ВОДОУЛОВИТЕЛЬ ГРАДИРНИ Российский патент 1998 года по МПК F28F25/04 

Изобретение относится к тепломассообмену, в частности к конструктивным элементам тепломассообменных аппаратов, например испарительной градирни, и может быть использовано в аппаратах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контактировании сред.

Известен водоуловитель градирни, содержащий размещенные на несущих элементах ярусы наклоненных под острым углом к вертикали пластин, причем несущие элементы выполнены в виде вертикально установленных рамок с горизонтальными прорезями.

Недостатком данной конструкции водоуловителя является сложность изготовления и монтажа блоков несущих элементов, а также возможность проскока части капельной влаги между пластинами.

Известен также водоуловитель градирни, содержащий ряды прямоугольной пластин волнистого или угольного профиля, на торцах которых выполнены ряды прорезей с шагом, соответствующим шагу ряда пластин.

Недостатком этой конструкции водоуловителя является сложность его изготовления, а также отсутствие зон концентрации капель жидкости для последующего удаления ее из рабочей зоны устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является известный водоуловитель градирни, содержащий блоки вертикально установленных волнистых пластин, выполненных с плоскими и криволинейными участками и снабженные зигзагообразными желобами, соединенными отверстиями.

Недостаток этого водоуловителя заключается в том, что при использовании волнистых пластин с симметричными криволинейными участками на стороне выпуклой части пластин, обращенной к потоку охлаждающего воздуха, образуются встречные потоки отсепарированной жидкости и охлаждающего воздуха, что приводит к торможению жидкой пленки и отрыву отсепарированных капель от пластин и, следовательно, к снижению сепарирующего эффекта водоуловителя.

Целью изобретения является повышение эффективности сепарации влаги в широком диапазона скоростей потока охлаждающего воздуха при сохранении низкого аэродинамического сопротивления водоуловителя.

Поставленная цель достигается тем, что желоба выполнены взаимно пересекающимися с выступами на обращенных к потоку охлаждающего воздуха сторонах пластин, при этом шаг между желобами на верхних краях криволинейных участков пластин меньше шага между желобами в центральной зоне и на нижних краях пластин, а отверстия выполнены в вершинах пересечений желобов и на переходах от вогнутой к выпуклой стороне пластин. Кроме того, выступы желобов пересекаются под углом 60-90^o в вершине и выполнены высотой 0,1-0,2 величины расстояния между пластинами в блоке водоуловителя.

Взаимное пересечение желобов способствует равномерному распределению потока воздуха в зоне водоулавливания, позволяет создать наиболее оптимальные условия сепарации капельной влаги и обеспечивает более организованный отвод отсепарированной влаги за счет наиболее рационального размещения желобов.

Выполнение выступов желобов на обращенных к потоку охлаждающего воздуха выпуклой и вогнутой сторонах пластин создает дополнительный сепарирующий эффект при обтекании воздухом этих сторон пластин и способствует концентрации влаги на стороне набегающего потока воздуха.

Размещение желобов на верхних краях криволинейных участков пластин с меньшим шагом позволяет более эффективно использовать сепарирующую поверхность пластин путем создания дополнительных сепарирующих участков в этой зоне и предотвратить унос взвешенных жидких капель, что способствует дополнительной сепарации влаги из воздуха.

Выполнение отверстий в вершинах пересечений желобов и на переходах от вогнутой к выпуклой стороне пластин обеспечивает наилучшие условия равномерного отвода осажденной капельной влаги из зоны сепарации на обращенных к потоку воздуха выпуклой и вогнутой сторонах пластин, что также способствует повышению сепарирующей способности водоуловителя.

Пересечение выступов желобов под углом 60-90^o в вершине соответствует наиболее оптимальным условиям обтекания выступов желобов и обеспечивает равномерный отвод осажденной капельной влаги из зоны сепарации, что также способствует повышению эффективности водоулавливания.

Выполнение высоты выступов желобов, равной 0,1-0,2 величины расстояния между пластинами в блоке водоуловителя, увеличивает жесткость пластин и надежность конструкции блока водоуловителя и не оказывает существенного аэродинамического сопротивления при обтекании потоком воздуха выступов желобов, поскольку выступу на одной стороне данной пластины соответствует впадина на обращенной к ней стороне соседней пластины.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен фрагмент решетки блока водоуловителя, поясняющий взаимное расположение элементов решетки по разрезу А - А; на фиг. 2 - демонстрирующей вид Б на фиг. 1.

