ОРОСИТЕЛЬ ГРАДИРНИ И ЕГО ПЛАСТИНА Российский патент 1999 года по МПК F28F25/08 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в контактных аппаратах для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

Известен ороситель градирни, содержащий пластины, установленные вертикальными рядами, выступы, расположенные на поверхности пластины в шахматном порядке и продольные оси которых расположены горизонтально [1].

В этом устройстве выступы и впадины пластины выполнены в виде концентричных валов, выступы одной пластины расположены в промежутках между выступами смежной пластины со смещением в смежных горизонтальных рядах с образованием чередующихся наклоненных рядов выступов и впадин, при этом смежные пластины установлены зеркально одна относительно другой. Таким образом, выступы смежных пластин установлены не соосно.

Преимуществами устройства являются его невысокое аэродинамическое сопротивление и высокая эффективность тепломассообмена.

Наиболее близким является ороситель градирни, содержащий пластины, установленные вертикальными рядами, выступы, расположенные на поверхностях пластин с обеих ее сторон в шахматном порядке и выполненные в виде полых усеченных конусов, продольные оси которых расположены горизонтально, а большее основание расположено в плоскости пластины, выступы каждой пластины установлены соосно выступам смежных пластин [2].

Из указанного источника информации известна также пластина оросителя, включающая выступы, расположенные на поверхностях пластины с обеих ее сторон в шахматном порядке и выполненные в виде полых усеченных конусов, продольные оси которых ортогональны плоскости пластины и их большее основание расположено в плоскости поверхности пластины [2].

В этом техническом решении на боковых стенках усеченных конусов выполнены дополнительные отверстия, а пластины сопряжены между собой меньшими основаниями конусов выступов, в результате чего между пластинами образуются каналы, в горизонтальном сечении имеющие форму ромба.

Преимуществом этого технического решения является: относительно высокая эффективность тепломассообмена пластины из-за дополнительной турбулизации потоков теплообменивающихся сред через дополнительные отверстия в боковых стенках выступов.

Его ограничениями являются: недостаточно высокая эффективность тепломассообмена устройства в целом из-за невысокой плотности компоновки пластин в ряды, поскольку пластины сопряжены между собой меньшими основаниями конусов выступов с большими промежутками между поверхностями смежных пластин, большими сечениями образующихся каналов и с отверстиями в боковых стенках выступов, в результате чего недостаточно развита общая площадь поверхности. Так как охлаждение в основном происходит не вследствие контакта двух сред, а в процессе испарения с поверхности пластин, то наличие отверстий в боковых стенках усеченных конусов уменьшает общую площадь поверхности и как следствие эффективность тепломассообмена. Таким образом, известный ороситель градирни использует в основном капельный принцип действия и эффективность тепломассообмена таких оросителей меньше, чем построенных на пленочном принципе действия.

Решаемая изобретением задача - повышение эффективности тепломассобмена.

Технический результат, который получен при выполнении заявленного оросителя градирни, - увеличение интенсификации теплообмена и уменьшение габаритов теплообменного аппарата.

Технический результат, который может быть получен при выполнении пластины оросителя, - повышение эффективности теплообмена за счет увеличения удельной поверхности при протекании пленки воды по пластине.

Для решения поставленной задачи в известном оросителе градирни, содержащем пластины, установленные вертикальными рядами, выступы, расположенные на поверхностях пластин с обеих ее сторон в шахматном порядке и выполненные в виде полых усеченных конусов, продольные оси которых расположены горизонтально, а большее основание расположено в плоскости пластины, выступы каждой пластины установлены соосно выступам смежных пластин, согласно изобретению пластины с выступами установлены с зазорами между собой, продольные оси полых усеченных конусов, ориентированные своими меньшими основаниями в одном направлении относительно поверхности пластины, совмещены с образованием между пластинами в горизонтальном и вертикальном сечении зигзагообразного канала, и введены дополнительные выступы, выполненные на внешней поверхности полых усеченных конусов по меньшей мере с одной стороны пластины и расположенные вдоль образующей конической поверхности.

