Результат интеллектуальной деятельности: ОРОСИТЕЛЬ ПРОТИВОТОЧНОЙ ГРАДИРНИ

Настоящее изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам контактных аппаратов для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

В настоящее время существует много конструкций оросительных устройств противоточных градирен, состоящих из вертикально установленных пластин с различными выступами и впадинами, предназначенными для интенсификации теплообменных процессов. В качестве примера можно привести ороситель градирни по авторскому свидетельству СССР 1765682, в котором ороситель градирни содержит блок вертикальных листов с горизонтальными гофрами с криволинейной боковой поверхностью, имеющей радиус кривизны 19 - 31,4 длины гофра, и со сквозными отверстиями. Как правило, такие пластины подвешиваются на связующих элементах и сверху на них разбрызгивают охлаждаемую воду, как это известно из выложенной заявки DE 3415562.

Указанные оросительные устройства наряду с определенными достоинствами (обеспечение большой поверхности теплообмена на один квадратный метр оросителя) обладают рядом существенных недостатков.

В оросителях такого типа практически полностью отсутствует перенос жидкости в направлении, перпендикулярном плоскости пластин (даже при наличии перфорации). Кроме того, при малой толщине пластин происходит их выкрашивание под действием струй воды из разбрызгивающих сопел. Еще одним серьезным недостатком оросителей такого типа является то обстоятельство, что при эксплуатации градирни в зимнее время идет процесс обледенения пластин и резко увеличивается нагрузка на пластины. Поскольку в градирнях пластины устанавливаются на жесткие решетки (как, например, в патенте GB 1085223), то в местах контакта листов и решетки происходит смятие кромок пластин, что приводит к увеличению аэродинамического сопротивления оросителя и одновременно к выкрашиванию пластин.

Для обеспечения равномерности распределения жидкости по поверхности теплообменных пластин применяют перераспределяющие блоки, которые могут иметь различную конструкцию. Так, в оросителе, описанном в Европейском патенте ЕР 0371475, над блоком оросительных пластин размещен распределительный блок, выполненный в виде решетки. Недостаток такого выполнения распределительного блока заключается в том, что он не обеспечивает равномерного распределения орошающей жидкости вдоль и поперек оросительных пластин.

Наиболее близким аналогом изобретения является ороситель противоточной градирни, включающий перераспределяющий блок, размещенный над блоком вертикально установленных оросительных пластин с выступами и впадинами, известный из патента Франции 2431670 по М.кл. F 28 F 25/08. В этом оросителе перераспределяющий блок выполнен из хаотично размещенных переплетенных нитей, преимущественно металлических, на которые сверху попадает вода, разбрызгиваемая из форсунок.

Основным недостатком такого оросителя является то, что он имеет одинаковое и достаточно большое сопротивление перемещению попадающей на него воды как в продольном, так и в поперечном направлении относительно плоскости оросительных пластин, что ведет к неравномерному распределению попадающей на пластины воды.

В основу изобретения положено создание оросителя противоточной градирни, в котором происходит равномерное распределение воды, падающей из форсунок, по площади поперечного сечения блока оросительных пластин.

Технический результат, который может быть получен при реализации предложенного оросителя, заключается в повышении эффективности работы оросителя за счет достижения равномерности стекания воды по оросительным пластинам и увеличении срока службы оросительных пластин за счет исключения выкрашивания пластин под действием струй падающей воды и действия контактных усилий в местах закрепления оросительных пластин.

Поставленная задача решена за счет того, что ороситель противоточной градирни, включающий перераспределяющий блок, размещенный над блоком вертикально установленных оросительных пластин с выступами и впадинами, снабжен блоком подстилающих элементов, размещенным под блоком оросительных пластин, при этом перераспределяющий блок и блок подстилающих элементов выполнены каждый из нескольких слоев сетчатых труб, причем оси труб, расположенных в каждом слое, параллельны между собой и перекрещиваются под прямым углом с осями труб, расположенных в каждом соседнем слое, при этом высота перераспределяющего блока в 4-8 раз превышает расстояние между соседними оросительными пластинами.

Возможно выполнение оросителя, в котором сетчатые трубы имеют цилиндрическую форму.

Возможно также выполнение, когда сетчатые трубы в своем поперечном сечении имеют треугольную форму.

Предпочтительно выполнение оросителя, в котором высота подстилающего блока в 2 - 4 раза превышает расстояние между соседними оросительными пластинами.

Целесообразно выполнение оросителя, в котором оросительные пластины установлены с возможностью опоры на блок подстилающих элементов.

Изобретение поясняется двумя фигурами, где на фиг. 1 представлена схема оросителя противоточной градирни, а на фиг. 2 - рисунок единичной трубы, входящей в перераспределяющий блок и блок подстилающих элементов.

Ороситель противоточной градирни содержит перераспределяющий 1 блок, расположенный над блоком 2 оросительных пластин. Ниже блока 2 оросительных пластин расположен блок 3 подстилающих элементов, который составлен из нескольких слоев отдельных сетчатых труб 4. Охлаждаемая вода подается сверху, разбрызгиваясь из форсунок 5, расположенных над поверхностью перераспределяющего блока. Теплообмен между охлаждаемой водой и подаваемым снизу воздухом происходит на поверхности оросительных пластин 6, из которых составлен блок 2 оросительных пластин.

Работа оросителя осуществляется следующим образом. Охлаждаемая вода, разбрызгиваясь из форсунок 5, падает с высоты 2 - 3 метра и попадает на поверхность перераспределяющего блока 1, состоящего из нескольких слоев сетчатых труб 4. Каждая сетчатая труба 4 может быть выполнена из полимерного материала или из металлической сетки. Попадающая на первый слой труб 4 вода распределяется более равномерно по поверхности первого слоя и проникает внутрь каждой трубы. Сопротивление перемещению воды внутри каждого слоя перераспределительного блока 1 существенно неравномерно во взаимно перпендикулярных направлениях - вдоль и поперек осей сетчатых труб 4, расположенных в данном слое, а следовательно, вдоль и поперек плоскости оросительных пластин 6. Исходя из этого, попавшая внутрь труб первого - самого верхнего слоя перераспределительного блока 1 вода будет перераспределяться преимущественно в одном направлении, проникая одновременно внутрь труб 4 второго слоя. Во втором слое перераспределительного блока 1 вода будет перераспределяться в направлении, перпендикулярном направлению перераспределения в первом слое. Далее в следующих слоях перераспределительного блока 1 процесс перераспределения повторяется.

Экспериментально установлено, что, с точки зрения достижения необходимого распределения воды по площади поперечного сечения блока 2 оросительных пластин и предотвращения возникновения значительных сопротивлений перемещению встречных потоков воды и воздуха, оптимально перераспределяющий блок 1 изготавливать из нескольких слоев труб, причем суммарная высота блока должна в 4 - 8 раз превышать расстояние между соседними оросительными пластинами 6 в блоке 2 оросительных пластин. При этом в каждых двух соседних слоях оси сетчатых труб 4 перекрещиваются между собой под прямым углом, что обеспечивает равномерность распределения охлаждаемой воды по площади. Сами сетчатые трубы могут иметь различную форму в поперечном сечении. В качестве примера на фиг. 2 приведен рисунок трубы с треугольным поперечным сечением, но практически сечение может представлять любую замкнутую кривую.

После перераспределения падающей воды в перераспределяющем блоке 1 по площади охлаждаемая вода попадает на поверхность оросительных пластин 6. Поскольку в процессе перемещения по слоям перераспределяющего блока 1 вода потеряла свою кинетическую энергию, попадание воды на верхние кромки оросительных пластин 6 не сопровождается выкрашиванием этих кромок, что наблюдается в оросителях с другими конструкциями перераспределяющих блоков. Равномерное распределение воды по площади поперечного сечения блока 2 оросительных пластин позволило исключить неравномерности в работе пластин 6, расположенных в различных частях поперечного сечения блока 2 оросительных пластин, что в свою очередь привело к увеличению теплоотдачи охлаждаемой воды и повышению КПД градирни.

Ниже блока 2 оросительных пластин расположен блок 3 подстилающих элементов. Этот блок выполняет две функции. С одной стороны, он является поддерживающим для пластин 6. Блок 2 оросительных пластин, расположенный над блоком 3 подстилающих элементов, опирается своими пластинами 6 на сетчатые трубы 4, из нескольких слоев которых состоит блок 3. Такая опора предохраняет нижние кромки оросительных пластин от смятия и выкрашивания, что увеличивает срок их службы и, кроме того, не ведет к увеличению сопротивления воздуха на входе в ороситель. С другой стороны, блок 3 подстилающих элементов служит распределителем воздушного потока, поступающего на ороситель, что ведет к более равномерному охлаждению потока поступающей навстречу воды.

Экспериментально определено, что высота блока 3 подстилающих элементов должна в 2 - 4 раза превышать расстояние между оросительными пластинами, т. е. составлять примерно половину высоты перераспределяющего блока 1. При меньшей толщине блока 3 он сминается, не выдерживая нагрузки вышерасположенных блоков, а при большей толщине ухудшаются условия воздухораспределения.

В целом ороситель, выполненный согласно настоящему изобретению, позволяет повысить эффективность работы градирни за счет улучшения условий теплообмена между встречными потоками охлаждаемой воды и охлаждающего воздуха, а также увеличить срок работы блока 2 оросительных пластин.