Блок водоуловителя градирни содержит вертикально установленные чередующиеся волнистые пластины, состоящие из криволинейных участков 1 и плоских участков 2 с дистанцирующими выступами 3. На выпуклой стороне 4 и вогнутой стороне 5 криволинейных участков пластин выполнены выступы полых желобов 6 и 7, взаимно пересекающихся под углом 2 α = 60-90^o в вершине. Соответственно, на обратных сторонах пластин эти выступы желобов имеют форму впадин. Желоба на верхних краях криволинейных участков пластин выполнены с шагом t < T, где T - шаг желобов в центральной и нижней зонах пластин. На торцах выступов 7 в местах взаимных пересечений желобов 6 и 7 в форме треугольников выполнены отверстия 8, соединяющие зоны сепарации перед выступами желобов на одной стороне пластин с полостями соответствующих им впадин на другой стороне пластин. Желоба 6 и 7 имеют в поперечном сечении округлый профиль высотой h = (0,1. . . 0,2)•L, где L - расстояние между пластинами в блоке. Волнистые пластины собираются в блоки посредством склеивания плоских поверхностей выступов 3 одной пластины с плоскими участками 2 соседней пластины.

Водоуловитель градирни работает следующим образом.

При охлаждении оборотной воды в испарительных градирнях посредством потока воздуха образуется паровоздушная смесь, содержащая капельную влагу. Процесс сепарации капельной влаги происходит при контакте поднимающегося по градирне потока паровоздушной смеси с волнистыми пластинами водоуловителя вследствие возникновения инерционного эффекта при обтекании выпуклой стороны 4 и отклонения потока к вогнутой стороне 5 волнистых пластин. При обтекании расположенных на выпуклой и вогнутой сторонах пластин выступов желобов 6 и 7 наряду с фронтальным осаждением из воздуха капельной влаги в окрестности выступов возникают микрозавихрения и образуются застойные зоны, в которых осаждается и концентрируется содержащаяся в воздушном потоке жидкость. Осажденная жидкость концентрируется в верхних пересечениях выступов соответствующих желобов и затем через отверстия 8 перетекает во впадины этих желобов на обратных сторонах пластин. Наличие сети пересекающих выступов желобов на напорных сторонах волнистой части пластин способствует увеличению сепарирующей способности водоуловителя вследствие возникновения за выступами застойных зон, где скорость набегающего потока существенно снижается, что способствует увеличению массы отсепарированной жидкости в соответствии с уравнением сохранения энергии:
m1•v1²/2 = m2•v2²/2,
где
m1, v1 - масса (кг) и скорость (м/сек) взвешенной в потоке капельной жидкости между пластинами блока до выступов желобов; m2, v2 - масса и скорость капельной жидкости в сечении за выступами желобов, при этом m1 < m2, v1 > v2.

Переток осажденной влаги из желобов 7 на вогнутой стороне пластин в желоба 6 на выпуклой стороне пластин осуществляется посредством торцевых отверстий 8. Осажденная в сепарационных зонах жидкость через сеть пересекающихся желобов-каналов 6 и 7 стекает вниз и выводится из зоны сепарации, а освобожденный от влаги поток воздуха выходит из градирни в атмосферу.

Изобретение относится к энергетике, в частности к конструктивным элементам тепломассообменных аппаратов, например испарительной градирни, и может быть использовано в аппаратах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контактировании сред. Сущность: желоба выполнены взаимно пересекающимися с выступами на обращенных к потоку охлаждающего воздуха сторонах пластин, при этом шаг между желобами на верхних краях криволинейных участков пластин меньше шага между желобами в центральной зоне и на нижних краях пластин, а отверстия выполнены в вершинах пересечений желобов и на переходах от вогнутой к выпуклой стороне пластин. Кроме того, выступы желобов пересекаются под углом 60-90^o в вершине и выполнены высотой 0,1-0,2 величины расстояния между пластинами в блоке водоуловителя. Технический результат - повышение эффективности сепарации влаги. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Водоуловитель градирни, содержащий блоки вертикально установленных волнистых пластин, выполненных с плоскими и криволинейными участками и снабженных зигзагообразными желобами, соединенными отверстиями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности сепарации влаги, желоба выполнены взаимно пересекающимися с выступами на обращенных к потоку охлаждающего воздуха сторонах пластин, при этом шаг между желобами на верхних краях криволинейных участков пластин меньше шага между желобами в центральной зоне и на нижних краях пластин, а отверстия выполнены в вершинах пересечений желобов и на переходах от вогнутой к выпуклой стороне пластин. 2. Водоуловитель по п.1, отличающийся тем, что выступы желобов пересекаются под углом 60 - 90^o в вершине и выполнены высотой 0,1 - 0,2 величины расстояния между пластинами в блоке водоуловителя.