DE2259348A1

DE2259348A1 - Kuehleinrichtung zur verdampfungsfreien abgabe von prozesswaerme an luft

Info

Publication number: DE2259348A1
Application number: DE2259348A
Authority: DE
Inventors: Alois Dipl Ing Rieger
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1972-12-04
Filing date: 1972-12-04
Publication date: 1974-06-20
Also published as: JPS4986931A; ZA739143B

Description

Kühleinrichtung zur verdampfungsfreien Abgabe von Prozeßwärme an Luft In Wärmekraftwerken ist es notwendig, einen großen Teil der anfallenden Wärmemenge an die Umgebung abzugeben. Wenn nicht genügend Wasser zur Aufnahme der Prozeßwärme zur Verfügung steht, muß eine unmittelbare Abgabe der anfallenden Prozeßwärme an Luft erfolgen. Hier gibt es die Naßkühleinrichtung, bei der das zu kühlende Wasser tropfenförmig versprüht wird und unmittelbar mit der aufzuwärmenden Luft in Berührung kommt, und sogenannte trockene Kühleinrichtungen, bei denen das abzukühlende Wasser oder der zu kondensierende Dampf in Wärmetauscherrohren strömt, an denen die aufzuwärmende Luft außen vorbeigeführt wird.
Die zuletzt beschriebene Kühleinrichtung besitzt dabei den Vorteil, daß das Wasser abgekühlt wird, ohne daß es zur Verdampfung kommt. Man benötigt also kein Zusatzwasser und vermeidet Nebelbildung durch aufsteigenden Wasserdampf.
Der Nachteil einer trockenen Kühleinrichtung besteht im wesentlichen im höheren Aufwand, der vor allem durch den schlechten Wärmeübergang von den Wärmetauscherrohren an Luft und die dadurch notwendige große Wärmetauscherfläche bedingt ist. Ein schlechter Wärmeübergang macht die Wahl eines höheren Turbinenabdampfdruckes mit der damit verbundenen geringeren Turbinenleistung erforderlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer trockenen Kühleinrichtung durch Verbesserung des Wärmeüberganges von Metall an Luft eine bessere Kühlung bzw. Einsparungen an wärmetauschender Fläche zu erzielen.
Die Erfindung betrifft damit eine Einrichtung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist. Das Neue besteht in der im Kennzeichen des Patentanspruches 1 enthaltenen technischen Lehre. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei mögliche Ausführungsformen von trockenen Kühleinrichtungen.mit Naturzugkühltürmen 1, an deren Fuß die wärmetauschenden Rohre 2 angeordnet sind. Diese wärmetauschenden Rohre 2 verlaufen beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 senkrecht und sind am Umfang des Kühlturmes 1 verteilt, so daß die entsprechend den Pfeilen 3 in den Kühlturm eintretende Luft zunächst an den Rohren 2 vorbeiströmen muß.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 liegen die Rohre 2 waagerecht und schließen den Querschnitt des Kühlturmes 1 ab.
In Figur 3 sind die Rohre 2 in einem Schnitt in Längsrichtung der Rohre als Kreise dargestellt. Erfindungsgemäß befinden sich zwischen den Rohren Drähte 4, die netzartig zu den wärmetauschenden Rohren 2 angeordnet und durch Leitungen 5 miteinander und mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle 6 verbunden sind. Der positive Pol der Spannungsquelle 6 ist einerseits an Erde und andererseits an die leitend miteinander verbundenen Rohre 2 angeschlossen. Die Luft strömt wiederum in Richtung der Pfeile 3. Die Spannungsquelle 6 kann sowohl eine Gleichspannungs-, als auch eine Wechselspannungs- oder Impulsspannungsquelle sein.
Sie besitzt eine Spannung von mehreren kV, so daß zwischen den Rohren 2 und den Drähten 4, die als Sprühelektroden wirken, ein elektrostatisches Feld entsteht. Zwischen den Drähten 4 und den Rohren 2 bildet sich dadurch ein Ionenstrom aus. Die Ionen wer den vom Luftstrom mitgerissen und gelangen durch den Einfluß des elektrischen Feldes bis an die Oberfläche der Rohre 2..Dabei unterbrechen sie die sich sonst unmittelbar an der Oberfläche der Rohre 2 ausbildende Luftschicht, so daß der Wärmeübergang zwischen der Oberfläche der Rohre und der an ihnen vorbeiströmenden Kühlluft wesentlich verbessert wird.
