ВЕРТИКАЛЬНАЯ ВИХРЕВАЯ ФОРСУНОЧНАЯ ГРАДИРНЯ Российский патент 2006 года по МПК F28C1/02 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано на холодильниках и торговых предприятиях.

Известны градирни, которые используются в промышленности и включают вентиляторы, орошающие устройства, циркуляционные насосы, насадку, каплеотделитель (см. Холодильная техника. Проектирование холодильных сооружений. Справочник. М.: Пищевая промышленность, 1978).

Анализ конструкций градирен показывает, что это достаточно массивные и сложные сооружения, которые требуют значительных материальных затрат. Прототипом является вентиляторная пленочная градирня (см. там же, стр.179, рис.V-6), которая включает кожух, орошаемую насадку, оросительное устройство, сепаратор капель воды и вентилятор. Вентилятор, который находится в нижней части градирни, забирает воздух из окружающей среды и подает его вглубь кожуха, где размещена орошаемая насадка, по поверхности которой стекает пленка воды. Навстречу пленке двигается поток воздуха. В результате контакта воды и воздуха протекает тепло- и массообмен, в результате чего вода охлаждается и частично испарится, а воздух нагревается и увлажняется. Охлажденная вода собирается в поддоне и подается на конденсатор. Воздух, поднимаясь кверху градирни, проходит через сепаратор, где отделяются капли воды, вынесенные потоком, и выходит в окружающую среду. Недостатком такой градирни является то, что интенсифицировать в ней тепло- и массоообмен за счет значительного увеличения скорости потока воздуха в живом сечении (выше 4,0 м/с) невозможно, так как это может привести к ее "захлебыванию". При противотоке поток воздуха может прекратить движение пленки воды по поверхности оросительной насадки и, при дальнейшем увеличении скорости воздуха, изменить его направление и направить течение снизу вверх, то есть произойдет "захлебывание".

В этом случае градирня перестанет работать. Кроме того, в таких градирнях оросительная насадка занимает большую часть объема и составляет значительную часть ее стоимости. Из практики известно, что такие градирни занимают значительную площадь.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования "Вертикальной вихревой форсуночной градирни" путем снижения занимаемой площади, оснащения ее устройствами, которые делают более интенсивным тепло- и массообмен, уменьшают ее объем и стоимость за счет ликвидации оросительной насадки.

Поставленная задача решается тем, что в "Вертикальной вихревой форсуночной градирне", содержащей осевой вентилятор с профилированными лопастями, закручивающими поток воздуха, кожух в виде трубы, сепаратор, поддон для собирания воды, фильтр, циркуляционный насос, гребенку и форсунки для распыления воды внутри объема трубы, согласно изобретению в вертикальную трубу диаметром, равным 400÷1200 мм, подается снизу вверх завихренный вентилятором поток воздуха под углом, равным 30°÷60°, к образующей трубы, содействующий образованию поля центробежных сил, которые заставляют капли воды пронизывать с большой относительной скоростью поток воздуха, что способствует интенсивному тепло- и массообмену внутри объема трубы.

Внизу трубы корпус вентилятора встроен с зазором в уловитель для сбора стекающей по внутренней поверхности трубы пленки воды.

Кроме того, распыленная форсунками вода в виде капель создает большую поверхность, которая дает возможность отказаться от орошаемой насадки.

На фиг.1 показана вертикальная вихревая форсуночная градирня.

На фиг.2 показано поперечное сечение сепаратора с зигзагообразными вертикальными пластинами и уловителем воды.

На фиг.3 показано поперечное сечение на уровне вентилятора и уловителя воды. Вертикальная вихревая форсуночная градирня включает сепаратор 1 с вертикальными зигзагообразными вертикальными пластинами 13 и уловителем 2 воды, трубу 3, форсуночную гребенку 4, форсунки 5, сливные трубы 6, циркуляционный насос 7, фильтр 8, поддон 9, осевой вентилятор 10, закручивающий поток воздуха, уловитель 11 воды, вытеснительный конус 12.

Вертикальная вихревая форсуночная градирня работает следующим образом.

Осевой вентилятор 12 забирает воздух из окружающей среды, закручивает и подает внутрь трубы 3 под углом к образующей, равным 30°÷60°. Закрученный поток воздуха образовывает в трубе 3 действие поля центробежных сил.

В противоток потоку воздуха через форсунки впрыскивается вода. Многочисленные капли воды, за счет действия центробежных сил, пронизывают поток воздуха с большой относительной скоростью и попадают на внутреннюю поверхность трубы 3, где в виде пленки стекают вниз и улавливаются уловителем 11. Из уловителя 11, по сливным трубам 6, вода сливается в поддон 9.

Охлажденная вода из поддона 9, через фильтр 8, забирается циркуляционным насосом 7 и подается на конденсатор холодильной машины, где нагревается и поступает через форсуночную гребенку 4 на форсунки 5.

Многочисленные капли воды, вылетая из форсунок, образовывают большую поверхность для тепло- и массообмена, а относительно высокие скорости капель по отношению к потоку воздуха повышают коэффициенты тепло- и массоотдачи. Закрученный поток воздуха двигается в трубе 3 снизу вверх и попадает в сепаратор 1.

В сепараторе происходит отделение уносимых потоком воздуха капель воды в результате падения скорости потока и изменения направления его движения через зигзагообразующие каналы, образованные вертикальными пластинами 13. Капли по поверхности пластин стекают вниз в уловитель 2 сепаратора 1. Конус 12, установленный в сепараторе, способствует образованию равномерного потока воздуха по высоте сепаратора.

Отепленный и увлажненный поток воздуха, через сепаратор, выходит в окружающую среду.

Вариация угла подачи потока воздуха, равного 30°÷60°, зависит от необходимости интенсификации процессов тепло- и массообмена и, в каждом конкретном случае, определяется технико-экономическими показателями. Указанные усовершенствования дают возможность создавать высокоэффективные градирни для охлаждения циркуляционной воды.

Изобретение предназначено для охлаждения циркуляционной воды. Вертикальная вихревая форсуночная градирня содержит осевой вентилятор с профилированными лопастями, закручивающими поток воздуха, кожух в виде трубы, сепаратор капель воды, поддон для сбора воды, фильтр, циркуляционный насос, гребенку и форсунки для распыления воды внутри объема трубы. Труба выполнена вертикальной с диаметром, равным 400-1200 мм, и в нее подается снизу вверх закрученный вентилятором поток воздуха под углом, равным 30°-60°, к образующей трубы, а в противоток через форсунки впрыскивается вода. Градирня снабжена уловителем для сбора стекающей по внутренней поверхности трубы пленки воды, причем внизу трубы корпус вентилятора размещен с зазором в уловителе. Изобретение позволяет повысить тепло- и массообмен, достичь компактности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вертикальная вихревая форсуночная градирня, содержащая осевой вентилятор с профилированными лопастями, закручивающими поток воздуха, кожух в виде трубы, сепаратор капель воды, поддон для сбора воды, фильтр, циркуляционный насос, гребенку и форсунки для распыления воды внутри объема трубы, отличающаяся тем, что труба выполнена вертикальной с диаметром, равным 400-1200 мм, и в нее подается снизу вверх закрученный вентилятором поток воздуха под углом, равным 30-60°, к образующей трубе, а в противоток через форсунки впрыскивается вода.2. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что снабжена уловителем для сбора стекающей по внутренней поверхности трубы пленки воды, причем внизу трубы корпус вентилятора размещен с зазором в уловителе.