DE1263035B - Air-cooled large heat exchanger with a fan and a large number of heat exchange elements arranged on a circumference - Google Patents
Air-cooled large heat exchanger with a fan and a large number of heat exchange elements arranged on a circumferenceInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
F28dF28d
Deutsche KL: 17 f-5/20 German KL: 17 f- 5/20
Nummer: 1263 035Number: 1263 035
Aktenzeichen: . Sch 379761 a/17 fFile number: . Sch 379761 a / 17 f
Anmeldetag: 5. November 1965Filing date: November 5, 1965
Auslegetag: 14. März 1968Opening day: March 14, 1968
Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Großwärmeaustauscher, der aus einem Lüfter sowie einer Vielzahl koaxial, vor oder hinter, über oder unter dem Lüfter auf einem Kreisumfang angeordneter Wärmeaustauschelemente besteht. Ein derartiger Wärmeaustauscher ist durch Bild 1 auf Seite 10 der VDI-Zeitschrift vom 1. Januar 1960 bekannt.The invention relates to an air-cooled large heat exchanger, which consists of a fan and a Large number of coaxially arranged in front of or behind, above or below the fan on a circumference There is heat exchange elements. Such a heat exchanger is shown in Figure 1 on page 10 of the VDI magazine from January 1, 1960 known.
Die ständige Vergrößerung der Energieerzeugungsanlagen sowie auch der Produktionseinrichtungen der chemischen Großindustrie verlangen in zunehmendem Maße die Abführung großer Wärmemengen, die bei diesen Prozessen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nur mit einem geringen Temperaturgefälle gegenüber der Umgebungstemperatur anfallen. So hat man bei den bisherigen Anlagen die anfallenden Wärmemengen meist in Flüsse eingeleitet oder, wenn diese am Standort der Werke nicht zur Verfügung stehen, über mit Wasser berieselte Kühltürme abgeführt. Aus biologischen Gründen ist aber die Wärmeaufnahmefähigkeit der Flüsse begrenzt und heute in vielen Fällen bereits erschöpft. Der Anwendung von mit Wasser berieselten Kühltürmen sind auch insofern Grenzen gesetzt, als infolge der hiermit verbundenen Verdunstung große Mengen Brauchwasser verlorengehen.The constant enlargement of the power generation plants as well as the production facilities large chemical industries increasingly require the dissipation of large amounts of heat, in these processes, for reasons of economy, only with a small temperature gradient against the ambient temperature. So you have the incurred with the previous systems Amounts of heat mostly discharged into rivers or, if this is not available at the site of the works stand, discharged via cooling towers sprinkled with water. For biological reasons it is The rivers' ability to absorb heat is limited and in many cases already exhausted. The application of cooling towers sprinkled with water are also limited in that as a result of this associated evaporation, large amounts of process water are lost.
Eine Lösung der vorstehend behandelten Probleme besteht bekanntlich darin, atmosphärische Luft, die in unbegrenzter Menge zur Verfügung steht, zum Abtransport anfallender großer Wärmemengen zu verwenden. Durch die relativ zu Wasser außerordentlieh niedrige spezifische Wärme der Luft müssen aber bei derartigen Luftkühlern sehr große Luftmengen durch den Kühler hindurchgetrieben werden. So ist bei einer bekannten Ausführungsform schon der Vorschlag gemacht worden, die meist aus Rippenrohren bestehenden Wärmeaustauschelemente in der Form eines Daches anzuordnen und die Umgebungsluft mit Hilfe einer größeren Anzahl vor- oder nachgeschalteter Axialventilatoren durch die Wärmeaustauschelemente hindurchzublasen. Infolge der relativ hohen Kapital- und Energiekosten der Axialventilatoren wird jedoch die Wirtschaftlichkeit des Kühlers ungünstig beeinflußt.It is known that one solution to the problems discussed above is to use atmospheric air which is available in unlimited quantities to remove large amounts of heat that occur use. However, due to the extremely low specific heat of the air relative to water In such air coolers, very large amounts of air are driven through the cooler. So is in a known embodiment, the proposal has already been made, mostly made of finned tubes to arrange existing heat exchange elements in the form of a roof and the ambient air with the help of a larger number of upstream or downstream To blow axial fans through the heat exchange elements. As a result of However, the relatively high capital and energy costs of the axial fans will reduce the profitability of the Cooler adversely affected.
