БЛОК ВОДОУЛОВИТЕЛЯ ГРАДИРНИ Российский патент 1999 года по МПК F28F25/00 

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

Известен водоуловитель градирин, содержащий параллельно установленные изогнутые пластины с вертикальными и наклонными участками /см. патент США 2882996, Нкл. 55-439, 1959/.

Недостатком данной конструкции водоуловителя является невысокая эффективность водоулавливания из-за того, что отделившаяся на вогнутой части пластин влага выносится воздушным потоком из градирни.

Известен также водоуловитель градирни, содержащий ряды прямоугольных пластин волнистого или углового профиля, на торцах которых выполнены ряды прорезей с шагом, соответствующим шагу ряда пластин /см. а.с. США 929985, МПК F 28 C 1/00, 1982/.

Недостатком этой конструкции водоуловителя является отсутствие зон концентрирования капель жидкости для их последующего удаления из рабочей зоны устройства.

Известен водоуловитель испарительной градирни, содержащий блоки решеток из вертикально установленных волнистых пластин, снабженных горизонтальными профильными выступами с продольными щелями /а.с. СССР 1462080, МПК F 28 F 25/04, 1986/.

Недостаток этого водоуловителя градирни заключается в том, что горизонтальное расположение профильных выступов и продольных щелей приводит к отрыву отделенных капель от вогнутой стороны профилей и к снижению сепарирующего эффекта водоуловителя.

Наиболее близким к данному изобретению является блок водоуловителя градирни, содержащий скрепленные стержнями отбойные элементы волнистого профиля, расположенные между ними дистанционирующие прокладки /см. патент РФ 2044994, МПК F 28 F 25/08, 1995/.

Недостатком этого блока водоуловителя является низкая эффективность водоулавливания.

Задачей изобретения является повышение эффективности водоулавливания. Применение изобретения позволит достигнуть более высокой степени отделения капельной влаги от восходящего паро-водо-воздушного потока из градирни.

Задача достигается тем, что блок водоуловителя градирни содержит скрепленные стержнями отбойные элементы волнистого профиля, расположенные между ними дистанционирующие прокладки, которые выполнены переменной формы и сечения по высоте, а волнистые элементы содержат на внутренней стороне U-образные желобы, в промежутках между дистанционирующими прокладками, имеющие в нижней точке сквозные отверстия, переходящие в наклонные отводящие желобы на внешней стороне, которые доходят до нижних кромок волнистого элемента.

Кроме того, U-образные желобы могут быть выполнены несимметричными относительно сквозного отверстия.

Отличие изобретения заключается в том, что дистационирующие прокладки выполнены переменной формы и сечения по высоте, а на внутренней стороне волнистых элементов выполнены U-образные желобы, имеющие в нижней точке сквозные отверстия, переходящие в наклонные отводящие желобы на внешней стороне, при этом они доходят до нижней кромки волнистого элемента. Кроме того, U-образные желобы могут быть выполнены несимметричными относительно сквозного отверстия.

Выполнение дистанционирующих прокладок переменной формы и сечения по высоте дает следующие положительные эффекты. Определенный радиус кривизны канала на начальном отрезке пути паро-водо-воздушного потока, обеспечиваемый формой и сечением дистанционирующей прокладки, вызывает появление центробежной силы, под действием которой удаляется часть капель влаги. Затем форма прокладки и ее сечение таковы, что между волнистыми элементами создается прямоугольный канал меньшего поперечного сечения, чем на начальном отрезке. Согласно уравнению неразрывности потока, этим достигается увеличение скорости потока. В средней части дистанционирующая прокладка выполнена с эквидистантными стенками по радиусу, меньшему, чем на начальном отрезке. "Подготовленный гидродинамически" /с высокой скоростью/ поток входит в канал с закруглением. В результате, значение возникающей центробежной силы таково, что на этом участке удаляется из потока максимальное количество капельной влаги. Это повышает эффект водоулавливания. Форма прокладки и ее сечение затем выполнены такими, что при сборке образуется наклонный прямолинейный канал меньшего сечения, чем на предыдущем участке с закруглением. Поэтому скорость паро-водо-воздушного потока снова возрастает. И, наконец, на выходе потока из водоуловителя прокладка определяет канал с закруглением, поэтому происходит сепарация дополнительного количества капельной влаги, в результате чего эффективность водоулавливания повышается.

Выполнение U-образных желобов на внутренней стороне волнистых элементов обеспечивает организованный отвод капельной влаги с этой поверхности. При своем движении по полкам U-образного желоба капли сливаются в более крупные, к тому же к ним добавляются капли и струйки с боков полок, отчего кинетическая энергия струй увеличивается, и они быстрее удаляются в зону разбрызгивания, освобождая место для новых порций влаги. Это способствует повышению эффективности работы водоулавителя.

Сквозное отверстие в нижней точке U-образных желобов выполнено для перелива удаленной из потока капельной влаги в наклонный отводящий желоб.

