ОРОСИТЕЛЬ ГРАДИРНИ Российский патент 1999 года по МПК F28F25/08 

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

Известны листы оросителя градирен с прямолинейными гофрами, имеющими в поперечном сечении вид непрерывной волны и расположенными вдоль вертикальной кромки листа [1] или под углом к ней [2].

Недостатком этих известных листов оросителя градирни и оросителя из них является возникновение и устойчивое существование струйного режима течения жидкости во впадинах гофр, что снижает интенсивность тепломассообмена.

Также известен лист оросителя градирни, выполненный с гофрами в виде непрерывной волны, расположенными под углом к кромке листа и содержащими выпукло-вогнутые элементы на скатах гофр [3].

Недостатком этого листа оросителя и блока оросителя в целом является невысокая интенсивность обменных процессов, т.к. выпукло-вогнутые элементы для турбулизации потока выполнены на скатах гофр, а преимущественное течение жидкости происходит во впадинах гофр.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является ороситель из решетчатых листов с гофрами в виде непрерывной волны, причем гофры направлены вертикально, а в плане образуют сквозные каналы той или иной формы [4].

Недостаток такого оросителя состоит в том, что интенсивность тепломассообменных процессов невысока, а также невысока жесткость конструкции.

Целью изобретения является повышение интенсивности тепломассообмена и увеличение жесткости листа оросителя и конструкции оросителя в целом.

Применение изобретения позволит достигнуть более глубокого охлаждения оборотной воды в градирнях благодаря высоким температурным градиентам процесса и, в конечном итоге, достигнуть увеличения выхода готовой продукции основного производства. Кроме того, повысится жесткость как отдельного листа оросителя, так и всего оросителя в целом.

Поставленная цель достигается тем, что в решетчатых листах выполнены гофры под углом к кромкам листов, по периметру листов и вдоль средней горизонтали выполнены рамки и полосы жесткости, а при сборке листы образуют в плане эквидистантные волны при одинаковом направлении гофр или при их ориентации под углом друг к другу по высоте оросителя, кроме того листы могут контактировать друг с другом по гребням гофр с образованием каналов по высоте оросителя или быть направленными под углом друг к другу; при этом угол наклона гофр определяется арктангенсом отношения шага гофр к высоте оросителя, а отношение высоты гофр к ширине их основания составляет 0,40-0,45.

Выполнение решетчатых листов гофрированными с наклоном гофр способствует: развитию межфазной поверхности между воздухом и водой а следовательно, увеличению мощности теплового потока в направлении от воды к воздуху; "проницаемости" гофр для воды и воздуха, что меняет гидродинамическую картину обтекания гофр в сторону увеличения степени турбулизации микропленок жидкости, которые образуются на всех перемычках решетчатых листов.

Выполнение гофр соседних листов, ориентированных в одном направлении или под углом друг к другу при некотором расстоянии между листами положительно при работе оросителя на грязной или быстрозагрязняющейся оборотной воде, при обрастании оросителя.

Возможно выполнение оросителя при контактировании листов друг с другом по гребням гофр с образованием каналов по высоте оросителя или при расположении гофр под углом друг к другу. В этом случае увеличивается межфазная поверхность, в объеме оросителя, при этом наблюдается активное взаимодействие падающих диспергированных капель воды и разрушающихся пленок жидкости на перемычках решетчатых листов с потоком восходящего воздуха, что повышает интенсивность тепломассообмена.

В табл. 1 представлены результаты аэротермических испытаний охлаждающей способности оросителя типа "Бальке-Дюрр" отечественного производства в зависимости от угла наклона гофр к вертикали для высоты оросителя, равной h_ор = 0,9 м и h_ор = 1,35 м (см. табл. 1 - 3 в конце описания). При этом h=20 мм, В=68 мм.

Как видно, охлаждающая способность оросителя с увеличением до 8 - 10^o увеличивается. Дальнейшие эксперименты показали, что с увеличением значительно возрастает аэродинамическое сопротивление оросителя при незначительном росте охлаждающей способности его, т.е. гофры начинают многократно перекрывать друг друга в плане.

В табл. 2 показаны результаты тех же испытаний оросителя, но с выявлением влияния геометрических размеров нормального сечения гофр на охлаждающую способность оросителя (при фиксированном значении
Выполнение листов с рамками жесткости по их периметру и по средней горизонтали листов способствует повышению жесткости отдельного листа во всех направлениях приложения нагрузки, а также всего оросителя в целом.

