НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННОГО АППАРАТА Российский патент 2004 года по МПК F28F25/08 

Изобретение относится к теплоэнергетике, металлургии, нефтепереработке, нефтехимии и другим отраслям промышленности, применяющим на своих предприятиях оборотное водоснабжение, и предназначено для оптимизации процесса охлаждения оборотной воды в противоточных башенных и вентиляторных градирнях.

Известен ороситель градирни, представляющий собой собранные в блок объемные длинномерные элементы с решетчатой оболочкой и профилем в виде правильного треугольника (Патент РФ 2044993 от 27.09.1995 г.). Недостатком данного оросителя является остроконечность вершин треугольного профиля и прямолинейность его сторон, что при сборке блоков приводит к наложению друг на друга и полному смыканию плоских решетчатых боковых граней соседних элементов, снижению размеров решеток, повышению аэродинамического сопротивления оросителя и, как следствие этого, малоэффективному охлаждению воды.

Техническими решениями, исключающими смыкание боковых граней элементов при сборке блоков оросителя, обладают насадка для тепломассообменного аппарата, содержащая собранные в блок объемные длинномерные элементы с решетчатой оболочкой и профилем в виде правильной трехлепестковой фигуры с закругленными вершинами лепестков и вогнутыми внутрь оболочки сторонами между ними (Патент РФ 2143659 от 28.05.1999 г.), элемент насадки для тепломассообменного аппарата, представляющий собой полую объемную длинномерную фигуру с решетчатой поверхностью и профилем в виде правильного многолистника (Патент РФ 2157497 от 03.04.2000 г.), а также насадка для тепломассообменного аппарата, содержащая собранные в блок объемные длинномерные пустотелые винтовые элементы с решетчатой оболочкой (Патент РФ 2170899 от 08.12.2000 г.). Общим недостатком этих технических решений является то, что в блоках оросителя, собранных из указанных элементов, образуется значительно развитая объемная решетчатая структура с малыми размерами ячеек. При этом отсутствие в конструкциях блоков воздушных проемов, по размерам превышающих размеры указанных ячеек, затрудняет движение охлаждающего воздуха навстречу водяным брызгам, значительно повышает аэродинамическое сопротивление оросителя и приводит к недостаточному охлаждению воды.

Изобретение устраняет эти недостатки. Технический результат достигается благодаря тому, что насадка для тепломассообменного аппарата содержит объемные длинномерные решетчатые элементы с поверхностью, состоящей из четырехугольных ячеек, образованных пересечением полимерных стержней толщиной 1-4 мм, с площадью каждой ячейки, равной 0,1-1,5 площади сечения самого элемента. Указанные элементы собраны с параллельным или скрещивающимся направлением своих осей в оболочки, образующие полые блоки, которые имеют в поперечном сечении пустотелый профиль в виде кольца или полукольца, или эллипса, или сектора, или сегмента, или многоугольника с числом углов 3-8, или лепестковой фигуры с числом лепестков 2-8. Отношение площади поперечного сечения оболочки полого блока к площади поперечного сечения ее воздушного проема составляет 0,1-10, отношение наибольшего размера профиля поперечного сечения полого блока к его длине составляет 1-10. Полые блоки укладываются в аппаратах в 1-6 слоев с параллельным или перпендикулярным, или скрещивающимся направлением своих осей в слоях. При таких конструкциях и таком расположении полых блоков объемные длинномерные решетчатые элементы, составляющие их оболочку, многократно отражают и дробят падающие водяные брызги, обеспечивая мелкодисперсное орошение воды, а воздушные проемы значительно снижают аэродинамическое сопротивление оросителя проходу воздуха и обеспечивают интенсивный теплообмен между каплями воды и восходящим воздухом.

На фиг. 1 показаны некоторые поперечные сечения полых блоков в виде пустотелых профилей: кольца (а), полукольца (б), эллипса (в), сектора (г), сегмента (д), четырехугольника (е), треугольника (ж) и трехлепестковой фигуры (з).

На фиг.2 показана схема работы полого блока оросителя с воздушным проемом, значительно превышающим размеры решетчатых ячеек оболочки.

