СИСТЕМА ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F28C1/00 F28C3/04 E04H4/12 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к системам оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

Известна система оборотного водоснабжения (см. а.с. N 958827, МКИ F 28 C 1/06, 1982, БИ N 34), содержащая теплообменники, подключаемые прямой и обратной магистралями воды к бассейну-смесителю, снабженному охладителем, подключенным к прямой магистрали соединительным трубопроводом с регулятором расхода и эжектором, камера смешивания которого подключена к обратной магистрали воды.

Недостатком является необходимость использования завышенной мощности насосной установки, покрывающей затраты энергии по преодолению гидравлического сопротивления, обусловленного перемещением всегда присутствующих в воде загрязнений в виде ржавчины, окалины. Известна система оборотного водоснабжения (см. а.с. N 2128318, МПК 6 F 28 C 1/06, 1999, БИ N 9), содержащая теплообменники, подключенные прямой и обратной магистралями воды к бассейну-смесителю, снабженному охладителем, подключенным к прямой магистрали, соединительным трубопроводом с регулятором расхода и эжектором, вдоль внутренней поверхности сопловой части которого выполнены винтообразные канавки, соединенные с кольцевой канавкой, подключенной в нижней своей части к сборнику загрязнений, а на обратной магистрали перед бассейном-смесителем установлен регулятор давления.

Недостатком является невысокая тепломассообменная эффективность охлаждения воды, обусловленная наличием застойных зон по периметру бассейна-смесителя, что приводит к дополнительным энергозатратам, связанным с расходом мощности насосной установки, определяемых необходимостью дополнительного повторного перемещения воды по элементам оборудования системы охлаждения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение интенсивности тепломассообмена воды по объему бассейна-смесителя, путем устранения застойных зон в нем, что достигается обеспечением принудительного перемешивания слоев воды на периферии бассейна-смесителя.

Технический результат достигается тем, что система оборотного водоснабжения, содержащая теплообменники, подключенные прямой и обратной магистралями воды к бассейну-смесителю, снабженному охладителем, подключенным к прямой магистрали, соединенным трубопроводом с регулятором расхода и эжектором, вдоль внутренней поверхности сопловой части которого выполнены винтообразные канавки, соединенные с кольцевой канавкой, подключенной в нижней своей части к сборнику загрязнений, а на обратной магистрали перед бассейном-смесителем установлен регулятор давления, дополнительно снабжена упругими биметаллическими пластинами, количеством не менее четырех, размещенными по внутренней периферийной поверхности бассейна-смесителя, при этом нижняя часть каждой упругой биметаллической пластины укреплена на дне бассейна-смесителя, а верхняя часть посредством поплавка свободно перемещается на поверхности воды бассейна-смесителя.

На фиг. 1 схематически изображена система оборотного водоснабжения, на фиг. 2 - бассейн-смеситель со схематически изображенными биметаллическими пластинами.

Система оборотного водоснабжения (фиг. 1) состоит из теплообменников 1, подключенных прямой напорной 2 и обратной 3 магистралями к водосборному бассейну-смесителю 4 с охладителем 5, над которым установлен ороситель 6. Прямая магистраль 2 с термореле 7 через задвижку 8, регулятор 9, соединительным трубопроводом 10 с установленным эжектором 11, соединена с оросителем 6. Камера смешивания 12 эжектора 11 всасывающим трубопроводом 13 через регулятор расхода 14 соединена с обратной магистралью воды 3, на которой перед бассейном-смесителем 4 установлен регулятор давления 15. На прямой магистрали 2 установлен насос 16 с регулятором давления 17, при этом, пропуск максимального расхода воды на охладитель 5 при максимальной его подаче на теплообменники 1, обеспечивается оптимальной всасывающей способностью эжектора 11, которая регулируется регулятором давления 15. Вдоль сопловой части 18, от меньшего сечения к большему, выполнены канавки 19, соединенные в большем сечении сопловой части 18 эжектора 11 с кольцевой канавкой 20, которая подключена к сборнику загрязнений 21 в нижней своей части.

В бассейне-смесителе 4 расположены по внутренней периферийной поверхности биметаллические пластины 22, количеством не менее четырех, укрепленные нижней своей частью 23 с дном 24, а верхней частью 25 подвижно соединены с поплавком 26, обеспечивающим перемещение верхней части 25 биметаллической пластины 22 по поверхности охлаждаемой воды.

Система оборотного водоснабжения работает следующим образом.

