van sterke dwarswinden tegen te gaan, 30 die de luchtstroming door de eenheid kunnen tegenwerken. Onder bepaalde omstandigheden kunnen deze schoepen worden weggelaten.

Uit fig. 1 blijkt, dat de bovenwand 20 van het diffusorge-deelte 12 een andere helling heeft dan de onderwand 21, terwijl de zijwanden 22 vertikaal staan zoals te zien is in de fig. 2 en 3. Dit is 35 gedaan om voordeel te trekken uit de werking van de zwaartekracht op de weg van de waterstromen, die uit de mondstukken 15 komen. Als gevolg van de werking van de zwaartekracht is de bovenste expansiehoek, d.w.z. de hoek tussen de horizontaal en de bovengrens 20 van de expansiezone 12 van de teren, kleiner dan de onderste expansiehoek, die de hoek is 40 tussen de horizontaal en de onderste grens 21 van de expansiezone 12 8005180 -3- ψ * van de toren. Door de wanden 20 en 21 aldus op te stellen, wordt een zo groot mogelijk nuttig effekt van het expanderen van het lucht-water-mengsel gewaarborgd en tevensêen zo groot mogelijke aanraking tussen water en lucht.

j- Opgemerkt zij,dat de ingang naar de mond 10 de gedaante heeft van een klok om de luchtweerstand te verminderen. De bovenwand 23 aan de bepalende rand van de monding is gekromd, zoals te zien is in fig. 1. Een goot 24, die de onderrand van de klokvormige monding bepaalt, heeft een nauwe spleet, bij 24', welke zich uitstrekt over de volle IQ breedte van de monding 10, maar die voldoende nauw is om geen invloed te hebben op de binnenkomende luchtstroom. Deze goot 24 is aan zijn linkereinde verbonden, zoals men ziet in fig. 2,met een pijp 25, die is verbonden met een rioolafvoerleiding 26.

Alle met verdamping werkende koeltorens vereisen dat een ig zeker gedeelte van het terugcirculerende water wordt af gevoerd naar het riool om een overmatige ophoping van minerale zouten tegen te gaan.

Bij de onderhavige constructie is de onderste toevoerleiding 14 naar een straalbuis (zie fig. 2) verbonden door een leiding 27 met het einde van de goot 24, dat gelegen is tegenover het einde, waaraan de afvoer 2Q van de goot 24 is bevestigd. Dit betekent dat water, dat wordt afge-voerd uit het stelsel, warm water is, d.w.z. een deel van het water, dat aan de -toren wordt toegevoerd voor koeling, en dat dit water stroomt over de gehele bodem van luchtinlaatmond teneinde de afvoerlei-ding te bereiken. Zo is dan dit warme water in warmteuitwisseling met 25 het metaal van de goot 24 en door geleiding met naburige metalen onderdelen. Wanneer de toren wordt afgesloten en het water uit de pijpen 14 wordt afgevoerd, valt een deel ervan in het gebied van de sleuf 24' in de goot 24. Om te waarborgen dat dit plaats vindt, zijn kleine uitsteeksels 28 onder ieder van de mondstukken 15 aanwezig (zie de fig. 1, 4 en 5). De 30 uitsteeksels 28 kunnen zijn voorzien van een enkel stuk metaal, dat zich in langsrichting van de leiding 14 uitstrekt, of het kunnen afzonderlijke stukken onder ieder mondstuk zijn. In alle gevallen wordt de stand en de lengte zodanig gekozen, dat beïnvloeding van de binnenstromende lucht wordt vermeden. Deze uitsteeksels 28 hebben tot taak te 35 voorkomen dat water buiten de mond 10 terecht komt, zodat tenslotte lekwater uit de mondstukken ergens wordt opgenomen langs de lengte van de sleuf 24'.

In de winter, tijdens stilstand of in bedrijf, wordt lekkend water, dat de sleuf 24’ binnenkomt, verhinderd te bevriezen door de 40 warmte van het water, dat stroomt door de leiding 27 en de goot 24 ft o n r 1 fi n - 4 - naar de afvoerleidingen 25 en 26. Dit warme water verhindert bevriezen wanneer het water uit de verzamelaar wordt afgevoerd na het stilzetten.

De hoeveelheid water, die nodig is voor het hinderen van ijsvorraing, is zeer klein en kan eventueel worden afgevoerd naar de afvoerbak, zonder 5 de capaciteit van de toren aanzienlijk te beïnvloeden. Het warmteuit-wisselingseffekt van het neerblaaswater in de goot 24 is nuttig in winterweer zelfs wanneer de verzamelaar voor water niet wordt geloosd na stilzetten, omdat het het onderste deel van de keel warm houdt en ijsvorming verhindert.

10 De afvoerleiding 26 is verbonden met een elleboog 28' en een korte leiding 29, die uitsteekt in de afvoerbak boven het waterniveau. Deze korte leiding 29 heeft een dam 30 aan een einde, welke dam voldoende hoog is, opdat water dat uit leiding 25 aankomt, niet over de dam stroomt, maar indien er een fout is geslopen in de regeling van 15 het waternvieau of indien er verstopping in de hoofduitlaat 17 voor koud water optreedt, overstromend water wordt afgevoerd. Deze details ziet men in fig. 11.

De afvoerbak is voorzien van de gebruikelijke zeef 31 en een toevoer voor water 32, die geregeld wordt door een vlotter 33 . Wan-20 neer het waterniveau daalt tot onder een bepaalde hoogte, zal de dalende vlotter 33 een afsluiter 32 openen, waarna extra water aan het systeem wordt toegevoerd.