Насадка для тепломассообменного аппарата представляет собой полые блоки с оболочками, собранными из объемных длинномерных решетчатых элементов с поверхностью, состоящей из четырехугольных ячеек, образованных пересечением полимерных стержней толщиной 1-4 мм, с площадью каждой ячейки, равной 0,1-1,5 площади сечения самого элемента. Объемные длинномерные решетчатые элементы собраны в оболочки с параллельным или скрещивающимся направлением своих осей. Полые блоки в поперечном сечении имеют пустотелый профиль в виде кольца или полукольца, или эллипса, или сегмента, или сектора, или многоугольника с числом углов 3-8, или лепестковой фигуры с числом лепестков 2-8. Отношение площади поперечного сечения оболочки полого блока к площади поперечного сечения образованного ею воздушного проема составляет 0,1-10, отношение наибольшего размера профиля поперечного сечения полого блока к его длине составляет 1-10. Полые блоки укладываются в аппаратах в 1-6 слоев с параллельным или перпендикулярным, или скрещивающимся направлением своих осей в слоях.

Насадка работает следующим образом. Вода в виде брызг из водораспределительной системы градирни падает на полый блок оросителя сверху. Попадая на верхние зоны оболочки полых блоков, состоящие из объемных длинномерных решетчатых элементов, брызги в их многочисленных решетчатых ячейках 1 многократно отражаются и дробятся, образуя мелкие капли 2 и, как следствие этого, обеспечивают мелкодисперсное орошение воды. Попадая из оболочки в воздушный проем полого блока, водяные капли, падая с ускорением, встречаются с потоком охлаждающего воздуха и образуют зоны активного теплообмена 3. Попадая из воздушного проема в решетчатые ячейки нижних зон оболочки полого блока, капли продолжают свое отражение и дробление и дополнительно охлаждаются потоком восходящего воздуха. Такое многократное отражение, дробление и охлаждение водяных капель происходит в каждом слое оросителя. Кроме этого, наличие воздушных проемов в полых блоках оросителя значительно снижает его аэродинамическое сопротивление проходу воздуха. Комплексное воздействие указанных факторов увеличивает эффективность охлаждения воды на 15-20%.

Изобретение предназначено для оптимизации процесса охлаждения оборотной воды в противоточных башенных и вентиляторных градирнях. Насадка для тепломассообменного аппарата содержит объемные длинномерные решетчатые элементы с поверхностью, состоящей из четырехугольных ячеек, образованных пересечением полимерных стержней толщиной 1-4 мм. Объемные длинномерные решетчатые элементы собраны с параллельным или скрещивающимся направлением своих осей в полые блоки. Площадь каждой четырехугольной ячейки равна 0,1-1,5 площади сечения самого элемента, а отношение площади поперечного сечения оболочки полого блока к площади поперечного сечения ее воздушного проема равно 0,1-10. Полые блоки в поперечном сечении имеют пустотелый профиль в виде кольца или полукольца, или эллипса, или сектора, или сегмента, или многоугольника с числом углов 3-8, или лепестковой фигуры с числом лепестков 2-8. Отношение наибольшего размера профиля поперечного сечения полого блока к его длине составляет 1-10. В аппаратах полые блоки укладываются в 1-6 слоев с параллельным или перпендикулярным, или скрещивающимся направлением своих осей в слоях. Изобретение позволяет повысить эффективность тепломассобмена. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Насадка для тепломассообменного аппарата, содержащая объемные, длинномерные, решетчатые элементы с поверхностью, состоящей из четырехугольных ячеек, образованных пересечением полимерных стержней толщиной 1 - 4 мм, отличающаяся тем, что объемные, длинномерные, решетчатые элементы собраны с параллельным или скрещивающимся направлением своих осей в полые блоки, площадь каждой четырехугольной ячейки равна 0,1-1,5 площади сечения самого элемента, а отношение площади поперечного сечения оболочки полого блока к площади поперечного сечения ее воздушного проема равно 0,1-10.2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что полые блоки в поперечном сечении имеют пустотелый профиль в виде кольца, или полукольца, или эллипса, или сектора, или сегмента, или многоугольника с числом углов 3-8, или лепестковой фигуры с числом лепестков 2-8.3. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что отношение наибольшего размера профиля поперечного сечения полого блока к его длине составляет 1-10.4. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что в аппаратах полые блоки укладываются в 1- 6 слоев с параллельным, или перпендикулярным, или скрещивающимся направлением своих осей в слоях.