СИСТЕМА ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F28C1/08 

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

Известна система оборотного водоснабжения (см. а.с. 958827, МКИ F 28 С 1/08, 1982, Бюл. 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 такой системы оборотного водоснабжения является необходимость использования завышенной мощности насосной установки, покрывающей затраты энергии по преодолению гидравлического сопротивления, обусловлено перемещением всегда присутствующих в воде загрязнений в виде ржавчины, окалины.

Известна система оборотного водоснабжения (см. патент. 92128316, МКИ F 28 С 1/08, 1999, Бюл. 9), 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 образной магистрали воды с регулятором давления, а сопловая часть эжектора на внутренней поверхности имеет винтообразные канавки, связанные с кольцевой канавкой, подключенной к сборнику загрязнений.

Недостатком данной системы оборотного водоснабжения является неэффективная работа охладителя, особенно при высоких температурах атмосферного воздуха, когда температурная разность между охлаждаемой водой и атмосферным воздухом незначительна и передача тепла в окружающую среду от корпуса охладителя имеет минимальное значение.

В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности системы оборотного водоснабжения в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации промышленных предприятий путем улучшения работы охладителя, особенно при высоких температурах атмосферного воздуха, что достигается интенсификацией теплопередачи от охлаждаемой воды к корпусу охладителя и далее к контактирующему с ним атмосферному воздуху.

Поставленная задача решается тем, что система оборотного водоснабжения содержит 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 с регулятором давления, а сопловая часть эжектора на внутренней поверхности имеет винтообразные канавки, связанные с кольцевой канавкой, подключенной к сборнику загрязнений. При этом охладитель включает вертикальный корпус, боковые стенки которого и установленные в нем секционные перегородки выполнены зигзагообразными и образуют в каждой секции диффузоры и конфузоры, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке.

На фиг. 1 схематически изображена система оборотного водоснабжения и на фиг.2 - общий вид корпуса охладителя.

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 расхода 9 соединительным трубопроводом 10 с установленным эжектором 11 соединена с оросителем 6. Камера смешивания 12 эжектора 11 всасывающим трубопроводом 13 через регулятор 14 соединена с образной 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 на 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.

Охладитель 5 (фиг.1 и 2) включает корпус, боковые стенки 22 которого и установленные в нем секционные перегородки 23 выполнены зигзагообразными и образуют в каждой секции 24 диффузоры 25 и конфузоры 26, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке.

Система оборотного водоснабжения работает следующим образом.

Оборотная вода после теплообменников 1 поступает по обратной магистрали в водосборный бассейн-смеситель 4, в котором находится ранее охлажденная в охладителе 5 вода. Если температура атмосферного воздуха ниже расчетной, то в водозаборном 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 смешивается с холодной водой в водосборном бассейне-смесителе 4 и повышает ее температуру.

При температуре атмосферного воздуха, не обеспечивающей охлаждение оборотной воды в бассейне-оросителе 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, смешенную 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.

Форсунки оросителя 6 в охладителе 5 расположены таким образом, что каждая форсунка подает воду только в определенную секцию 24. В результате обеспечивается равномерная эпюра скоростей водяного потока в поперечном сечении корпуса охладителя 5, поддерживаемая за счет "живого" сечения выходных отверстий форсунок оросителя 6. Распыляемый поток воды с оптимальной эпюрой скоростей, обеспечивающей рациональный контакт воды с зигзагообразными боковыми 22 и секционными перегородками 23, поступает в секции 24 и, проходя последовательно участки диффузоров 25 и конфузоров 26, непрерывно меняет свою скорость, что приводит к турбулизации потока и повышению теплообмена (см. , например, Бакластов A.M. и др. Промышленные тепломассообменные процессы и установки. М.: Энергоиздат, 1986. - 328 с.), а также к перераспределению в секциях 4 давления движущегося потока воды. Это выравнивает гидравлическое сопротивление воды в секциях 24 и приводит к равномерному смыванию водой всего объема охладителя 5, что в конечном итоге и обеспечивает эффективную работу охладителя 5 даже при незначительном перепаде температур между атмосферным воздухом и охлаждаемой водой.

Известно, что вода, имеющая повышенную температуру, интенсифицирует процесс образования окалины и ржавчины, то есть сопутствующих систем 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 и возрастают энергозатраты на насосную установку. Поэтому горячая вода с загрязнениями (окалины, ржавчины и т.д.), перемешанная в камере смешивания 12, поступает в сопловую часть 18 эжектора 11 и, перемещаясь по винтообразным канавкам 19, закручивается. Твердые частицы сталкиваются в канавках 19, перемешаются в кольцевую канавку 20 и далее в сборник загрязнений 21, откуда удаляются вручную или автоматически (не показано). Очищенный от загрязнений поток воды поступает в ороситель 6 и далее на охладитель 5 для более глубокого охлаждения. Оптимальная всасывающая способность эжектора 11 поддерживается регулятором давления 15. Очищенная в эжекторе 11 и охлажденная на оросителе 5 вода смешивается в водосборном бассейне-смесителе 4 с горячей водой, поступающей из теплообменников 1. В процессе смешивания постепенно понижается температура воды до расчетного минимального значения, после чего термореле 7 дает сигнал на закрытие задвижки 8.

Оригинальность конструктивного решения заключается в том, что повышение эффективности системы оборотного водоснабжения обеспечивается усовершенствованием конструкции охладителя, путем выполнения боковых стенок его корпуса и секционных перегородок зигзагообразными, а также размещением форсунок распылителя в секциях с обеспечением равномерной эпюры скоростей движения охлаждаемой воды.

Изобретение относится к системам оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Система оборотного водоснабжения содержит 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 с регулятором давления, а сопловая часть эжектора на внутренней поверхности имеет винтообразные канавки, связанные с кольцевой канавкой, подключенной к сборнику загрязнений, охладитель включает вертикальный корпус, боковые стенки которого и установленные в нем секционные перегородки выполнены зигзагообразными и образуют в каждой секции диффузоры и конфузоры, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке. Изобретение позволяет повысить эффективность системы оборотного водоснабжения в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации промышленных предприятий. 2 ил.

Система оборотного водоснабжения, 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 с регулятором давления, а сопловая часть эжектора на внутренней поверхности имеет винтообразные канавки, связанные с кольцевой канавкой, подключенной к сборнику загрязнений, отличающаяся тем, что охладитель включает вертикальный корпус, боковые стенки которого и установленные в нем секционные перегородки выполнены зигзагообразными и образуют в каждой секции диффузоры и конфузоры, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке.