Ороситель градирни Советский патент 1993 года по МПК F28F25/08 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к контактным аппаратам для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения.

Известен ороситель градирни, содержащий пластины с выполненными по обе стороны в шахматном порядке выступами в виде полых усеченных конусов с отверстиями в вершине, при этом в боковых стенках выступов, расположенных по одну сторону листа; выполнены дополнительные отверстия а выступы, расположенные на противоположной стороне листа, выполнены со сплошной боковой стенкой, причем выступы с отверстиями в стенках выполнены с диаметром основания и высотой , составляющими 1,2-2,5 диаметра основания и высоты упомянутых выступов, а пластины в оросителе сопряжены собой меньшими основаниями.

Основным недостатком такого оросителя является невысокая интенсивность теп- ломассообмена и значительный каплеунос. Целью изобретения является повышение интенсивности тепломассообмена и уменьшение каплеуноса.

Указанная цель достигается тем, что ороситель градирни, содержащий пластины с выполненными по обе стороны в шахматном порядке выступами в виде полых усеченных конусов с отверстиями в вершине, при этом в боковых стенках выступов, расположенных по одну сторону листа выполнены дополнительные отверстия, а выступы, размещенные на противоположной стороне листа, выполнены со сплошной боковой стенкой, причем выступы с отверстиями в стенках выполнены с диаметром основания и высотой, составляющими 1,2- 2,5 диаметра основания и высоты упомянутых выступов, а пластины в оросителе сопряжены между собой меньшими основаниями, снабжен слоем трубчатых гофрированных элементов, установленных над пластинами под острым углом к вертикали, при этом высота слоя составляет 1,5-1,7 высоты пластины.

На чертеже изображен ороситель градирни, общий вид.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Высокая интенсивность тепло-и мэссо- обмена в контактных аппаратах для охлаждения воды, а именно, в градирнях достигается главным образом за счет образования мелких капель-брызг в результате высокой турбулизации жидкостного и воздушного потоков. Однако, чем выше степень турбулизации, тем больше каплеунос, отрицательно сказыврющийся не только на

экономику процесса, но и на условия окружающей среды, при наличии в воде в результате массообмена токсичных веществ. Предложенное техническое решение создает условия для высокой турбулизации потоков, а следовательно, для интенсивного тепло-массообмена за счет геометрических особенностей пластин оросителя градирни, играющих роль турбулизатора, и в то же

время обеспечивает снижение каплеуноса за счет установки определенным образом слоя трубчатых гофрированных элементов определенной высоты, играющего роль ла- минизатора,

Установка трубчатых гофрированных элементов над пластинами позволяет осу- ществить пленочный режим течения исходной разбрызгиваемой жидкости по стенкам гофрированных трубчатых элементов, а также препятствует выносу брызг, образующихся на верхнем срезе пластин, Расположение трубчатых гофрированных элементов под острым углом к вертикали позволяет увеличить время пребывания

пленки на внутренней поверхности трубчатых гофрированных элементов, а следовательно, повысить степень охлаждения жидкости.

Целесообразность выполнения соотношения высоты (Н) слоя трубчатых гофрированных элементов и высоты (h) пластин с коническими выступами равным ,5-И,7 подтверждена приведенными в таблице экспериментальными данными, отражающими влияние величины этого соотношения на технологические показатели оросителя А и § , где А - показатель охлаждающей способности, а Ј - показатель аэродинамического сопротивления. Как

видно из данных, представленных в таблице, при ,5 за счет уменьшения продолжительности течения жидкой пленки по поверхности трубчатых гофрированных элементов, обуславливающего недоохлаждение воды на 0,5-0,8°С, происходит снижение интенсивности тепло-массообме- на (уменьшение показателя А), а также повышение уноса капельной влаги и увеличение показателя Ј . При ,7 за

счет увеличения времени течения жидкости по поверхности трубчатых элементов, а сле- довательно.времени ее охлаждения воздушным потоком, имеет место некоторое повышение степени охлаждения жидкости

(увеличение показателя А), но при этом за счет накопления жидкости в трубчатых элементах наблюдается несопоставимо большое увеличение аэродинамического сопротивления оросителя (увеличение показателяЈ . Согласно изобретению ороситель содержит блок 1 пластин 2 с выступами в виде полых усеченных конусов с отверстиями в основаниях и вершине, причем усечен- ные конусы 3 имеют на боковой поверхности отверстия 4, а усеченные конусы 5 на другой стороне пластин выполнены без отверстий на боковых поверхностях. Над блоком 1 пластин 2 размещен слой 6 гофрированных трубчатых элементов 7. Блок 1 имеет высоту h, а слой б - Н.

Общая площадь пластины 2 - Р0бщ. Жиз

вое сечение FI, пластины 2 складывает- 1 1

ся из FI - площади между соседними конусами 3, F2 -площади отверстий 4 и Рз- площади усеченными конусами 5.

