Результат интеллектуальной деятельности: ВЕНТИЛЯТОРНАЯ ГРАДИРНЯ КОЧЕТОВА

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности, к градирням.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является градирня по патенту РФ №2418250, С02В 1/10, содержащая корпус, разбрызгивающее устройство, бак для сбора жидкости и вентилятор (прототип).

Недостатком градирни является сравнительно невысокая эффективность из-за невысокой степени распыла жидкости форсунками и неэкономичность из-за перерасхода воды за счет отсутствия пластинчатого оросителя и каплеуловителя.

Технический результат - повышение производительности работы градирни.

Это достигается тем, что в градирне вентиляторной, содержащей корпус, разбрызгивающее устройство, бак для сбора жидкости и вентилятор, корпус состоит из двух частей - верхней части, включающей ороситель и каплеотделитель, между которыми расположен коллектор разбрызгивающего устройства с форсунками и нижней части, в которой расположен бак-водосборник для сбора охлаждаемой воды с установленным на нем вентилятором, причем корпус изготовлен из тонколистовой нержавеющей стали, а в баке-водосборнике имеется диффузор, который представляет собой часть корпуса и соединен с вентилятором, выполненным с пластиковым рабочим колесом и многоскоростным электродвигателем, позволяющим в процессе работы, в зависимости от погодных условий, изменять производительность градирни за счет изменения расхода воздуха, а ороситель содержит сложенные слоями параллельно друг другу трубчатые элементы из термопластичного материала с решетчатой стенкой, причем по торцам трубчатые элементы сварены между собой, трубчатые элементы выполнены с треугольным поперечным сечением и между каждым слоем трубчатых элементов поперек трубчатых элементов вдоль каждого их торца проложена полоса из термопластичного материала, сваренная с трубчатыми элементами в местах их соприкосновения с полосой, причем в процессе сварки оплавляют торцевые участки трубчатых элементов и проложенных между ними полос и формируют в процессе оплавления монолитные торцевые стенки блока, причем полости каждого из трубчатых элементов и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки решетчатой стенки трубчатых элементов, а форсунка разбрызгивающего устройства содержит корпус, в который запрессован шнек, и штуцер для подвода жидкости, а корпус состоит из двух соосных, связанных между собой, цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра, при этом внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, например, запрессованный в нее, причем внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку, а внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположен штуцер, жестко закрепленный в ней, например, посредством резьбового соединения, через герметизирующую прокладку, при этом внутри штуцера соосно выполнено цилиндрическое отверстие, переходящее в осесимметрично расположенный диффузор, который соединен с цилиндрической камерой, образованной внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра, и торцевой поверхностью шнека.

На фиг.1 изображена схема пленочной вентиляторной градирни, на фиг.2 - вид сбоку на вентиляторную градирню, на фиг.3 - блок оросителя, на фиг.4 - схема форсунки.

Вентиляторная градирня (фиг.1 и 2) пленочного типа представляет из себя испарительную градирню открытого типа и при весьма умеренном энергопотреблении обеспечивают приготовление воды, используемой в целях охлаждения с температурой на 5°С ниже температуры наружного воздуха по сухому термометру. Градирня состоит из двух частей: верхней части, состоящей из корпуса 2, в нижней части которого находится ороситель 6, в верхней - каплеотделитель 7, а между ними расположены коллекторы 8 разбрызгивающего устройства с форсунками. В нижней части градирни, на основании 1 расположен бак-водосборник 4 для сбора охлаждаемой воды с установленным на нем вентилятором 3.

Корпус изготовлен из тонколистовой нержавеющей стали, что обеспечивает надежную многолетнюю эксплуатацию градирни, небольшой вес и, как следствие, возможность установки градирни на крышах производственных зданий. В конструкции бака 4 предусмотрен диффузор, который представляет собой часть корпуса и соединен с вентилятором, а также сливной патрубок 5.

Коллектор 8 разбрызгивающего устройства расположен в верхней части корпуса 2 и представляет собой систему параллельно соединенных труб с отверстиями, на которых в шахматном порядке закреплены форсунки.

Ороситель 6 и каплеотделитель 7 изготавливаются из пластика ПВХ (поливинилхлорид) с добавкой, обеспечивающей высокопрочный, химически стойкий пластик не поддерживающий горения и сохраняющий свои эксплуатационные свойства при температуре наружного воздуха от -60°С до +55°С.

Ороситель 6 (фиг.3), используемый в градирне представляет собой сложенные слоями параллельно друг другу трубчатые элементы 9 из термопластичного материала с решетчатой стенкой. По торцам 10 трубчатые элементы 9 сварены между собой, выполнены с треугольным поперечным сечением и между каждым слоем трубчатых элементов 9 поперек трубчатых элементов 9 вдоль каждого их торцов 10 проложена полоса 11 из термопластичного материала, сваренная с трубчатыми элементами 9 в местах их соприкосновения с полосой 11, причем в процессе сварки оплавляют торцевые участки трубчатых элементов 9 и проложенных между ними полос 11 и формируют в процессе оплавления монолитные торцевые стенки блока. Полости каждого из трубчатых элементов 9 и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами 12, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки решетчатой стенки трубчатых элементов 9.