Выполнение наклонных отводящих желобов на внешней стороне волнистых элементов наклонными, позволяет уменьшить тормозящее воздействие паро-водо-воздушного потока за счет сил вязкости трения на отводящуюся жидкость, т. к. жидкость в желобе будет протекать как бы "заподлицо" со стенкой волнистого элемента, вследствие чего скорость отведения жидкости увеличивается, что в целом, повышает сепарирующую способность водоуловителя.

На фиг. 1 изображен предлагаемый блок водоуловителя градирни.

На фиг. 2 изображен вид A фрагмента волнистого элемента между соседними дистанционирующими прокладками на фиг. 1.

На фиг. 3 представлен разрез А-А полки U-образного желоба на фиг.2.

На фиг. 4, 5 изображена в двух проекциях дистационирующая прокладка.

На фиг. 6 показано выполнение несимметричного U-образного желоба.

Блок водоуловителя градирни содержит чередующиеся волнистые элементы 1 и дистанционирующие прокладки 2, которые имеют сквозные отверстия под скрепляющие стержни 3. Для фиксации собранного блока служат крепежные детали 4 на торцах скрепляющих стержней 3.

На внутренней (вогнутой) стороне волнистых элементов 1 выполнены U-образные желобы 5, а в их нижней точке - сквозное отверстие 6.

На внешней (выпуклой) стороне волнистых элементов 1 выполнены наклонные отводящие желобы 7.

Блок водоуловителя градирни работает следующим образом.

Нагретую в некоторых производствах оборотную воду, направляют в градирни, где она охлаждается при противоточной подаче ее с воздухом, засасываемым из атмосферы вентилятором или за счет естественной тяги. В процессе испарительного охлаждения температура воды понижается.

Образующийся в процессе охлаждения воды пар, содержащий капельную влагу в смеси с воздухом (паро-водо-воздушный поток), увлекается вверх, в направлении расположения водоуловителя, проходит через него и выводится в атмосферу.

Задачей водоулавливания является снижение до минимума потерь воды из градирни в виде каплеуноса, а значит и из всей водооборотной системы.

Процесс водоулавливания в предлагаемой конструкции блока водоуловителя происходит на трех участках пути (I, II, III, фиг. 1,4), поднимающегося паро-водо-воздушного потока. Форма пути и площадь поперечного сечения каналов задаются формой и сечением дистанционирующих прокладок 2. При движении потока по участку I с закруглением под действием центробежной силы происходит начальное отделение капель воды и их стекание с нижних кромок волнистых элементов. Дальнейшее и основное удаление капельной влаги происходит в средней части (II) блока водоуловителя, в которой геометрия дистанционирующей прокладки позволяет достичь больших значений центробежной силы за счет увеличения скорости потока и уменьшения кривизны участка канала. Кроме того, отбрасываемая к стенкам капельная влага попадает в U-образные желобы 5. Капли при движении могут укрупняться за счет притока других капель через боковые полки U-образных желобов 5, образуя ручейки. Кинетическая энергия струек повышается, что способствует быстрому отводу влаги по U-образным желобам 5. Затем ручейки перетекают через сквозное отверстие 6 в наклонный отводящий желоб 7, а через него возвращаются в зону водоразбрызгивания. Наконец, дополнительное отделение влаги происходит на третьем участке (III) с закруглением. Оседающие капли жидкости стекают по внутренней поверхности волнистых элементов I, попадают в U-образные желобы 5 и в конечном итоге возвращаются в зону водоразбрызгивания. Такое трехкратное извлечение капельной влаги из потока повышает эффективность водоулавливания.

Поток, пройдя через водоулавливатель, направляется из градирни в атмосферу.

Изобретение относится к тепломассообмену, в частности к конструктивным элементам тепломассообменных аппаратов, например испарительных градирен, и может быть использовано в аппаратах для охлаждения воды в водооборотных циклах промышленных предприятий при непосредственном контактировании сред. Изобретение позволяет повысить эффективность водоулавливания. Блок водоуловителя градирни содержит скрепленные стержнями отбойные элементы волнистого профиля, расположенные между ними дистанционирующие прокладки, крепежные детали на концах стержней. Дистанционирующие прокладки выполнены переменной формы и сечения по высоте, а волнистые элементы содержат на внутренней стороне U-образные желобы, имеющие в нижней точке сквозные отверстия, переходящие в наклонные отводящие желобы на внешней стороне, которые доходят до нижних кромок волнистых элементов. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Блок водоуловителя градирни, содержащий скрепленные стержнями отбойные элементы волнистого профиля, расположенные между ними дистанционирующие прокладки, отличающийся тем, что дистанционирующие прокладки выполнены переменной формы и сечения по высоте, а волнистые элементы содержат на внутренней стороне U-образные желобы, в промежутках между дистанционирующими прокладками, имеющие в нижней точке сквозные отверстия, переходящие в наклонные отводящие желобы на внешней стороне, которые доходят до нижних кромок волнистых элементов. 2. Блок водоуловителя градирни по п.1, отличающийся тем, что U-образные желобы выполнены несимметричными относительно сквозного отверстия.