Блок оросителя градирни
Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами. Блок оросителя градирни содержит выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы, причем последние скреплены посредством сплавления торцов труб заподлицо. Трубы расположены вертикально или под наклоном к вертикали, а в поперечном сечении трубы имеют форму прямоугольника или квадрата, а грани труб выполнены с поперечными гофрами, причем расстояние между гофрами составляет от 1:1 до 1:1,5 к ширине грани квадратной в поперечном сечении трубы или ширины меньшей грани прямоугольной в поперечном сечении трубы, ширина гофров составляет от 0,5 до 0,3 от расстояния между гофрами, а глубина и/или высота гофров составляет от 0,3 до 0,15 от расстояния между гофрами, при этом в смежных трубах гофры выполнены сопрягаемыми по форме. Гофры выполнены в виде последовательно чередующихся по длине трубы выступов и впадин одинаковой соответственно высоты и глубины. Гофры выполнены в виде смежных, сопряженных между собой выступа и впадины. На каждой трубе гофры выполнены в виде выступов или впадин одинаковой соответственно высоты и глубины, при этом трубы с выпуклыми и вогнутыми гофрами расположены в блоке оросителя в шахматном порядке. В результате достигается повышение надежности работы оросителя градирни и улучшение массогабаритных характеристик блока оросителя градирни. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами.
Известны блочные оросители из полимерных материалов, например оросительные устройства, выполненные в виде блока пластмассовых, горизонтально расположенных труб (см., например, РФ №2141616, кл. F28F 25/00, 20.11.1999 и №2141617, кл. F28F 25/08, 20.11.1999 г.).
Данные оросители являются эффективными и водостойкими. Однако эти оросители имеют сравнительно высокое аэродинамическое сопротивление, и, кроме того, недостатком этих оросителей является сложность сборки блока в процессе его изготовления.
Известен блок оросителя градирни, содержащий вертикальные цилиндрические гофрированные трубы из термопластичного материала, в каналах между трубами заподлицо с их торцами размещены гильзы из того же материала (см. авторское свидетельство SU 1359634, кл. F28F 25/08, 15.12.1987).
Недостатками такого оросителя являются невысокая надежность соединения гильз и труб, недостаточная жесткость конструкции, сравнительно высокое аэродинамическое сопротивление и невысокая эффективность тепломассообмена.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является блок оросителя градирни, содержащий выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы, причем последние скреплены посредством сплавления торцов труб заподлицо, (см. патент на полезную модель RU №28766, кл. F28F 25/08, 10.04.2003).
Описанное выше выполнение блока оросителя градирни позволило упростить сборку блока оросителя. Однако жесткость конструкции блока оросителя недостаточно велика, что связано с тем, что трубы соединены между собой в блок через проставки в виде гильз, что не позволяет использовать выполненные на трубах гофры в качестве элементов жесткости не только самой трубы, но и всего блока в целом.
Задачей изобретения является упрощение конструкции оросителя и повышение жесткости блока оросителя, снижение материалоемкости и более равномерное распределение потоков воды по сечению блока оросителя градирни.
Техническим результатом, достигаемым от использования изобретения, является повышение надежности работы оросителя градирни и снижение его материалоемкости.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что блок оросителя градирни содержит выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы, причем последние скреплены посредством сплавления торцов труб заподлицо, трубы оросителя расположены вертикально или под наклоном к вертикали, в поперечном сечении трубы имеют форму прямоугольника или квадрата, а грани труб выполнены с поперечными гофрами, причем расстояние между гофрами составляет от 1:1 до 1:1,5 к ширине грани квадратной в поперечном сечении трубы или ширины меньшей грани прямоугольной в поперечном сечении трубы, ширина гофров составляет от 0,5 до 0,3 от расстояния между гофрами, а глубина и/или высота гофров составляет от 0,3 до 0,15 от расстояния между гофрами, при этом в смежных трубах гофры выполнены сопрягаемыми по форме.
Гофры могут быть выполнены в виде последовательно чередующихся по длине трубы выступов и впадин одинаковой соответственно высоты и глубины.
