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, C02B 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 цельнофакельными 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 выполнен в виде модуля из слоев полимерных ячеистых труб, трубы выполнены цилиндрическими, размещены во всех слоях параллельно друг другу и сварены по торцам модуля между собой в местах соприкосновения, при этом полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки труб, а каплеотделитель представляет собой собранные в пакет гофрированные перфорированные листы, закрепленные по краям каркасом, в виде вертикальных жестко связанных между собой штанг.

На фиг.1 изображена схема пленочной вентиляторной градирни, на фиг.2 - вид сбоку на вентиляторную градирню, на фиг.3 - ороситель градирни в аксонометрии, на фиг.4 - каплеотделитель градирни в аксонометрии, на фиг.5, 6, 7 - варианты оросителя градирни в аксонометрии.

Вентиляторная градирня (фиг.1 и 2) пленочного типа представляет из себя испарительную градирню открытого типа и при весьма умеренном энергопотреблении обеспечивает приготовление воды, используемой в целях охлаждения с температурой на 5°C 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 цельнофакельными 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 посредством хомутов с замками цельнофакельные 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°C до +55°C.

Ороситель 6 (фиг.3), используемый в градирне, выполнен в виде модуля из слоев 9 полимерных ячеистых труб 10. Трубы ориентированы во всех слоях 9 параллельно друг другу и спаяны по торцам 11 модуля между собой в местах 12 соприкосновения. Полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами 13, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки труб 10, а каждая из труб по внешней поверхности обмотана взаимопересекающимися нитями.

Трубы в модуле могут быть расположены наклонно (фиг.5). Трубы могут быть выполнены извилистыми (фиг.6). Трубы могут быть собраны из гофрированных листов, которые сварены по краям гофр, причем структура каналов может быть как прямой, извилистой, наклонной, так и состоящей из комбинаций этих форм (фиг.7).

Ороситель градирни работает следующим образом.

Вода, разбрызгиваемая форсунками, поступает на ороситель и стекает тонкой пленкой без каплеобразования по его элементам. При этом происходит равномерный тепломассообмен по всему объему оросителя, а следовательно, повышается охлаждающая способность оросителя и снижается материалоемкость.

Используется ороситель с водой, до 50 мг/л, в слабощелочных и слабокислотных растворах, с водой, содержащей нефтепродукты. Трубы не подвержены биологическому обрастанию, так как выполнены из полипропилена. Используются в среде как кислой, так и щелочной, т.е. с водой: 7<рH<7.

Структура каналов может быть как прямой, извилистой, наклонной, так и состоящей из комбинаций этих форм. Легко промываются и очищаются водой под напором. Допускается многократная перекладка при ремонтах и реконструкциях. Высокая механическая прочность. Высокая охлаждающая эффективность, элементы не разрушаются и не деформируются при температуре -55°C÷+70°C.

Модули изготавливаются любых размеров, под любые виды и размеры опорных конструкций. Требуемое охлаждение воды в реальных условиях достигается выбором оптимального соотношения тепломассообмена и аэродинамического сопротивления всех элементов градирни.

За счет развитой структуры формирования капельной воды поверхность теплообмена достигает 400 м²/м³. Количество нитей, форма и шаг их расположения в конструкции выбирается под конкретную производительность градирни.

Например, в модуле размером 800×400×400 увеличена насыщенность объема взаимопересекающимися нитями в насадке при сохранении наклонных и перекрестных аэродинамических каналов сечением 50×50 мм. Насыщенность оросителей нитями: протяженность нитей - 1875 погонных метров на квадратный метр оросителя. Это позволяет увеличить тепломасообменные свойства оросителя в 1,3 раза, при сохранении малых значений аэродинамического сопротивления в пределах.

Оросители обладают высокими показателями химической и механической прочности, пригодны для использования в оборотных системах с содержанием взвешенных частиц до 2500 мг/л.

Капельные и капельно-пленочные конструкции эффективно работают в любых типах градирен. В отличие от пленочных, капельные и капельно-пленочные оросители позволяют снизить энергозатраты при их применении в поперечноточных градирнях, в которых воздух движется перпендикулярно падающему капельному потоку.

Каплеотделитель 7 (фиг.4) представляет собой собранные в пакет гофрированные перфорированные листы, закрепленные по краям каркасом, в виде вертикальных жестко связанных между собой штанг.

Выполнение градирни таким образом позволяет придать торцам модуля свойства диафрагм жесткости. Это дает возможность избежать просадки слоев оросителя, т.е. обеспечить при монтаже и сохранить в процессе эксплуатации оптимальную геометрию изогнутых ячеистых поверхностей труб для создания по всему объему оросителя тонкой водяной пленки без каплеобразования. Так достигается равномерность тепломассообмена, и, следовательно, повышается охлаждающая способность оросителя и снижается его материалоемкость. Дополнительную жесткость конструкции придает заполнение труб и межтрубного пространства полыми полимерными шарами 13.

При этом для увеличения жесткости конструкции трубы в смежных слоях могут быть размещены в шахматном порядке относительно друг друга.

Ячеистые полимерные трубы 10 получают методом экструзии, нарезают на секции, длина которых соответствует длине боковой стороны модуля, и укладывают в кондуктор, соблюдая необходимое направление укладки, т.е. располагая трубы 10 параллельно друг другу. После накопления в кондукторе необходимого количества труб 10 к их торцам подводят нагревательные элементы и сваривают их между собой в местах 12 соприкосновения. За счет этого по торцам 11 модуля оросителя образуются диафрагмы жесткости, позволяющие ему в процессе эксплуатации сохранить исходную оптимальную геометрию своих элементов. Дополнительную жесткость конструкции придает более плотная укладка труб в шахматном порядке в смежных слоях.

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. 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.

Ороситель градирни работает следующим образом.

Вода, разбрызгиваемая форсунками, поступает на ороситель и стекает тонкой пленкой без каплеобразования по его элементам. При этом происходит равномерный тепломассообмен по всему объему оросителя, а следовательно, повышается охлаждающая способность оросителя и снижается материалоемкость.

Через каплеотделитель 7 воздушные массы проходят без отклонений и без образования турбулентных потоков, ухудшающих охлаждающую способность градирни. Он обеспечивает максимально эффективное каплеулавливание как башенных, так и вентиляторных градирен.

Исследования водоуловителя показали его надежность и эффективность водоулавливания, что позволяет при достаточно больших скоростях воздуха 2,5÷3,0 м/с обеспечивать 100% улавливание капель воды. Для сравнения скорости воздуха в башенных градирнях составляют от 0,8 до 2,0 м/с.

В отличие от конструкций каплеотделителей, имеющих рядное расположение в виде линейных волнообразных или уголковых сплошных элементов, гофрированные перфорированные листы, закрепленные по краям каркасом, не отклоняют воздушные потоки в разные стороны и не создаются разнонаправленные восходящие динамические воздушные потоки, которые вызывают поломку лопастей и повышенную вибрацию при работе электродвигателей вентиляторных градирен.