JPH0282091A - 選択的に湿式作業及び乾式作業する熱交換器及びこれを使用する流体の冷却法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、選択的に湿式−及び乾式作業するだめの、殊
にハイブリット冷却塔内で使用するための熱交換器に関
する。ここで冷却塔とは、湿式作業でも乾式作業でも作
動することのできるものである。

〔従来の技術〕

湿式冷却塔は、霧の形で発生する蒸気及び氷形成が、環
境に負荷を与える欠点を有する。この欠点をさけるため
に、冷却すべき水が空気との熱交換のみによるが気化冷
却にはよらない冷却塔内でエネルギーを放出する方式の
乾式冷却塔を得た。これにより、流過空気に対するその
効率がよシ小さく、相応して大きい寸法が必要である。

ハイブリット冷却塔内では、湿式−及び乾式冷却の原理
が組み合ドされ、従って、これは、純粋な湿式冷却及び
純粋な乾式冷却のだめの部材を有し、これらは、最も不
都合な温度及び湿度のもとでも障害性の蒸気形成をさけ
るように相互に同調されている。純粋な乾式冷却塔に比
べた効率の上昇は、この条件により限定されている。湿
式部と乾式部との割合ヲ采適気候条件下でのみ蒸気発生
なしに作業可能であるように設計すれば効率は高くなる
であろうが、よシネ適当な気候では再び蒸気発生が起こ
るはずである。

〔発明の解決しようとする課題〕

従って、不適当な気候でも蒸気発生の危険なしにハイブ
リット冷却塔の効率を改善する可能性が追求されていた
。

この課題を解決するために、選択的に湿式−及び乾式作
業をするための熱交換器を提供する課題が生じた。

〔課題全解決するための手段〕

本発明の目的物は、２つの対向している面で開口し、平
行に流過可能な管多数を備え、これに対する交又流で流
過可能な間隙を備えた熱交換器体少なくとも１個を有す
る選択的に湿式−及び乾式作業をするだめの熱交換器で
あシ、これは、管の少なくとも１部分に液滴状で分配さ
れた水を導入するための１個の水導入系釜びに遮 この水導入系により分配された水を調節又は〆断 絢するための少なくとも１個の調整装置を設けてなる。

更に、本発明は、前記熱交換器の使用下に流体を冷却す
る方法に関し、ここでは流体を管の間の間隙に導ひき、
空気を管に導びき、かつ水導入系を用いて液滴状の水を
管内に導入し、この導入される水量を調整装置を用いて
湿度に相応して、冷却塔の頂部では蒸気発生しないか又
は高々短時間の蒸気発生が起こるように限定する。

この新規熱交換器は、殊に温度範囲２０〜１００℃の流
動性気体又は有利に液状流体を冷却するために好適であ
る。水を冷却するのが有利である。殊に、この新規熱交
換器は、ノ・イブリッド冷却塔内での使用のために指定
され、湿式作業と乾式作業との割合を、湿度に応じて、
いつでも、蒸気発生なしに最大可能な効率を達成可能に
するようにずらすことができる。一定の外気温度で湿度
が増大すると、湿式作業は減少して乾式作業に好適にな
り、その逆も起こる。

この制御は、有利に、周囲空気の露点及び温度の状態に
関するセンサーにより影響されることにより行なわれる
。

次に添付図面につき本発明を詳述する。

第１ａ図は、不発明による熱交換器体の平面図であり、
第１ｂ図は第１ａ図の熱交換器体の流過可能な管に対し
て平行な面Ａ−Ａで切断した横断面図である。第２図は
、多数の熱交換器体が１面に配置されている−・イブリ
ッド冷却塔の横断面である。第６図は、他の水導入部を
有するー・イブリッド冷却塔の類似の装置を示す図であ
る。

〔作用〕

乾式冷却塔の通常の構成とは異なり、本発明の熱交換器
内では、空気が管を通り、冷却すべき流体が管の間の間
隙５を通る。この冷却塔内では、管が、通例垂直に配置
されており、自然通風（ｎａｔｕｒｌｉｃｈｅｎ　Ｚｕ
ｇ　）によυ下がら上へ流過されている。この自然通風
は、場合によっては強制通風により補強又は交換するこ
とができる。純粋な乾式作業では、この冷却効率が冷却
すべき流体から管壁全弁して流通空気への熱伝達を限定
している。

