Ороситель градирни

 

Изобретение относится к энергетике, в частности к конструктивным элементам тепло-массообменных аппаратов, например, испарительной градирни, и может быть использовано в устройствах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контактировании сред. Сущность изобретения: между пластинами оросителя установлены дистанцирующие волнистые листы с вертикально направленными гофрами, снабженными в местах контакта с пластинами плоскими участками с выполненными на их внутренней стороне чередующимися расходящимися и сходящимися рассекателями потока по ходу движения орошающей жидкости, при этом высота гофр равна 1,0 - 2,0 высоты выступов, шаг между гофрами дистанцирующих листов равен 2,0 - 4,0 шага между выступами на одной стороне пластин. Кроме того, в вершинах сходящихся рассекателей выполнены переточные каналы, шаг между рассекателями по вертикали составляет 1,5 - 4,0 ширины плоских участков, при этом расходящиеся рассекатели перекрывают 0,5 - 0,75 ширины плоских участков, а сходящиеся - соответственно 0,75 - 1,0 этой ширины. Технический результат: снижение аэродинамического сопротивления оросителя и повышение эффективности процесса тепло-массообмена. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к тепло-массообмену, в частности к конструктивным элементам тепло-массообменных аппаратов, например испарительной градирни, и может быть использовано в аппаратах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контактировании сред.

Известны и широко распространены до настоящего времени в испарительных градирнях блочные оросители капельного и пленочного типа, выполненные из деревянных реек или плоских либо волнистых асбестоцементных щитов толщиной 7 мм [1].

Недостатками оросителей такого типа являются их большая материалоемкость, высокое гидравлическое сопротивление потоку охлаждающего воздуха, низкая удельная поверхность контакта фаз и невысокая эксплуатационная надежность вследствие ограниченной водостойкости деревянных оросителей и расслаивания асбестоцементных оросителей при размораживании.

Более эффективными, водостойкими и менее материалоемкими являются оросители из полимерных материалов, например оросительное устройство, выполненное в виде блока вертикальных пластмассовых труб [2].

Недостатком такого оросителя является незначительная удельная межфазная поверхность и невысокая эффективность тепло-массообмена вследствие того, что контакт фаз происходит только на цилиндрических поверхностях трубчатых элементов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является известный ороситель испарительной градирни, содержащий пластины с размещенными по обе стороны выступами в виде полых усеченных конусов, размещенных в шахматном порядке [3].

Основной недостаток данного оросителя заключается в повышенном аэродинамическом сопротивлении, что увеличивает энергозатраты и снижает эффективность процесса тепло-иассообмена. Целью изобретения является снижение аэродинамического сопротивления оросителя и повышение эффективности процесса тепло-массообмена при сохранении высокоразвитой поверхности контакта фаз.

Указанная цель достигается тем, что между пластинами оросителя установлены дистанцирующие волнистые листы с вертикально направленными гофрами, снабженными в местах контакта с пластинами плоскими участками с выполненными на их внутренней стороне чередующимися расходящимися и сходящимися рассекателями потока по ходу движения орошающей жидкости, при этом, высота гофр равна 1,0-2,0 высоты выступов, шаг между гофрами дистанцирующих листов равен 2,0-4,0 шага между выступами на одной стороне пластин. Кроме того, в вершинах сходящихся рассекателей выполнены переточные каналы, шаг между рассекателями по вертикали составляет 1,5-4,0 ширины плоских участков листов, при этом расходящиеся рассекатели перекрывают 0,5-0,75 ширины плоских участков, а сходящиеся - соответственно 0,75-1,0 этой ширины.

Наличие волнистых дистанцирующих листов между пластинами с коническими выступами значительно снижает аэродинамическое сопротивление оросителя, что способствует уменьшению энергозатрат. Соотношение между высотой гофр и высотой конических выступов позволяет создать оптимальный капельно-пленочный режим работы оросителя при минимуме его аэродинамического сопротивления. Соотношение между шагом гофр и шагом между выступами позволяет наиболее рационально обеспечить взаимное расположение пластин и дистанцирующих листов, а наличие на гофрах плоских участков позволяет создать надежный контакт между выступами пластин и гофрами дистанцирующих листов. Наличие на внутренней стороне плоских участков дистанцирующих листов чередующихся расходящихся и сходящихся рассекателей с выполненными в вершинах сходящихся рассекателей переточными каналами и соотношение их размеров способствует устранению застойных зон, более рациональному взаимодействию контактирующих фаз, что в целом повышает эффективность процесса тепло-массообмена в испарительных градирнях.

На фиг. 1 представлен фрагмент оросителя градирни (вид спереди); на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б - Б на фиг. 2.

