ГРАДИРНЯ Российский патент 2008 года по МПК F28C1/00 

Предлагаемое техническое решение относится к области энергетики и предназначено для снижения температуры воды, отводящей тепло от теплообменных аппаратов.

Известна градирня (см., например, заявку Японии №4-81119, кл. F28, F 27/00; F28С), содержащая помимо теплообменника, вентилятор. По перепаду температур воздуха перед и за теплообменником устанавливают положение наклона лопастей вентилятора и число оборотов его электродвигателя. Таким образом, регулируют величину скорости движения воздушных масс внутри градирни и интенсивность теплообмена. Вместе с тем, интенсивность теплообмена в значительной степени определяется площадью теплообмена. И при ограниченной площади теплообмена увеличение скоростного потока позволяет увеличить объем сбрасываемого тепла до определенного размера, дальнейшее же увеличение скорости потока приводит лишь к выбросу из градирни капель воды и потере воды в системе оборотного водоснабжения.

Увеличение площади теплообмена в известной градирне затруднительно и ограничено площадью конструкции вентилятора.

Известна градирня, содержащая соединенные с входной трубой форсунки, смонтированные внутри полости открытой башни, установленной над водосборным бассейном с отводной трубой, ограждение, выполненное в виде жалюзных деревянных щитков, закрепленных по периметру башни, и оросители, представляющие собой горизонтальные щиты, размещенные в несколько рядов ниже уровня форсунок в полости башни (см., например, "Теплоизолирующие установки промышленных предприятий", Харьков, издательство Харьковского университета 1985 г.).

В градирне горячая вода по входной трубе подается в форсунки и разбрызгивается. Под действием силы тяжести капли воды падают вниз и охлаждаются окружающим воздухом, перемещающимся под влиянием ветра перпендикулярно к направлению движения капель воды, при этом наклонные жалюзи являются препятствием выносу капель воды из полости башни. Продолжая падение, вода стекает по оросителю и охлаждается воздухом, как на щитках оросителя, так и при последующем падении.

К существенному недостатку функционирования градирни следует отнести нестабильность интенсивности охлаждения по времени суток из-за изменения скорости набегающего на башню естественного воздушного потока, что ограничивает возможности применения градирни.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является градирня, содержащая расположенную над водосборным бассейном открытую полую башню с боковыми проемами у основания для прохождения охлаждающего воздуха, разбрызгиватель охлаждаемой воды, водоулавливающее устройство, включающее приспособление над разбрызгивателем (см. патент №656698, МКИ F28С 1/16, 1986 г.).

В известной градирне горячая вода по входной трубе поступает в разбрызгиватель и распыляется над оросителем. Опускаясь в виде пленки или капель, соответственно, на пленочном или капельном оросителе, вода охлаждается воздухом, двигающимся через боковые проемы в полости башни снизу вверх. Движение воздуха осуществляется естественным образом за счет разницы плотности теплого воздуха (в нижней части башни) и холодного (в верхней части башни). Насыщенный влагой нагретый воздух, поднимаясь вверх, проходит через приспособление водоулавливающего устройства, расположенное над разбрызгивателем, где происходит отделение от воздуха значительной части воды. Охлажденная вода стекает в водосборный бассейн, а нагретый воздух, содержащий мелкодисперсную и парообразную влагу, поднимается далее вверх внутри полости башни. По мере перемещения вверх воздух охлаждается, частицы влаги, достигшие размеров, достаточных для их гравитационного выпадения, под действием силы тяжести падают вниз.

Известная конструкция градирни может быть выполнена любых сколь угодно больших размеров исходя из возможностей строительной индустрии и решает проблему сброса больших объемов тепла.

Вместе с тем, скорость проходящего внутри башни воздушного потока определяется естественными природными условиями, ограничена и практически не регулируется. Кроме того, мелкодисперсные капли, образуемые в результате испарения охлаждаемой воды в условиях естественной эволюции, происходящей внутри башни в процессе подъема охлаждающего воздуха вверх, не успевают укрупниться в размере до размера гравитационного осаждение (˜20 мкм) и выносятся за пределы градирни. Что приводит к потере охлаждаемой воды в системе оборотного водоснабжения и ухудшению экологической обстановки в прилегающем районе.

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение эффективности работы градирни и сокращение выброса влаги из градирни в окружающее пространство.

Для достижения ожидаемого технического результата в градирне, содержащей расположенную над водосборным бассейном открытую полую башню с боковыми проемами у основания, разбрызгиватель охлаждаемой воды и водоулавливающее устройство, проходные сечения боковых проемов башни перекрыты заземленной электропроводной сеткой, относительно которой с зазором на изоляторах с внешней от башни стороны установлены коронирующие электроды, соединенные с источником высокого напряжения.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом - схематическое изображение градирни в разрезе.

Градирня содержит открытую полую башню 1, расположенную над водосборным бассейном 2, разбрызгиватель охлаждаемой воды 3, смонтированный над оросителем 4, водоулавливающее устройство, включающее приспособление 5, расположенное над разбрызгивателем 3. В полости башни 1 у поверхности земли в пространстве между опорами башни выполнены боковые проемы 6, проходное сечение которых перекрыты заземленной сеткой 7. С зазором относительно заземленной сетки 7 на изоляторах 8 установлены коронирующие электроды 9, которые могут быть выполнены из проводов малого диаметра. Исходя из условий реальных значений высокого напряжения порядка 100 кВ, диаметр коронирующих проводов измеряется ориентировочно порядка 0,5-1 мм. Величина зазора определяется десятками сантиметров. Для обеспечения надежного крепления коронирующих проводов, обеспечения стабильного размера установленного зазора, исходя из реальных размеров изоляторов, в конструкции могут быть предусмотрены специальные кронштейны 10, устанавливаемые между коронирующими электродами 9 и изоляторами 8. Для надежного натяжения коронирующих проводов к ним могут быть подвешены грузы 11. Конструктивное выполнение схемы крепления коронирующих электродов не является принципиальным и может быть выполнено исходя из общих норм проектирования и отличаться от схемы, представленной на чертеже. Основная задача крепления состоит, с одной стороны, в надежном обеспечении гарантированного зазора между коронирующими электродами и заземленной сеткой и, с другой стороны, в обеспечении надежной электрической изоляции их от заземленной поверхности.