Кроме того, в блоке насадки в поперечном сечении все трубчатые элементы 9 могут иметь одинаковое поперечное сечение и могут быть выполнены в форме равностороннего или равнобедренного треугольника. Трубчатые элементы 9 в слоях могут быть уложены таким образом, что в поперечном сечении трубчатые элементы 9 расположены один под другим или трубчатые элементы 9 в слоях могут быть уложены таким образом, что в поперечном сечении в соседних слоях трубчатые элементы 9 одного слоя расположены между трубчатыми элементами 9 соседнего слоя.

При использовании блока насадки в качестве оросителя воду, подлежащую охлаждению в градирне, разбрызгивают на ороситель, а затем она стекает по поверхности трубчатых элементов 9 и охлаждается встречным потоком воздуха, при этом в процессе эксплуатации жесткая конструкция блоков позволяет сохранять исходную конфигурацию собранного блока, что позволяет повысить эффективность процесса тепломассообмена в градирне.

При использовании блока насадки в качестве водоуловителя капли воды, которые уносятся вместе с воздушным потоком, при проходе несколько слоев трубчатых элементов 9 оседают на поверхности последних, собираются в большие капли и стекают обратно в бассейн градирни. Таким образом, предотвращается потеря воды с капельным уносом.

Форсунка (фиг.3) состоит из корпуса, состоящего из двух соосных, связанных между собой, цилиндрических втулок: втулки 17 большего диаметра и втулки 16 меньшего диаметра. Внутри втулки 16 меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек 13, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, например запрессованный в нее. Внешняя поверхность шнека 13 представляет собой винтовую канавку с правой (или левой) нарезкой. При этом между внутренней поверхностью втулки 16 меньшего диаметра и внешней поверхностью шнека 13 образована винтовая внешняя полость 15 шнека 13.

Внутри шнека 13 выполнено отверстие 14 с левой (или правой) винтовой нарезкой.

При этом направление винтовой нарезки отверстия 14, выполненного внутри шнека 13, может быть противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека.

Во втулке 17 большего диаметра, соосно ей, расположен штуцер 19, жестко закрепленный в ней, например, посредством резьбового соединения, через герметизирующую прокладку 18. Внутри штуцера 19 соосно выполнено цилиндрическое отверстие 20, переходящее в осесимметрично расположенный диффузор 21, который соединен с цилиндрической камерой 22, образованной внутренней поверхностью втулки 16 меньшего диаметра, и торцевой поверхностью шнека 13.

Градирня вентиляторная работает следующим образом.

Эффект охлаждения в градирне достигается за счет испарения - 1% циркулирующей через градирню воды, которая разбрызгивается форсунками и в виде пленки стекает в бак 4 через сложную систему каналов оросителя 6 навстречу потоку охлаждающего воздуха, нагнетаемого вентилятором 3.

Вихревая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 20 штуцера 19 в диффузор 21, а из него в камеру 22, из которой под давлением поступает одновременно по двум направлениям: во-первых, в винтовую внешнюю полость шнека 13, образуя внешний вращающийся поток жидкости, и, во-вторых, в отверстие 14 с винтовой нарезкой, образуя внутренний вращающийся поток жидкости.

На выходе из форсунки встречаются два вращающихся потока жидкости, причем один поток, например внутренний, совершает вращение в сторону, противоположную внешнему потоку, идущему по шнеку 13, либо может совершать попутное (одинаковое) вращение, если направление винтовых канавок совпадает. При взаимодействии вращающихся потоков на выходе из форсунки происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет их соударения в попутных или противоположно вращающихся потоках жидкости (внешнего и внутреннего). При этом суммарный мелкодисперсный вращающийся поток на выходе может иметь направление вращения, которое определяется гидравлическим сопротивлением соответственно внешней или внутренней винтовых полостей и канавок шнека 13, а может быть стационарным, в случае противоположного направления вращения потоков, и равенства их приведенных массовых скоростей.

Шнек 13 форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.

При среднем давлении подаваемой через цилиндрическое отверстие 20 жидкости под давлением 6…9 МПа обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч жидкости. Форсунка проста в изготовлении и обслуживании.

Эффективный каплеотделитель 7 позволяет снизить потери воды в результате капельного уноса. Количество капельной влаги, уносимое потоком воздуха, зависит от плотности орошения и при максимальном значении - 25 м³/(час×м²) не превышает 0,1% от величины объемного расхода охлаждаемой воды через градирню.