Эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения производственного оборудования, охлаждаемого водой, например компрессорных станций, промышленных холодильников, конденсаторов и т.д.

По заявке на изобретение RU 2013146766 (решение о выдачи патента от 20.11.2014 г.) известно эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды системы охлаждения производственного оборудования, содержащее корпус с вертикальным и горизонтальным эжекционными каналами, снабженными форсунками и шахтой выброса воздуха, снабженной в верхней ее части каплеуловителями, приемный бак, соединенный магистралями, в которые включены насосы, с системой охлаждения производственного оборудования, с форсункой вертикального эжекционного канала и с форсункой горизонтального эжекционного канала, в нижней части корпуса выполнена магистраль для слива воды из корпуса в приемный бак, дополнительную эжекционную камеру с одной или более форсунками внутри нее, с каплеуловителем в верхней ее части, и одним или более воздухоприемными окнами в нижней ее части, форсунками, размещенными в дополнительной эжекционной камере, соединенными магистралью с системой охлаждения производственного оборудования, в нижней части дополнительной эжекционной камеры выполнена магистраль для слива воды из нее в приемный бак, в котором выполнена перегородка с отверстием в нижней части, отделяющая зону слива в приемный бак воды из корпуса от зоны слива в него из дополнительной эжекционной камеры, воздухоприемные окна которой могут быть снабжены элементами принудительной подачи воздуха, в приемном баке установлен датчик температуры, соединенный соответственно электрическими цепями с преобразователями частоты оборотов электродвигателей насосов подачи воды на охлаждение оборудования и преобразователей частоты оборотов электродвигателей элементов принудительной подачи воздуха, на корпусе эжекционного устройства за каплеуловителями размещен роторный ветродвигатель, в донной части приемного бака установлено устройство для дегазации воды, при этом верхняя часть приемного бака соединена отводящими газоходами с верхней частью корпуса эжекционного устройства.

Существенным недостатком известного эжекционного устройства является неиспользование тепла от системы оборотного водоснабжения производственного оборудования.

Задачей заявляемого технического решения является создание эжекционного устройства для охлаждения оборотной воды, в котором отсутствуют приведенные выше недостатки.

Поставленная задача достигается тем, что устройства для охлаждения оборотной воды производственного оборудования содержит корпус с вертикальным и горизонтальным эжекционными каналами, а эжекционный канал снабжен форсункой. Шахта выброса воздуха снабжена в верхней ее части каплеуловителями, представляющими собой в конкретном примере набор параллельных наклонных пластин. Приемный бак соединен магистралью через насос с системой охлаждения производственного оборудования: приемный бак соединен через магистраль с насосами, при этом насос магистралью соединен с форсункой вертикального эжекционного канала: в нижней части корпуса выполнена магистраль для слива воды из корпуса в приемный бак. Устройство снабжено дополнительной эжекционной камерой с двумя (в данном примере) форсунками внутри нее и каплеуловителем, расположенным в верхней части камеры; воздухоприемные окна расположены в нижней части камеры, при этом форсунки соединены магистралью с системой охлаждения производственного оборудования; в нижней части дополнительной эжекционной камеры выполнена магистраль для слива воды из нее в приемный бак; в приемном баке выполнена перегородка с отверстием в нижней его части, отделяющая зону слива воды из дополнительной эжекционной камеры от зоны слива в приемный бак воды из корпуса; воздухоприемные окна дополнительной эжекционной камеры снабжены элементами принудительной подачи воздуха, в приемном баке установлен датчик температуры, соединенный соответственно электрическими цепями с преобразователями частоты оборотов электродвигателей насосов подачи воды на охлаждения технологического оборудования и с преобразователями частоты оборотов электродвигателей элементов принудительной подачи воздуха, в донной части приемного бака установлено устройство для дегазации воды, на корпусе эжекционного устройства, а устройство снабжено дополнительной магистралью, соединенной соответственно с магистралью оборотной воды от производственного оборудования и тепличным комплексом сельскохозяйственного назначения для нагрева посевной земли.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для охлаждения оборотной воды.

Эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды системы 1 охлаждения производственного оборудования содержит корпус 2 с вертикальным 3 и горизонтальным 4 эжекционными каналами; эжекционный канал 3 снабжен форсункой 5, а эжекционный канал 4 снабжен форсункой 6. Шахта 7 выброса воздуха снабжена в верхней ее части каплеуловителями 8, представляющими собой в конкретном примере набор параллельных наклонных пластин. Приемный бак 9 соединен с магистралью 10 через насос 11 с системой 1 охлаждения производственного оборудования: приемный бак 9 соединен через магистраль 13 с насосами 14, 15, при этом насос 14 магистралью 31 соединен с форсункой 5 вертикального эжекционного канала 3, а насос 15 магистралью 32 соединен с форсункой 6 горизонтального эжекционного канала 4, в нижней части корпуса 2 выполнена магистраль 16 для слива воды из корпуса 2 в приемный бак 9. Устройство снабжено дополнительной эжекционной камерой 17 с двумя (в данном примере) форсунками 18, 19 внутри ее; каплеуловитель 20 расположен в верхней части камеры 17 и выполнен так же, как каплеуловитель 8; воздухоприемные окна 21, 22, 23 размещены в нижней части камеры 17, при этом форсунки 18, 19 соединены магистралью 24 с системой 1 охлаждения производственного оборудования; в нижней части дополнительной эжекционной камеры 17 выполнена магистраль 25 для слива воды из нее в приемный бак 9; в приемном баке 9 выполнена перегородка 26 с отверстием 27 в нижней его части, отделяющая зону 28 слива воды из дополнительной эжекционной камеры от зоны 29 слива в приемный бак воды из корпуса 2; воздухоприемные окна 21, 22, 23 дополнительной эжекционной камеры 17 снабжены элементами 30, 33, 34 принудительной подачи воздуха, при этом в приемном баке 9 в зоне 28 установлен датчик температуры 35, соединенный соответственно электрическими цепями 36 с преобразователями частоты оборотов электродвигателей элементов принудительной подачи воздуха 30, 33, 34, а на корпусе 2 эжекционного устройства за каплеуловителями 8, 20 размещен роторный ветродвигатель 37, в донной части приемного бака 9 установлено устройство для дегазации воды 38, при этом верхняя часть приемного бака 9 соединена отводящими газоходами 39 с верхней частью корпуса 2 эжекционного устройства, в донной части приемного бака установлено устройство для дегазации воды 38, на корпусе 2 эжекционного устройства за каплеуловителями 8 размещен роторный ветродвигатель 37, а устройство снабжено дополнительной магистралью 41, соединенной соответственно с магистралью оборотной воды 24 от производственного оборудования и тепличным комплексом сельскохозяйственного назначения 40 для нагрева посевной земли.

Устройство для охлаждения оборотной воды работает следующим образом. Вода, нагретая системой 1 охлаждения производственного оборудования, по магистрали 24 поступает на форсунки 18, 19, размещенные в дополнительной эжекционной камере 17. При распылении горячей воды за счет эффекта эжекции через воздухоприемные окна 21, 22, 23 в камеру 17 поступает холодный воздух, который смешавшись с мелкодисперсными водяными каплями, охлаждает воду и через каплеуловитель 20 выходит за пределы устройства. Охлажденная вода из нижней части камеры 17 по магистрали 25 сливается в зону 28 приемного бака 9.

При оптимальной температуре охлажденной воды она через отверстие 27 в нижней части перегородки 26 приемного бака 9, перетекает из зоны 28 в зону 29, откуда через магистраль 10 насосом 11 по магистрали 12 поступает на охлаждение производственного оборудования 1, откуда поступает по дополнительной магистрали 41, соединенной соответственно с магистралью оборотной воды от производственного оборудования 24 в тепличный комплекс сельскохозяйственного назначения 40, где используется тепло от системы оборотного водоснабжения производственного оборудования для нагрева посевной земли.