Вдоль горизонтальных кромок листов гофры выполнены сплошными, а полоса жесткости проходит здесь через впадины гофр. Такое выполнение повышает жесткость решетчатого листа, необходимую при работе оросителя, а также при его монтаже в объеме градирни. Кроме того, плоские полосы и рамки жесткости являются поверхностями, на которых имеет место преимущественно пленочное течение жидкости, в результате чего дополнительно увеличивается интенсивность процесса тепломассообмена.

Наконец, в табл. 3 представлены результаты аэротермических испытаний оросителя, изготовленного согласно заявляемым геометрическим соотношениям размеров оросителя.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид оросителя из решетчатых листов по разрезу А-А на фиг. 2; на фиг. 2 схематически изображен вид в плане оросителя, у которого листы контактируют друг с другом с образованием каналов по высоте оросителя; на фиг. 3 изображен вид в плане оросителя, причем гофры листов находятся на эквидистантном расстоянии друг от друга или направлены в соседних листах под углом друг к другу.

Ороситель градирни состоит из решетчатых листов 1 с наклонными гофрами в виде непрерывных волн 2. Вдоль верхней и нижней кромок листа гофры выполнены сплошными, а через впадины гофр проходят полосы жесткости 3. Вдоль средней горизонтали листов также выполнены полосы жесткости 4.

Ороситель градирни работает следующим образом. Охлаждаемую оборотную воду равномерно разбрызгивают по поверхности блоков оросителя. Диспергированные капли воды попадают на поверхности перемычек в решетках листов, растекаются по ним, перетекают в виде капель, тонких пленок на нижележащие перемычки. Кроме того, с узлов перемычек капают более крупные капли на нижележащие перемычки и активно турбулизируют пленки жидкости на них. Навстречу движению капель и пленок жидкости поднимается поток охлаждающего воздуха, который проходит как сквозь гофры решетчатых листов, так и обтекает их, приобретая турбулентный характер течения. В результате активного гидродинамического режима течения воды и воздуха повышается интенсивность процесса тепломассообмена. Кроме того, по планкам жесткости происходит пленочное течение жидкости, которое обычно характеризуется высокими значениями объемного коэффициента массоотдачи. В итоге оборотная вода интенсивно охлаждается, что сказывается на увеличении выпуска продукции основного производства.

Источники информации
1. Патент Франции N 1510560, F 28 C, 1968.

2. Патент Великобритании N 1177124, F 28 C 3/00, 1970.

3. Патент США N 4668443, НКИ 261-112, 1987.

4. Патент ФРГ N 3839372, F 28 F 25/08, 1990.

Изобретение относится к тепломассообмену, в частности к конструктивным элементам тепломассообменных аппаратов, например испарительных градирен, и может быть использовано в устройствах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контактировании сред. Изобретение позволяет повысить интенсивность тепломассообмена и увеличить жесткость конструкции оросителя. Ороситель градирни состоит из решетчатых листов в виде непрерывной волны, гофры листов изготовлены под углом к кромкам листов, по периметру и вдоль средней горизонтали выполнены рамки и полосы жесткости, а при сборке листы образуют в плане эквидисантные волны, причем угол наклона гофр к вертикали определяется арктангенсом отношения шага гофр к высоте оросителя и составляет 8-10^o, а отношение высоты гофр к ширине их основания составляет 0,40 - 0,45. Кроме того, гофры соседних листов расположены в одинаковом направлении по высоте оросителя, гофры соседних листов могут быть ориентированы под углом друг к другу по высоте оросителя, а при контактировании листов по гребням гофр образуются каналы по высоте оросителя. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

1. Ороситель градирни, содержащий решетчатые листы с гофрами в виде непрерывной волны, отличающийся тем, что гофры расположены под углом к кромкам листов, по периметру листов и вдоль средней горизонтали выполнены рамки и полосы жесткости, а при сборке листы образуют в плане эквидистантные волны, причем угол наклона гофр к вертикали определяется арктангенсом отношения шага гофр к высоте оросителя и составляет 8 - 10^o, а отношение высоты гофр к ширине их основания составляет 0,40 - 0,45. 2. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что гофры соседних листов расположены в одинаковом направлении по высоте оросителя. 3. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что гофры соседних листов расположены под углом друг к другу по высоте оросителя. 4. Ороситель по п. 1, отличающийся тем, что листы контактируют друг с другом по гребням гофр с образованием каналов по высоте оросителя.