In de fig. 1, 2 en 3 ziet men een schot 12a , dat wordt toegepast bij eenheden van&anzienlijke breedte om te verhinderen dat dwars 25 stromende wind nevelachtige waterdruppeltjes verplaatst, zodat zij ontwijken uit het luchtinlaateinde van de eenheid. Hoewel een enkel schot is getekend, zij opgemerkt, dat het aantal schotten een functie kan zijn van de breedte van de eenheid. Het schot 12a strekt zich uit van een vlak, dat raakt aan de leidingen 14 tot iets voorbij de keel 11 30 (zie fig. 1).

De mondstukken 15 zijn zodanig ten opzichte van elkaar op onderlinge afstand geplaatst langs de respectievelijke pijpen 14, dat de zijranden van de sproeiellipsen elkaar ongeveer raken in de keel (zie fig. 2). Lucht, die wordt aangezogen in de mond 10 , stroomt binnen tus-35 sen de verschillende waterstralen, maar het slot, dat gevormd is in de keel 11 is zo volledig, dat er onder normale bedrijfsomstandigheden geen neiging bestaat tot terugblazen van lucht.

Het mengsel van water en lucht stroomt naar de ontnevelin-richtingen 18. De hoge stroomsnelheid van lucht en water maakt het werk, 40 dat de ontnevelinrichtingen moeten verrichten, zeer moeilijk. In fig. 1 8005180 ► · - 5 - ziet men twee stellen van zulke inrichtingen 18, die worden gebruikt voor gemiddelde per tijdseenheid doorstromende hoeveelheden water en gemiddelde drukken. Bij sommige toepassingen, waar de mondstukdruk zeer laag is of de hoeveelheid per tijdseenheid doorstromend water klei-5 ner is dan gemiddeld, kan een enkele rij ontnevelaars gebruikt worden voor het afscheiden van waterdruppeltjes uit de lucht. Meestal zijn echter de snelheden in de warmtewisselaar groter dan die welke een enkele rij ontnevelaars kunnen verwerken. De snelheid van het water, dat de mondstukken verlaat, is zeer hoog en dit water botst in grote 10 hoeveelheden tegen het eerste stel schoepen. Daarom worden het eerste vlak en een groot gedeelte van een tweede volledig bevochtigd om dan verder te werken als een normaal nat oppervlak, dat kan bijdragen tot warmteoverdracht bij het koelen van water en het verkrijgen van zeer kleine verschillen tussen de temperatuur van het afgevoerde water en 15 die van afgevoerde lucht. Dit is uiteraard zeer belangrijk voor het verkrijgen van een zo groot mogelijke warmteoverdracht en het beste nuttig effekt, vooral bij een warmteuitwisselaar met parallelstroming.

De uitvoering van de ontnevelinrichtingen blijkt uit de fig.

3 en 5.

20 De getekende constructie levert een zeer werkzame ontnevel- inrichting met een zeer geringe luchtweerstand. Omdat de inrichting nat is, werken de oppervlakken ook als nat oppervlak. Deze beide kenmerken dragen zeer bij tot een hoog thermisch nuttig effekt van de inrichting.

De inrichtingen zijn zodanig opgesteld, dat de onderranden open blijven 25 voor vrije afvoer van water naar de afvoerbak 16 (zie fig. 1).

Onder temperatuuromstandigheden, die het mogelijk maken dat zeer grote hoeveelheden water worden gebruikt kan het voorkomen dat twee eenheden van ontnevelinrichtingen volgens fig. 3 niet voldoende zijn voor het afscheiden van meegesleurd water uit de luchtstroom. Wan-30 neer de hoeveeheid per tijdseenheid toegevoerd water wordt vergroot, zal de toegevoerde energie evenredig worden vergroot waarbij het gevolg is, dat de hoeveelheid per tijdseenheid stromende lucht aanzienlijk hoger is. Een inrichting voor het beheersen van grote volumina water is getekend in fig. 4. Deze figuur toont een warmtewisselaar die 35 in beginsel gelijk is aan die volgens fig. 1, met uitzondering van de ontnevelinrichtingen. In fig. 4 ziet men drie rijen van ontnevelinrichtingen 34, 35 en 36. In doorsnede heeft ieder daarvan dezelfde gedaante als die welke is getekend in fig. 5. Als gevolg van de werking van de zwaartekracht op het stromende water in de diffusiezone 12, is 40 het duidelijk, dat op het tijdstip, dat het water zich bevindt in het 8005180

Claims (3)

1. Verdampings-warmtewisselaar omvattende een huis met een luchtinlaat, een luchtuitlaat en een daar tussen gelegen, in hoofdzaak horizontale stromingsbaan met een keel, sproeimondstukken voor het in die keel sproeien van water en een nabij de luchtuitlaat aangebrachte 35 waterverzamelbak, met het kenmerk, dat voor het scheiden 8005180 - 7 - van lucht en water nabij de vaterbak ontnevelorganen zijn aangebracht bestaande uit een samenstel van evenwijdig aan en op afstand van elkaar aangebrachte langgerekte stroken elk met twee vlakke randdelen en een tussengelegen gebogen centraal deel. j-

2. Verdampings-warmtewisselaar volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat ten minste een eerste groep stroken zich in hoofdzaak loodrecht op de horizontaal uitstrekt en ten minste een tweede groep stroken, die stroomafwaarts van de eerste is gelegen, met die eerste groep een tussenruimte begrenst.

^ 3. Warmtewisselaar volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de genoemde tweede groep onder een hoek ten opzichte van de vertikaal is geplaatst voor het begrenzen van een in vertikale doorsnede driehoekige tussenruimte tussen de beide groepen. 15 ---------- 8005180