При температуре охлажденной воды выше оптимальной, которая может меняться от тепловой нагрузки производственного оборудования и температуры наружного воздуха, датчик температуры 35, установленный в приемном баке 9 в зоне 28 по электрическим цепям 36 подает сигнал на преобразователи частоты оборотов электродвигателей насосов 14, 15 и на преобразователи частоты оборотов электродвигателей элементов 30, 33, 34 принудительной подачи воздуха, что обеспечивает автоматический режим и экономичную их работу.

При этом охлажденная вода по магистрали 13 насосами 14, 15 подается на форсунки 5 вертикального эжекционного канала 3 и форсунки 6 горизонтального эжекционного канала 4. При распылении воды за счет эффекта эжекции через воздуховходные окна в корпус 2 засасывается холодный воздух, который, смешиваясь с мелкодисперсной водяной каплей, охлаждает воду.

Охлажденная вода, насыщенная кислородом воздуха и механическими примесями, по магистрали 16 сливается в зону 29 приемного бака 9, где в донной части подвергается обработке устройством для дегазации воды 38, при этом газообразные продукты оборотной воды по отводящим газоходам 39 поступают в верхнюю часть корпуса 2 эжекционного устройства и далее в роторный ветродвигатель 37. Обработанная охлажденная вода, не насыщенная кислородом, из зоны 29 приемного бака 9 через магистраль 10 насосом 11 по магистрали 12 поступает на охлаждение производственного оборудования 1, откуда поступает по дополнительной магистрали 41, соединенной соответственно с магистралью оборотной воды от производственного оборудования 24 в тепличный комплекс сельскохозяйственного назначения 40, где используется тепло от системы оборотного водоснабжения производственного оборудования для нагрева посевной земли. Нагретый воздух после каплеуловителей 8, 20 поступает в роторный ветродвигатель 37, размещенный на корпусе эжекционного устройства 2, в котором потенциальная энергия турбулентного потока используется для получения электрической энергии.

В качестве теплиц для тепличного комплекса сельскохозяйственного назначения могут быть использованы:

- теплицы ТД УРОЖАЙ г. Санкт-Петербург;

- теплицы ООО "Завод Готовых Теплиц" г. Санкт-Петербург.

Сопоставительный анализ изобретения позволяет сделать вывод, что новым является то, что система оборотного водоснабжения соединена с тепличным комплексом сельскохозяйственного назначения для использования тепла, образующегося в процессе охлаждения производственного оборудования для нагрева посевной земли.

В устройстве для охлаждения оборотной воды заявителем не выявлены известные технические решения, идентичные совокупности признаков заявленного устройства, что определяет, по мнению заявителя, соответствие критерию «новизна».

Сравнение предполагаемого решения с другими техническими решениями в данной области техники позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения «изобретательный уровень».

Использование низкопотенциального тепла оборотной воды от производственного оборудования для нагрева посевной земли тепличного комплекса сельскохозяйственного назначения при пониженных температурах окружающего воздуха в осенний, зимний и весенний периоды года не только обеспечит непосредственное охлаждение воды, но и позволит создать необходимые температурные условия посевной земли для выращивания товарной сельскохозяйственной продукции, а также отказаться от применения водогрейного котла, работающего на газовом или других видах топлива, и, как следствие, исключить вредные выбросы в окружающую среду с уходящими в дымовую трубу дымовыми газами.

Обеспечение оптимальной температуры посевной земли осуществляется путем изменения расхода оборотной воды от производственного оборудования.

Для снабжения теплом тепличного комплекса сельскохозяйственного назначения необходимо использование автономной котельной установки с водогрейным котлом, работающим на природном газе или других видах топлива. Расход природного газа на обогрев тепличного комплекса сельскохозяйственного назначения составит:

где G_B=2000 кг/ч - расход горячей воды на тепличный комплекс сельскохозяйственного назначения;

i₁=80,1 ккал/кг - теплосодержание воды на входе в тепличный комплекс сельскохозяйственного назначения при t=80°С;

i₂=40,1 ккал/кг - теплосодержание воды на выходе из тепличного комплекса сельскохозяйственного назначения при t=40°С;

- низшая теплотворная способность природного газа;

η - КПД водогрейного котла.