АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ГРАДИРНЯ Российский патент 2008 года по МПК F28C1/00 

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

Башенная испарительная градирня является установкой, в которой охлаждается оборотная вода, поступающая в виде мелких капель. Эффективность охлаждения оборотной воды зависит от площади контактной поверхности с воздухом и от объема воздушной массы, с которой контактирует поверхность воды. Разбрызгивание оборотной воды на мелкие капли создает большую контактную поверхность, а падение капель в воздушном пространстве увеличивает объем воздушной массы, с которым контактируют капли. В результате взаимодействия теплой воды с воздушной массой происходит не только охлаждение воды, но и нагрев воздуха. Падение большого количества теплых капель вызывает объемное нагревание воздушной массы в башне, в результате в ней формируется восходящий воздушный поток. Теплый воздух выходит через верх башни, а снизу через воздуховодные окна поступает холодный воздух из окружающей среды, в результате капли падают в восходящем воздушном потоке.

Известна башенная испарительная градирня, в которой, для повышения эффективности охлаждения воздушным потоком, в области воздуховодных окон ставятся воздухонаправляющие щиты [1]. Эти щиты придают закрученность воздушному потоку, поступающему в башню, в результате к вертикальной скорости воздушного потока добавляется горизонтальная составляющая, что увеличивает тепловой КПД градирни.

Недостатком данного устройства является низкий тепловой КПД, поскольку 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 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 воздухонаправляющие щиты с шероховатой поверхностью являются пассивными элементами для придания закрученности и турбулентности воздушному потоку, которые расположены вне башни. С их помощью нельзя создать закрученность и турбулентность требуемого масштаба во всем объеме башни.

Цель изобретения - повышение теплового КПД аэродинамической градирни.

Технический результат достигается тем, что в аэродинамическую градирню, содержащую испарительную башню и воздухонаправляющие щиты с шероховатой поверхностью, вводится ветровое колесо с вертикальной осью вращения и соединенный с ней генератор, расположенные внутри башни у ее основания, при этом ось ветрового колеса совпадает с осью испарительной башни, а лопасти ветрового колеса расположены и вращаются в области расположения входных окон башни.

Расположение и подвижность лопастей ветрового колеса внутри башни позволяют увеличить закрученность и турбулентность восходящего воздушного потока, увеличивая объем взаимодействия восходящего потока с каплями оборотной воды и повышая таким образом тепловой КПД аэродинамической градирни.

Кроме того, с помощью генератора, соединенного с осью ветрового колеса, можно получать дополнительно электроэнергию, используя таким образом низкотемпературное тепло оборотной воды.

Схема аэродинамической градирни приведена на фиг.1, где на фиг.1а показано сечение вида сбоку, а на фиг.1б - сечение у основания башни. Она содержит испарительную башню 1, в основании которой имеются входные окна 2. Около них под углом к радиусу основания башни 1 расположены воздухонаправляющие щиты 3, на поверхности которых создается шероховатость. Внутри башни у основания находится ветровое колесо 4 с вертикальной осью вращения, которая совпадает с осью башни. Лопасти 5 ветрового колеса 4 расположены и вращаются в области входных окон 2 и являются подвижными воздухонаправляющими и турбулизатрами воздушного потока внутри башни 1. С осью ветрового колеса 4 соединена ось генератора 6.

Аэродинамическая градирня работает следующим образом. Теплая оборотная вода разбрызгивается в виде мелких капель внутри башни 1, которые, падая, нагревают воздух, создавая вертикальный воздушный поток, который выходит через верхний конец башни. Через входные окна 2 поступает наружный холодный воздух, который, взаимодействуя с воздухонаправляющими щитами 3, приобретает тангенциальную составляющую скорости за счет их углового расположения и частично турбулизируется, взаимодействуя с шероховатой поверхностью щитов. Холодный воздушный поток, заходя внутрь башни через окна 2, попадает на лопасти 5 ветроколеса 4, приводя его во вращение. За счет расположения внутри башни и подвижности, лопасти 5 ветроколеса 4 придают воздушному потоку дополнительную закрученность и турбулентность. Вращение ветрового колеса 4 приводит к вращению генератора 6, с помощью которого вырабатывается электроэнергия.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить тепловой КПД аэродинамической градирни за счет увеличения интенсификации закрученности и турбулентности воздушного потока внутри башни с помощью подвижных лопастей ветроколеса, увеличивая таким образом объем взаимодействия воздушного потока с каплями оборотной воды.

Кроме того, введение ветроколеса, соединенного с генератором, позволяет дополнительно получать электроэнергию, используя таким образом низкотемпературную энергию оборотной воды.

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 относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в испарительных аэродинамических градирнях башенного типа. Аэродинамическая градирня содержит испарительную башню и воздухонаправляющие щиты с шероховатой поверхностью, ветровое колесо с вертикальной осью вращения и соединенный с ней генератор, расположенные внутри башни у ее основания, при этом ось ветрового колеса совпадает с осью испарительной башни, а лопасти ветрового колеса расположены и вращаются в области входных окон башни. Изобретение позволяет повысить тепловой КПД аэродинамической градирни. 1 ил.

Аэродинамическая градирня, содержащая испарительную башню и воздухонаправляющие щиты с шероховатой поверхностью, отличающаяся тем, что в нее вводится ветровое колесо с вертикальной осью вращения и соединенный с ней генератор, расположенные внутри башни у ее основания, при этом ось ветрового колеса совпадает с осью башни, а его лопасти расположены и вращаются в области расположения входных окон башни.