Возможны дополнительные варианты выполнения оросителя, в которых целесообразно, чтобы:
в пластинах были выполнены отверстия, расположенные на продольной оси выступов, и выступы смежных пластин, расположенные вдоль одной продольной оси, были бы установлены внутри друг друга;
выступы с обеих сторон пластины были выполнены с равной высотой;
были бы введены цилиндрические вставки, установленные для смежных пластин в полостях полых усеченных конусов между их меньшими основаниями;
выступы на одной стороне пластины были выполнены с большей высотой, чем на другой ее стороне;
в меньших основаниях полых усеченных конусов были выполнены отверстия;
были введены по меньшей мере две шпильки, установленные в отверстиях меньших оснований полых усеченных конусов.

Для решения поставленной задачи в известной пластине оросителя, включающей выступы, расположенные на поверхностях пластины с обеих ее сторон в шахматном порядке и выполненные в виде полых усеченных конусов, продольные оси которых ортогональны плоскости пластины и их большее основание расположено в плоскости поверхности пластины, согласно изобретению введены дополнительные выступы, выполненные на внешней поверхности усеченных конусов по меньшей мере с одной стороны пластины и расположенные вдоль образующей конической поверхности.

Возможны дополнительные варианты выполнения пластины, в которых целесообразно, чтобы;
в продольном сечении вдоль образующей дополнительные выступы были выполнены в виде прямоугольника;
дополнительные выступы были выполнены в виде насечек на конической поверхности;
в продольном сечении вдоль образующей дополнительные выступы были выполнены выпуклыми;
в продольном сечении вдоль образующей дополнительные выступы были выполнены зигзагообразными;
в меньшем и большем основании полого усеченного конуса были выполнены отверстия;
выступы были выполнены с равной высотой;
выступы с одной стороны пластины были выполнены с диаметром основания и высотой, составляющими 1,2-2,5 диаметра основания и высоты выступов с другой стороны пластины;
были введены впадины, выполненные на меньших основаниях полых усеченных конусов с одной стороны пластины;
были введены выпуклости, выполненные на меньших основаниях полых усеченных конусов с другой стороны пластины.

За счет выполнения пластин без отверстий в боковых стенках полых усеченных конусов, введения дополнительных выступов, а также соответствующей компоновки пластин в ряды удалось решить поставленную задачу с достижением технического результата.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшими вариантами его выполнения со ссылками на прилагаемые рисунки.

Фиг. 1 изображает часть оросителя градирни;
фиг. 2 - то же, что фиг. 1, при размещении выступов одной пластины внутри другой;
фиг. 3 - то же, что фиг. 1, при выполнении выступов по обе стороны от пластины с различной высотой и диаметром;
фиг. 4 - фрагмент пластины оросителя с дополнительными выступами, выполненными в виде насечек;
фиг. 5 - то же, что фиг. 4, с дополнительными выступами в виде выпуклых поверхностей;
фиг. 6 - то же, что фиг. 4, с дополнительными выступами, выполненными в своем продольном сечении зигзагообразными;
фиг. 7 - то же, что фиг. 4, с выступами разной высоты и с выпуклостью и впадиной в меньших основаниях усеченных конусов, расположенных по обе стороны пластины.

Ороситель градирни (фиг. 1) содержит пластины 2, установленные вертикальными рядами ( на фиг. 1-3 показаны два ряда). Выступы 3 расположены на поверхностях пластин 2 с обеих ее сторон в шахматном порядке и выполнены в виде усеченных конусов. Большее основание 4 каждого усеченного конуса расположено в плоскости пластины 2. Выступы 3 каждой пластины 2 установлены соосно выступам 3 смежных пластин 2.

Смежные пластины 2 с выступами 3 установлены с зазорами между собой. Продольные оси полых усеченных конусов, ориентированные своими меньшими основаниями в одном направлении относительно поверхности пластины 2, совмещены с образованием между пластинами 2 в горизонтальном и вертикальном сечении зигзагообразного канала 5, и введены дополнительные выступы 6, выполненные на внешней поверхности полых усеченных конусов по меньшей мере с одной стороны пластины 2 и расположенные вдоль образующей конической поверхности.

В пластинах 2 (фиг. 2) могут быть выполнены отверстия 7, расположенные на продольной оси выступов 3. Выступы 3 смежных пластин 2, расположенные вдоль одной продольной оси, установлены внутри друг друга. Такая компоновка дополнительно позволяет увеличить количество пластин 2 в единице объема, т. е. повысить эффективность тепломассообмена, или при одном и том же количестве пластин 2, что и в ближайшем аналоге, уменьшить габариты устройства.

