Kühltürme

1. Thermodynamische Begriffe in der Kühlturmtechnik.- 1.1 Verdunstungsprozesse.- 1.2 Adiabate Sättigung.- 1.3 Kühlturmprozesse.- 1.4 Psychrometer.- 1.5 Übersichtsschema.- 1.6 Isotherme Verdunstung (Grenzprozeß (2)).- 1.7 Kühlgrenze (Grenzprozeß (4)).- 1.8 Taupunkt (Grenzprozeß (6)).- 1.9 Gegenüberstellung.- 1.10 Thermodynamische Ströme.- 1.11 Der Zustandsverlauf von zwei Strömen.- 1.12 Verdunstung und Verdampfung.- 1.13 Gleichgewicht und Phasenwechsel.- 1.14 Kreisläufe.- 2. Zustandsgrößen und Zustandsbereiche der feuchten Luft.- 2.1 Zustandsdiagramme.- 2.2 Die vier Zustandsbereiche.- 2.3 Grenzzustände.- 2.4 Anknüpfung an die thermische Zustandsgleichung.- 2.5 Konzentration.- 2.6 Spezifische Enthalpie der Mischungsteilnehmer.- 2.7 Spezifische Enthalpie der feuchten Luft.- 2.8 Die Enthalpien in den vier Zustandsbereichen.- 2.9 Die Steigung der Isothermen.- Literatur zum Kapitel 2.- 3. Die Verdunstung als Mischungsprozeß.- 3.1 Thermodynamische Prozesse.- 3.2 Vollkommene Mischung.- 3.3 Mischung zweier Luftströme.- 3.4 Mischung von Luft und Wasser.- 3.5 Mischungsprozesse als Näherung.- 3.6 Psychrometer — Erste Näherung.- 3.7 Psychrometer — Zweite Näherung.- 3.8 Psychrometer — Beispiel für die Auswertung.- 3.9 Kühlturm — als Mischungsprozeß.- 3.10 Kühlturm — Richtung der Zustandsänderungen, Zweite Näherung.- 3.11 Kühlturm — Prozeßverlauf.- 3.11.1 Kühlturm — Rechenverfahren für den Prozeßverlauf.- 3.11.2 Kühlturm — Beispiel für die Berechnung eines Prozeßverlaufes.- 3.11.3 Kühlturm — Zeichnerische Lösung für den Prozeßverlauf.- 3.12 Sensible und latente Wärme.- 3.13 Latente Wärme.- 3.14 Zustandsverlauf des verdunstenden Wassers.- 3.15 Richtung der Zustandsänderung der Luft bei Verdunstungsprozessen — näherungsweise nach den Erhaltungssätzen.- 4. Die Verdunstung als Ausgleichsprozeß.- 4.1 Das Daltonsche Verdunstungsgesetz.- 4.2 Übergang zum Konzentrationsgefälle.- 4.3 Die Wärmeübertragung im Kühlturm.- 4.4 Die Theorie von Merkel.- 4.5 Die Merkelsche Hauptgleichung.- 4.6 Die exakte Ausgangsgleichung.- 4.7 Die Lewissche Beziehung.- 4.8 Die wirkliche treibende Kraft ys — y.- 4.9 Die wirkliche Richtung der Zustandsänderungen.- 4.10 Gesamtübersicht.- 4.11 Psychrometer — Exakte Theorie.- 4.12 Psychrometer — Merkelsche Theorie.- 4.13. Analyse der Zustandsänderungen.- 4.14 Psychrometer — Beispiel für die Auswertung.- Literatur zum Kapitel 4.- 5. Die Berechnung der Leistung.- 5.1 Zustandsverlauf der Luft im Kühlturm.- 5.2 Bilanzlinie.- 5.3 Mittelwert-Verfahren von Aterlcel.- 5.4 Grundgleichung.- 5.5 Die Kennzahl Z.- 5.6 Das Enthalpiepotential ?h0.- 5.7 Auslegungsbasis.- 5.8 Genauigkeit. des Verfahrens.- 5.9 Der Begriff NTU.- 5.10 Die Merkelsche Kühlziffer a.- 5.11 Genauigkeitsvergleich.- 5.12 Zusammenfassung.- 5.13 Beispiel für die Berechnung.- 5.14 Leistungsdiagramme.- Literatur zum Kapitel 5.