本発明の主要な新規性は、同じ熱交換器要素が少なくと
も部分的に湿式でも作業することができることにある。

この目的のために、水導入系を用いて液滴状で分配され
た水に管の少なくとも１部分内に導入する。この水を管
の入口又は開口部の前に設けられているスプレーノズル
により管の内壁上にスプレーし、これ含水で濡らすのが
有利である。熱交換器の下方のスプレーノズル６の配置
は、スプレー霧を流入空気と共に管内に送る利点含有す
る。この熱交換器の上方の水導入系の配置は、液滴状で
分配された水の１部分のみが気化され、主要分は熱交換
器の下方で流出される場合にのみ有意義である。

各々の管の開口部にノズルを設けることは必要ではない
。通例、水金適当な間隔で例えば７〜２０本又はそれ以
上の管の開口部上に分配することができる。

液滴状で分配された水は、流動空気中で多かれ少なかれ
気化され、この際に空気の温度を低下させることができ
る。これにより、その冷却能力及び同時にこの冷却装置
の効率は高まる。

この水により管の内壁が濡らされるかぎり、水はそこで
気化し、間接的に管を冷却する作用をする。

〔ハイブリット冷却塔の作業〕

本発明による熱交換器を備えたハイブリット冷却塔は、
湿度即ち周囲の空気の温度とその露点に関連して作動さ
れる。純粋な乾式作業の際には、温度はこの冷却塔を通
過する際に上昇し、この際に、露点との隔シが増大する
。純粋な湿式作業の際には、同様に温度は上昇するが露
点との隔りは湿気増加の結果として減少する。冷却塔の
頂部から湿った排気が出て、冷たい周囲空気と混ざる。

この場合に、露点が達成されるか又はそれより低下され
、不所望の蒸気発生が起こシうる。周囲空気と更に混ざ
る場合に、蒸気は再び消失する。蒸気発生が消失するま
で排出空気と混合されるべき周囲空気量金できるだけ、
限定して、冷却塔の頂部での蒸気発生をやむを得ない場
合にも短かくするようにすることが本発明の課題の１つ
である。

この目的のために、周囲空気の相対湿度の増加の際には
、熱交換器の管内への液滴状で分配される水の供給を減
少させるか又は逆に、低下性相対湿度では水供給を増加
させる。このことは、有利に湿式操作で作動する熱交換
器面の部分の減少もしくは増加により行なうのが有利で
ある。この場合、周囲空気の温度に対する排出空気の温
度の差も重要である。本発明は、前記の基準の考慮のも
とに、同時的な湿式−及び乾式作業の割合ケ１いつでも
最少蒸気発生下に最大可能な冷却効率を達成するように
相互に同調させるように行なう。

この同調は、最も簡単な場合には、経験的に、水供給を
、丁度許容しうる蒸気発生が現われるまで増加する方法
で行なうことができる。この同調全自動的に実施するの
が有利である。この目的のために、相対湿度及び外気の
温度を公知の適当なセンサー１８で測定し、その測定値
を調整装置１３ｔ−用いて、水導入系内の水供給を、モ
リエールによる空気に関するｈ−ｘ−ダイヤグラム（Ｄ
ｕｂｂｅ’ｌｓ　Ｔａ５ｃｈｅｎｂｕｃｈ　ｆｕｒ　ｄ
ｅｎ　Ｍａｓｃｈ−Ｈｅｒｐｕｓｇｅ＋ｂｅｒ ｉｎｅｎｂａｕ、　　　　　　Ｅｉａａｓ　、　Ｃｏｕ
ｃｈ６　、Ｌｅｉｔｎｅｒ。

１３版、１９７４年、４６２頁第１５図参照）に従がい
、光分な蒸気発生なしの作業を確保するように調節する
制御ユニット１７に伝達する。

この調整装置は、ノズル６への又はその１部分への水供
給を、必要な作業状態に応じて、多量又は少量の水が当
該管内に入るように、絞る作用を有していてよい。しか
しながら、この調整装置によって管の変動性部分への水
供給を遮断して、各々の管全乾式又は湿式で作業させる
のが有利である。有利に、個々のノズル６又はノズル６
群への水供給部は必要に応じて開放されるか又は閉じら
れる。これに応じて水は、管の１部分内に又は本発明に
よる熱交換器が集合して形成する熱交換器体の１部分内
に導入され、残りの部分への水供給部は遮断される。