Wenn man eine derartige Anordnung von Rohren und vorgelagerten Sprühelektroden bei dem Kühlturm nach Figur 1 vorsieht. kann man auch die außen angeordneten Drähte 4 oder andere entsprechend scharfkantige Gebilde auf Erdpotential legen, so daß die nicht zugänglichen, dahinter liegenden wärmetauschenden Rohre 2 auf die Spannung der Spannungsquelle 6 aufgeladen sind. Bei einem Kühlturm nach Figur 2 ist es auch möglich weder die Sprühelektroden noch die wärmetauschenden Rohre 2 mit Erde zu-verbinden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 4 dargestellt. Im Gegensatz zu Figur 3 sind hier die wärmetauschenden Rohre 2 mit Kühlblechen 7 zur Erhöhung" der wärmetauschenden Fläche versehen. Das wesentlich Neue ist die Trennung der Ionisierungszone von der Wärmetauschzone, da den wärmetauschenden Rohren 2 - in Richtung des Luftstromes (Pfeil 3) gesehen - eine Elektrodenanordnung vorgelagert ist.
Diese Elektrodenanordnung kann z.B. aus abwechselnd angeordneten Elektroden 8 und 9 bestehen, bei denen die Elektroden 8 an einen Pol und die Elektroden 9 an den anderen Pol der Spannungsquelle 6 angeschlossen sind.Der Ionenstrom, der sich zwischen den Elektroden 8 und 9 ausbildet, wird vom Luftstrom 3 zu einem mehr oder Weniger großen Teil mitgerissen, so daß die vom Luftstrom mitgeführten positiven und/oder negativen Ionen ihre Ladung an die Rohre 2 oder die damit verbundenen"Kühlbleche 7 abgeben können. Hierbei sind wiederum'die Rohre 2 und die Kühlbleche 7 mit Erde oder mit einem Pol der Spannungsquelle 6 verbunden. Die getrennte Ionisierungszone bietet in Verbindung mit Rippenrohren den besonderen Vorteil, daß Feldkonzentrationen an den Rippenkanten vermieden werden und die Ionen gleichmäßiger über die gesamte Oberfläche der Rippenrohre entladen werden.
Zur optimalen Einstellung der Spannung der Spannungsquelle 6 läßt sich auch eine bei Elektrofiltern bekannte Regelung der Spannung verwenden. Hierbei wird die Spannung so lange gesteigert, bis ein Durchbruch zwischen den Elektroden erfolgt.
Nach Löschung des Lichtbogens wird, ausgehend von einem etwas niedrigeren Wert der Spannung, wiederum die Spannung bis zum nächsten Durchbruch gesteigert. Da sich ein Ionenstrom jedoch vor dem Beginn von Sprühentladungen an einer Elektrode einstellt, ist es auch möglich. die Spannung zwischen den Elektroden so zu regeln. daß ein vorgegebener Strom fließt.
Da dieser Strom im elektrostatischen Feld äußerst gering ist, erreicht man bei dieser Anordnung mit einem Minimum an elektrischer Energie eine wesentliche Erhöhung der Wärmetauschfähigkeit bei einer verdampfungsfreien Kühleinrichtung.
5 Patentansprüche 4 Figuren

Claims

Patentansprüche X Kühleinrichtung zur verdampfungsfreien Abgabe von Prozeßwärme an Luft, bei der das zu kühlende Arbeitsmittel (Wasser, Dampf) durch in einem Luftstrom angeordnete Rohre strömt, dadurch gekennzeichnet. daß in Strömungsrichtung (3), der Luft gesehen vor den Rohren (2) oder einem Teil derselben Sprühelektroden (4) zur Erzeugung eines Ionenstromes angeordnet sind.
2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß mit einer elektrischen Spannungsquelle (6) verbundene positive und negative Sprühelektroden (8, 9) den Rohren vorgelagert sind.
3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Rohre (2) die Gegenelektroden zu den netzartig dazwischenliegenden Sprühelektroden (4) bilden.
4. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektroden (8, 9) hinter Einlaßöffnungen eines Kühlturmes (1) angeordnet sind, während sich die Rohre (2) im Innern des Kühlturmes befinden.
5. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß zur Steuerung der Spannung zwischen den Elektroden eine Regeleinrichtung vorgesehen ist. die die Spannung der Spannungsquelle (6) auf einen vom Strom zwischen den Elektroden abhängigen Wert regelt.

L e e r s e i t e