ОРОСИТЕЛЬ ПРОТИВОТОЧНОЙ ГРАДИРНИ Российский патент 2009 года по МПК F28F25/08 

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которые применяются в качестве оросителей в градирнях в энергетике, а также может найти применение в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также в качестве смесителей жидких и газовых потоков, разделителей фаз в сепарационных устройствах, и может найти применение практически во всех технологических процессах химической, нефтяной, газовой и других смежных отраслей промышленности.

Известна насадка «Оптифлоу» фирмы «Зульцер» (Патент РФ №2099133, МПК 6 В 01 D 19/32, 35/04, 8/00 от 07.03.95), состоящая из вертикально установленных гофрированных листов с наклонно расположенными гофрами по отношению к потоку газа, имеющими регулярные окна в форме ромбов. По данным рекламных проспектов фирмы «Зульцер» эта насадка обладает более высокой производительностью и величиной ВЭТТ по сравнению с другими промышленными насадками.

К недостаткам этой конструкции следует отнести то, что для части потоков газа и жидкости, попадающих между соседними листами насадки, отсутствует возможность поперечного перемешивания, поэтому не достигается существенное повышение эффективности тепло- и массообмена в процессах разделения смесей. К недостаткам данной конструкции относится также и трудоемкость ее изготовления.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является ороситель противоточной градирни (Авторское свидетельство SU 1295187 А1, МПК F 28 С 1/02, F 28 F 25/08 от 07.03.87 г.), содержащий размещенные ярусами вертикальные оросительные элементы, выполненные в виде четырехлопастных шнеков, жестко соединенных между собой в пакеты, высота которых равна шагу винтовой линии шнеков.

Недостатком такого оросителя является недостаточно высокая эффективность тепло- и массообмена.

Кроме того, компактность известного оросителя остается низкой из-за значительной протяженности разрывов между ярусами отдельных пакетов по высоте градирни, что увеличивает габаритные размеры и материалоемкость градирни.

Задача изобретения - повышение эффективности тепломассообмена, а также увеличение компактности оросителя и градирни в целом при одновременном существенном увеличении их компактности.

Указанная задача достигается тем, что в оросителе противоточной градирни, содержащем размещенные ярусами вертикальные оросительные элементы, выполненные в виде четырехлопастных шнеков, жестко соединенных между собой в пакеты, высота которых равна шагу винтовой линии шнеков, согласно изобретению оросительные элементы в соседних по высоте пакетах-ярусах градирни выполнены с поворотом в вертикальной плоскости друг относительно друга на угол 40-50 градусов. В результате достигается разрыв пленки жидкости и интенсификация процессов тепло- и массообмена без увеличения габаритов оросителя.

Оросительные элементы в соседних по высоте пакетах выполнены со смещением друг относительно друга в горизонтальной плоскости на величину, равную 0,4-0,6 наружного диаметра шнека.

На фиг.1 изображен фрагмент одного пакета - 1 оросителя в изометрии из вертикальных четырехлопастных шнеков.

На фиг.2 изображены схематично два пакета оросителя, верхний - 1 и нижний - 2, выполненные из шнеков с поворотом в соседних по высоте пакетах в виде соосных четырехлопастных шнеков, соответственно, 3 и 4.

На фиг.3 и 4 показаны разрезы А-А и Б-Б верхнего и нижнего пакетов оросителя 1 и 2, фиг.2, в которых шнеки 3 и 4 выполнены с поворотом в вертикальной плоскости друг относительно друга на угол 40-50 градусов. Взаимное положение шнеков 3 и 4, соответственно, верхнего - 1 и нижнего - 2 пакетов оросителя друг относительно друга показано на фиг. 5, где угол α=45°.

На фиг.6 показаны два пакета оросителя 1 и 2, выполненных со смещением шнеков в горизонтальной плоскости в соседних по высоте пакетах на величину S.

На фиг.7 показан вид по стрелке А, фиг.6, а именно - взаимное расположение шнеков 3 и 4 в соседних по высоте пакетах 1 и 2.

