Способ охлаждения циркуляционной воды в пруде-охладителе

 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в оборотных системах водоснабжения тепловых и атомных электростанций с прудом-охладителем. Техническим результатом является снижение температуры забираемой воды до теоретически возможного значения и значительное повышение эффективности использования зеркала испарения пруда-охладителя. Технический результат достигается тем, что в способе охлаждения циркуляционной воды в пруде-охладителе, включающем сброс основной части теплой воды в пруд-охладитель, закрутку потока сбрасываемой воды через расширяющиеся насадки с внутренними криволинейными винтообразными направляющими, установленными на трубопроводе под углом 45^o к течению транзитного потока, размещенные на уровне зеркала воды в пруду, охлаждение воды, более эффективное использование зеркала испарения пруда-охладителя за счет подъема придонных слоев воды подачей части сбрасываемой теплой воды в придонную часть в зоне водозабора, и забор воды, осуществляемый селективным водозабором, в месте сброса основной части теплой воды в пруд-охладитель теплообмен между охлаждаемой водой и атмосферным воздухом осуществляют за счет действия пульсаторов, выполненных из изогнутых биметаллических пластин, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, количеством не менее четырех, размещенных в камерах, предусмотренных на эластичном рукаве, а камеры сообщены с атмосферой при помощи стояков с раструбами на их конце, причем раструбы выполнены с внутренними криволинейными винтообразными канавками. 3 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в оборотных системах водоснабжения тепловых и атомных электростанций с прудом-охладителем.

Известен способ охлаждения циркуляционной воды в пруде-охладителе (см. а.с. СССР 800308, МКИ Е 03 В 1/00, БИ 4, 1981), включающий сброс теплой воды в пруд-охладитель, ее охлаждение и забор охлажденной воды и более эффективное использование зеркала испарения пруда-охладителя за счет подъема придонных слоев воды подачей части сбрасываемой теплой воды в придонную часть в зоне водозабора.

Недостатком данного способа является неполное использование эффекта тепломассообмена зеркалом поверхности пруда-охладителя и холодным воздухом из-за наличия лишь поступательного движения охлаждаемой воды.

Известен способ охлаждения циркуляционной воды в пруде-охладителе (см. патент РФ 2162919, МПК 7 Е 03 B 1/00, 7/04, В 05 B 1/34, БИ 4, 2001), включающий сброс основной части теплой воды в пруд-охладитель, закрутку потока сбрасываемой воды через расширяющиеся насадки с внутренними криволинейными винтообразными направляющими, установленными на трубопроводе под углом 45^o к течению транзитного потока, размещенные на уровне зеркала воды в пруду, охлаждение воды, более эффективное использование зеркала испарения пруда-охладителя за счет подъема придонных слоев воды подачей части сбрасываемой теплой воды в придонную часть в зоне водозабора, и забор воды, осуществляемый селективным водозабором.

Недостатком данного способа является недостаточный теплообмен из-за неполного использования контакта между зеркалом воды пруда-охдадителя и холодным атмосферным воздухом.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение температуры забираемой воды до теоретически возможного значения и значительное повышение эффективности использования зеркала испарения пруда-охладителя путем использования теплообмена охлаждаемой водой и атмосферным воздухом, создаваемого действием пульсаторов, выполненных из изогнутых биметаллических пластин, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, количеством не менее четырех, размещенных в камерах, предусмотренных на эластичном рукаве, а камеры сообщены с атмосферой при помощи стояков с раструбом на их конце с внутренними криволинейными винтообразными канавками.

Технический результат достигается тем, что в способе охлаждения циркуляционной воды в пруде-охладителе, включающем сброс основной части теплой воды в пруд-охладитель, закрутку потока сбрасываемой воды через расширяющиеся насадки с внутренними криволинейными винтообразными направляющими, установленными на трубопроводе под углом 45^o к течению транзитного потока, размещенные на уровне зеркала воды в пруду, охлаждение воды, более эффективное использование зеркала испарения пруда-охладителя за счет подъема придонных слоев воды подачей части сбрасываемой теплой воды в придонную часть в зоне водозабора, и забор воды, осуществляемый селективным водозабором, в месте сброса основной части теплой воды в пруд-охладитель теплообмен между охлаждаемой водой и атмосферным воздухом осуществляют за счет действия пульсаторов, выполненных из изогнутых биметаллических пластин, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, количеством не менее четырех, размещенных в камерах, предусмотренных на эластичном рукаве, а камеры сообщены с атмосферой при помощи стояков с раструбами на их конце, причем раструбы выполнены с внутренними криволинейными винтообразными канавками.

На фиг. 1 изображена схема реализации предлагаемого способа, на фиг. 2 - схема пульсатора, выполненного из изогнутых биметаллических пластин, на фиг. 3 - развертка внутренней поверхности расширяющейся насадки с криволинейными винтообразными направляющими.

Теплая вода по трубопроводу 1 подается в зону водосброса пруда-охладителя 2, охлажденная вода из зоны водозабора отводится трубопроводом 3 на ТЭС или АЭС. Часть сбрасываемой теплой воды поступает по трубопроводу 4 в придонную часть в зоне водозабора. При этом происходит перемешивание теплой и холодной воды. Сброс основной части потока охлаждаемой воды осуществляется по трубопроводу 5, на котором установлены расширяющиеся насадки 6 с внутренними криволинейными винтообразными направляющими 7, сориентированные под углом 45^o к транзитному потоку 8 по их течению, присоединенные при помощи гибкой вставки 9 к трубопроводу 5. Забор воды из пруда-охладителя 2 осуществляется при помощи селективного водозабора 10 холодной воды. К трубопроводу 5 патрубками 11 присоединены камеры 12, предусмотренные на эластичном рукаве 13. В камерах 12 установлены пульсаторы 14, выполненные из изогнутых биметаллических пластин 15, 16, 17 и 18 количеством не менее четырех. Противоположные торцы изогнутых биметаллических пластин образуют угол 90^o, пластины посажены на ось 19. Камеры 12 через патрубки 11 и трубопровод 5 сообщены с атмосферой при помощи стояков 20 с раструбами 21 с внутренними криволинейными винтообразными канавками 22.

Предлагаемый способ охлаждения циркуляционной воды в пруде-охладителе реализуется следующим образом.

Теплая вода по трубопроводу 1 подается в зону водосбора пруда-охладителя 2, охлажденная вода из зоны водозабора отводится трубопроводом 3 на ТЭС или AЭC. Часть сбрасываемой теплой воды поступает по трубопроводу 4 в придонную часть в зоне водозабора. При этом происходит перемешивание теплой и холодной воды. В результате плотность воды уменьшается, и донная вода поднимается на поверхность. Основная часть потока воды сбрасывается по трубопроводу 5, на котором установлены расширяющиеся насадки 6 с внутренними криволинейными винтообразными направляющими, сориентированные под углом 45^o к течению транзитного потока 8, присоединенные при помощи гибкой вставки 9 к трубопроводу 5 на уровне зеркала воды в пруду. При прохождении через расширяющиеся насадки 6 с внутренними криволинейными винтообразными направляющими 7 поток теплой сбрасываемой воды закручивается и на поверхности пруда-охладителя 2 образуются расширяющиеся волны, увеличивающие поверхность зеркала и площадь контакта воды и холодного атмосферного воздуха до 1,5 раз. Размещение расширяющихся насадок 6 под углом 45^o к течению транзитного потока создает благоприятные условия для взаимодействия волн с теплой сбрасываемой водой и с холодной водой в водоеме, поступающей из реки, а расширяющиеся волны теплой сбрасываемой воды, оказывая сопротивление потоку транзитных струй, интенсивно в большем объеме перемешиваются, создавая стоячие волны, которые эффективно контактируются с холодным атмосферным воздухом. Наличие гибкой вставки 9 между расширяющимися насадками 6 и трубопроводом 5, а также эластичного рукава 13 с камерами 12, присоединенными при помощи патрубков 11 также к трубопроводу 5, позволяет расширяющимся насадкам 6 постоянно находится на гребне волны, а также обеспечивают создание волн в пределах пограничного слоя, что также усиливает процесс теплообмена. Пульсаторы 14, выполненные из изогнутых биметаллических пластин 15, 16, 17 и 18, посаженных на ось 19 и размещенных в камере 12, сообщенной при помощи стояка 20 с атмосферой за счет разницы температур теплой воды, сбрасываемой в пруд-охладитель 2, холодной речной воды и холодного атмосферного воздуха, пульсируют и засасывают через стояк 20 холодный атмосферный воздух, который смешивается с теплой сбрасываемой водой, причем закрученный в криволинейных винтообразных канавках, расположенных на внутренней поверхности раструба, диспергируется в потоке воды. Подсосу холодного атмосферного воздуха способствуют насадки 6, имеющие на внутренней поверхности криволинейные винтообразные направляющие 7. Эластичный рукав 13 с камерами 12 за счет взаимодействия с расширяющимися насадками 6 и пульсаторами 14 образует плотину на входе холодной речной воды, сброс теплой воды через расширяющиеся насадки 6 навстречу потока реки еще больше способствует подъему уровня воды и образуется водопад, резко повышающий теплообмен в пруде-охладителе 2. Водовоздушная эмульсия в эластичном рукаве 13 и камерах 12 усиливает плавучесть плотины. Колебание количества сбрасываемой воды во времени из-за неравномерности водопотребления создает условия образования эффекта усилия волн и интерференции в расширяющихся насадках и пульсаторах и после них, способствуя эффекту охлаждения теплой воды. Применение селективных водозаборов 10 обеспечивает забор более холодной воды в зоне ее забора, а высотное расположение и их конструктивное решение осуществляются с использованием критерия Ричардсона.

Создание закрутки и пульсации потока теплой сбрасываемой воды, волн на поверхности пруда-охладителя и перепада воды, а также соответствующая ориентация расширяющихся насадок увеличивают площадь зеркала воды в пруду, поверхность контакта между теплой водой и холодным атмосферным воздухом, обеспечивая эффективность тепломассообмена между ними, позволяет при определенных условиях довести снижение температуры охлаждаемой воды до теоретически возможного, а селективный водозабор позволяет забирать наиболее холодную массу воды.

Оригинальность предлагаемого способа охлаждения циркуляционной воды в пруде-охладителе заключается в сочетании применения эффекта закрутки, пульсации, селективности для повышения эффективности использования зеркала пруда-охладителя для охлаждения и снижения температуры забираемой из пруда-охладителя воды.

Формула изобретения

Способ охлаждения циркуляционной воды в пруде-охладителе, включающий сброс основной части теплой воды в пруд-охладитель, закрутку потока сбрасываемой воды через расширяющиеся насадки с внутренними криволинейными винтообразными направляющими, установленными на трубопроводе под углом 45^o к течению транзитного потока, размещенные на уровне зеркала воды в пруду, охлаждение воды, более эффективное использование зеркала испарения пруда-охладителя за счет подъема придонных слоев воды подачей части сбрасываемой теплой воды в придонную часть в зоне водозабора, и забор воды, осуществляемый селективным водозабором, отличающийся тем, что в месте сброса основной части теплой воды в пруд-охладитель теплообмен между охлаждаемой водой и атмосферным воздухом осуществляют за счет действия пульсаторов, выполненных из изогнутых биметаллических пластин, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, количеством не менее четырех, размещенных в камерах, предусмотренных на эластичном рукаве, а камеры сообщены с атмосферой при помощи стояков с раструбами на их конце, причем раструбы выполнены с внутренними криволинейными винтообразными канавками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3