Выступы 3 (фиг. 1, 2) с обеих сторон пластины могут быть выполнены с равной высотой. Для обеспечения одинакового сечения зигзагообразного зазора 5, образованного (фиг. 1 -3) чередующимися V-образными зазорами относительно каждого по порядку выступа 3, т.е. для фиксации положения смежных пластин 2 относительно друг друга могут быть введены цилиндрические вставки 8 (фиг. 2), установленные для смежных пластин 2 в полостях полых усеченных конусов между их меньшими основаниями.

Выступы 3 на одной стороне пластины 2 (фиг.3) могут быть выполнены с большей высотой, чем на другой ее стороне.

В меньших основаниях полых усеченных конусов иногда целесообразно выполнить отверстия 9 (фиг. 1). Эти отверстия 9 позволяют легко установить пластины 2, например, с одинаковым линейным размером зигзагообразного зазора 5 между пластинами 2 посредством шпилек 10. При этом пластины 2 устанавливаются на шпильках 10 с натягом в отверстии 9, поэтому цилиндрические вставки 8 могут не использоваться, что дополнительно упрощает сборку.

Пластина 2 оросителя (фиг. 4-7) имеет выступы 3, расположенные на поверхностях пластины 2 с обеих ее сторон в шахматном порядке и выполненные в виде полых усеченных конусов. Продольные оси выступов 3 ортогональны плоскости пластины 2 и их большее основание 4 расположено в плоскости поверхности пластины 2.

Введены дополнительные выступы 6, выполненные на внешней поверхности усеченных конусов по меньшей мере с одной стороны пластины 2 и расположенные вдоль образующей конической поверхности.

Введение дополнительных выступов 6, расположенных указанным образом, позволяет упорядочить перемещение пленки и увеличить площадь поверхности испарения воды.

В продольном сечении вдоль образующей дополнительные выступы 6 могут быть выполнены, как показали исследования, различной формы.

Например: в виде прямоугольника (фиг. 1), в виде насечек на конической поверхности (фиг. 4), просто выпуклыми (фиг. 5), всевозможной формы, зигзагообразными (фиг. 6). Главное требование к дополнительным выступам 6, что они должны быть расположены вдоль образующей конической поверхности для упорядочения перемещения пленки без ее разрывов.

Выступы 3 (фиг. 4-6) могут быть выполнены с равной высотой, что унифицирует установку пластин 2 в дальнейшем.

Как и в ближайшем аналоге, выступы 3 (фиг.7) с одной стороны пластины 2 могут быть выполнены с диаметром D1 основания и высотой h1, составляющими 1,2-2,5 диаметра D2 основания и высоты h2 выступов 3 с другой стороны пластины 2. Однако в отличие от ближайшего аналога такие диапазоны позволяют располагать полые усеченные конусы с меньшими диаметрами и высотой внутри больших полых усеченных конусов без образования слишком больших зигзагообразных каналов 5 (фиг. 1).

Введение впадин 11 (фиг. 7), выполненных на меньших основаниях полых усеченных конусов с одной стороны пластины 2, позволяет упорядочить перемещение пленки и увеличить площадь поверхности испарения воды, поскольку в отличие от ближайшего аналога меньшие основания полых усеченных конусов являются рабочими поверхностями. Для этих целей служит и введение выпуклости 12, выполненной на меньших основаниях полых усеченных конусов с другой стороны пластины 2.

Работает ороситель градирни и его пластина следующим образом.

Вода, подлежащая охлаждению, разбрызгивается над рядами пластин 2, попадает на обе поверхности с выступами 3, протекает по сложной криволинейной поверхности пластин 2 с выступами 3, обтекая соответствующие выступы 3 с дополнительными выступами 6. Восходящий поток воздуха проходит по зигзагообразному зазору 5 между пластинами 2 и взаимодействует с пленкой воды.

Наиболее успешно заявленные ороситель градирни и его пластина могут быть использованы в теплоэнергетике для охлаждения различных жидкостей, например оборотной воды.

Источники информации:
1. Патент Российской Федерации N 2027970, F 28 F 25/08, опубл. 27.01.95.

