Результат интеллектуальной деятельности: Блок оросителя градирни

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами.

В испарительных градирнях широко распространены блочные оросители капельного и пленочного типа, выполненные из деревянных реек, а также из плоских или волнистых асбоцементных листовых щитов толщиной до 7 мм (см., например, книгу Фарфоровский B.C., Фарфоровский В.Б. Охладители циркуляционной воды тепловых электростанций. Л.: Энергия, 1972).

Оросителей данного типа отличает большая материалоемкость, высокое гидравлическое сопротивление потоку охлаждающего воздуха, низкая удельная поверхность контакта фаз и невысокая эксплуатационная надежность вследствие ограниченной водостойкости деревянных оросителей и расслаивания асбоцементных оросителей при размораживании. Кроме того, использование асбеста нецелесообразно с точки зрения его вредного влияния на окружающую среду.

Известен также блок оросителя градирни, содержащий скрепленные между собой вертикальные гофрированные листы с гранеными гофрами, причем при скреплении гофрированных листов между гофрами образованы трубообразные каналы, а на поверхности граней гофров, обращенной внутрь трубообразных каналов, выполнены выступы и впадины (см. патент US №5124087, кл. B01F 3/04, 23.06.1992).

Такое выполнение блока оросителя градирни позволило повысить надежность работы в зимнее время за счет уменьшения намерзания льда и перераспределения охлаждающей воды от периферии к центру. Однако это привело к неравномерному распределению контактирующих потоков воды и охлаждающего воздуха по сечению оросителя и, как следствие, к повышению аэродинамического сопротивления и снижению интенсивности тепломассообмена.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является блок оросителя градирни, содержащий пакет гофрированных листов из полимерного материала с параллельными гофрами, причем смежные гофрированные листы оросителя скреплены между собой с образованием гофрами каналов (см. патент RU №2428645, кл. F28F 25/08, опубл. 10.09.2011).

В этом блоке обеспечено более равномерное распределение потоков воды по сечению градирни, однако при этом имеет место недостаточно высокая удельная поверхность контакта газообразной и жидкой фаз при их противоточном течении.

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков за счет оптимизации противоточного течения жидкой и газообразной фаз в оросителе градирни.

Техническим результатом, достигаемым от использования изобретения, является повышение интенсивности тепломассообмена за счет исключения прямолинейного течения жидкой и газообразной фаз в каналах оросителя.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что блок оросителя градирни содержит пакет гофрированных листов из полимерного материала с параллельными гофрами, смежные гофрированные листы оросителя скреплены между собой с образованием гофрами каналов, причем гофрами образованы входные и выходные каналы, выполненные в виде образованных гофрами шестигранных призм, а между ними гофрами образованы три яруса каналов, причем два яруса каналов крайние и между ними расположен средний ярус каналов, каналы крайних ярусов непосредственно сообщены один с входными каналами, а другой с выходными каналами, а каналы среднего яруса сообщены с каналами крайних ярусов, при этом каналы крайних и среднего ярусов выполнены в виде четырехгранных призм, каждый входной канал и каждый выходной канал сообщен с двумя смежными каналами крайних ярусов, каналы среднего яруса смещены относительно каналов крайних ярусов таким образом, что каждый канал среднего яруса сообщен со стороны входа в него и со стороны выхода из него с двумя смежными каналами крайних ярусов, а на боковых гранях каналов крайних и среднего ярусов выполнены П-образные, синусоидальные или трапециевидные равные по ширине и глубине гофры, расположенные перпендикулярно.

Смежные гофрированные листы из полимерного материала соединены между собой посредством выполненных на сопрягаемых поверхностях входного и выходного каналов напротив друг друга на одном гофрированном листе шипа и на смежном с ним листе паза, вставленных друг в друга.

