АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ГРАДИРНЯ Российский патент 2007 года по МПК F28C1/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в испарительных аэродинамических градирнях башенного типа.

Башенная испарительная градирня является аэродинамической установкой, в которой для охлаждения оборотной воды, поступающей в виде мелких капель, формируется вертикальный воздушный поток.

Известна башенная испарительная градирня, в которой для повышения эффективности охлаждения воздушным потоком в области воздуховводных окон ставятся воздухонаправляющие щиты [1]. Эти щиты придают закрученность воздушному потоку, поступающему в башню, в результате тепловой кпд градирни увеличивается.

Недостаток данного устройства заключается в том, что таким способом нельзя существенно увеличить тепловой кпд. Это объясняется тем, что область контакта водяных капель с воздушным потоком остается ограниченной из-за его низкой турбулентности.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является конструкция башенной испарительной градирни, в которой повышается турбулентность воздушного потока [2]. Она содержит воздухонаправляющие щиты, расположенные у входных окон башни. Щиты устанавливаются под определенным углом по отношению к радиусу основания градирни. Для повышения турбулентности воздушного потока, поступающего в башню, на поверхности направляющих щитов создается шероховатость с помощью выступов, различающихся по высоте.

Градирня работает следующим образом. Поток наружного холодного воздуха, взаимодействуя с поверхностью воздухонаправляющих щитов, поступает через входные окна башни, приобретая тангенциальную составляющую скорости за счет углового расположения щитов, а также турбулизируется шероховатой поверхностью щитов.

Недостаток данной конструкции - низкий тепловой кпд. Это объясняется тем, что выступы являются пассивыным турбулизирующим элементом и одновременно препятствием, создающим сопротивление потоку. С их помощью нельзя турбулизировать воздушный поток требуемой интенсивности, не создавая большого сопротивления.

Другая причина низкой эффективности состоит в том, что потоки сильного ветра у верхнего конца башни приводят к образованию мертвых зон внутри башни, в которые холодный воздух не поступает через входные отверствия, поэтому охлаждения воды в этих зонах не происходит.

Цель изобретения - повышение теплового кпд аэродинамической градирни.

Технический результат достигается тем, что в аэродинамическую градирню, содержащую испарительную башню, воздухонаправляющие щиты с шероховатой поверхностью, расположенные у входных окон башни, вводятся турбулизаторы, выполненные в виде крыльчатки с генератором и расположенные в области входных окон башни, а верх башни перекрывается конструкцией из тонких вертикальных полос, уменьшающих горизонтальную составляющую ветрового потока, проникающего в башню.

Крыльчатки с генератором позволяют увеличить турбулентность воздушного потока. Регулируя нагрузку генераторов, можно изменять интенсивность турбулентности потока.

Перекрытие из тонких вертикальных полос, расположенное на верху башни, устраняет мертвые зоны, возникающие в башне при сильном ветре, в результате весь объем градирни работает равномерно, поэтому ее тепловой кпд увеличивается.

Схема аэродинамической градирни приведена на чертеже, где: а - вид сбоку; б - вид сверху; в - сечение у основания. Она содержит испарительную башню 1, в основании которой имеются входные окна 2. Около них под углом к радиусу основания башни расположены воздухонаправляющие щиты 3, на поверхности которых создается шероховатость с помощью выступов, различающихся по высоте. В области входных окон 2 расположены турбулизаторы 4, каждый выполнен в виде крыльчатки с генератором. Верх башни 1 перекрыт конструкцией из тонких вертикальных полос 5. Форма конструкции может быть различной, например, в вид колец, соединенных между собой, сделанных из тонких вертикальных полос, как это показано на чертеже (б).

Аэродинамическая градирня работает следующим образом. Наружный холодный воздух поступает в башню 1 через входные окна 2. Взаимодействуя с воздухонаправляющими щитами 3 он приобретает тангенциальную составляющую скорости за счет их углового расположения и частично турбулизируется, взаимодействуя с шероховатой поверхностью щитов. Основная турбулизация воздушного потока производится с помощью турбулизаторов 4, выполненных в виде крыльчатки с генератором, при этом генераторы вырабатывают электроэнергию. Регулируя нагрузку генераторов, можно управлять интенсивностью турбулентности воздушного потока.

При сильном ветре конструкция из тонких вертикальных полос 5, перекрывающая верх башни, уменьшает горизонтальную составляющую ветрового потока, проникающего в башню, и препятствует образованию внутри башни мертвых зон, в которых охлаждение воды не производится. В результате весь объем аэродинамической градирни работает равномерно, поэтому ее тепловой кпд увеличивается.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить тепловой кпд аэродинамической градирни за счет увеличения интенсивности турбулентности и устранения негативного влияния ветра на работу градирни. Кроме того, введение турбулизаторов воздушного потока, выполненных в виде крыльчатки с генератором, позволяет дополнительно получать электроэнергию, используя тепло воды, поступающей в градирню для охлаждения.

Источники информации

1. А.С. СССР №380817, кл Е 04 Н 5/12.

2. Патент РФ №2196947, кл F 28 С 1/00, Е 04 Н 5/12 (прототип).

Изобретение может быть использовано в испарительных аэродинамических градирнях башенного типа. В аэродинамическую градирню, содержащую испарительную башню, воздухонаправляющие щиты с шероховатой поверхностью, расположенные у входных окон, вводятся турбулизаторы, выполненные в виде крыльчатки с генератором и расположенные в области входных окон башни, а верх башни перекрывается конструкцией из тонких вертикальных полос, уменьшающих горизонтальную составляющую ветрового потока, проникающего в башню. Изобретение позволяет повысить тепловой кпд аэродинамических градирен. 1 ил.

Аэродинамическая градирня, содержащая испарительную башню, воздухонаправляющие щиты с шероховатой поверхностью, расположенные у входных окон башни, отличающаяся тем, что в нее вводятся турбулизаторы, выполненные в виде крыльчатки с генератором и расположенные в области входных окон башни, а верх башни перекрывается конструкцией из тонких вертикальных полос, уменьшающих горизонтальную составляющую ветрового потока, проникающего в башню.