DD146332A1 - Waermetauschelemente - Google Patents

Abstract

Gebiet: Trockenkuehlung. Ziel und Aufgabe: Waermetauschelemente zu schaffen, wobei die bei ihrem Betreiben mit unter Ueberdruck oder Unterdruck stroemendem Fluid auftretenden Kraefte nicht in die Turmkonstruktion (Turmschale) eingeleitet werden sollen. Wesen der Erfindung: Mehrere Waermetauschelemente sind jeweils zu einer Gruppe mit dicht aneinander anschlieszenden Elementen verbunden; jede Waermetauschelement-Gruppe weist oberhalb und unterhalb der Waermetauschelemente in Breitenrichtung verlaufende, mit den aeuszersten Seitenwaenden fest verbundene Zugelemente bzw. Druckelemente auf. Anwendungsgebiet: Trockenkuehltuerme fuer Kraftwerke, chemische und verfahrenstechnische Anlagenund dergleiche

Description

2ί r ©Ο K -//- Berlin, den 6.2.1980

56 253/17

Wärmetauschelemente Anwendungsgebiet eier Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmetauschelemente, insbe-

sondere in Form von Luft-Rohr-Trockenkühlelemonten, für

einen Trockenkühlturm, die mit Abstand zum Boden im Kühlturm angeordnet sind. * .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Luft-Rohr-Trockenkühlelemente bekannt, die mit Abstand zueinander und zur Turmkonstruktion in Höhe der Elemente angeordnet sind und relativ biegevveiche Seitenwände aufweisen. Der Abstand zwischen den Elementen und der Abctand zwischen der Turmkonstruktion und den turmnächston Elementen ist - je nach dem, ob das rückzukühlende Fluid mit Oberdruck oder Unterdruck in den Elementen strömt .durch zugfeste oder druckfeste Profile und/oder durch eine druckfeste oder zugfeste Füllmasse überbrückt. Als nachteilig wird es bei dieser bekannten Anordnung empfunden, daß die aus Ober- oder Unterdruck resultierenden, erheblichen Kräfte in die Turmkonstruktion eingeleitet werden. Außerdem muß sich bei dieser bekannten Anordnung auch die Turmkonstruktion (Turtiischale) in Höhe der Elemente um eine etwaige relative Längenänderung zwischen Turmschale und Wärmetauschelementen mitdehenen können.

Ziel der Erfindung

Ziel dor Erfindung ist es, die nachteilige Kraftwirkung zu vermeiden.

6.2.1980 21 5 825 ' - 2 -.' 56 253/17

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmetauschelemente der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß in die Turmkonstruktion (Turmschale) auf Höhe der Wärmetauschelemente keine Kräfte infolge Betreibens der Wärmetauschelemente mit Ober- oder Unterdruck einfließen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere Wärmetauschelemente jeweils zu einer Gruppe mit dicht aneinander anschließenden Wärmetauschelementen verbunden sind, und daß jede Wärmetauschelement-Gruppe oberhalb und unterhalb der Wärmotauschelemente in Breitenrichtung verlaufende, mit den äußersten Seitenwänden fest verbundene Zugelemente bzw. Druckelemente aufweist.

Verzichtet man auf Seitenwände zwischen jeweils zwei benachbarten Wärmetauschelementen, dann sind.in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Soitenwände durch die Ober- und die Unterseite der Wärmetauschelemente übergreifende bzw. untergreifende klammerartige Elemente in Tiefenrichtung fixiqrt.

Bei Verzicht auf Seitenwände zwischen jeweils zwei benachbarten Wärmetauschelementen und bei betriebsmäßigem Vorhandensein von Überdruck in den Wärmetauschelementen sind gemäß einem weiteren Merkmal dor Erfindung die Zugelemente entsprechend vorgespannt. Durch diese Maßnahmo wird eine Dichtwirkung zwischen den sich berührenden Kanten der benachbarten Wärmetauschelemente erreicht.

6.2.1980 215825-3- 56 253/17

Urn einen übermäßigen Durchhang der Zug- bzw. Druckelemente zu vermeiden, sind diese Elemente gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durch Zwischenstützen gestützt.