Ороситель противоточной градирни содержит (фиг.2) размещенные ярусами вертикальные оросительные элементы, выполненные в виде четырехлопастных шнеков 3 и 4, собранных в пакеты 1 и 2, высота которых равна шагу винтовой линии. Жесткое соединение шнеков между собой осуществляется точечной сваркой. Сами шнеки изготовляются методом экструзии из полимерного материала, например из полиэтилена низкого давления высокой плотности.

Ороситель противоточной градирни работает следующим образом. Охлаждающая вода из водораздающей системы градирни, установленной выше оросителя, разбрызгивается над верхним пакетом - ярусом оросителя 1 из четырехлопастных шнеков 3, равномерно распределяясь по всему поперечному сечению оросителя градирни, и стекает в виде пленки по образующей шнеков 3 вниз. Встречный поток воздуха контактирует с охлаждаемой водой, часть ее (до 4 %) испаряется и охлаждает основную массу воды. Пройдя верхний пакет 1 (ярус) оросителя, вода стекает в виде капель из-за разрыва пленки жидкости между ярусами в местах поворота шнеков на шнеки 4 нижнего пакета 2. В случае варианта со смещением шнеков в соседних пакетах 1 и 2 также осуществляется разрыв и турбулизация пленки жидкости между верхними шнеками 3 и нижними 4 соответствующих пакетов оросителя.

Разрыв пленки оросителя осуществляется в местах поворота соосных шнеков 3 и 4 в соседних пакетах 1 и 2 на угол 40-50 градусов или же в местах горизонтального смещения шнеков 3 и 4 в пакетах 1 и 2 на величину, равную 0,4-0,6 наружного диаметра шнека.

Поворот оросительных элементов в соседних по высоте пакетах-ярусах градирни в вертикальной плоскости друг относительно друга на угол 40-50 градусов обеспечивает разрыв пленки жидкости и турбулизацию газового потока, тем самым интенсификацию процессов тепло- и массообмена в противоточной градирне.

Выполнение оросительных элементов в соседних по высоте пакетах со смещением друг относительно друга на величину, равную 0,4÷0,6 наружного диаметра шнека, обеспечивает турбулизацию пленки жидкости и газового потока, а тем самым и интенсификацию процессов тепло- и масссообмена в противоточной градирне.

Предлагаемый ороситель противоточной градирни позволяет повысить эффективность тепло- и массообмена на 12-18 % в процессах испарительного охлаждения при одновременном увеличении компактности (снижении габаритов - высоты градирни) на 20-30 % за счет турбулизации потоков и разрыва пленки жидкости.

Изобретение относится к конструкциям оросителей градирен и может быть использовано при осуществлении испарительного охлаждения технологической воды в системах оборотного водоснабжения и может найти применение практически во всех отраслях промышленности: в нефтяной, газовой, химической и других. Кроме того, как регулярная насадка изобретение может найти применение в процессах абсорбции и ректификации. Ороситель противоточной градирни содержит размещенные ярусами вертикальные оросительные элементы, выполненные в виде четырехлопастных шнеков, жестко соединенные между собой в пакеты, высота которых равна шагу винтовой линии шнеков, причем оросительные элементы в соседних по высоте пакетах (ярусах) градирни выполнены с поворотом в вертикальной плоскости друг относительно друга на угол 40-50 градусов. Оросительные элементы в соседних по высоте пакетах оросителя противоточной градирни выполнены со смещением друг относительно друга в горизонтальной плоскости на величину, равную 0,4-0,6 наружного диаметра шнека. Изобретение позволяет повысить эффективность тепло- и массообмена за счет турбулизации контактирующих потоков и разрыва пленки жидкости в объеме оросителя, а также увеличить компактность конструкции оросителя и градирни в целом. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Ороситель противоточной градирни, содержащий размещенные ярусами вертикальные оросительные элементы, выполненные в виде четырехлопастных шнеков, жестко соединенных между собой в пакеты, высота которых равна шагу винтовой линии шнеков, отличающийся тем, что оросительные элементы в соседних по высоте пакетах-ярусах градирни выполнены с поворотом в вертикальной плоскости относительно друг друга на угол 40-50°.2. Ороситель противоточной градирни по п.1, отличающийся тем, что оросительные элементы в соседних по высоте пакетах выполнены со смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости на величину, равную 0,4-0,6 наружного диаметра шнека.