Ороситель работает следующим образом.

Воздушный поток поступает в нижнюю часть градирни, затем в нижнюю часть блока 1, после чего попадает в нижнюю часть слоя 6 гофрированных трубчатых элементов 7, играющего роль ламинизаторэ.

Противотоком подают охлаждаемую в градирне воду, которая растекается по стенкам гофрированных трубчатых элементов 7, установленных под острым углом к верти- | альной оси симметрии блока 1 оросителя. (Воздушный поток, проходя через свободное сечение гофрированных трубчатых элементов 7, встречает на своем пути Стекающую в виде пленки по стенкам труб 7 охлаждаемую воду. Частично охлажденная воздушным потоком в слое 6 вода в виде отдельных капель, прерывистых или сплошных струй под действием силы тяжести попадает на пластины 2 блока 1.

Наиболее интенсивно процессы тепломассообмена происходят в блоке 1, выполняющем роль турбулизатора. Поступающая 5 эту часть оросителя вода протекает по развитой системе каналов, образованных Каждыми двумя соседними пластинами 2, а также поступает через отверстия 4 в пластинах 2. При этом происходит многократное дробление потоков воды на отдельные кап- , пленки, струи контактирующие с восходящими потоками воздуха, проходящими через упомянутые каналы и отверстия.

Выполнение ламинизатора в виде гофрированных трубчатых элементов 7 позволяет осуществить пленочный режим течения воды по стенкам труб, что препятствует отрыву капель от стенок труб воздушным потоком и при высокой интенсивности тепломассообмена снижает вынос капель

за пределы оросителя. В случае же. когда часть потока воды на начальном участке слоя 6 движется в виде струй, а также капель больших размеров, при дальнейшем их движении за счет динамического воздействия воздушного потока, проходящего через живое сечение труб 7, все равно происходит их растекание по стенкам труб.

Таким образом, наличие слоя 6 создает

такую гидродинамическую обстановку течения воды и воздуха, которая препятствует капельному уносу охлаждаемой воды при высокой интенсивности тепломассообмена. Сохранение высокой интенсивности

тепло-массообмена в пластинах 2 с коническими выступами 3, 5 при установке слоя 6 трубчатых гофрированных элементов 7 достигается при определенном соотношении площадей живого сечения пластин 2 и их

общей площади (в плане), Так оптимальным является соотношение:

2 Fi( 0,6-0,4) Робщ., 1 1 з

где 5) FI -сумма площадей каналов (жиi 1

вое сечение), через которые проходят вода и воздух;

Робщ - общая площадь пластин 2 (в плане).

При этом коэффициенты А и Ј достигают своих оптимальных значений; А(1,,18)м , Ј- (9,5+12) , унос капельной влаги 0,03+0,04% от расхода охлаждаемой воды.

Увеличение указанного соотношения площадей до 0,7, например, приводит к заметному снижению сопротивления пластин, но вместе с тем к недопустимо высокому увеличению уноса капельной влаги из градирни(болееО,17%). При этом уменьшается охлаждающая способность оросителя.

С уменьшением соотношения площадей до 0,3, например, при высокой интен- сивности тепломассообмена в несколько раз возрастает аэродинамическое сопротивление оросителя, и показатель каплеуно- са также возрастает из-за вытеснения . потоком воздуха капель воды из каналов и их выноса в пространство над оросителем, а затем и из градирни.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет при высокой интенсивности тепло-массообмена добиться

уменьшения каплеуноса и, как следствие, улучшения экологической обстановки вокруг градирен.

Формула изобретения

Ороситель градирни, содержащий пластины с выполненными по обе стороны в шахматном порядке выступами в виде полых усеченных конусов с отверстиями в вершине, при этом в боковых стенках выступов, расположенных по одну сторону листа, выполнены дополнительные отверстия, а выступы, размещенные на противоположной стороне листа, выполнены со сплошной боковой стенкой, причем выступы с отверсти0

ями в стенках выполнены с диаметром основания и высотой, составляющими 1,2-2,5 диаметра основания и высоты упомянутых выступов, а пластины в оросителе сопряжены между собой меньшими основаниями, о- тличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности тепломассооб- мена и уменьшения каплеуноса, он снабжен слоем трубчатых гофрированных элементов, установленных над пластинами под острым углом к вертикали, при этом высота слоя составляет 1,5-1,7 высоты пластины.

Использование: теплоэнергетика, контактные аппараты для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Сущность изобретения: ороситель градирни содержит блок 1 пластин 2 с выступами в виде усеченных ко-, нусов 3 с отверстиями 4 на боковой поверхности и конусов 5. Над пластинами 2 размещен слой 6 трубчатых гофрированных элементов 7, установленных под острым углом к вертикали, при этом высота слоя б составляет 1,5- 1,7 высоты пластин 2. 1 табл, 1 ил.