Гофры могут быть выполнены в виде смежных, сопряженных между собой выступа и впадины.
На каждой трубе гофры могут быть выполнены в виде выступов или впадин одинаковой соответственно высоты и глубины, при этом трубы с выпуклыми и вогнутыми гофрами расположены в блоке оросителя в шахматном порядке.
В ходе исследования работы оросителей, собранных из гофрированных труб, было выявлено, что конструкцию оросителя можно упростить за счет выполнения оросителя из двух типов труб или из однотипных гофрированных труб с прямоугольным поперечным сечением, которые при транспортировке занимают мало места за счет плотной укладки друг на друга и практически полностью перекрывают поперечное сечение градирни. При сборке блока оросителя не требуется специальная подгонка труб друг к другу. Блок оросителя легко и быстро собирается на месте монтажа градирни. Выполнение оросителя с вертикальными каналами, имеющими в поперечном сечении форму прямоугольника, позволяет, с одной стороны, снизить аэродинамическое сопротивление и создать из тонкостенных труб жесткую конструкцию блока оросителя, обеспечивая при этом высокую эффективность тепломассообмена. Именно для этого трубы выполнены с поперечными гофрами, которые сопрягаются друг с другом при сборке, образуя таким образом ребра жесткости с толщиной стенки, в два раза превышающей толщину стенки трубы, а принимая во внимание, что трубы плотно прилегают друг к другу, представляется возможным изготавливать трубы с меньшей толщиной стенки, что, в свою очередь, позволяет снизить материалоемкость конструкции оросителя при повышении жесткости конструкции. Набегающий снизу поток охлаждающего воздуха обтекает выполненные в трубах поперечные гофры. В результате взаимодействия с гофрами поток воздуха турбулизуется, образуя вихри. Падающие сверху капли воды, попадая в вихревой поток воздуха, отбрасываются на стенки канала и стекают по ним в виде пленки, что и позволяет добиться высокой эффективности теплообмена.
В ходе проведенного исследования выявлено влияние конструктивных особенностей выполнения выступов и впадин на эффективность работы оросителя. Было установлено, что снижения материалоемкости при повышении жесткости конструкции блока оросителя удалось добиться при выполнении расстояния между гофрами, составляющем от 1:1 до 1:1,5 к ширине грани квадратной в поперечном сечении трубы или ширины меньшей грани прямоугольной в поперечном сечении трубы, ширины гофров, составляющей от 0,5 до 0,3 от расстояния между гофрами, и глубины и/или высоты гофров, составляющей от 0,3 до 0,15 от расстояния между гофрами. При этом принималось во внимание, что в смежных трубах гофры выполнены сопрягаемыми по форме. Выполнение гофров с меньшим расстоянием между ними и большей, соответственно, ширины, глубины и высоты позволяет повысить жесткость конструкции блока оросителя, но при этом не удается снизить материалоемкость конструкции. Одновременно увеличение высоты гофров ведет к увеличению гидравлического сопротивления. В то же время увеличение расстояния между гофрами, уменьшение их ширины и, соответственно, высоты и глубины дает возможность снизить материалоемкость, однако в этом случае гофры практически не оказывают влияния на жесткость конструкции и выполняют при этом только одну функцию - обеспечивают турбулентность протекающего потока воздуха.
На фиг.1 представлен вид сбоку на блок оросителя, трубы которого выполнены с поперечными гофрами и чередующимися по длине трубы выступами и впадинами. На фиг.2 представлено сечение А-А одной из труб на фиг.1. На фиг.3 представлен вид сбоку на блок оросителя, трубы которого выполнены с поперечными гофрами, которые выполнены в виде смежных сопряженных между собой выступов и впадин. На фиг.4 представлен вид сбоку на блок оросителя, трубы которого выполнены с поперечными гофрами, которые выполнены в виде выступов или впадин одинаковой соответственно высоты и глубины, а трубы с выпуклыми и вогнутыми гофрами расположены в блоке оросителя в шахматном порядке.