Gemäß einer konstruktiven Ausbildung der Erfindung sind die Seitenwände jeder Wärmetauschelement-Gruppe mit die Wärmetauschelemente in Höhenrichtung überragenden Profilen fest verbunden, an deren überstehenden Enden, die Zugelemente bzw. die Druckelemente befestigt sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind bei Wärmetauschelementen, die über Stelzen auf den Que.rträgern der Kühlturmkonstruktion abgestützt sind, auch die die Unterseite der Wärmetauschelemente untergreifenden klammerartigen Elemente, die im Bereich öor Stirnwände und der Trennwände mit den Wärmetauschelementen fest verbunden sind, auf den Querträgern abgestützt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß bei Wärmetauscholementen, die über Stelzen quer zu ihrer Längsachse unverschiebbar auf den Querträgern gelagert und entsprechend biegeelastisch ausgebildet sind, auch die mit den klammerartigon Elementen fest verbundenen Stelzen quer zu ihrer Längsachse unverschiebbar gelagert und entsprechend biegeelastisch ausgebildet sind. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß sich die Wärmetauscholernente bei Temperaturändorung frei ausdehnen und zusammenziehen können, so daß die Kühlturrnkonstruktion keine etwaigen relativen Längenänderungen zwischen Kühlturmkonstruktion und Wärmetauschelementen mitmachen muß.

6.2.1980 215 82 5 - 4 - ' 56 253/17

Ausführungsbeispiel

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: eine Draufsicht auf die Hälfte einer Wärmetauschelement-Gruppe;

Fig. 2: eine Seitenansicht gemäß des Pfeiles A in Fig. 1;

Fig. 3: eine Ansicht auf die die Zufuhr- und Abfuhrleitungen für das rückzukühlende Fluid aufweisenden Stirnwände und

Fig. 4: einen Teil eines Schnittes gemäß der Linie A-B in li jedoch in größerem Maßstab.

Die Wärmetauscholemente werden von einer Stützkonstruktion bekannter Art getragen, die senkrechte Stützen 1, hochgelegene Hauptträger 2 und auf den Hauptträgern abgestützte Querträger 3 umfaßt. Die Haupt- und die Querträger bilden den gitterarti-gen Tragrahmen für die Wärmetauschelemente, die Bestandteil eines Trockenkühlturms sind, dessen der Zug erzeugung dienende Turmhülle allerdings nicht weiter dargestellt ist, weil deren Ausbildung die Erfindung nicht direkt betrifft.

Die Wärmetauscholemente 4 sind in Gruppen von jeweils zwölf Wärmetauschelementen zusammengefaßt. (Die Anzahl der eine Gruppe bildenden Wärmetauschelemente kann aber auch eine andere sein.)

6.2.1980 21 5 825 .' - 5 - 56 253/17

Die Warmetauschelemente 4 sind in Form von sog. Luft-Rohr-Trockenkühlelementen ausgebildet. Dabei hat man unter "Luft-Rohr-Trockenkühlelementen" Elemente zu verstehen, die rippenlose, von Kühlluft (oder Kühlgas) in ihrer Längsrichtung durchströmte Rohre 5 aufweisen, wobei das rückzukühlende Wärmeübertragungsmittel die Rohre 5 außen bespült.

Die zueinander parallelen Deckflächen 6 und Bodenflächen jedes Wärmetauschelementes werden dadurch gebildet, daß die Rohre 5 in bekannter Weise an ihren Enden zum Sechskant erweitert sind, und die einander berührenden Flächen der Sechskante wärmeübertragungsmitteldicht miteinander verbunden sind.

Üedes Wärmetauschelement 4 ist ca. 2,5 m tief, ca. 3 m breit und 0,7 m hoch. (Die Wärmotauschelemente sollen jedoch nicht auf diese Abmessungen beschränkt sein). Als Werkstoff für die Wärmetauschelemcnte kommt aus Kostengründen insbesondere Aluminium in Frage.

Oodes Wärmetauschelement 4 weist eine biegesteife, an den Rohren 5 durch Schweißen, Löten od. dgl. befestigte Stirnwand 7 auf, deren Wasserkästen mit Öffnungen 8a; 8b und entsprechenden Anschlußmöglichkeiten für die Zufuhrleitung und Abfuhrleitungen für das rückzukühlende Wärmeübertragungsmittel (z. B. Wasser oder Dampf) vorsehen ist.

üeweils zwei Wärmetauschelomente 4a; 4b liegen, in Tiefenrichtung der Wärmetauschelement-Gruppe gesehen, hintereinander, wobei die einander zugewandten Enden beider VVärmetauschelemente durch eine beiden VVMrmetauschelementen ge-

6.2.1980 - 6 - .. 56 253/17

meinsame, einzige Trennwand 9 dicht abgeschlossen sind.

Jedes Wärmetauschelement weist/ was nicht weiter dargestellt ist, eine zu der Deck- und Bodenfläche parallele Zwischenwand auf, so daß jedes Element mit zwei Wärmeübertragungsmittelwegen versehen ist. Das Wärmeübertragungsmittel wird jedem Wärmetauschelement durch die obere Öffnung 8a zugeführt, am Ende des Wärmetauschelementes um 180 umgelenkt und verläßt das Wärmetauschelement durch die untere Öffnung 8b.

In Breitenrichtung der Wärmeelement-Gruppe gesehen, gehören sechs Doppelelemente zu einer Gruppe. Die Doppelelemente schließen dicht aneinander an, wobei Seitenflächen zwischen jeweils zwei Doppelelementen nicht vorgesehen sind. Die erforderliche Abdichtung der Elemente längs der Berührungskanten jeweils zweier benachbarter Doppelelemente erfolgt indirekt über entsprechende Mittel, z. B. durch Verspannen von an den entsprechenden Wänden bzw. Flächen befestigten Flanschen 10 mittels Schrauben, und Verspannen der Wärmetauschelement-Gruppe insgesamt in Breitenrichtung, was später näher erläutert wird.

Die in Tiefenrichtung und in Höhenrichtung der Wärmetauschelement-Gr'uppe sich erstreckenden Außenseiten der äußersten Wärmetauschelemente werden durch an den Rohren 5 durch Schweißen od. dgl. befestigte Seitenwände 11 gebildet.

Die Seitenwände 11 sind ferner mit den Stirnwänden 7 der äußersten Qoppelelomente und je mit der zugehörigen Trennwand 9 fest verbunden. Die Seitenwände 11 sind durch sich in Tiefenrichtung erstreckende, nicht durchgehende Steifen

6.2.1980 2 1 5 82 5 -- 7 - 56 253/17

etwas versteift. Die Seitenwände 11 sind jedoch nicht so beulsteif ausgelegt, daß sie, falls die Wärmetauschelemente mit entsprechendem Überdruck oder Unterdruck betrieben werden, den dann auftretenden Belastungen auf Dauer unbeschadet standhalten können.

Bei mit Überdruck betriebenen Wärmetauschelementen sind in dem von den Steifen 12 nicht überbrückten Raum zu der Deckbzw, ßodenebene parallele, im Querschnitt U-förmige Profile 13 an den Seitenwänden 11 befestigt. Im dargestellten Fall sind an den Seitenwenden 11 der Wärmetauschelement-Gruppo je vier Profile 13 befestigt. Die Profile 13 überragen die Deck- und die Bodenebene der Wärrnetauschelemente um ein vorgegebenes Naß. Die, in Breitenrichtung gesehen, gegenüberliegenden Enden sind oben und unten durch vorgespannte, in Breitenrichtung verlaufende Zugstangen 14 verbunden. Die Zugstangen 14 sind, in Breitenrichtung gesehen, unterteilt, wobei die Verbindung zu jeweils einer ununterbrochenen Zugstange über Spannschlösser 15 bekannter Art erfolgt. Die Zugstangen 14 sind durch Zwischenstützen unterstützt. - Anstelle dar Zugstangen können auch andere Zugolemente wie Drahtseilo gewählt werden. In die Zugelcmente können federnde Elemente wie Zugfedern, Tellerfedern od. dgl. eingebaut sein, was aber nicht weiter zeichnerisch dargestellt ist. .

Um zu verhindern, daß die Stirnwände 7 jedes Doppelelementes bei entsprechend hohem Oberdruck oder Unterdruck des Wärmeübertragungsmittels von ihrer zueinander parallelen Lage abweichen, sind entsprechende, die Stirnwände in Tiefenrichtung fixierende, klammerartige Elemente 16 vorgesehen. Die Elemente 16 bestehen aus je einem im Querschnitt z, B.

