Вентиляторная градирня Советский патент 1992 года по МПК F28C1/02 

Изобретение относится к устройствам для охлаждения воды, в частности к вентиляторным градирням, и предназначено для использования в оборотных системах водоснабжения различных промышленных предприятий, а также в составе холодильных установок и кондиционеров.

Известны установки для испарительного охлаждения жидкости, содержащие вентилятор, основную, и вспомогательные камеры, включенные в соответствующие жидкостные циркуляционные контуры, размещенные в основной камере поверхностный теплообменник вспомогательного контура, контактный теплообменник основного контура, а во вспомогательной - контактный теплообменник этого контура. В основной циркуляционный контур включен дополнительный поверхностный теплообменник, а вентилятор размещен над обеими камерами.

Недостатками данной установки являются, сложность, невысокая интенсификация тепломассобмена, а главное - отсутствие возможности использования естественного холода в зимнее время, т.е. высокие энергозатраты.

Известна также вентиляторная градирня, содержащая корпус с расположенными в верхней его части вертикальным возду- ховходным каналом с вентилятором и в боковой стенке горизонтальным воздухоот- водным патрубком, водораспределитель с разбрызгивающими соплами, а также резервуар охлажденной воды.

Данная градирня имеет повышенную интенсификация тепломассообмена, однако к ее недостаткам следует отнести высокую трудоемкость изготовления, неполную

сепарацию мелких капель воды и недостаточно интенсивный тепломассообмен.

Целью изобретения является интенсификация тепломассообмена.

Указанная цель достигается за счет того, что градирня дополнительно снабжена разделительной перегородкой в виде полукольца, закрепленного между корпусом и воздухоотводящей трубой, и разделительным V-образным экраном, закрепленным на последней, воздухоотводящий патрубок подключен горизонтально в верхнем участке стенки корпуса и сочленен с отбойной крышкой испарительной камеры и разделительной перегородкой, установленной под патрубком, сопла размещены в нижней не закрытой разделительной перегородкой части камеры, причем наклонные сопла установлены крайними и ориентированы в

сторону вертикально размещенных сопел.

Кроме этого, водоразбрызгивающие форсунки, направленные соплами навстречу потоку воздуха, размещены в нижней незакрытой половине испарительной камеры

горизонтальным направляющим полукольцом, т.е. размещены в той части испарительной камеры где наиболее эффективно происходит охлаждение воды, причем две крайние форсунки установлены под углом

примерно 15° к вертикали, и ориентированы в противоположную сторону от вентилятора с целью непопадания на его лопасти разбрызгивающих факелов воды как при его работе, так и при его автоматической остановке (при достижении заданной температуры охлаждаемой воды).

Нагнетательный вентилятор прикреплен горизонтально в верхней части камеры к корпусу против воздуховходного окна, т.е.

вентилятор установлен в нормальном горизонтальном положении (что значительно упрощает схему монтажа и облегчает обслужи- вание вентилятора) и нагнетает в испарительную камеру сухой атмосферный воздух, электродвигатель его находится в нормальных условиях, что способствует длительной и надежной его эксплуатации.

Для увеличения жесткости конструкции, интенсификации тепломассообмена и улучшения сепарации воды воздухоотводя- щая труба и корпус испарительной камеры могут быть выполнены гофрированными.

Мелкодисперсное распыление воды разбрызгивающими форсунками, увеличенное время контакта воды и воздуха за счет циркуляции воды в противоположных направлениях по всей высоте испарительной камеры, турбулизация потоков воды и воздуха за счет осуществления поперечного тока, противотока и прямотока .в данной испарительной камере способствуют интенсификации тепломассообмена потоков и, соответственно, эффективному охлаждению воды..

Отекание воды по наружной поверхности воздухоотводящей трубы в наружный кольцевой канал и далее по сливным трубкам в резервуар охлажденной воды и проход воздушного потока между этими сливными трубками сепарирует воду. Изменение направления движения воздушного потока на 180° при его переходе из камеры в воздухоотводящую трубу также приводит к сепарации воды. Длинный путь подъема воздушного потока при выходе его по воздухоотводящей трубе приводит к уменьшению его кинетической энергии, при наличии гофр на трубе происходит еще одна сепарация воды, что способствует резкому уменьшению уноса воды.