Блок оросителя градирни содержит выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы 1, причем последние скреплены посредством сплавления торцов 2 труб 1 заподлицо. Трубы 1 оросителя расположены вертикально или под наклоном к вертикали. В поперечном сечении трубы 1 имеют форму прямоугольника или квадрата (см. фиг.2), а грани труб 1 выполнены с поперечными гофрами 3. Расстояние (l) между гофрами 3 составляет от 1:1 до 1:1,5 к ширине (b) грани квадратной в поперечном сечении трубы 1 или ширины меньшей грани прямоугольной в поперечном сечении трубы 1. Ширина (s) гофров 3 составляет от 0,5 до 0,3 от расстояния (l) между гофрами 3, а глубина и/или высота (h) гофров 3 составляет от 0,3 до 0,15 от расстояния (l) между гофрами 3, при этом в смежных трубах 1 гофры 3 выполнены сопрягаемыми по форме.
Гофры 3 могут быть выполнены в виде последовательно чередующихся по длине трубы 1 выступов и впадин одинаковой соответственно высоты и глубины (А).
Гофры 3 могут быть выполнены в виде смежных сопряженным между собой выступа и впадины.
На каждой трубе 1 гофры 3 могут быть выполнены в виде выступов или впадин одинаковой соответственно высоты и глубины (h), при этом трубы 1 с выпуклыми и вогнутыми гофрами 3 расположены в блоке оросителя в шахматном порядке.
Ороситель градирни работает следующим образом.
Охлаждающий воздух поступает из нижней части градирни за счет естественной тяги в башенных градирнях и принудительного движения в вентиляторных градирнях. Охлаждаемую воду сверху от блока оросителя равномерно разбрызгивают по площади, образованной трубами 1 блока оросителя. В оросителе тепломассообмен происходит между движущимися в противотоке каплями воды и воздуха, а также на поверхности каналов, образованных гофрированными трубами 1, после контакта капель воды со стенками каналов и образования на поверхности каналов пленки воды, образованной стекающими каплями воды при обтекании выступов и впадин, образованных гофрами 3 на поверхности труб 1, причем в результате взаимодействия с выступами и впадинами в потоке воздуха образуются вихри. Основная масса воздуха движется в центральной части каналов, образованных трубами 1 блока оросителя градирни, а жидкость в результате взаимодействия с вихрями в потоке воздуха и стенками каналов, образованных трубами 1, осаждается на стенках каналов и движется по стенкам каналов в виде пленки.
Данное изобретение позволяет решить задачу создания блока оросителя градирни, удобного для монтажа и транспортировки при одновременных упрощении и удешевлении монтажных и ремонтных работ в градирнях и может быть использовано в устройствах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контакте охлаждаемой воды и охлаждающего ее воздуха.
1. Блок оросителя градирни, содержащий выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы, причем последние скреплены посредством сплавления торцов труб заподлицо, отличающийся тем, что трубы расположены вертикально или под наклоном к вертикали, а в поперечном сечении трубы имеют форму прямоугольника или квадрата, а грани труб выполнены с поперечными гофрами, причем расстояние между гофрами составляет от 1:1 до 1:1,5 к ширине грани квадратной в поперечном сечении трубы или ширине меньшей грани прямоугольной в поперечном сечении трубы, ширина гофров составляет от 0,5 до 0,3 расстояния между гофрами, а глубина и/или высота гофров составляет от 0,3 до 0,15 расстояния между гофрами, при этом в смежных трубах гофры выполнены сопрягаемыми по форме.
2. Блок оросителя градирни по п.1, отличающийся тем, что гофры выполнены в виде последовательно чередующихся по длине трубы выступов и впадин одинаковых соответственно высоты и глубины.
3. Блок оросителя градирни по п.1, отличающийся тем, что гофры выполнены в виде смежных, сопряженным между собой выступа и впадины.
4. Блок оросителя градирни по п.1, отличающийся тем, что на каждой трубе гофры выполнены в виде выступов или впадин одинаковых соответственно высоты и глубины, при этом трубы с выпуклыми и вогнутыми гофрами расположены в блоке оросителя в шахматном порядке.