In diesem Zusammenhang ist außerdem auch schon der Vorschlag gemacht worden, die einzelnen Wärmeaustauschelemente in der Form eines Pultdaches anzuordnen und unterhalb derselben einen die Kühlluft zuführenden Bandventilator anzuordnen. Diese Konstruktion hat, vermutlich wegen der hohen Baukosten und der Störanfälligkeit der hier erforderliehen beweglichen umklappbaren Ventilatorschaufeln keinen Eingang in die Praxis gefunden.In this context, the proposal has also already been made, the individual To arrange heat exchange elements in the form of a pent roof and below the same one to arrange the belt fan supplying the cooling air. This construction has, presumably because of the high Construction costs and the susceptibility of the movable folding fan blades required here found no entry into the practice.
Luftgekühlter Großwärmeaustauscher mit einem Lüfter und einer Vielzahl auf einem Kreisumfang angeordneter WärmeaustauschelementeAir-cooled large heat exchanger with a fan and a number on a circumference arranged heat exchange elements
Anmelder:Applicant:
Dr.-Ing. Günter Scholl,Dr.-Ing. Günter Scholl,
7300 Esslingen, Mülbergerstr. 217300 Esslingen, Mülbergerstr. 21
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr.-Ing. Günter Scholl, 7300 EsslingenDr.-Ing. Günter Scholl, 7300 Esslingen
Schließlich ist es bekannt, die Wärmeaustauschelemente am unteren Teil eines Schlotes (kreisförmiger Riesenschornstein) anzuordnen und durch den Auftrieb der erwärmten Luft im Schlot ventilatorlos zu belüften. Damit hierbei ein ausreichend hoher Differenzdrack erreicht wird, sind Schlote mit einer Höhe von 100 Metern und mehr erforderlich. Bei der heutigen Größe der Energieerzeugungsanlagen und den dabei zu bewegenden Luftmengen in einer Größenordnung von 100 Millionen ms/h ergeben sich Schlotdurchmesser in einer Größenordnung von 100 m und mehr. Neben den hohen Baukosten derartiger Schlote weisen diese sogenannten selbstventilierenden Kühler vor allem den Nachteil auf, daß die Kühlleistung von den jeweiligen äußeren atmosphärischen Bedingungen abhängig ist.Finally, it is known to arrange the heat exchange elements on the lower part of a chimney (circular giant chimney) and to ventilate them without a fan due to the buoyancy of the heated air in the chimney. In order to achieve a sufficiently high differential draft, chimneys with a height of 100 meters and more are required. With the current size of the power generation systems and the air volumes to be moved in the order of 100 million m s / h, the chimney diameters are in the order of 100 m and more. In addition to the high construction costs of such chimneys, these so-called self-ventilating coolers have the main disadvantage that the cooling capacity depends on the respective external atmospheric conditions.
Der Erfindung liegt, ausgehend von der eingangs genannten bekannten Ausführung, die Aufgabe zugrunde, eine Gestaltung für besonders hohen Luftdurchsatz zu finden, bei der zur Belüftung weder ein hoher Schlot noch zahlreiche Einzelventilatoren erforderlich sind und sowohl relativ niedrige Baukosten als auch niedrige Betriebskosten erreicht werden.On the basis of the known embodiment mentioned at the outset, the invention is based on the object to find a design for particularly high air throughput, in which neither a high vent nor numerous individual fans are required and both relatively low construction costs and low operating costs can be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Lüfter ein oder mehrere endlose Schaufelgitter auf einer oder mehreren kreisförmigen Laufschienen angeordnet sind, die sich auf Führungsund Antriebsrollen abstützen.According to the invention, this object is achieved in that one or more endless fans are used as fans Shovel grids are arranged on one or more circular running rails, which are on guide and Support the drive rollers.
Diese erfindungsgemäße Bauart zeichnet sich nicht nur durch relativ einfache und damit billige Bauelemente aus, sondern bedarf auch nur eines relativ geringen Leistungsaufwands, um die auftretenden Reibungsverluste zwischen Schienen und Rollen zu überwinden. Während der Durchmesser der kleinsten Ausführung dieses ringförmigen Wärmeaustauschers im allgemeinen größer als der Maximaldurchmesser von Axiallüftern ist, kann die größte Ausführung ohne weiteres so groß gewählt werden, daß inner-This type of construction according to the invention is not only characterized by relatively simple and therefore cheap components from, but also only requires a relatively low expenditure of effort to deal with the occurring Overcoming friction losses between rails and rollers. While the diameter of the smallest Design of this ring-shaped heat exchanger generally larger than the maximum diameter of axial fans, the largest version can easily be selected so large that inside
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halb des ringförmigen Wärmeaustauschers das gesamte Kraftwerk unterzubringen ist. Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher kann also für jede beliebige Leistung ausgelegt werden und ist in der Praxis immer dann von Interesse, wenn die Leistung eines Axiallüfters nicht mehr ausreicht.half of the ring-shaped heat exchanger is to accommodate the entire power plant. The inventive Heat exchanger can be designed for any performance and is in the Practice is always of interest when the performance of an axial fan is no longer sufficient.
Hierbei können in Ausgestaltung der Erfindung die einzelnen Wärmeaustauschelemente aus einer Vielzahl von hohlschaufelartigen Taschen mit jeweils Fig. 3 sind die Wärmeaustauschelemente 1 als im Hauptteil ebene Taschen S ausgeführt, deren dem bewegten Schaufelgitter7 zugekehrte Endenil so abgebogen sind, daß die aus dem Schaufelgitter 7 austretende Luft möglichst stoßfrei und ohne Änderung ihrer Geschwindigkeit zwischen den Taschen 8 hindurchströmen kann. Auf der Luftaustrittsseite dagegen laufen die Abströmenden 12 der Taschen spitzwinklig aus und bewirken damit eine diffusor-Here, in an embodiment of the invention, the individual heat exchange elements from one A plurality of hollow-vane-like pockets, each with FIG. 3, are the heat exchange elements 1 as in The main part is made of flat pockets S, the ends of which, facing the moving blade grid 7, are as follows are bent so that the air emerging from the blade grille 7 is as smooth as possible and without change their speed between the pockets 8 can flow through. On the air outlet side on the other hand, the outflow ends 12 of the pockets run out at an acute angle and thus cause a diffuser
ebener, gewellter oder auch im Querschnitt sichel- io artige Kanalerweiterung.Flat, corrugated or also sickle-shaped canal expansion in cross-section.
förmiger Oberfläche bestehen. Bei einem eventuellen Unterdruck in den Taschen 8shaped surface. In the event of a negative pressure in the pockets 8
Um die aus dem umlaufenden Schaufelgitter mit werden deren Wände durch eingelegte Wellbleche 13In order to remove the from the circumferential blade grille, the walls thereof are covered by inserted corrugated metal sheets 13
hoher Tangentialkomponente behaftete Luftaustritts- abgestützt. Bei Überdruck in den Taschen 8 kannAir outlet supported with high tangential components. If there is overpressure in the pockets 8
geschwindigkeit mit zur Steigerung der Wärmeüber- sinngemäß durch die Anordnung solcher Wellblechespeed with to increase the heat transfer analogously through the arrangement of such corrugated sheets
tragung auszunutzen, ist es weiterhin von Vorteil, daß 15 in den Luftkanälen eine Abstützung erreicht werden,To take advantage of the load, it is also advantageous that a support can be achieved in the air ducts,
die dem Schaufelgitter zugekehrten Enden der Bei der in der F i g. 4 gezeigten Ausführungsformthe ends facing the blade grate of the case shown in FIG. 4 shown embodiment
Taschen entgegen der Drehrichtung des Schaufel- sind die Taschen 9 aus gewellten Blechen hergestellt,Pockets against the direction of rotation of the shovel, the pockets 9 are made of corrugated sheet metal,
gitters spitzwinklig auslaufend abgebogen sind. wodurch sich auch mit geringen Blechstärken einelattice are bent at an acute angle. whereby a
Schließlich können sich die zwischen den Taschen drückfeste Ausbildung erreichen läßt. Die spitzbefindlichen Luftkanäle entweder infolge einer spitz- 20 winkligen Schaufelenden 11 und 12 dienen dabei winkligen Gestaltung der Abströmenden der Taschen dem gleichen Zweck wie bei der Ausführung nach oder durch anschließend angeordnete Leitschaufeln Fig. 3.Finally, the pressure-resistant training between the pockets can be achieved. The sensitive ones Air ducts either as a result of acute angled blade ends 11 and 12 are used here angular design of the outflow ends of the pockets for the same purpose as in the execution or by subsequently arranged guide vanes Fig. 3.
