ГРАДИРНЯ Российский патент 1995 года по МПК F28C1/00 

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности, к градирням и может быть использовано на предприятиях химической и энергетической промышленности для охлаждения оборотной воды.

Известны брызгальные градирни, содержащие корпус с воздуховходными окнами в нижней части, водосборный бассейн, горизонтально установленный водораспределитель с форсунками, вытяжное устройство, выполненное в виде башни или вентилятора, расположенное над корпусом, каплеуловитель, расположенный между корпусом и вытяжным устройством [1]
Недостатком этих градирен является недостаточно глубокое охлаждение воды, что связано с низкой интенсивностью процессов тепло- и массообмена в нижней части активной зоны тепло- и массообмена, расположенной между форсунками и верхним срезом воздуховходных окон.

Известны и широко распространены в промышленности пленочные (полнонасадочные) градирни, содержащие корпус с воздуховходными окнами в нижней части, водосброрный бассейн, вытяжное устройство, выполненное в виде башни или вентилятора, размещенный над корпусом каплеуловитель, расположенный между корпусом и вытяжным устройством, горизонтально установленный водораспределитель с форсунками, ориентированными на расположенный под ним ороситель, установленный над верхним срезом воздуховходных окон, при этом ороситель расположен относительно водораспределителя на расстоянии, составляющем 0,05-0,25 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон [2]
Недостатком данной форсунки является низкая эффективность ее работы, что обусловлено исключением из процесса тепло- и массообмена высокоинтенсивной второй зоны факела разбрызгивания, а именно зоны разбиения прерывистых струй и бесформенных капель на мелкие капли шаровидной формы, вследствие малого расстояния между оросителем и водораспределителем.

Кроме того, практически весь корпус градирни от форсунок до верхнего среза воздуховходных окон (на 75 95%) заполнен насадкой оросителя, что приводит к высокому сопротивлению градирни по воздуху.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является градирня, содержащая корпус с воздуховходными окнами в нижней части, водосборный бассейн, вытяжное устройство в виде сопряженных конфузорной и диффузорной обечаек с установленным в месте их сопряжения вентилятором, размещенный над корпусом каплеуловитель, расположенный между корпусом и вытяжным устройством, горизонтально установленный водораспределитель с форсунками, ориентированными на расположенный под ним ороситель, установленный над верхним срезом воздуховходных окон, и дополнительные воздуховходные окна, при этом ороситель расположен относительно водораспределителя на расстоянии, составляющем 0,05-0,25 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон, дополнительные воздуховходные окна расположены на уровне вентилятора и образованы кольцевым зазором между конфузорной и диффузорной обечайками вентилятора [3]
Недостатком данной конструкции является низкая эффективность ее работы, что обусловлено следующими причинами:
вследствие незначительного расстояния между водораспределителем и оросителем, равного 0,05-0,25 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон, из процесса тепло- и массообмена исключается высокоинтенсивная вторая зона факела разбрызгивания, а именно зона разбиения прерывистых струй и бесформенных крупных капель на мелкие капли шарообразной формы, которая намного эффективнее пленочной насадки, что приводит к недостаточному охлаждению воды;
вследствие того, что дополнительные воздуховходные окна расположены на уровне вентилятора и образованы кольцевым зазором между конфузорной и диффузорной обечайками, расход воздуха через градирню увеличивается очень незначительно при наличии мощного оросителя в градирне, что также приводит к незначительному охлаждению воды.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы градирни за счет снижения температуры воды на выходе из градирни.

Поставленная задача решается тем, что в градирне, содержащей корпус с воздуховходными окнами в нижней части, водосборный бассейн, вытяжное устройство в виде сопряженных конфузорной и диффузорной обечаек с установленным в месте их сопряжения вентилятором, размещенный над корпусом каплеуловитель, расположенный между корпусом и вытяжным устройством, горизонтально установленный водораспределитель с форсунками, ориентированными на расположенный под ним ороситель, установленный над верхним срезом воздуховходных окон, и дополнительные воздуховходные окна, согласно изобретению, дополнительные воздуховходные окна выполнены в корпусе между водораспределителем и оросителем, а ороситель установлен относительно водораспределителя на расстоянии, составляющем 0,75-0,9 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон.

Предложенная форсунка обладает высокой эффективностью работы, что обусловлено следующим:
благодаря тому, что расстояние между оросителем и водораспределителем составляет 0,75-0,9 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон, в процессе тепло- и массообмена участвует высокоинтенсивная вторая зона факела разбрызгивания, а именно зона разбиения прерывистых струй и бесформенных крупных капель на мелкие капли шарообразной формы, которая намного эффективнее зоны пленочной насадки, что приводит к резкому снижению температуры воды;
благодаря тому, что высота оросителя резко уменьшена, уменьшено и его сопротивление, что приводит к увеличению расхода воздуха и снижению температуры воды;
благодаря тому, что дополнительные воздуховходные окна выполнены в корпусе между оросителем и водораспределителем удается не только увеличить расход воздуха через градирню, но и подать сухой холодный воздух в факел разбрызгивания форсунок, что резко снижает температуру охлаждаемой воды.