- 6. Optimale Auslegung.- 6.1 Reduktion auf zwei Optima.- 6.2 Das Optimum $${\left( {{{\dot m}_w}/{{\dot m}_L}} \right)_{opt}}$$.- 6.3 Die spezifische Wärme der gesättigten Luft.- 6.4 Abweichungen vom Optimum.- 6.5 Abweichungen vom Optimum $${\left( {{{\dot m}_w}/{{\dot m}_L}} \right)_{opt}}$$.- 6.6 Das Optimum $${\left( {\sigma A/{{\dot m}_L}} \right)_{opt}}$$.- 6.7 Abweichungen vom Optimum $${\left( {\sigma A/{{\dot m}_L}} \right)_{opt}}$$.- 6.8 Überprüfung einer Auslegung.- 6.8.1 Das Optimum $${\left( {{{\dot m}_w}/{{\dot m}_L}} \right)_{opt}}$$.- 6.8.2 Das Optimum $${\left( {\sigma A/{{\dot m}_L}} \right)_{opt}}$$.- 6.8.3 Fazit.- Literatur zum Kapitel 6.- 7. Anwendung der Analogien zwischen den Ausgleichsprozessen.- 7.1 Effektivität der Wärmeübertragung.- 7.2 Transportphänomena.- 7.3 Geordnete und ungeordnete Energie.- 7.4 Energieumwandlung und Energieübertragung.- 7.5 Chilton-Colburn-Analogie.- 7.6 Anwendung auf den trockenen Wärmeübergang.- 7.7 Anwendung auf den nassen Wärmeübergang.- 7.8 Die Stanton-Zahl.- 7.9 Minimaler Druckverlust ?pcc.- 7.10 Minimaler Leistungsbedarf Ecc.- 7.11 Rechnungsgang.- Literatur zum Kapitel 7.- 8. Der Mechanismus des Wärme-, Stoff- und Impulsaustausches.- 8.1 Konfigurationen.- 8.2 Analyse.- 8.3 Räumlicher Wechsel.- 8.4 Zeitlicher Wechsel.- 8.5 Folgerungen für die Gestaltung der Austauschkörper.- 8.6 Makroanalyse.- 8.7 Klassische Konfigurationen.- 8.8 Senkrecht berieselte Rohrwand.- 8 9 Einzeltropfen.- 8.10 Quer angeströmte Zylinder.- 8.11 Höherer Leistungsaufwand.- Literatur zum Kapitel 8.- 9. Leistungsmessungen für verschiedene Konfigurationen.- 9.1 Lattenroste mit Sprühräumen.- 9.2 Filmverdunstung.- 9.3 Filmverdunstung und Sprühräume.- 9.4 Wiederholte Anlaufströmungen.- 9.5 Kreuzweise angeordnete Wellbahnen.- 9.6 Sprühräume.- 9.7 Vorbehalt bezüglich der Übertragbarkeit der Mcßwerte.- Literatur zum Kapitel 9.- 10. Trockene und nasse Wärmeabführung.- 10.1 Vorteile der trockenen Wärmeabführung.- 10.2 Anwendungsbereiche für trockene Wärmeabführung.- 10.3 Kraftwerke.- 10.4 Grundgedanken des Vergleichs.- 10.5 Anwendung der Chilton-Colburn-Analogie.- 10.6 Darstellung im Zustandsdiagramm.- 10.7 Anwendung des Diagramms.- 10.8 Abschätzung für die gesamte Austauschfläche.- 10.9 Misch- oder Oberflächenkondensator.- 10.10 Relation der Austauschflächen.- 10.11 Folgerungen.- 10.12 Ausführungsprinzip.- 10.13 Automatische Anpassung an die günstigste Betriebsweise.- 10.14 Beispiele für Anwendungsfälle.- 10.14.1 Auslegung.- 10 14 2 Einsparungen beim Winterbetrieb.- Literatur zum Kapitel 10.- 11. Strömungsführung der Luft im Kühlturm.- 11.1 Aerodynamische Merkmale der Kühltürme.- 11.2 Strömungsführung und Ventilator-Konstruktion.- 11.3 Aerodynamische Mängel.- 11.3.1 Zu enger Querschnitt am Lufteintritt.- 11.3.2 Auflagen bilden Windschatten.- 11.3.3 Trichterförmige Einschnürungen vor Ventilatoren.