最後に記載の構成の有利な１笑施形では、乾式−及び湿
式領域が、多数の混在配置された、例えば１以上の熱交
換器体の大きさの小島に分けられている。これにより、
乾燥又は湿潤排気のほぼ理想的な混合がこの冷却塔内で
既に達成されて、頂部から出る排気は、迅速かつ蒸気発
生なしに周囲空気と混ざることができる。これとは反対
に、慣用のハイブリット冷却塔内では、乾式作業ゾーン
が中心湿式作業ゾーンのまわシに環状に固定配置されて
いる。この湿潤ゾーンからの湿った排気は、冷却塔内部
で屡々環状ゾーンからの乾燥排気と不完全にのみ混ざシ
、−様な混合の際に乾燥排気分が蒸気発生を抑えるため
に光分である場合にもなお光分な蒸気を形成する。

〔熱交換器の構造〕

本発明の有利な実施形では、管１は円形断面を有し、そ
の縦方向で一定間隔でその中を流れる空気の渦動のだめ
の、内向きの溝２を有する。

管１は、その端部３，３′で、６角形に拡大しており、
この範囲で、６角蜂巣形で相互に連結している。従って
、管１は面４．４′で開口している。

管直径ｄは、通例、隣接管１の管軸間の間隔の７５％以
上有利に９０％以上である。この管断面は熱交換器体の
全横断面積の５０％以上有利に７５〜９０％を占め、こ
れはジャケットにより包囲された面と解される。この断
面積の残りの部分即ち、断面積の５０％以下有利に１０
〜２５％は、管１に対して交叉して冷却すべき流体が流
過可能な間隙５１ｒ、形成する。有利に、管１は、内径
１０〜１００鵡及び長さ０．５〜２ｍｋ有する。各々２
００〜２００００本の管が包囲性フランジ７により熔接
されて熱交換器体にされる。

６角形に拡げられ相互に連結された管端部３を有する前
記形状体は、熱交換によって最適の、管１の狭いバッキ
ングを構成している。これは、有利にプラスチック羨で
あり、管端部３の領域繋 で相互に熔接されている。管束を熔接して讐かった熱交
換器体にする方法は、西ドイツ特許（ＤＢ−Ａ）第３５
２２１９０号明細書から公知である。７ランゾは、西ド
イツ特許（ＤＢ−ＡＪ第３８１３８８２号明細書（現在
のところ未公開）に記載のようにして取シ付けることが
できる。水に対しかつ冷却すべき液体（これは、同様に
水が有利である）に対して、冷却すべき流体の熱交換器
に入る点で現われる最大可能な作業温度で光分に安定で
あるプラスチックが好適である。例としては、ポリプロ
ピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチロールもしくはＡＢ
Ｓ　、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリフェニ
レンオキサイド、ポリエーテルケトン等が挙げられる。

前端面としての２個の孔板及びこれらの孔の中に熔制さ
れた管よりなる熱交換器の慣用の構造も同様に好適であ
るが、その製造に経費がかがシ、流動好適性が低い。

例えば長方形の輪郭を有する多数の熱交換器体を輪郭７
ランシ７．７’に用いて接合させて、ハイブリット冷却
塔の断面を実質的に占める大面積熱交換器面２３又はこ
のような多数の面にし、水導入系と一緒に支持具９上に
支持するのが有利である。冷却すべき流体の導入及び導
出のために、管間隙５に通じる導管１０．１１が備えら
れている。ハイブリット冷却塔の有利な構造のもρ１つ
の要素は、熱交換器１から滴下する水の収集性１２であ
る。ここには、新鮮水導管１３も開口していてよい。こ
の収集性１２から、水は循環ポンプ１４及び導管１５を
経て調整装置に達する。そのものとしては、調整モータ
ーを備えた弁１３が好適であシ、その調整モータは、制
御ユニット１７により、周囲空気及び排気の温度及び露
点に関するセンサー１８゜１９と連結して作動される。

