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Feuchter Wärmeaustauscher (Kondensator oder Kühler) Die Erfindung
bezieht sich auf die bekannten feuchten Wärmeaustauscher (Kondensatoren oder Kühler),
durch die Rieselwasser und Luft streichen. Es ist ein Wärmeaustauscher dieser Art
bekanntgeworden, dessen freier Durchströmquerschnitt nach dem Luftaustritt hin innerhalb
des Rieselwerks zwecks Ausscheidung von Flüssigkeitströpfchen erweitert ist. Die
Querschnittserweiterung erfolgt hinter einem Teil des Strömungsweges der Luft, auf
dem sie vorübergehend beschleunigt wurde. Der Querschnitt, durch den die Kühlluft
in das bekannte Rieselwerk eintritt, besitzt jedoch die gleiche Größe wie der Querschnitt,
durch den die feuchte Luft aus .dem Rieselw erlc austritt. Trotz der Gleichheit
der O_uerschnitte an der Ein- und Austrittsstelle des Rieselwerks tritt eine geringe
Geschwindigkeitszunahme der, durchströmenden Luft ein, weil .das Volumen der Kühlluft
infolge der beim Durchtritt durch die Kühlhorden eintretenden Erwärmung zunimmt.
Die Luftgeschwindigkeit an der Eintrittsstelle in das Rieselwerk muß daher bei zier
bekannten Anlage kleiner sein als an der Austrittsstelle. Infolgedessen kann die
Eintrittsgeschwindigkeit auch nicht in der Nähe der Grenze des Wassermitreißens
liegen, weil sonst an der Austrittsstelle noch mehr Wasser mitgerissen würde.
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Demgegenüber besteht das Wesen der Erfindung darin, daß bei feuchten
Wärmeaustauschern der freie Durchströmquerschnitt für die Kühlluft vom Eintritt
der Luft in den Wärmeaustauscher an, d.h. von der Stelle an, wo die Luft auf das
Rieselwasser trifft, bis zur Austrittsstelle aus,dem Wärmeaustau.scher zunimmt.
Dann ist es ohne weiteres möglich, daß der Luftgeschwindigkeit an der Eintrittsstelle
in den Wärmeaustauscher eine Größe
gegeben wird, die in der Nähe
der Grenze des Wassermitreißens oder darüberliegt, und daß die Luftgeschwindigkeit
nach der Austrittsstelle hin auf einen Betrag verkleinert wird, bei dem mit Sicherheit
kein Wasser mehr mitgerissen wird. Die Erfindung schafft also einen feuchten Wärlneaustauscher,
der bei kleinen Abmessungen große Kühlleistung hat, weil er den günstigen Wärmeübergang
bei den hohen Kühlluftgeschwindigkeiten am Eintritt in den Wärmeaustauscher ausnützt.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung an einem auf einem Fahrzeug untergebrachten Rieselkon.densator im Ouerschnitt
dargestellt.
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Von gegenüberliegenden Seitenwänden 1, 2 des Fahrzeuges gehen Luftschächte
3, .4 aus, die gegen die mittlere Längsebene 5 des Fahrzeuges geneigt sind, sich
nach oben erweitern und schließlich zu einem senkrechten Abluftkanal 6 vereinigen.
In diesem befindet sich ein Lfifter 7 mit gleichfalls senkrechter Achse. Die in
den Seitenwänden 1, z vorgesehenen Einlaßöffnungen 8 der Luftschächte 3, q. sind
durch Gitter 9 abgedeckt. Die durch die Pfeile x angedeutete Luftströmung wird durch
den Lüfter 7 erzeugt, der die Luft durch die Gitter 9 und die Zwischenräume zwischen
den Kondensatorrohren saugt.
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Die zwischen der Deckwand io und der Bodenwand ii jedes Schachtes
3 bzw. d. parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Kondensatorrohre sind
zu mehreren aufeinanderfolgenden Reihen 12 zusammengefaßt. Die Reihen 12 sind senkrecht
zur Neigung des Schachtes 3 bzw. .4 angeordnet. Bei gleicher Rohrzahl je Reihe ist
der Abstand der Rohre am Eintritt 13 in den Kondensator kleiner als am Austritt
1q.. Die freien Durchströniquerschnitte an diesen Stellen sind so gewählt, daß die
Luftgeschwindigkeit am Eintritt 13 in den Kondensator eine Größe besitzt (mehr als
etwa 4 m/s), die an der Grenze des Wassermitreißens liegt. Dadurch erhält man einen
sehr guten Wärmeübergang. Unter Vergrößerung des freien Durchströmquerschnittes
nach dem Austritt 14 aus dem Kondensator hin nimmt die Luftgeschwindigkeit allmählich
bis zu einem Betrage ab, bei dem mit Sicherheit kein Wasser mehr mitgerissen wird.
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In zwei Kondensatorrohrreihen 12 am Ende des Kondensators sind mehrere
das Rieselwasser zuführende Spritzrohre 15 eingefügt. In der Strömungsrichtung x
der Kühlluft hinter der Spritzrohrreihe 15 ist noch eine Reihe 12 von Kondensatorrohren
angeordnet, die das aus den Spritzrohren 15 austretende Wasser abfangen sollen.