diffusorartig erweitern, so daß die hohe Luft- Die Fig. 5 zeigt eine Ausfuhrungsform, bei der das geschwindigkeit im Wärmeaustauscher vor dem Aus- Wärmeaustauschelement eine leitschaufelartige Austritt der Luft in die Atmosphäre mindestens teilweise 25 bildung in der Form von sichelförmigen Taschen 10Expand diffuser-like, so that the high air The Fig. 5 shows an embodiment in which the speed in the heat exchanger in front of the heat exchange element a guide vane-like outlet the air into the atmosphere at least partially 25 formation in the form of sickle-shaped pockets 10
in statischen Druck umgewandelt und damit der Energiebedarf des luftgekühlten Großwärmeaustauschers abgesenkt wird.converted into static pressure and thus the energy requirements of the air-cooled large heat exchanger is lowered.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 den Schnitt einer ersten Ausführungsform, F i g. 2 den Schnitt einer zweiten Ausführungsform,Embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows F i g. 1 shows the section of a first embodiment, FIG. 2 the section of a second embodiment,
F i g. 3 bis 5 Schnitte des bewegbaren Schaufelgitters sowie der Wärmeaustauschelemente.F i g. 3 to 5 sections of the movable paddle grid and the heat exchange elements.
Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt der ersten, horizontalen Ausführungsform, die aus einem Kranz von der Kühlung dienenden Wärmeaustauschelementen 1 sowie einem als Lüfter dienenden Schaufelgitter 2 besteht. Dessen Schaufeln bilden mit den beiden kreisförmigen Laufschienen 3 ein endloses Schaufelgitter, das auf den Rollen 4 umläuft, von denen einige direkt durch Elektromotoren 5 angetrieben sind. Die Drehachse des Systems, die aus Platzgründen nicht mehr in der Zeichnung dargestellt ist, befindet sich links außerhalb der Zeichnung. Die Wärmeaustauschelemente 1 und die das Schaufelgitter 2 tragenden Rollen 4 sind auf hohen Stützen 6 angeordnet, damit die. Kühlluft unbehindert in Richtung der Pfeile in das Schaufelgitter 2 einströmen kann und, wenn sich das Kraftwerk beispielsweise innerhalb des Groß-Wärmeaustauschers befindet, so leicht Personen und Fahrzeuge Zufahrt haben.Fig. 1 shows a section of the first, horizontal Embodiment consisting of a ring of heat exchange elements 1 and serving for cooling a blade grille 2 serving as a fan. Its blades form with the two circular ones Running rails 3 an endless paddle grid that revolves on rollers 4, some of which are driven directly by electric motors 5. The axis of rotation of the system, which for reasons of space is not more is shown in the drawing, is on the left outside the drawing. The heat exchange elements 1 and the rollers 4 carrying the shovel grate 2 are arranged on high supports 6 so that the. Cooling air can flow unhindered in the direction of the arrows into the blade grille 2 and, if the power plant is located, for example, within the large heat exchanger, so easily people and Vehicles have access.
Die F i g. 2 zeigt den Schnitt der zweiten, vertikalen Ausführungsform, deren Drehachse ebenfalls links außerhalb der Zeichnung liegt. Auch hierbei bilden die Schaufeln des Schaufelgitters 2 mit den kreisförmigen Laufschienen 3 einen endlosen Schaufelkranz, der auf den Rollen 4 umläuft bzw. durch diese geführt ist. Auch in diesem Fall werden einige der Rollen 4 durch die Elektromotoren 5 angetrieben. Die Strömungsrichtung der Kühlluft ist wie bei der F i g. 1 durch Pfeile angedeutet»The F i g. 2 shows the section of the second, vertical embodiment, whose axis of rotation is also on the left is outside the drawing. Here, too, the blades of the blade grid 2 form with the circular ones Running rails 3 have an endless ring of blades which revolve or through on the rollers 4 this is led. In this case, too, some of the rollers 4 are driven by the electric motors 5. The direction of flow of the cooling air is as in FIG. 1 indicated by arrows »
Die F i g. 3 bis 5 zeigen Schnitte des in der angegebenen Pfeilrichtung umlaufenden Schaufelgitters 7 mit den leitschaufelartigen hohlen Taschen 8,9 und 10 der Wärmeaustauschelemente 1. Gemäß der aufweist und durch anschließende Leitschaufeln 14 die Austrittsgeschwindigkeit der Luft reduziert und in statischen Druck umgesetzt wird.The F i g. 3 to 5 show sections of the blade grating rotating in the direction of the arrow indicated 7 with the guide vane-like hollow pockets 8, 9 and 10 of the heat exchange elements 1. According to FIG has and reduced by subsequent guide vanes 14 and the exit speed of the air is converted into static pressure.
Claims (4)
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