発電所ブロック用の慣用の大きさのハイブリツル冷却塔
内では、このような弁１３多数が必要である。

もっばら水の冷却に使用される第３図によるハイブリッ
ト冷却塔のもう１つの実施形においては、冷却すべき水
及び液滴状で分配すべき水の循環路が、通常の湿式冷却
塔におけると同様に連結されている。これとは反対に、
ここでは、本発明による熱交換器からなる面２３は、全
て又は部分的に、水が、まず乾燥法で、熱交換器体の多
かれ少なかれ大部分に案内され、引続き、多かれ少なか
れ湿式部としての熱交換器体の大部分上で、管の内側上
に、導通空気と直接結合で迂回されるように構成されて
いる。それぞれの部分は、周囲空気の温度及び相対湿度
に依シ左右される。管から流出する冷却された水は、こ
の塔の下にある池１２に集まり、そこから、循環ポンプ
１４及び導管１５を経て、熱源まで戻される。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の熱交換器体の部分平面図であり、第
１ｂ図はそのＡ−Ａ線横断面図であシ、第２図は多数の
熱交換器体が一面に配置されているハイブリット冷却塔
の垂直断面図であシ、第３図は、もう１つの実施形のハ
イブリット冷却塔の断面図である。 １・・・管、２・・・溝、３・・・端部、４・・・端面
、５・・・間隙、６・・・ノズル、７・・・７ランゾ、
１３・・・調整装置、１８・・・センサー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２つの相対している面で開口している平行に流過可
   能な管多数を備え、これに対して交又流で流過可能な間
   隙を備えた熱交換器体少なくとも１個を有する選択的に
   湿式−及び乾式作業する熱交換器において、これは液滴
   状で分配された水を管の少なくとも１部分に導入するた
   めの、水導入系並びにこの水導入系により分配される水
   の調節又は遮断のための調整装置を設けてなることを特
   徴とする、選択的に湿式作業及び乾式作業をする熱交換
   器。 ２、水導入系は、管の開口部の前に、それにより水を液
   滴状で管の少なくとも１部分に噴入するように配置され
   ている多数のノズルを有する、請求項１記載の熱交換器
   。 ３、管が熱交換器の断面積の５０％以上を占める、請求
   項１又は２記載の熱交換器。 ４、熱交換器は、多数の熱交換器体から集合構成されて
   いて、その調整装置は、それぞれ、１個以上の全熱交換
   器体の管内への水の導入に作用する、請求項１から６ま
   でのいずれか１項記載の熱交換器。 ５、水導入系は、管又は熱交換器体の１部分内に水を導
   入するように構成されており、この部分もしくは管の残
   りの部分又は水を導入しないように構成されている熱交
   換器体は、多数の混在配置された島に分けられている、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の熱交換器。 ６、熱交換器体は、１面又は多面内に配置されている、
   請求項４又は５記載の熱交換器。７、管は実質的に垂直
   に配置されており、有利に下から上に空気で流過可能で
   ある、請求項１から６までのいずれか１項記載の熱交換
   器。 ８、水導入系が、熱交換器体の上方に、水が作業条件下
   で空気に対して向流で管内を導通されるように配置され
   ている、請求項７記載の熱交換器。 ９、水導入系が、熱交換器体の下方に、作業条件下で水
   が空気と順流で管内を導通するように配置されている、
   請求項７記載の熱交換器。 １０、熱交換器は、ハイブリット冷却塔内に配置されて
   いて、自然通風により空気で流過される、請求項１から
   ９までのいずれか１項記載の熱交換器。 １１、請求項１から１０までのいずれか１項記載の熱交
   換器を用いて流体を冷却する場合に、この流体を管の間
   の間隙に導びき、低い温度の空気を管に導びき、水導入
   系を用いて液滴状の水をこの管内に導入し、この導入さ
   れる水量を調整装置により湿度に応じて限定することを
   特徴とする、流体を冷却する方法。 １２、水量を、調整装置により、管の１部分内への液滴
   状水の導入を乾燥領域の形成下に中断よるように限定す
   る、請求項１１記載の方法。 １３、水量を、調整装置により、熱交換器体の１部分中
   への液滴状水の導入を乾燥領域の形成下に中断するよう
   に限定する、請求項１１記載の方法。 １４、調整装置を周囲空気の露点及び温度の状態に関す
   るセンサーにより影響させる、請求項１１から１３まで
   のいずれか１項記載の方法。 １５、乾燥領域及び／又は湿潤領域を多数の混在配置さ
   れた島に分ける、請求項１２又は１３記載の方法。