БЛОК ОРОСИТЕЛЯ ГРАДИРНИ Российский патент 2007 года по МПК F28F25/08 

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами.

Известны блочные оросители из полимерных материалов, например оросительные устройства, выполненные в виде блока пластмассовых горизонтально расположенных труб (см., например, РФ №2141616, кл. F28F 25/00, 20.11.1999 и №2141617, кл. F28F 25/08, 20.11.1999).

Данные оросители являются эффективными и водостойкими. Однако эти оросители имеют сравнительно высокое аэродинамическое сопротивление, и кроме того, недостатком этих оросителей является сложность сборки блока в процессе его изготовления.

Известен блок оросителя градирни, содержащий вертикальные цилиндрические гофрированные трубы из термопластичного материала, в каналах между трубами заподлицо с их торцами размещены гильзы из того же материала (см. авторское свидетельство SU 1359634, кл. F28F 25/08, 15.12.1987).

Недостатками такого оросителя являются невысокая надежность соединения гильз и труб, недостаточная жесткость конструкции, сравнительно высокое аэродинамическое сопротивление и невысокая эффективность тепломассообмена.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является блок оросителя градирни, содержащий выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы и гильзы, при этом гильзы размещены по одной с каждого из торцевых сечений труб и скреплены с ними посредством сплавления торцов гильз и труб заподлицо (см. патент на полезную модель RU №28766, кл. F28F 25/08, 10.04.2003).

Описанное выше выполнение блока оросителя градирни позволило повысить жесткость конструкции и упростить сборку блока оросителя. Однако эффективность теплообмена недостаточно высока, что связано с невысокой турбулизацией потока охлаждающего воздуха.

Задачей изобретения является упрощение конструкции оросителя, снижение материалоемкости и более равномерное распределение потоков воды по сечению блока оросителя градирни.

Техническим результатом, достигаемым от использования изобретения, является повышение интенсивности тепломассообмена при повышении надежности работы оросителя градирни.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что блок оросителя градирни содержит выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы и гильзы, при этом гильзы размещены по одной с каждого из торцевых сечений труб и скреплены с трубами посредством сплавления торцов гильз и труб заподлицо, при этом трубы и гильзы расположены вертикально или под наклоном к вертикали, а в поперечном сечении оросителя относительно друг друга трубы и гильзы расположены в шахматном порядке, в поперечном сечении трубы и гильзы имеют форму прямоугольника или квадрата, а грани труб выполнены с поперечными П-образными гофрами, расположенными перпендикулярно или под углом к вертикали.

На каждом гофре выполнен, по меньшей мере, один ряд выступов или впадин, причем ряды выступов и впадин последовательно чередуются, при этом выступы и впадины в смежных рядах расположены под противоположными к вертикали углами, каждый выступ или впадина расположены под углом к вертикали от 30° до 45°, высота каждого выступа и глубина каждой впадины составляет от 0,05 до 0,2 от ширины грани, длина каждого выступа или каждой впадины составляет от 0,25 до 0,8 от ширины грани, а на каждой грани в каждом ряду выполнено, по меньшей мере, три параллельных друг другу выступа или впадины.

На гранях труб могут быть выполнены сквозные отверстия.

В ходе исследования работы оросителей, собранных из гофрированных труб, было выявлено, что конструкцию оросителя можно упростить за счет выполнения оросителя из однотипных гофрированных труб с прямоугольным поперечным сечением, которые при транспортировке занимают мало места за счет плотной укладки друг на друга и практически полностью перекрывают поперечное сечение градирни. При сборке блока оросителя не требуется специальная подгонка труб друг к другу. Блок оросителя легко и быстро собирается на месте монтажа градирни. Выполнение оросителя с однотипными вертикальными каналами, имеющими в поперечном сечении форму прямоугольника, позволяет с одной стороны снизить аэродинамическое сопротивление и создать из тонкостенных труб жесткую конструкцию блока оросителя, обеспечивая при этом высокую эффективность тепломассообмена. Именно для этого трубы выполнны с П-образными гофрами с рядами выступов и впадин на последних. Набегающий снизу поток охлаждающего воздуха обтекает выполненные в виде расположенных под углом ребер выступы. В результате взаимодействия с выступами поток воздуха закручивается. Падающие сверху капли воды, попадая в закрученный поток воздуха, отбрасываются на стенки канала и стекают по ним в виде пленки, что и позволяет добиться высокой эффективности теплообмена.