Кроме того, предлагаемая вентиляторная градирня может быть установлена в помещении при одновременном засасывании в зимнее время холодного воздуха извне помещения, благодаря чему интенсифицируется охлаждение оборотной воды при резко сниженном коэффициенте рабочего времени вентилятора градирни за счет сак- кумулированного водой зимнего холода, а следовательно, предлагаемая градирня при размещении в помещении позволяет использовать естественный холод в зимнее время года и тем самым снизить энергозатраты.

Таким образом, изобретение обеспечивает резкую интенсификацию тепломассообмена, уменьшение уноса воды, а также снижение энергетических затрат.

На фиг.1 изображена вентиляторная градирня, продольный разрез; на фиг.2 градирня при снятой отбойной крышке с выходным патрубком, вид сверху.

Вентиляторная градирня 1 включает камеру 1 испарения с боковым нагнетатель- 5 ным вентилятором 3 и вертикальным воздуховыходным патрубком 4, воздухоотводящую трубу 5 с водосборным кольцевым каналом 6 и сливными трубками 7 в нижней ее части, водораспределитель 8 с разбрыз0 гивающими соплами 9 и резервуар 10 охлажденной воды. Корпус 11 испарительной камеры 2 выполнен с цилиндрическим воз- духовходным окном 14 и с отбойной крышкой 15, размещенными в верхней части

.5 камеры 2, соединенной на половине ее диаметра с воздухоотводящей трубой 5 горизонтальной разделительной перегородкой 16, размещенной ниже воздуховходного окна 14, а воздухоотводящая труба 5 до0 полнительно снабжена вертикальным разделительным V-образным экраном 17, установленным снаружи трубы 5 против воздуховходного окна 14 испарительной камеры 2.

5 Водоразбрызгивающие сопла 9, направленные навстречу потоку воздуха, размещены в нижней половине 18 испарительной камеры 2, не закрытой горизонтальной разделительной перегородкой 16,

0 причем крайние сопла 19 установлены под. углом к вертикали и направлены в противоположную сторону от вентилятора 3.

Вентиляторная градирня 1 также снаб- . жена патрубками 20 входа охлаждаемой и

5 21 выхода охлажденной воды из резервуара 10 с его основанием 22, а также опорным кронштейном 23 и воздуховходным патрубком 24.

Нагнетательный вентилятор 3 прикреп0 лен горизонтально в верхней части камеры 2 к воздуховходному патрубку 24 против воздуховходного окна 14.

Форма испарительной камеры в виде цилиндра со срезанным сегментом, края ко5 торого соединены швеллеобразным лис- . том 13. обусловлена необходимостью простого и надежного присоединения вен тилятора к плоскому листу в верхней части камеры.

0 Введение вертикального разделительного V-образного экрана снаружи трубы против воздуховходного окна испарительной камеры вызвано необходимостью разделения воздушного потока на две равных

5 части с минимальным сопротивлением.

Соединение испарительной камеры с воздухоотводящей трубой горизонтальной разделительной перегородкой, размещенной ниже воздуховходного окна камеры, необходимо для придания воздушному потоку

горизонтального направления движения в камере, для получения поперечного движения его по отношению к направлению движения воды, нужного для образования бурного перемешивания потоков, повышающего процесс тепломассообмена.

Наклон крайних водоразбрызгивающих сопел на 15° к вертикали необходим для исключения попадания разбрызгиваемой воды на лопасти вентилятора во время его остановки, но при условии подачи воды на сопла, что имеет место при использовании естественного холода в зимнее время года.

Градирня работает следующим образом.

Охлаждаемая вода подается через патрубок 20 входа, водораспределитель 8 на разбрызгивающие сопла 9, из которых вода выбрасывается факелами мелких брызг вверх вертикально и крайними соплами 19 вверх наклонно примерно под углом 15° к продольной оси градирни 1, движущихся навстречу охлаждающему их воздушному потоку, эффективно охлаждаясь. Ударившись об отбойную крышку 15, поток брызг, дополнительно измельченный, изменяет свое направление и движется уже прямоточ- но и снова поперечно (второй раз при стекании воды) с потоком воздуха вниз, продолжая при этом охлаждаться. Охлажденная вода стекает вниз по стене корпуса 11, а с поверхности воздухоотводящей трубы 5 через водосборный кольцевой канал 6 и сливные трубки 7 в резервуар 10 охлажденной воды, откуда направляется для охлаждения соответствующего теплообменника.

