ГРАДИРНЯ Российский патент 1997 года по МПК F28C1/16 F25D1/00 

Предлагаемое техническое решение относится к энергетик и предназначено для охлаждения воды атмосферным воздухом в системах циркуляционного водоснабжения промышленных предприятий, отводящих тепло то теплообменных аппаратов.

Известна градирня, содержащая соединенные с входной трубой форсунки, смонтированные внутри открытой башни, установленной над водосборочным бассейном с отводной трубой, ограждение, выполненное в виде жалюзных наклонных деревянных щитов, закрепленных по периметру открытой башни и оросители, выполненные в виде горизонтальных щитов, размещенных в несколько рядов ниже уровня форсунок внутри открытой башни (Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. Харьков: Издательство Харьковского университета, 1985).

В этой градирне горячая вода по входной трубе подается в форсунки. Разбрызгиваемая форсунками вода падает вниз и охлаждается окружающим воздухом, двигающимся под влиянием вера перпендикулярно к падающим каплям воды. Наклонные деревянные жалюзи препятствуют выносу капель из башни. Падая дальше вниз, вода стекает по оросителю, охлаждается ветром как на его щитах, так и при падении вниз каплями.

Мелкодисперсные капли воды, а также парообразованная влага выносятся наружу открытой башни в атмосферу, унося безвозвратно из оборотного водоснабжения воду и ухудшая экологическую обстановку в прилегающем к градирне районе. Кроме того, в этой градирне интенсивность охлаждения определяется скоростью набегающего на башню естественного воздушного потока, вследствие чего такого рода градирни нашли применение на предприятиях с малыми расходами воды.

Известна градирня, содержащая полую башню, расположенную над водосборочным бассейном, разбрызгиватель охлаждения воды, водоулавливающее устройство, включающее приспособление, расположенное над разбрызгивателем (CH, патент N 656698, кл. F 28 C 1/16, 1986). Это устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

В известной градирне теплая вода по входной трубе поступает в разбрызгиватель и разбрызгивается над оросителем. Опускаясь, вода в виде пленки на пленочном оросителе или в виде капель на капельном оросителе охлаждается холодным воздухом, движение которого обеспечивается за счет разности давлений внутри башни внизу и вверху. Насыщенный влагой нагретый воздух, поднимаясь вверх, проходит через приспособление водоулавливающего устройства, расположенного над разбрызгивателем, где отделяется значительная часть капель воды. Охлажденная вода стекает в водосборочный бассейн, а нагретый воздух, содержащий влагу как в виде пара (газообразное состояние воды), так и виде мелкодисперсных аэрозолей (сконденсированная влага), прошедших через указанное приспособление водоулавливающего устройства, поднимается внутри полой башни далее вверх. По мере перемещения вверх воздух охлаждается и часть сконденсированной влаги, размеры капель которой превышают размер, обеспечивающий гравитационное выпадение (примерно 20 мкм), под действием силы тяжести падает виз, а остальная часть влаги как в сконденсированной фазе, так и в парообразной фазе выбрасывается в атмосферу, создавая тем самым потери воды в системе оборотного водоснабжения промышленного предприятия и ухудшая экологическую обстановку в прилегающей к градирне местности (повышенная влажность, осаждение в прилегающем к градирне районе вредных выбросов близлежащих предприятий, повышение вероятности возникновения тумана, ограничение дальности видимости на дорогах и в аэропортах).

Изобретение направлено на достижение технического результата, связанного с уменьшением расхода воды и улучшением экологической обстановки в прилегающем к градирне районе.

Для достижения этого технического результата градирня, содержащая полую башню, расположенную над водосборочным бассейном, разбрызгиватель охлаждаемой воды, водоулавливающее устройство, включающее приспособление, расположенное над разбрызгивателем, отличается тем, что водоулавливающее устройство дополнительно содержит расположенные в полости башни и пристыкованные к внутренней поверхности корпуса штанги в виде полозьев, имеющие изоляторы, на которых закреплены подсоединенные к источнику тока коронирующие провода и заземленные элементы, при этом полозья ориентированы параллельно, а коронирующие провода и заземленные элементы расположены перпендикулярно вертикальной оси симметрии башни и размещены последовательно друг за другом по ее высоте с возможностью перемещения вдоль полозьев.

Полозья могут быть снабжены каретками с приводами их перемещения, а изоляторы с коронирующими проводами предлагается натянуть между ними.

Полозья могут быть снабжены дополнительными каретками с изоляторами, а заземленные элементы закреплены на изоляторах.

Каждый заземленный элемент целесообразно выполнить в виде натянутых между изоляторами дополнительных кареток проводов, а корпус башни снабдить имеющим заземлительный контур кабелем, который закреплен снаружи башни и пропущен через образованные в корпусе башни отверстия в внутрь ее, при этом кабель предлагается подсоединить к проводам дополнительных кареток.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена градирня в разрезе.