В ходе проведенного исследования выявлено влияние конструктивных особенностей выполнения выступов и впадин на эффективность работы оросителя. Было установлено, что наиболее целесообразно выполнение каждого выступа и впадины под углом к вертикали от 30° до 45°. Выполнение выступов и впадин под углом к вертикали менее 30° не позволяет организовать такую закрутку потока, чтобы все капли воды осаждались на стенках каналов в верхней части каналов. Были даже случаи проскока капель воды через вертикальные каналы. Все это приводило к снижению эффективности теплообмена и необходимости увеличения габаритов оросителя. Выполнение выступов и впадин под углом к вертикали более 45° позволяет организовать закрутку потока, при которой все капли воды осаждаются в верхней части вертикальных каналов. Однако излишне эффективная закрутка потока воздуха в канале приводила к росту аэродинамического сопротивления и, как следствие, к снижению эффективности теплообмена между охлаждаемой водой и охлаждающим воздухом. Аналогичная зависимость на величину закрутки была выявлена при выполнении выступов и впадин высотой и длиной меньше или больше указанных ниже соотношений размеров. Таким образом, наиболее оптимальный результат между эффективностью теплообмена и аэродинамическим сопротивлением был достигнут при высоте каждого выступа и глубине каждой впадины, составляющей от 0,05 до 0,2 от ширины грани трубы и длине каждого выступа или каждой впадины, составляющей от 0,25 до 0,8 от ширины грани трубы. Выполнение в каждом ряду менее 3-х выступов и впадин не позволяет организовать закрутку, которая предотвращает проскок через вертикальные каналы капель воды, поэтому на каждой грани трубы в каждом ряду выполнено, по меньшей мере, 3 параллельных друг другу выступа или впадины.

На фиг.1 представлен схематически общий вид на блок оросителя; на фиг.2 - вид сбоку на блок оросителя, трубы которого выполнены с поперечными гофрами, перпендикулярными вертикали; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - блок оросителя с наклонными гофрами.

Блок оросителя градирни содержит выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы 1 и гильзы 2. Гильзы 2 размещены по одной с каждого из торцевых сечений труб 1 и скреплены с ними посредством сплавления торцов гильз 2 и труб 1 заподлицо. Трубы 1 и гильзы 2 расположены вертикально или под наклоном к вертикали, а в поперечном сечении оросителя относительно друг друга трубы 1 и гильзы 2 расположены в шахматном порядке. В поперечном сечении трубы 1 и гильзы 2 имеют форму прямоугольника или квадрата. Грани 3 труб 1 выполнены с поперечными П-образными гофрами 4, расположенными перпендикулярно или под углом к вертикали.

На каждом гофре 4 выполнен, по меньшей мере, один ряд выступов 5 или впадин 6, причем ряды выступов 5 и впадин 6 последовательно чередуются. Выступы 5 и впадины 6 в смежных рядах расположены под противоположными к вертикали углами α. Каждый выступ 5 или впадина 6 расположены под углом α к вертикали от 30° до 45°, высота h каждого выступа 5 и глубина h₁ каждой впадины 6 составляет от 0,05 до 0,2 от ширины b грани 3 трубы 1, длина l каждого выступа 5 или каждой впадины 6 составляет от 0,25 до 0,8 от ширины b грани 3 трубы. На каждой грани 3 в каждом ряду выполнено, по меньшей мере, три параллельных друг другу выступа 5 или впадины 6.

На гранях 3 труб 1 могут быть выполнены сквозные отверстия 7.

Ороситель градирни работает следующим образом.