An die Spritzrohrreihe 15 schließt eine weitere Spritzrohrreihe 16 an, die, sich
unmittelbar unter .der Deckwand io des Schachtes 3 bzw. d. befindet. Auf diese Weise
werden die Kondensatorrohre gleichmäßig berieselt. In der Strömungsrichtung x der
Kühlluft hinter der letzten Kondensatorreille 12 sind Leitbleche 17 vorgesehen,
die eine gleichmäßige Verteilung der Kühlluft durch die Rohrbündel bewirken.
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Die geneigten Bodenwände i i der Schächte 3 bzw. 4, auf denen das
Rieselwasser herunterläuft, bilden vor dem Eintritt 13 der Kühlluft in den Kondensator
Sammelrinnen 18, die über Leitungen i9 mit einem unterhalb der Schächte 3, q. befindlichen
Sammelbehälter 2o in Verbindung stehen.
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Anstatt einer in .der Luftströmungsrichtung x hinter den Spritzrohren
15 angeordneten Kondensatorrohrreihe 1-2 können auch mehr solcher Reihen oder keine
vorgesehen sein. Ferner kann die Luft statt durch Üffnungen 8 in den Seitenwänden
1, 2 des Fahrzeuges von unten oder oben her angesaugt werden. Kühlluft und Rieselwasser
brauchen sich auch nicht im Gegenstrom zueinander zu bewegen ; die Kühlluft kann
z. B. im Querstrom zu dem rieselnden Wasser durch den Kühler oder Kondensator streichen.
Fs ist ferner möglich, die Kondensatorrohrabstände in der Reihe gleich groß zu halten
und dafür die Zahl der Rohre in jeder Reihe veränderlich zu machen. Am Eintritt
in den Kondensator müßten dann weniger Rohre in der Reihe sein als am Austritt aus
dem Kondensator.
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Statt bei Kondensatoren ist die Erfindung, wie schon oben gesagt wurde,
auch bei Rieselkühlern anwendbar. Dann müssen statt der Kondensatorrohre Einbauten
(Horden) mit Rieselkörpern (z. B. Raschig-Ringen) vorgesehen werden. Entscheidend
ist nur, daß in den Horden, durch welche die Kühlluft zunächst streicht, in gleicher
Weise wie zwischen den Rohren von Kondensatoren Luftgeschwindigkeiten herrschen,
die an die Grenze des Mitreißens von Wasser herangehen oder darüberliegen, und daß
hinter der letzten Horde, aus der die Kühlluft austritt. diese eine Geschwindigkeit
hat, bei der mit Sicherheit kein Wasser mehr mitgerissen wird.
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Bei den üblichen Rieselkühlern bzw. Kondensatoren muß man mit der
Luftgeschwindigkeit wesentlich unter der Grenze des Wassermitreißens bleiben, weil
bei ihnen sonst Wasser nach außen mitgerissen würde. Dies könnte schon geschehen,
wenn irgendwelche geringfügigen Störungen in der Gleichmäßigkeit der Belüftung oder
ein Ansteigen der Lüfterdrehzahl über die Solldrehzahl eintritt. Eine solche Drehzahlsteigerung
ist z. B. im Falle eines bei Turbinenlokomotiven gebräuchlichen Antriebes des Lüfters
durch eine sich selbsttätig regelnde Dampfturbine leicht möglich.
Durch
die Erfindung ist nun -die Steigerung der Luftgeschwindigkeit am Eintritt in den
Kühler bis zur Grenze des Wassermitreißens ermöglicht, ohne daß der Nachteil der
bekannten Kühler eintritt, @daß Wasser nach außen mitgerissen wird.
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Darüber hinaus wird infolge der Tatsache, daß sich an .der Grenze
des-Wassermitreißens der Widerstand für die Luftströmung erheblich vergrößert, an
den Stellen, wo der Kühler im Eintrittsteil der Luft z. B. wegen nicht ganz gleichmäßiger
Belüftung anfängt, zuviel Wasser mitzureißen, durch Erhöhung des Widerstandes die
Luftmenge wieder herabgesetzt. Es wird somit die Gefahr, daß das Wasser auch durch
den Austritt der Luft aus dem Kühler bzw: Kondensator mitgerissen wird, behoben.
Der Kühler regelt sich gewissermaßen selbsttätig. Dies ist besonders wichtig bei
Fahrzeugen, die die Luft aus der Umgebung ansaugen, weil, dann beispielsweise bei
Seitenwind die eine Kühlerhälfte mehr Luft erhalten kann als die andere. Die Luftzufuhr
regelt sich erfindungsgemäß selbsttätig wie folgt: Auf der Windseite erhöht sich
zunächst die Luftmenge. Die Eintrittsseite fängt an, zuviel Wasser mitzureißen.
Infolgedessen erhöht sich der Widerstand, den die mit Wassertröpfchen angereicherte
Luft der Förderung bietet. Dies hat wiederum zur Folge, daß die Luftmenge entsprechend
kleiner wird, so daß sich diese selbsttätig in zulässigen Grenzen hält.