Капельно-пленочный ороситель градирни состоит из эквидистантно собранных вертикальных пластин 1 с расположенными в шахматном порядке полыми коническими выступами 2 на одной стороне пластин и выступами 3 на другой их стороне. Между пластинами 1 установлены дистанцирующие волнистые листы 4 с вертикально направленными гофрами, снабженными в местах контакта с выступами 2 и 3 плоскими участками 5. На внутренней стороне плоских участков 5 выполнены чередующиеся расходящиеся 6 и сходящиеся 7 рассекатели потока. В вершинах сходящихся рассекателей 7 выполнены переточные каналы B. Для обеспечения равномерного взаимного расположения пластин 1 и дистанцирующих листов 4 шаг T между гофрами листов соотносится с шагом t между выступами 2 или 3 на одной стороне пластин 1 как T = (2,0...4,0)t. Высота H гофр листов 4 связана с высотой h выступов 2 и 3 соотношением H = (1,0...2,0)h. Для обеспечения оптимальных условий движения орошающей жидкости по плоским участкам 5 волнистых листов 4 шаг L по вертикали между рассекателями 6 и 7 составляет 1,5-4,0 ширины B плоских участков 5, при этом ширина b₁ расходящихся рассекателей 6 перекрывает 0,5-0,75 ширины B плоских участков 5, а ширина b₂ сходящихся рассекателей 7 - соответственно 0,75-1,0 этой ширины.

Ороситель градирни работает следующим образом.

Охлаждаемую воду подают в верхнюю часть градирни и равномерно разбрызгивают в горизонтальной плоскости по всей площади оросителя. В капельно-пленочном оросителе часть орошающей воды диспергируется в виде капель и движется вниз между гофрами волнистых листов 4, другая часть жидкости стекает в виде пленки по боковым поверхностям пластин 1 и волнистых листов 4, при этом вследствие взаимодействия с боковой поверхностью конических выступов 2 и 3 пленка жидкости многократно разбивается, диспергируется на капли и снова коалесцирует. При движении пленки по поверхности плоских участков 5 волнистых листов 4 жидкость растекается к краям этих участков при обтекании расходящихся рассекателей 6, откуда она собирается к центральной части этих участков посредством сходящихся рассекателей 7, затем жидкость через переточные каналы 8 вновь поступает на расходящиеся рассекатели 6 и цикл повторяется, что способствует образованию циркуляционных потоков в застойных зонах и обновлению поверхности контакта фаз. При движении капель в пространстве между гофрами листов 4, а также жидких пленок по пластинам 1 и дистанцирующим листам 4, происходит на противоточное взаимодействие с поступающим снизу охлаждающим воздухом, сопровождающееся интенсивным тепло-массообменом, в результате чего осуществляется охлаждение оборотной воды.

Применение изобретения позволяет существенно снизить аэродинамическое сопротивление оросителя при сохранении высокоразвитой поверхности контакта фаз, создать активный гидродинамический режим взаимодействия капель и пленки жидкости с охлаждающим воздушным потоком и в целом, повысить эффективность процесса тепло-массообмена в градирнях.

Например, применение в оросителе дистанцирующих волнистых листов с вертикально направленными гофрами, позволяет снизить коэффициент аэродинамического сопротивления с величины ζ = 30 м^-1 до ζ = 8,2 м^-1, т.е. уменьшить гидравлическое сопротивление оросителя более чем в 3 раза. Соответственно, увеличится скорость охлаждающего воздуха в оросителе, снизятся энергозатраты на транспортировку охлаждающего воздуха в вентиляторных градирнях, что в целом приведет к значительному повышению эффективности процесса тепло-массообмена в испарительных градирнях.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки: 1. Фарфоровский Б.С., Фарфоровский В.Б. Охладители циркуляционной воды тепловых электростанций. - Л.: Энергия, 1972.

2. Гладков В. А., Кучеренко Д.И. Оборотное водоснабжение. (Системы водяного охлаждения). - М.: Стройиздат, 1980.

3. А. с. N 1334042 A1, кл. F 28 F 25/08, 1987.

Формула изобретения

1. Ороситель градирни, содержащий пластины с размещенными по обе стороны выступами в виде полых усеченных конусов, размещенных в шахматном порядке, отличающийся тем, что между пластинами оросителя установлены дистанцирующие волнистые листы с вертикально направленными гофрами, снабженными в местах контакта с пластинами плоскими участками с выполненными на их внутренней стороне чередующимися расходящимися и сходящимися рассекателями потока по ходу движения орошающей жидкости.

2. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что шаг между гофрами дистанцирующих листов равен 2,0 - 4,0 шага между выступами на одной стороне пластины, а высота гофр равна 1,0 - 2,0 высоте выступов.

3. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что в вершинах сходящихся рассекателей выполнены переточные каналы.

4. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что шаг между рассекателями по вертикали составляет 1,5 - 4,0 ширины плоских участков листов, при этом расходящиеся рассекатели перекрывают 0,5 - 0,75 ширины плоских участков, а сходящиеся - соответственно 0,75 - 1,0 этой ширины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3