ВЕНТИЛЯТОРНАЯ ГРАДИРНЯ Российский патент 2003 года по МПК F28C1/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано для охлаждения оборотной воды.

Известна башенная градирня (см. патент. 2076294, МКИ F 28 С 1/00 1997, Бюл. 9), содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему, расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн.

Недостатком является малое время контакта горячей воды и охлаждающего воздуха и, как следствие, невысокая эффективность теплообмена при отсутствии совместного пленочного и капельного процессов охлаждения воды.

Известна вентиляторная градирня (см. патент. 2156422, МПК F 28 С 1/00, F 28 F 25/00, 2000, Бюл. 26), содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн.

Недостатком данной вентиляторной градирни является неэффективное использование бассейна как элемента охлаждения воды, особенно при положительных высоких температурах атмосферного воздуха, когда температурная разность между охлажденной водой и атмосферным воздухом незначительна и передача тепла в окружающую среду от корпуса бассейна практически не осуществляется. В результате, последний элемент данного технического решения, т.е. бассейн приводит к минимизации положительных результатов, получаемых в оросителе по условиям теплообмена воды с атмосферным воздухом, и общий эффект от охлаждения оборотной воды резко уменьшается.

В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности охлаждения оборотной воды в вентиляторной градирне при изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации промышленных предприятий путем улучшения тепломассообменных характеристик бассейна, особенно при высоких положительных температурах атмосферного воздуха, что достигается поддержанием интенсивной теплопередачи от охлажденной воды к корпусу бассейна и далее к контактирующему с ним атмосферному воздуху.

Поставленная задача решается тем, что вентиляторная градирня содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн. При этом бассейн разделен на секции перегородками, каждая из которых выполнена зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров.

На фиг. 1 показан общий вид вентиляторной градирни и на фиг.2 - разрез корпуса бассейна.

Вентиляторная градирня содержит корпус 1 с воздуховпускными окнами и водосборным бассейном 2, над которым установлены ороситель 3, водораспределительная система 4, водоуловитель 5. На верхней части корпуса 1 закреплены вытяжное устройство, включающее конфузор 6 с вентилятором 7, кольцевой конфузорный канал 8 с устройством регулирования подачи ветрового потока атмосферного воздуха и диффузор 9, за вентилятором 7 жестко укреплены профильные пластины 10, а на внутренней поверхности от входа к выходу диффузора 9 расположены ребра 11, соединенные с кольцевой канавкой 12 и внешней поверхностью конической обечайки 13. Ороситель 3 имеет не менее двух секций из волнообразных пластин 14, водораспределительная система 4 состоит из подводящего коллектора 15 и водораспределителя 16, включающего асимметрично укрепленную трубу 17, относительно корпуса 1, на которой распределены суживающиеся сопла 18 с встроенными в них завихрителями 19.

Водосборный бассейн 2 (фиг.1 и фиг.2) включает корпус 1, в котором установлены секционные перегородки 20, выполненные зигзагообразными, и образуют в каждой секции 21 диффузоры 22 и конфузоры 23, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке.

Вентиляторная градирня работает следующим образом. Горячая вода подается из коллектора 15 в водораспределитель 16 через асимметрично укрепленную трубу 17, суживающиеся сопла 18 и завихритель 19, под действием гидродинамических свойств жидкость фонтанирует на ороситель 3. Падающая жидкость стекает по волнообразным пластинам 14 первой секции в виде пленки и капель, контактируя с проходящим потоком воздуха. После первой секции вода дождеванием переходит на вторую секцию, где циклично повторяется теплообмен первой секции, т. е. осуществляется пленочно-капельный эффект. Со второй секции, а при большем количестве секций с последней секции охлажденная жидкость поступает в водосборный бассейн 2. При этом атмосферный воздух поступает в корпус 1 через воздуховпускные окна и охлаждает горячую воду, после чего насыщенный парами и каплями поступает в водоуловитель 5, где очищается от воды, и вентилятор 7 осуществляет отсос воздуха из корпуса 1.

В водосборном бассейне 2 секции 21 расположены таким образом, что обеспечивается равномерная эпюра скоростей водяного потока в поперечном сечении корпуса бассейна 2, поддерживаемая за счет "живого" сечения входных отверстий диффузоров 22 и конфузоров 23. Охлажденный поток воды с оптимальной эпюрой скоростей, обеспечивающей рациональный контакт воды с зигзагообразными секционными перегородками 20, поступает в секции 21 и, проходя последовательно участки диффузоров 22 и конфузоров 23, непрерывно меняет свою скорость, что приводит к турбулизации потока и повышению теплообмена (см., например, Бакластов А.М. и др. Промышленные тепломассообменные процессы и установки. М., Энергоиздат, 1986, - 328 с.), а также к перераспределению в секциях 21 давления движущегося потока воды. Это выравнивает гидравлическое сопротивление воды в секциях 21 и приводит к равномерному смыванию водой всего объема водосборного бассейна 2.

Кроме того, шахматное расположение диффузоров 22 и конфузоров 23 в каждой секции 21 относительного соседней секции приводит к тому, что поверхности секционных перегородок 20 одновременно находятся под различным скоростным воздействием потока движущейся воды (с одной стороны перегородку 20 омывает поток, движущийся в диффузоре, с другой омывает поток, движущийся в конфузоре). В результате на данный элемент секционной перегородки 20 действует разность температур (температурный напор) посекционно разделенного потока охлажденной воды. Выполнение секционных перегородок 20 из биметалла приводит в данных условиях воздействия температурного напора к возникновению продольных колебаний термовибрации (см., например, Дмитриев А.М. и др. Биметаллы, Пермь, 1996 - 235 с.), что создает дополнительную турбулизацию непосредственно в пограничном слое секционных перегородок 20, значительно повышая тепломассообменные процессы дальнейшего охлаждения воды в бассейне 2. Все это в конечном итоге и обеспечивает эффективную работу вентиляторной градирни даже при незначительном перепаде температур между атмосферным воздухом и охлаждаемой водой.

Оригинальность конструктивного решения заключается в том, что повышение эффективности работы вентиляторной градирни обеспечивается усовершенствованием конструкции водосборного бассейна путем размещения в нем зигзагообразных секционных перегородок, выполненных из биметалла с обеспечением равномерной эпюры скоростей движения охлаждаемой воды в поперечном сечении, за счет шахматного расположения диффузоров и конфузоров.

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано для охлаждения оборотной воды. Вентиляторная градирня содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн. При этом бассейн разделен на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения оборотной воды в вентиляторной градирне при изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации промышленных предприятий путем улучшения тепломассообменных характеристик бассейна, особенно при высоких положительных температурах атмосферного воздуха, что достигается поддержанием интенсивной теплопередачи от охлажденной воды к корпусу бассейна и далее к контактирующему с ним атмосферному воздуху. 2 ил.

Вентиляторная градирня, содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн, отличающаяся тем, что бассейн разделен на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров.