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 №2535624, 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 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 для сбора жидкости 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 насадкой, 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. 5-8 - варианты формы насадки, которой заполнены полости каждой из труб и межтрубное пространство оросителя.

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°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 цельнофакельными форсунками. В нижней части градирни, на основании 1 расположен бак 4 для сбора жидкости 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°С до +55°С.

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 насадкой - полыми полимерными шарами 13, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки труб 10.

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

На фиг. 5 изображена форма насадки, выполненной в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка, на фиг. 6 - форма насадки, выполненная в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы, на фиг. 7 - форма насадки, выполненная в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, на фиг. 8 - форма насадки, выполненная в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований.

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, позволяющую при достаточно больших скоростях воздуха 2,5÷3,0 м/с обеспечивать 100% улавливание капель воды. Для сравнения скорости воздуха в башенных градирнях составляет 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 работы электродвигателей вентиляторных градирен.