На чертеже представлена градирня, продольный разрез.

Градирня содержит корпус 1 с воздуховходными окнами 2 в нижней части, горизонтально установленный водораспре- делитель 3 с форсунками 4 в верхней части корпуса, водосборный бассейн 5, расположенный под корпусом 1, вытяжное устройство, расположенное над корпусом 1 и содержащее вентилятор 6. Вытяжное устройство выполнено в виде сопряженных конфузорной 7 и диффузорной 8 обечаек. Градирня содержит дополнительные воздуховходные окна 9, выполненные в корпусе 1, каплеуловитель 10, размещенный между корпусом 1 и конфузорной обечайкой 7 вытяжного устройства, ороситель 11, расположенный под водораспределителем на расстоянии, составляющем 0,75-0,9 от расстояния между водораспределителем 3 и верхним срезом воздуховходных окон 2. Дополнительные воздуховходные окна 9 размещены в корпусе над оросителем 11.

Градирня работает следующим образом. Вентилятор 6 осуществляет подсос воздуха через окна 2, сквозь ороситель 11, вдоль корпуса 1, между форсунками 4, сквозь каплеуловитель 10, через конфузорную обечайку 7 и выброс его через диффузорную обечайку 8. Через ороситель 3 осуществляют подачу горячей воды, которая разбрызгивается форсунками 4 в объеме, ограниченном корпусом 1.

Непосредственно у форсунок компактные струи воды разбиваются на отдельные прерывистые струйки и бесформенные крупные капли, которые в дальнейшем разбиваются на мелкие капли и последние в свою очередь через некоторое время принимают шарообразную форму. В этой зоне процесс тепло- и массообмена высокоэффективен. Сюда же через дополнительные воздуховходные окна 9 поступает часть холодного сухого воздуха из атмосферы, что еще более интенсифицирует тепло- и массообмен.

Когда капли принимают шарообразную форму, в них затухают радиальные колебания, и процесс теплообмена резко снижается, они попадают на ороситель 11, интенсивность теплообмена в котором выше, чем в свободном потоке стабильных шарообразных капель. Из оросителя 11 холодная вода поступает в бассейн 5, из которого направляется потребителю.

Данная градирня использует преимущества брызгальных и пленочных (насадочных) градирен. В верхней части, простирающейся на расстоянии, равном 0,75-0,9 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон, используется брызгальный вариант градирни. В нижней части, простирающейся на расстоянии, равном 0,1-0,25 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон, расположен ороситель. Пленочный режим в этой части градирни эффективнее брызгального.

Чем более мощные форсунки установлены в градирне и чем более развит факел разбрыгивания, тем большая часть рабочего объема градирни должна работать по брызгальному варианту (до 90%).

При установке большого числа малых форсунок брызгальная часть уменьшается (до 75%), зато возрастает насадочная часть (с 10 до 25%).

Предложенная градирня по сути своей является брызгально-коротконасадочной, благодаря чему экономится большое количество материала для изготовления насадки для оросителя, снижается аэродинамическое сопротивление, а температура воды на выходе оказывается ниже, чем у полнонасадочной градирни.

Использование: на предприятиях химической и энергетической промышленности для охлаждения оборотной воды. Сущность изобретения: градирня содержит корпус 1 с воздуховходными окнами 2 в нижней части, водосборный бассейн 5, вытяжное устройство в виде сопряженных конфузорной и диффузорной обечаек 7 и 8, соответственно, с установленным в месте их сопряжения вентилятором 6, размещенный над корпусом 1 каплеуловитель 10, расположенный между корпусом 1 и вытяжным устройством, горизонтально установленный водораспределитель 3 с форсунками 4, ориентированными на расположенный под ним ороситель 11, установленный над верхним срезом воздуховходных окон 2, и дополнительные воздуховходные окна 9, выполненные в корпусе 1 между водораспределителем 3 и оросителем 11, при этом ороситель 11 установлен относительно водораспределителя 3 на расстоянии, составляющем 0,75 - 0,9 от расстояния между водораспределителем 3 и верхним срезом воздуховходных окон 2. 1 ил.

ГРАДИРНЯ, содержащая корпус с воздуховходными окнами в нижней части, водосборный бассейн, вытяжное устройство в виде сопряженных конфузорной и диффузорной обечаек с установленным в месте их сопряжения вентилятором, размещенный над корпусом каплеуловитель, расположенный между корпусом и вытяжным устройством, горизонтально установленный водораспределитель с форсунками, ориентированными на расположенный под ним ороситель, установленный над верхним срезом воздуховходных окон, и дополнительные воздуховходные окна, отличающаяся тем, что дополнительные воздуховходные окна выполнены в корпусе между водораспределителем и оросителем, а ороситель установлен относительно водораспределителя на расстоянии, составляющем 0,75 0,9 расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон.