ВЕНТИЛЯТОРНАЯ ГРАДИРНЯ Российский патент 2011 года по МПК F28F25/06 F28C1/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано для охлаждения оборотной воды.

Известна вентиляторная градирня (см. патент РФ №2156422, МПК F28C 1/100, 2000, Бюл. №26), содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающими соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн.

Недостатком данной вентиляторной градирни является неэффективное использование бассейна как элемента охлаждения воды, особенно при положительных высоких температурах атмосферного воздуха, когда температурная разность между охлажденной водой и атмосферным воздухом незначительна и передача тепла в окружающую среду от корпуса бассейна практически не осуществляется.

Известна вентиляторная градирня (см. патент РФ №2200924, МПК F28C 1/100, 2003), содержащая вытяжную башню с воздуховодными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн, разделенный на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров.

Недостатком является неэффективное охлаждение горячей воды из-за отсутствия интенсивного тепломассообмена между потоком жидкости, выходящей из завихрителя в виде закрученных струй, и охлаждаемым воздухом, что при дальнейшем поэтапном охлаждении на оросителе и в бассейне затрудняет получение нормированной температуры оборотной воды на выходе из башенной градирни.

Техническая задача заключается в повышении эффективности охлаждения оборотной воды в вентиляторной градирне путем интенсификации тепломассобменного процесса при контакте горячей воды, выходящей из завихрителя с охлаждающим воздухом, поступающим после оросителя.

Технический результат повышения эффективности охлаждения оборотной воды достигается тем, что вентиляторная градирня содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн, разделенный на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, при этом водораспределительная система выполнена с попарно расположенными суживающимися соплами и на внутренней поверхности каждой из пары сопел выполнены продольно расположенные от большего основания сопла к меньшему криволинейные канавки, причем в первом из пары сопел направляющая криволинейной канавки имеет направление по ходу часовой стрелки, а во втором - направляющая криволинейной канавки имеет направление против хода часовой стрелки.

На фиг.1 показан общий вид вентиляторной градирни, на фиг.2 - разрез корпуса бассейна, на фиг.3 - внутренняя поверхность суживающегося сопла с продольно расположенными канавками, направляющая которых имеет направление по ходу часовой стрелки, на фиг.4 - внутренняя поверхность суживающегося сопла с продольно расположенными канавками, направляющая которых имеет направление против хода часовой стрелки.

Вентиляторная градирня содержит корпус 1 с воздуховпускными окнами и водосборным бассейном 2, над которым установлены ороситель 3, водораспределительная система 4, водоуловитель 5. На верхней части корпуса 1 закреплены вытяжное устройство, включающее конфузатор 6 с вентилятором 7, концевой конфузорный канал 8 с устройством регулирования подачи ветрового потока атмосферного воздуха и диффузор 9, за вентилятором 7 жестко укреплены профильные пластины 10, а на внутренней поверхности от входа к выходу диффузора 9 расположены ребра 11, соединенные с кольцевой канавкой 12 и внешней поверхностью конической обечайки 13. Ороситель 3 имеет не менее двух секций из волнообразных пластин 14, водораспределительная система 4 состоит из подводящего коллектора 15 и водораспределителя 16, включающего ассиметрично укрепленную трубу 17, относительно корпуса 1, на которой распределены суживающиеся сопла 18 с встроенными в них завихрителями 19.

Водосборный бассейн 2 (фиг.1 и фиг.2) включает корпус 1, в котором установлены секционные перегородки 20, выполненные зигзагообразными, и образует в каждой секции 21 диффузоры 22 и конфузоры 23, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке.

Водораспределительная система 4 с суживающимися соплами 18 выполнена в виде попарно расположенных суживающихся сопел 24 и 25, при этом на внутренней поверхности 26 суживающегося сопла 24 выполнены продольно расположенные от большего основания 27 к меньшему основанию 28 криволинейные канавки 29, причем направляющая криволинейной канавки 29 имеет направление по ходу часовой стрелки, а на внутренней поверхности 30 суживающегося сопла 25 выполнены продольно расположенные от большего основания 31 к меньшему основанию 32 криволинейные канавки 33 и направляющая криволинейной канавки 33 имеет направление против хода часовой стрелки.

Вентиляторная градирня работает следующим образом.

Горячая вода подается из коллектора 15 в водораспределитель 16 через ассиметрично укрепленную трубу 17 относительно корпуса 1 в суживающиеся сопла 18. Размещение суживающихся сопел 18 попарно, таким образом, что, например, на внутренней поверхности 26 суживающегося сопла 24 выполнены криволинейные канавки 29, направляющая которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а на внутренней поверхности 30 суживающегося сопла 25 выполнены криволинейные канавки 33, направляющая которых имеет направление против хода часовой стрелки, приводит к следующему: поток горячей воды, перемещаясь от большего основания 27 суживающегося сопла 24 по криволинейным канавкам 29, расположенным на внутренней поверхности 26, закручивается по ходу часовой стрелки и после завихрителя 19 в виде микрозавихрения выбрасывается в полость корпуса 1 между оросителем 3 и водоуловителем 5.

Одновременно поток горячей воды, перемещающийся от большего основания 3 суживающегося сопла 25 по криволинейным канавкам 33, расположенным на внутренней поверхности 30, закручивается против хода часовой стрелки и после соответствующего завихрителя 19 в виде микрозавихрения выбрасывается также в полость корпуса 1 между оросителем 3 и водоуловителем 5. Попарное расположение суживающихся сопел 24 и 25 приводит к тому, что два вращающихся в противоположные направления микрозавихрения сталкиваются, образую микровзрывы (см., например, А.П.Меркулов. Вихревой эффект и его применение в промышленности. Куйбышев 1969, 348 с., ил.) с интенсивным перемешиванием капелек горячей воды, что резко интенсифицирует тепломассообменный процесс охлаждаемой воды с воздухом, выходящим из оросителя 3.

Под действием гидродинамических свойств, преимущественно, каплеобразная масса остывающей горячей воды фонтанирует на оросителе 3 и стекает по волнообразным пластинам 14 первой секции в виде полосок пленки и капель, контактируя с проходящим потоком воздуха. После первой секции вода дождеванием переходит на вторую секцию, где циклично повторяется теплообмен первой секции, т.е. осуществляется пленочно-капельный эффект. Со второй секции охлажденная жидкость поступает в водосборный бассейн 2. При этом атмосферный воздух поступает в корпус 1 через воздуховпускные окна и охлаждает горячую воду, после чего насыщенный парами и каплями поступает в водоуловитель 5, где очищается от воды, и вентилятор 4 осуществляет отсос воздуха из корпуса 1.

В водосборном бассейне 2 секции 21 расположены таким образом, что обеспечивается равномерная эпюра скоростей водяного потока в поперечном сечении корпуса бассейна 2, поддерживаемая за счет «живого» сечения входных отверстий диффузоров 22 и конфузоров 23. Охлажденный поток воды с оптимальной эпюрой скоростей, обеспечивающей рациональный контакт воды с зигзагообразными секционными перегородками 20, поступает в секции 21 и, проходя последовательно участки диффузоров 22 и конфузоров 23, непрерывно меняет свою скорость, что приводит к турбулизации потока и повышению теплообмена, а также к перераспределению в секциях 21 давления движущегося потока воды. Это выравнивает гидравлическое сопротивление воды в секциях 21 приводит к равномерному смыванию водой всего объема водосборного бассейна 2.

Кроме того, шахматное расположение диффузоров 22 и конфузоров 23 в каждой секции 21 относительно соседней секции приводит к тому, что поверхности секционных перегородок 20 одновременно находятся под различным скоростным воздействием потока движущейся воды (с одной стороны перегородку 20 омывает поток, движущийся в диффузоре, с другой омывает поток, движущийся в конфузоре). В результате на данный элемент секционной перегородки 20 действует разность температур (температурный напор) посекционно разделенного потока охлажденной воды. Выполнение секционных перегородок 20 из биметалла приводит в данных условиях воздействия температурного напора к возникновению продольных колебаний термовибрации, что создаст дополнительную турбулизацию непосредственно в поперечном слое секционных перегородок 20, значительно повышая тепломассообменные процессы дальнейшего поэтапного охлаждения воды в бассейне 2. Все это в конечном итоге и обеспечивает эффективную работу вентиляторной градирни даже при незначительном перепаде температур между атмосферным воздухом и охлаждаемой водой.

Оригинальность конструктивного решения заключается в том, что повышение эффективности работы вентиляторной градирни обеспечивается интенсификацией тепломассообмена между горячей водой, выходящей из суживающихся сопел водораспределительной системы путем усовершенствования ее конструкции за счет выполнения попарно расположенных суживающихся сопел и на внутренней поверхности каждой из пары суживающихся сопел выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от большего основания к меньшему, при этом направляющая криволинейных канавок в одном из пары сопел имеет направление по ходу часовой стрелки, а во втором из данной пары сопел направляющая имеет направление против хода часовой стрелки. В результате при перемешивании потоков горячей воды по криволинейным канавкам на выходе из соответствующих завихрений образуются встречно вращающиеся микрозавихрения, контакт которых приводит к минивзрывам с разной интенсификацией перемешивания мелкодисперсной каплеобразной горячей воды и потока воздуха, т.е. наблюдается более эффективный процесс тепломассообмена для последующего поэтапного охлаждения оборотной воды в оросителе и бассейне.

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано для охлаждения оборотной воды. Вентиляторная градирня содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн, разделенный на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, при этом водораспределительная система выполнена с попарно расположенными суживающимися соплами и на внутренней поверхности каждого из пары сопел выполнены продольно расположенные от большего основания сопла к меньшему криволинейные канавки, причем в первом из пары сопел направляющая криволинейной канавки имеет направление по ходу часовой стрелки, а во втором - направляющая криволинейной канавки имеет направление против хода часовой стрелки. Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения оборотной воды в вентиляторной градирне путем интенсификации тепломассобменного процесса при контакте горячей воды, выходящей из завихрителя, с охлаждающим воздухом, поступающим после оросителя. 4 ил.

Вентиляторная градирня, содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн, разделенный на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, отличающаяся тем, что водораспределительная система выполнена попарно расположенными суживающимися соплами и на внутренней поверхности каждого из пары сопел выполнены продольно расположенные от большего основания к меньшему криволинейные канавки, при этом в первом из пары сопел направляющая криволинейной канавки имеет направление по ходу часовой стрелки, а во втором - направляющая криволинейной канавки имеет направление против движения часовой стрелки.