Градирня содержит полую башню 1, расположенную над водосборочным бассейном 2, разбрызгиватель, водоулавливающее устройство, включающее приспособление 3, расположенное над разбрызгивателем, и дополнительно содержащее расположенные в полости башни 1 и пристыкованные к внутренней поверхности корпуса штанги в виде полозьев 4, ориентированных параллельно вертикальной оси симметрии башни, имеющие изоляторы5, на которых закреплены подсоединенные к источнику 6 тока коронирующие провода 7. На полозьях укреплены заземленные элементы 8. Коронирующие провода 7 и заземленные элементы 8 расположены перпендикулярно вертикальной оси симметрии башни 1 и размещены последовательно друг за другом по ее высоте с возможностью перемещения вдоль полозьев 4. К источнику 6 тока коронирующие провода 7 подсоединены с помощью дополнительных проводов 9 и 10 через выключатели 11 и 12. Полозья 4 снабжены каретками 13 с приводами 14 их перемещения, а изоляторы 5 с коронирующими проводами 7 установлены на каретках 13, при этом коронирующие провода 7 натянуты между ними.

Полозья снабжены дополнительными каретками 15 с приводами 16 их перемещения и изоляторами 17, и каждый заземленный элемент 8 выполнен в виде проводов, натянутых между изоляторами 17 дополнительных кареток 15. Башня 1 снабжена электропроводным кабелем 18, закрепленным снаружи башни 1 и пропущенным через отверстия 19, образованные в корпусе башни 1 внутрь ее, и подсоединены к проводам заземленных проводов 8. Другим концом кабель 18 соединен с заземлительным контуром 20.

Разбрызгиватель содержит форсунки 21, соединенные с входной трубой 22 и установленные в корпусе башни 1 выше уровня оросителя 23 и ниже приспособления 3 водоулавливающего устройства. Выходная труба 24 соединена с водосборочным бассейном 2.

Приводы 14 и 16 могут быть выполнены в виде мотор-редукторов с шаговым электродвигателем, выходные шестерни которых находятся в зацеплении с зубчатыми рейками, закрепленными на полозьях 4.

Каретки 13 и 15 могут быть выполнены в виде замкнутой сборной конструкции произвольной формы, габариты которой не выходят за пределы замкнутого пространства внутреннего сечения башни 1 с установленными внутри нее полозьями 4. Для исключения несимметричного нагружения конструкции кареток 13 и 15 на корпусе башни 1 может быть установлено двое и более полозьев 4.

Количество приводов 14 и 16, перемещающих вдоль полозьев 4 каретки 13 и 15, также определяется конкретным конструктивным исполнением градирни, полозьев кареток. На чертеже показано по одному приводу на каждую каретку. На самом деле может быть по два и более приводов на каждую каретку, установленных симметрично и кинематически связанных между собой, например, карданной передачей.

На чертеже изображено два ряда коронирующих проводов 7, разделенных между собой заземленными элементами 8. В зависимости от конструктивного исполнения градирни коронирующие провода могут быть смонтированы и в большее количество рядов, разделенных между собой заземленными элементами.

Данная градирня работает следующим образом.

Горячая вода по входной трубе 22 подается в форсунки 21 и разбрызгивается над оросителем 22. Опускаясь, вода в виде пленок на пленочном оросителе или в виде капель на капельном оросителе охлаждается холодным воздухом. Насыщенный влагой нагретый воздух, поднимаясь вверх, проходит через приспособление 3 водоулавливающего устройства, в котором отделяется часть капель воды. Охлажденная вода стекает в водосборочный бассейн 2, откуда по выходной трубе 24 возвращается в систему оборотного водоснабжения, а нагретый воздух, содержащий влагу как в виде пара (газообразное состояние), так и в виде мелкодисперсных аэрозолей (сконденсированная фаза), поднимается внутри полой башни 1 далее вверх. По мере продвижения пересыщенной влаги вверх внутри башни вследствие ее расширения и охлаждения за счет передачи части тепла через стенки башни окружающему атмосферному воздуху происходит конденсация части перенасыщенной влаги. Электрически заряженные частицы, генерируемые коронирующими проводами 7, способствуют ускорению процессов конденсации перенасыщенной влаги и коагуляции мелких капель в более крупные капли. Кроме того, накопление зарядов на каплях воды вследствие воздействия электрически заряженных частиц и электрического поля коронирующих проводов приводит к увеличению скорости относительного движения капель, что также приводит к увеличению вероятности их столкновения, коагуляции и увеличению их размеров до величин, достаточных для гравитационного их выпадения.

Таким образом, под действием электрического поля коронирующих проводов 7 в аэрозольной среде внутри полости башни 1 градирни происходят физические процессы, инициирующие процессы укрупнения капель мелкодисперсной сконденсированной фазы влаги и, как следствие, гравитационное выпадение ее в водосборочный бассейн. Учитывая, что путем воздействия электрического поля в водосборочный бассейн возвращается влага, уже ранее сконденсированная в замкнутом объеме башни градирни, но находившаяся до процесса воздействия на нее в мелкодисперсном состоянии, описываемые процессы производят практически без изменения теплового баланса градирни, так как теплосодержание возвращенной в оборот влаги, даже, если принять температуру ее равной температуре воды во входящей трубе 22, по сравнению с теплосодержанием всей массы воды, проходящей через градирню, незначительно.

Выполнение штанг в виде полозьев 4, которые ориентированы параллельно вертикальной оси симметрии башни 1, позволяет установить коронирующие провода 7 и заземленные элементы 8 с возможностью перемещения вдоль штанг, что дает возможность изменять расстояние между коронирующими проводами 7 и заземленными элементами 8, а так как ток коронного разряда определяется расстоянием между электродами, увеличивать или уменьшать интенсивность коронного разряда в зависимости от внешних метеорологических условий. Интенсивность коронного разряда внутри башни 1, а также объем пространства, подверженного воздействию электрического поля, может регулироваться также путем включения-выключения выключателей 11 и 12. Учитывая сложность физических процессов, происходящих в дисперсной среде при воздействии на нее электрическим полем и заряженными частицами от коронирующих проводов, зависимость интенсивности этих процессов, в том числе и процессов коронного разряда от внешних метеорологических условий (температура воздуха, устойчивость стратификации атмосферы, влажность атмосферы и т.д.), возможность регулирования интенсивностью коронного разряда и электрическим полем позволяет обеспечить работу градирни на режимах, обеспечивающих ее оптимальную эффективность при минимальных потерях воды.

Предложение снабдить полозья 4 каретками 13 с приводами 14 их перемещения, а изоляторы 5 с коронирующими проводами 7 установить на каретках 13 и коронирующие провода 7 натянуть между ними позволяет конструктивно реализовать идею перемещения коронирующих проводов 7 вдоль оси башни 1.

Предложение снабдить полозья 4 дополнительными каретками 15 с изоляторами 17, а заземленные элементы 8 закрепить на изоляторах 17 позволяет реализовать идею перемещения заземленных элементов 8 вдоль оси башни 1.

Предложение выполнения каждого заземленного элемента 8 в виде натянутых между изоляторами 17 дополнительных кареток 15 проводов, а также снабдить башню 1 имеющим заземлительный контур 20 кабелем 18, который закреплен снаружи башни 1 и пропущен через образованные в корпусе башни 1 отверстия 19 во внутрь ее с подсоединением кабеля 18 к проводам дополнительных кареток 15, позволяет обеспечить конструктивное выполнение коронирующей системы, включающей несколько рядов коронирующих проводов, чередующихся с рядами заземленных проводов.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с известным позволяет обеспечить возврат в оборот водоснабжения значительного количества ранее выбрасываемой в атмосферу сконденсированной влаги, что позволяет уменьшить объемы потребляемой воды для подпитки оборотного водоснабжения и обеспечить улучшение экологической обстановки в прилегающем к градирне районе.

Использование: в энергетике при охлаждении воды атмосферным воздухом в системах циркуляционного водоснабжения промышленных предприятий, отводящих тепло от теплообменных аппаратов. Сущность изобретения: градирня содержит полую башню, разбрызгиватель, водоулавливающее устройство, включающее установленное над разбрызгивателем приспособление и расположенные в полости башни штанги в виде полозьев с изоляторами, на которые параллельно укреплены с возможностью перемещения и размещены последовательно один за другим по высоте башни коронирующие провода и заземленные электроды. Последние могут быть выполнены в виде проводов. Изоляторы установлены на каретках. Снаружи башни закреплен имеющий заземлительный контур кабель. Через отверстия в корпусе башни он пропущен внутрь ее. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Градирня, содержащая полую башню, расположенную над водосборочным бассейном, разбрызгиватель охлаждаемой воды, водоулавливающее устройство, включающее приспособление, размещенное над разбрызгивателем, отличающаяся тем, что водоулавливающее устройство дополнительно содержит расположенные в полости башни и пристыкованные к внутренней поверхности корпуса штанги в виде полозьев, имеющие изоляторы, на которых закреплены подсоединенные к источнику тока коронирующие провода и заземленные элементы, при этом полозья ориентированы параллельно, а коронирующие провода и заземленные элементы расположены перпендикулярно вертикальной оси симметрии башни и размещены последовательно друг за другом по ее высоте с возможностью перемещения вдоль полозьев. 2. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что полозья снабжены каретками с приводами их перемещения, а изоляторы с коронирующими проводами установлены на каретках, при этом коронирующие провода натянуты между ними. 3. Градирня по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что полозья снабжены дополнительными каретками с изоляторами, а заземленные элементы закреплены на изоляторах. 4. Градирня по пп.1 3, отличающаяся тем, что каждый заземленный элемент выполнен в виде натянутых между изоляторами дополнительных кареток проводов, а башня снабжена имеющим заземлительный контур кабелем, который закреплен снаружи башни и пропущен через образованные в корпусе башни отверстия вовнутрь ее, при этом кабель подсоединен к проводам дополнительных кареток.