6.2.1980 215825 --8- 56 253/17

I-förmigen Längsglied 16a und je zwei kurzen, sich in Höhenrichtung erstreckenden, mit dem Längsglied starr verbundenen Schenkeln 16b; 16c. Die Schenkel 16b; 16c sind mit den Stirnwänden 7 fest verbunden. Dies kann entweder durch Verschweißen oder dadurch geschehen, daß die Schenkel integraler Bestandteil aer Seitenwände sind. Die klammerartigen Elemente 16 sind einerseits jeweils rechts und links von der Berührungsebene zweier Doppelelemente angeordnet,und es sind andererseits diese Elemente 15 sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der Wärmotauschelement-Gruppe vorgesehen. Die Längsglieder l6a bilden zusätzlich die Zwischenstützen für die Zugstangen 14 od.- dgl. Zugbzw. Druckelemente.

Oede Wärmetauschelement-Gruppe kann über Stelzen 17; 18 auf den Querträgern 3 abgestützt sein. Die StelzenfüiSe sind senkrecht zur Längsachse der Stelzen unverschiebbar auf den Querträgern 3 gelagert. Die Stelzen 17; 18 sind so ausgebildet (Profil mit geringem axialem Flächenträgheitsmomenf, entsprechend große Stelzenlänge) und so gelagert, daß sich eine hohe Biegeelastizität ergibt. Dadurch wird erreicht, daß sich die Wärmetauschelement-Gruppe bei Temperaturänderungen um die Stelzenfüße als Festpunkte frei ausdehnen bzw. zusammenziehen kann.

Stehen die Wärmetauschelemente betriebsmäßig unter Unterdruck, dann sind die Zugelemente (14; 16) durch entsprechende knickfeste Druckelemente zu ersetzen.

Die Anordnung der Wärmetauschelement-Gruppen im Kühlturm erfolgt so, daß die freie Ausdehnung jeder Wärmetauschelement-Gruppe bei Erwärmung gewährleistet ist.

Oedes Doppelelement weist einen insbesondere rechteckigen Querschnitt auf.

Claims (7)

1« Wärmetauschelemente, insbesondere in Form von Luft-Rohr-Trockenkühlelcmenten, für einen Trockenkühlturm, die mit Abstand zum Boden im Kühlturm angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Wärmetauschelemente (4) jeweils zu einer Gruppe mit dicht aneinander anschließenden Wärmetauschelementen verbunden sind, und daß jede Wärmetauschelement-Gruppe oberhalb und unterhalb der Wärmetauschelemente in Breitenrichtung verlaufende, mit den äußersten Seitenwänden (11) fest verbundene Zugelemente (14) bzw. Druckelemente aufweist.

2. Wärmetauschelemente nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Stirnwände (7) durch die Ober- und die. Unterseite der Wärmetauscholomente übergreifende bzw. untergreifende klammerartige Elemente (16) in Tiefenrichtung fixiert sind.

3. Wärmotauschelemente nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugelemonte (14) entsprechend vorgespannt sind.

4. Wärmetauschelemente nach Punkt 1 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugelemente (14) bzw. Druckelemente durch Zivischenstützen (16a) gestützt sind.

5« Wärmetauschelemento nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Seitenwände (11) jeder Wärmotauschelemont-Gruppe mit die Wärrnetauscholemente (4) in Höhenrichtung überragenden Profilen (13) fest verbunden sind, an deren überstehenden Enden die Zugelemente .(14) bzw. die Druckelemente befestigt sind.

215 82 5 ⁶·²·¹⁹⁸⁰

£, i *# W Ä «J> - 10 - 56 253/17

6. Wärmetauschelernente nach Punkt 5, wobei die Wärmetauschelemente über Stelzen auf Querträgern der Kühlturmstützkonstruktion abgestützt sind, gekennzeichnet dadurch, daß auch die die Unterseite der Wärmetauschelomente untergreifenden klammerartigen Elemente (16), die im Bereich der Stirnwände und der Trennwände mit den Wärmetauschelemonten fest verbunden sind, über Steleen (18) auf den Querträgern (3) abgestützt sind.

6.2.1980

21 5 82 5 - ⁹ - ^{5δ 253/17}

E rf indung saη spruch

•

7. Wärmetauschelemente nach Punkt 6, wobei die Stelzen quer zu ihrer Längsachse unverschiebbar auf den Querträgern gelagert und entsprechend biegeelastisch ausgebildet sind, gekennzeichnet dadurch, daß auch die mit den klammerartigen Elementen (16) fest verbundenen Stelzen (18) quer zu ihrer Längsachse unverschiebbar gelagert und ent~ sprechend biegeelastisch ausgebildet sind.

Hierzu .Α..Seiten Zeichnungen