- 11.3.4 Zu kleiner Ventilator.- 11.3.5 Ungeeignete Diffusoren.- 11.3.6 Zu dichte Aufstellung.- 11.3.7 Rezirkulation.- 11.3.8 Fazit.- 11.4 Aufstellungsbedingungen.- 11.5 Strömungsführungen.- 11.5.1 Kreuzstrom.- 11.5.2 Gegenstrom.- 11.5.3 Diagonalstrom.- 11.6 Saugende und drückende Anordnung der Ventilatoren.- Literatur zum Kapitel 11.- 12. Ventilatoren für Kühltürme.- 12.1 Die drei Bewertungsmaßstäbe.- 12.2 Leistungsbedarf.- 12.3 Statischer und dynamischer Druckanteil.- 12.4 Belastung des Antriebs.- 12.5 Geräuschentwicklung.- 12.6 Herstellungsaufwand.- 12.7 Fazit.- 12.8 Axialventilator aus glasfaserverstärktem Polyester mit getrennten Schaufeln.- 12.9 Axialventilator aus glasfaserverstärktem Polyester als ungeteilter Formkörper.- 12.10 Axialventilator als Schalenkonstruktion aus Metall.- 12.11 Zentrifugalventilator als Schalenkonstruktion.- 12.12 Linearventilator.- Literatur zum Kapitel 12.- 13. Natürlicher Zug.- 13.1 Überblick.- 13.2 Hyperbolische Kühltürme.- 13.3 Probleme der Größe.- 13.4 Seilnetz-Konstruktionen.- 13.5 Kamin und Ventilator.- 13.6 Archimedischer Auftrieb.- 13.7 Theorie von Chilton.- 13.8 Wirksame Höhe.- 13.9 Maßrelationen.- 13.10 Perimetrisehe Kühlwände.- 13.11 Versuchsergebnisse.- 13.12 Sprühteiche.- Literatur zum Kapitel 13.- 14. Umgebungseinflüsse auf die Leistung.- 14.1 Leistungsmessungen.- 14.2 Die Schichtung der Umgebungsluft.- 14.3 Die Ausbreitung der erwärmten Luft.- 14.4 Dimensionsanalyse.- 14.5 Windeinflüsse.- 14.6 Messungen.- Literatur zum Kapitel 14.- 15. Nebelbildung und Tropfenauswurf.- 15.1 Umwelteinflüsse.- 15.2 Thermodynamik der Nebelbildung und Nebelauflösung.- 15.3 Technische Maßnahmen zur Verhinderung von Nebel in der Umgebung.- 15.3.1 Die Austauschfläche vergrößern.- 15.3.2 Die Luftleistung erhöhen.- 15.3.3 Die Wärme trocken abführen.- 15.3.4 Vermischung zweier Teilströme.- 15.3.5 Verdunstung und anschließende trockene Kühlung.- 15.4 Gegenüberstellung des Mehraufwands für die Maßnahmen zur Nebelbeseitigung anhand eines Zahlenbeispiels.- 15.4.1 Die Austauschfläche vergrößern.- 15.4.2 Die Luftleistung erhöhen.- 15.4.3 Die Wärme trocken abführen.- 15.4.4 Vermischung zweier Teilströme.- 15.4.5 Verdunstung und anschließende trockene Kühlung.- 15.5 Tropfen in den Kühlturmschwaden.- 15.6 Tropfenabscheidung.- 15.7 Entbehrlichkeit der Tropfenabscheider.- Literatur zum Kapitel 15.- 16. Kühlwasser-Verteilung.- 16.1 Verteilsysteme.- 16.2 Verteilbecken.- 16.3 Prallteller.- 16.4 Sprühdüsen.- 16.5 Segnersche Wasserräder.- 16.6 Turbinenantrieb des Ventilators.- 16.7 Kühlwasser-Kaskaden.- Literatur zum Kapitel 16.- 17. Kühltürme in Kraftwerken.- 17.1 Kondensatordruck.- 17.2 Wärmeabgabe.- 17.3 Kernkraftwerke.- 17.4 Verdunstungskühlung.- 17.5 Optimierung des Kondensationsdruckes.- 17.6 Ablaufkühlung.- 17.7 Umwälzpumpen.- Literatur zum Kapitel 17.