2. Авторское свидетельство СССР N 1581988, F 28 F 25/08, опубл. 30.07.90.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в контактных аппаратах для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Ороситель градирни содержит пластины, установленные вертикальными рядами, выступы, расположенные на поверхности пластин с обеих ее сторон в шахматном порядке и выполненные в виде усеченных конусов, продольные оси которых расположены горизонтально, а большее основание расположено в плоскости пластины. Смежные пластины с выступами установлены с зазорами между собой, продольные оси полых усеченных конусов, ориентированные своими меньшими основаниями в одном направлении относительно поверхности пластины, совмещены с образованием между пластинами в горизонтальном и вертикальном сечениях зигзагообразного канала. Введены дополнительные выступы, выполненные на внешней поверхности усеченных конусов по меньшей мере с одной стороны пластины и расположенные вдоль образующей поверхности усеченных конусов. Пластина оросителя включает выступы, расположенные на поверхности пластины с обеих ее сторон в шахматном порядке и выполненные в виде полых усеченных конусов, продольные оси которых ортогональны плоскости пластины. Введены дополнительные выступы, выполненные на внешней поверхности усеченных конусов по меньшей мере с одной стороны пластины и расположенные вдоль их образующей поверхности. Технический результат заключается в увеличении интенсификации теплообмена и уменьшении габаритов теплообменного аппарата. 2 с. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Ороситель градирни, содержащий пластины, установленные вертикальными рядами, выступы, расположенные на поверхностях пластин с обеих сторон ее в шахматном порядке и выполненные в виде полых усеченных конусов, продольные оси которых расположены горизонтально, а большее основание расположено в плоскости пластины, выступы каждой пластины установлены соосно с выступами смежных пластин, отличающийся тем, что смежные пластины с выступами установлены с зазорами между собой, продольные оси полых усеченных конусов, ориентированные своими меньшими основаниями в одном направлении относительно поверхности пластины, совмещены с образованием между пластинами в горизонтальном и вертикальном сечениях зигзагообразного канала, и введены дополнительные выступы, выполненные на внешней поверхности полых усеченных конусов по меньшей мере с одной стороны пластины и расположенные вдоль образующей конической поверхности. 2. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что в пластинах выполнены отверстия, расположенные на продольной оси выступов, и выступы смежных пластин, расположенные вдоль одной продольной оси, установлены внутри друг друга. 3. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что выступы с обеих сторон пластины выполнены с равной высотой. 4. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что введены цилиндрические вставки, установленные для смежных пластин в полостях полых усеченных конусов между их меньшими основаниями. 5. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что выступы на одной стороне пластины выполнены с большей высотой, чем на другой ее стороне. 6. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что в меньших основаниях полых усеченных конусов выполнены отверстия. 7. Ороситель по п.7, отличающийся тем, что введены по меньшей мере две шпильки, установленные в отверстиях меньших оснований полых усеченных конусов. 8. Пластина оросителя, включающая выступы, расположенные на поверхностях пластины с обеих ее сторон в шахматном порядке и выполненные в виде полых усеченных конусов, продольные оси которых ортогональны плоскости пластины и их большее основание расположено в плоскости поверхности пластины, отличающаяся тем, что введены дополнительные выступы, выполненные на внешней поверхности усеченных конусов по меньшей мере с одной стороны пластины и расположенные вдоль образующей конической поверхности. 9. Пластина по п. 8, отличающаяся тем, что в продольном сечении вдоль образующей дополнительные выступы выполнены в виде прямоугольника. 10. Пластина по п.8, отличающаяся тем, что дополнительные выступы выполнены в виде насечек на конической поверхности. 11. Пластина по п.8, отличающаяся тем, что в продольном сечении вдоль образующей дополнительные выступы выполнены выпуклыми. 12. Пластина по п.8, отличающаяся тем, что в продольном сечении вдоль образующей дополнительные выступы выполнены зигзагообразными. 13. Пластина по п.8, отличающаяся тем, что в меньшем и большем основаниях полого усеченного конуса выполнены отверстия. 14. Пластина по п.8, отличающаяся тем, что выступы выполнены с равной высотой. 15. Пластина по п.8, отличающаяся тем, что выступы с одной стороны пластины выполнены с диаметром основания и высотой, составляющими 1,2 - 2,5 диаметра основания и высоты выступов с другой стороны пластины. 16. Пластина по п.8, отличающаяся тем, что введены впадины, выполненные на меньших основаниях полых усеченных конусов с одной стороны пластины. 17. Пластина по п.16, отличающаяся тем, что введены выпуклости, выполненные на меньших основаниях полых усеченных конусов с другой стороны пластины.