Охлаждающий воздух засасывается вентилятором 3 извне помещения, в котором установлена градирня 1, через воздуховод, устанавливаемый при монтаже, воздуховходной патрубок 24 и, разделившись благодаря вертикальному раздели- тельному V-образному экрану 17 с минимальным сопротивлением на два равных потока, направляется к испарительной камере 2. При помощи горизонтальной распределительной перегородки 16 воздушный поток входит в испарительную камеру 2 горизонтально, т.е. движется в поперечном направлении по отношению к движению воды и вступает с ней в контакт, затем, поворачиваясь на 90°, воздушный поток перемещается вниз противоточно по отношению к движущейся части воды вертикально и прямоточно вместе с водой, уже стекающей вниз по стенкам испарительной камеры 2, в которой и осуществляется тепломассообмен между охлаждающим воздушным потоком и охлаждаемой водой и частично ее испарение, благодаря чему происходит охлаждение воды. Совмещение в одной испарительной камере 2 поперечного, противоточного и прямоточного движения воздушного потока по отношению к

движению воды приводит к бурному перемешиванию потоков и эффективному охлаждению воды, т.е. к повышенной интенсификации тепломассообмена. Пройдя испарительную камеру 2, воздушный поток

изменяет направление своего движения на 180° и, поднимаясь, входит в воздухоотво- дящую трубу 5 и далее через воздухо- выходной патрубок 4 и воздуховод, устанавливаемый при монтаже, выбрасывается в атмосферу.

Предотвращение уноса воды воздухом предусмотрено многоступенчатой сепарацией влаги: первая ступень сепарации влаги

осуществляется при проходе стекающей охлажденной воды по сливным трубкам 7, а воздух - между ними, вторая ступень сепарации влаги осуществляется на выходе из испарительной камеры 2 при повороте воздушного потока на 180° с его подъемом, дальнейшая сепарация влаги происходит при прохождении потоком воздуха данного пути вверх по воздухоотводящей трубе 5, в которой уменьшается кинетическая энергия

потока, а следовательно, уменьшается возможность уноса влаги, которая, отделившись от потока, стекает вниз по внутренним стенкам трубы 5 в резервуар 10 охлажденной воды и, наконец, при переходе воздуха

из воздухоотводящей трубы 5 в воздуховы- ходной патрубок 24, имеющий больший диаметр, происходит падение скорости потока, что также способствует отделению влаги от воздуха, а следовательно, значительно уменьшается унос воды. Осуществляемая таким образом многоступенчатая сепарация воды обеспечивает минимальный ее унос в атмосферу.

Кроме того, использование предлагаемого устройства позволяет снизить энергетические затраты за счет повышения интенсификации тепломассообмена, что позволяет повысить охлаждающую способность подаваемой потребителю охлажденной воды (в частном случае, когда вода подается на охлаждение конденсатора холодильной установки, повышается холодоп- роизводительность последней) и за счет использования естественного холода в зимнее время, что позволяет резко снизить температуру охлаждаемой воды, вследствие чего вентилятор градирни автоматически отключается и не работает до заданного повышения ее температуры, чем и достигается экономия электроэнергии.

Формула изобретения Вентиляторная градирня, содержащая корпус с резервуаром охлажденной воды в нижней части, разделенный перегородкой на испарительную камеру с отбойной крышкой в верхнем торце и воздухоотводящую трубу с водосборным желобом в нижнем участке, водораспределительное устройство с размещенными вертикально и наклонно к стенкам корпуса разбрызгивающими соплами, воздухоотводящий и воздухопод- водящий патрубки, в последнем из которых установлен вентилятор, отличаю щая- с я тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена, градирня дополнительно

0

снабжена разделительной перегородкой в виде полукольца, закрепленного между корпусом, выполненным цилиндрическим, и воздухоотводящей трубой и разделительным V-образным экраном, закрепленным на последней, воздухоподводящий патрубок подключен горизонтально в верхнем участке стенки корпуса и сочленен с отбойной крышкой испарительной камеры и разделительной перегородкой, установленной под патрубком, сопла размещены в нижней не закрытой разделительной перегородкой части камеры, причем наклонные сопла установлены крайними и ориентированы в сторону вертикально размещенных сопел.

Изобретение .относится к устройствам для охлаждения оборотной воды, в частности к вентиляторным градирням, и предназначено для использования в оборотных системах водоснабжения различных промышленных предприятий, а также в составе холодильных установок и кондиционеров. Цель изобретения - интенсификация тепло- массобмена. Вентилярная градирня 1 со

//

б Д

Фиг. 2

Редактор М.Циткина

Техред М.Моргентал

Заказ 762ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

//

/ #

&

Корректор В.Гирняк