Источник высокого напряжения 12 может быть установлен на кронштейне 13, закрепленном на корпусе башни, и закрыт от попадания на него атмосферных осадков козырьком 14. Система регулирования значения высокого напряжения (не показана) может быть выполнена в отдельном блоке управления высоковольтного источника.

Градирня работает следующим образом. Горячая вода по входной трубе подается в разбрызгиватель 3. Опускаясь вниз, вода в виде пленок на пленочном оросителе 4 или в виде капель на капельном оросителе 4 охлаждается потоком воздуха. Насыщенный влагой нагретый воздух, направляясь вверх, проходит через приспособление 5 водоулавливающего устройства, где отделяется часть капель воды. Охлажденная вода стекает в водосборный бассейн 2, откуда снова поступает в систему оборотного водоснабжения. Нагретый воздух, содержащий влагу в виде пара и мелкодисперсных капель, продолжает подниматься вверх внутри корпуса полой башни. В процессе движения влаги вверх за счет передачи части тепла через стенки башни атмосферному воздуху часть пересыщенной парообразной влаги конденсируется, часть мелкодисперсных капелек воды укрупнится и те из них, которые достигнут размеров, достаточных для гравитационного выпадения, падают вниз в водосборный бассейн, захватывая на своем пути мелкие капельки.

Движение воздуха вверх обеспечивается как естественным путем, за счет разницы температуру в нижней и верхней части башни, так и за счет сил электрического ветра, формируемого коронным разрядом между заземленной сеткой 7 и коронирующими электродами 9. При подаче высокого напряжения от источника 12 на коронирующие электроды 9 между коронирующими электродами 9 и заземленной сеткой 7 возникнет электрическое поле. Как известно, см., например И.А.Рогов, Б.С.Бабакин, В.А.Выгодин «Моделирование процесса движения капли конденсата влажного воздуха в электрическом поле» (http://www.holodilshchik.ru/index_holodilshchik_best_article_issue_10_2005.htm), при напряженности электрического поля между коронирующими электродами 9 и заземленной конструкцией 7 Е=5,0·10⁵...1,0·10⁶ В/м, скорость электрического ветра может составлять 0,5...1,5 м/с. Таким образом, дополнительно к естественным ветровым потокам будет добавлен ветровой поток электрического ветра, который позволит увеличить объем ветрового потока, проходящего через полость башни, и увеличить объем снимаемого тепла с единицы поверхности орошаемой поверхности. Путем регулирования значения высокого напряжения, подаваемого на коронирующие электроды, можно обеспечивать величину дополнительного ветрового потока. Кроме того, аэрозольные частицы и молекулы воздуха, проходящего через область коронного разряда в боковых проемах башни, получают электрический заряд. Присутствие электрического заряда в воздушно-капельной среде способствует ускорению эволюции капель и их укрупнению. В результате чего увеличивается вероятность гравитационного выпадения капель в процессе движения увлажненной воздушной массы в верхней части башни. См., например, Лапшин В.Б., Палей А.А., Яблоков М.Ю. Исследование эволюции спектров морских аэрозольных частиц под воздействием коронного разряда. - Труды Государственного океанографического института, вып.208, 2001. Вследствие чего обеспечивается снижение количества выбрасываемой в атмосферу влаги.

Таким образом, предложенное устройство, благодаря новым отличительным признакам в совокупности с известными признаками, позволяет создать в башне дополнительный ветровой поток, увеличить эффективность работы градирни, сократить объем выброса влаги из градирни в окружающее пространство и достичь цели предлагаемого изобретения.

Изобретение предназначено для снижения температуры воды, отводящей тепло от теплообменных аппаратов. Градирня содержит расположенную над водосборным бассейном открытую полую башню с боковыми проемами у основания, разбрызгиватель охлаждаемой воды и водоулавливающее устройство. Проходные сечения боковых проемов башни перекрыты заземленной электропроводной сеткой, относительно которой с зазором на изоляторах с внешней от башни стороны установлены коронирующие электроды, соединенные с источником высокого напряжения. Дополнительно к естественным ветровым потокам в данной градирне добавляется ветровой поток электрического ветра, формируемый в боковых проемах башни в процессе коронного разряда между коронирующими электродами и заземленной сеткой, что увеличивает эффективность работы градирни. Наличие электрических зарядов в воздушно-капельной среде способствует укрупнению капель и их гравитационному выпадению, что обеспечивает сокращение объемов выбрасываемой в атмосферу влаги. Изобретение направлено на увеличение эффективности работы градирни и сокращение выброса влаги из градирни в окружающее пространство. 1 ил.

Градирня, содержащая расположенную над водосборным бассейном открытую полую башню с боковыми проемами у основания, разбрызгиватель охлаждаемой воды и водоулавливающее устройство, отличающаяся тем, что проходные сечения боковых проемов башни перекрыты заземленной электропроводной сеткой, относительно которой с зазором на изоляторах с внешней от башни стороны установлены коронирующие электроды, соединенные с источником высокого напряжения.