Охлаждающий воздух поступает из нижней части градирни за счет естественной тяги в башенных градирнях и принудительного движения в вентиляторных градирнях. Охлаждаемую воду сверху от блока оросителя равномерно разбрызгивают по площади, образованной трубами 1 и гильзами 2 блока оросителя. В оросителе тепломассообмен происходит между движущимися в противотоке каплями воды и воздуха, а также на поверхности каналов, образованных гофрированными трубами 1 и гильзами 2, после контакта капель воды со стенками каналов и образования на поверхности каналов пленки воды, образованной стекающими каплями воды при обтекании выступов 5 и впадин 6 на гофрированной поверхности труб 1, причем в результате взаимодействия с выступами 5 и впадинами 6 поток воздуха закручивается. Основная масса воздуха движется в центральной части каналов, образованных трубами 1 и гильзами 2 блока оросителя градирни, а жидкость в результате взаимодействия с закрученным потоком воздуха и стенками каналов осаждается на стенках каналов и движется по стенкам каналов в виде пленки.

На гранях 3 труб 1 могут быть выполнены сквозные отверстия 7, что позволяет интенсифицировать переток воздуха между каналами, образованными трубами 1, и тем самым уменьшить аэродинамическое сопротивление блока оросителя при повышении турбулизации потока воздуха.

Данное изобретение позволяет решить задачу создания блока оросителя градирни, удобного для монтажа и транспортировки при одновременных упрощении и удешевлении монтажных и ремонтных работ в градирнях и может быть использовано в устройствах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контакте охлаждаемой воды и охлаждающего ее воздуха.

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами. Блок оросителя градирни содержит выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы и гильзы, при этом гильзы размещены по одной с каждого из торцевых сечений труб и скреплены с трубами посредством сплавления торцов гильз и труб заподлицо, при этом трубы и гильзы расположены вертикально или под наклоном к вертикали, а в поперечном сечении оросителя относительно друг друга трубы и гильзы расположены в шахматном порядке, в поперечном сечении трубы и гильзы имеют форму прямоугольника или квадрата, а грани труб выполнены с поперечными П-образными гофрами, расположенными перпендикулярно или под углом к вертикали. На каждом гофре выполнен, по меньшей мере, один ряд выступов или впадин, причем ряды выступов и впадин последовательно чередуются, при этом выступы и впадины в смежных рядах расположены под противоположными к вертикали углами, каждый выступ или впадина расположены под углом к вертикали от 30° до 45°, высота каждого выступа и глубина каждой впадины составляет от 0,05 до 0,2 от ширины грани, длина каждого выступа или каждой впадины составляет от 0,25 до 0,8 от ширины грани, а на каждой грани в каждом ряду выполнено, по меньшей мере, три параллельных друг другу выступа или впадины. На гранях труб выполнены сквозные отверстия. В результате достигается повышение интенсивности тепломассообмена при повышении надежности работы оросителя градирни. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Блок оросителя градирни, содержащий выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы и гильзы, при этом гильзы размещены по одной с каждого из торцевых сечений труб и скреплены с трубами посредством сплавления торцов гильз и труб заподлицо, отличающийся тем, что трубы и гильзы расположены вертикально или под наклоном к вертикали, а в поперечном сечении оросителя относительно друг друга трубы и гильзы расположены в шахматном порядке, в поперечном сечении трубы и гильзы имеют форму прямоугольника или квадрата, а грани труб выполнены с поперечными П-образными гофрами, расположенными перпендикулярно или под углом к вертикали.2. Блок оросителя градирни по п.1, отличающийся тем, что на каждом гофре выполнен, по меньшей мере, один ряд выступов или впадин, причем ряды выступов и впадин последовательно чередуются, при этом выступы и впадины в смежных рядах расположены под противоположными к вертикали углами, каждый выступ или впадина расположены под углом к вертикали от 30 до 45°, высота каждого выступа и глубина каждой впадины составляет от 0,05 до 0,2 от ширины грани, длина каждого выступа или каждой впадины составляет от 0,25 до 0,8 от ширины грани, а на каждой грани в каждом ряду выполнено по меньшей мере три параллельных друг другу выступа или впадины.3. Блок оросителя градирни по п.1, отличающийся тем, что на гранях труб выполнены сквозные отверстия.