Оборотная вода после теплообменников 1 поступает по обратной магистрали 3 в водосборный бассейн-смеситель 4, в котором находится ранее охлажденная в охладителе 5 вода. Если температура атмосферного воздуха ниже расчетной, то в водосборном бассейне-смесителе 4 вода, подаваемая в теплообменники 1, имеет температуру ниже, чем это необходимо. В это время задвижка 12 закрыта, и вода на ороситель 6 не подается. Горячая вода из обратной магистрали 3, поступая в водосборный бассейн-смеситель 4, растекается по дну 24 и контактирует с нижней частью 23 биметаллических пластин 22. Наличие биметаллической пластины 22 (известна специфика ее конструктивного выполнения см., например, стр. 26 -31. Биметаллы / Дмитров А.Н. и др. Пермь, 1991, с. 416) вызывает образование стоячих волн (см., например, стр. 314 - 321. Зисман Г. А., Тодесо М. Курс общей физики. Т. 1, М.: Наука, 1972, с. 434) по всему объему бассейна-смесителя 4, при одновременном воздействии на составляющие элементы биметаллической пластины 22 холодной воды и теплового потока горячей воды, поступающей из обратной магистрали 3. Осуществляемое, по мере контакта со слоями воды различной температуры, изгибание (колебание) биметаллической пластины 22 с последующим появлением стоячих волн приводит к более эффективному смешиванию слоев горячей и холодной воды, что резко интенсифицирует тепломассообмен т.к. устраняются застойные зоны массообмена по периферии бассейна-смесителя.

При температуре атмосферного воздуха, не обеспечивающей охлаждение оборотной воды в бассейне-смесителе 4 до максимально заданной температуры охлажденной воды, регистрируемой термореле 7 и подаваемой в теплообменники 1, осуществляется подача команды термореле 7 на открытие задвижки 8 и охлажденную воду, смешанную в эжекторе 11 с горячей водой, из обратной магистрали 3, подают по соединительному трубопроводу 10 на ороситель 6 и далее на охладитель 5 для более глубокого охлаждения. Известно, что вода, имеющая повышенную температуру, интенсифицирует процесс образования окалины и ржавчины, т. е. сопутствующих системам оборотного водоснабжения загрязнений. В результате наблюдается увеличение гидравлического сопротивления трубопроводов, возрастает частота закупорки (засорения) насадок оросителя 6 и, как следствие этого, эффективность работы системы оборотного водоснабжения снижается и возрастают энергозатраты на насосную станцию. Поэтому горячая вода с загрязнениями (окалины, ржавчины и т.д.), перемешанная в процессе смешивания 12, поступает в сопловую часть 18 эжектора 11 и, перемещаясь по винтообразным канавкам 19, закручивается. Твердые частицы сталкиваются в канавках 19, перемещаются в кольцевую канавку 20 и далее в сборник загрязнений 21, откуда удаляются вручную или автоматически (на чертежах не показано).

Очищенная в эжекторе 11 и охлажденная на охладителе 5 вода поступает в бассейн-смеситель 4, где, по мере смешивания с горячей водой, контактирует с биметаллическими пластинами 22, вынуждая их изгибаться (колебаться). Совместное действие колеблющихся биметаллических пластин 22 и образующихся стоячих волн, интенсифицирует смешивание слоев горячей и холодной воды, что улучшает тепломассообменные характеристики бассейна-смесителя 4. В результате более быстро понижается температура воды в бассейне-смесителе 4 до расчетно-минимального значения, после чего термореле 7 дает сигнал на закрытие задвижки 8.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в обеспечении оптимальных условий поддержания температурного режима системы оборотного водоснабжения, достигаемых устранением застойных зон тепломассообмена в бассейне-смесителе, путем интенсификации перемешивания слоев горячей и холодной воды, что в конечном итоге снижает энергозатраты, связанные с работой насоса (насосной станции) по перемещению дополнительного количества воды из охладителей в теплообменники со значениями температур, отличающихся от расчетного значения.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к системам оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Задачей изобретения является повышение интенсивности тепломассообмена воды по объему бассейна-смесителя путем устранения застойных зон в нем, что достигается обеспечением принудительного перемещения слоев воды на периферии бассейна-смесителя. Система оборотного водоснабжения снабжена упругими биметаллическими пластинами, количеством не менее четырех, размещенными по внутренней периферийной поверхности бассейна-смесителя, при этом нижняя часть каждой упругой биметаллической пластины укреплена на дне бассейна-смесителя, а верхняя часть посредством поплавка свободно перемещается на поверхности охлаждаемой воды бассейна-смесителя. 2 ил.

Система оборотного водоснабжения, содержащая теплообменники, подключенные прямой и обратной магистралями воды к бассейну-смесителю, снабженному охладителем, подключенным к прямой магистрали, соединенным трубопроводом с регулятором расхода и эжектором, вдоль внутренней поверхности сопловой части которого выполнены винтообразные канавки, соединенные с кольцевой канавкой, подключенной в нижней своей части к сборнику загрязнений, а на обратной магистрали перед бассейном-смесителем установлен регулятор давления, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена упругими биметаллическими пластинами, количеством не менее четырех, размещенными по внутренней периферийной поверхности бассейна-смесителя, при этом нижняя часть каждой упругой биметаллической пластины укреплена на дне бассейна-смесителя, а верхняя часть свободно соединена с поплавком, находящимся на поверхности воды бассейна-смесителя.