В ходе исследования работы оросителей, собранных из гофрированных листов, было выявлено, что можно создать относительно простую конструкцию блоков оросителя за счет выполнения блоков оросителя из однотипных гофрированных листов, что позволяет значительно упростить технологический цикл изготовления, хранения и сборки блока оросителя. Блок оросителя легко и быстро собирается на месте монтажа градирни с формированием оросителя требуемого размера в зависимости от размеров градирни. Выполнение оросителя с каналами с зигзагообразным противоточным течением жидкой и газообразной фаз позволяет, с одной стороны, обеспечить относительно низкое аэродинамическое сопротивление и создать из тонких листов жесткую конструкцию оросителя, а с другой стороны, обеспечить высокую эффективность тепломассообмена. Набегающий снизу поток охлаждающего воздуха обтекает выполненные на гранях каналов выступы, что в сочетании с зигзагообразным течением потоков в каналах усиливает турбулизацию протекающих по каналам потоков сред, в первую очередь потока воздуха, а падающие сверху капли воды, попадая в такой поток воздуха, отбрасываются на стенки каналов и стекают по ним преимущественно в виде пленки, что и позволяет добиться высокой эффективности теплообмена.

На фиг. 1 представлена фотография вида сбоку на блок оросителя градирни.

На фиг. 2 представлена фотография фрагмента блока оросителя градирни в месте выполнения шипа и паза.

Блок оросителя градирни содержит пакет гофрированных листов 1 из полимерного материала с параллельными гофрами 2. Смежные гофрированные листы 1 оросителя скреплены между собой с образованием гофрами каналов.

Гофрами образованы входные 3 и выходные 4 каналы, выполненные в виде образованных гофрами 2 шестигранных призм, а между ними гофрами 2 образованы три яруса каналов, причем два яруса 5 и 6 каналов крайние и между ними расположен средний ярус 7 каналов.

Каналы крайних ярусов 5 и 6 непосредственно сообщены один 5 - с входными каналами 3, а другой 6 - с выходными каналами 4.

Каналы среднего яруса 7 сообщены с каналами крайних ярусов 5 и 6, при этом каналы крайних 5 и 6 и среднего 7 ярусов выполнены в виде четырехгранных призм. Каждый входной канал 3 и каждый выходной канал 4 сообщен с двумя смежными каналами крайних ярусов, соответственно 5 и 6. Каналы среднего яруса 7 смещены относительно каналов крайних ярусов 5 и 6 таким образом, что каждый канал среднего яруса 7 сообщен со стороны входа в него и со стороны выхода из него с двумя смежными каналами крайних ярусов, соответственно 5 и 6, а на боковых гранях каналов крайних 5 и 6 и среднего 7 ярусов выполнены П-образные, синусоидальные или трапециевидные, равные по ширине и глубине гофры 8, расположенные перпендикулярно гофрам 2 листов 1 блока оросителя.

Смежные гофрированные листы 1 из полимерного материала соединены между собой посредством выполненных на сопрягаемых поверхностях входного 3 и выходного 4 каналов напротив друг друга на одном гофрированном листе 1 шипа 9 и на смежном с ним гофрированном листе 1 паза 10, вставленных друг в друга.

При работе градирни охлаждающий воздух поступает из нижней части градирни за счет естественной тяги в башенных градирнях и принудительного движения в вентиляторных градирнях. Охлаждаемую воду сверху от оросителя равномерно разбрызгивают по площади, образованной блоками гофрированных листов 1 оросителя. В оросителе тепломассообмен между движущимися в противотоке каплями воды и воздуха происходит на поверхности образованных гофрами 2 входных каналов 3 каналов крайних ярусов 5 и 6, среднего яруса 7 и выходных каналов 4 после контакта капель воды со стенками образованных гофрами 2 каналов на волнистой поверхности пленки воды, образованной стекающими каплями воды при обтекании выступов и впадин гофров 8 гофрированных листов 1, причем в результате взаимодействия с выступами и впадинами поток воздуха турбулизуется. Основная масса воздуха движется в центральной части каналов 3, 4 и каналов крайних ярусов 5 и 6 и среднего яруса 7 блока оросителя градирни, а жидкость, в результате взаимодействия с потоком воздуха и стенками каналов 3, 4 и каналов крайних ярусов 5 и 6 и среднего яруса 7, осаждается на стенках указанных выше каналов и движется по стенкам этих каналов преимущественно в виде пленки.

Данное изобретение позволяет решить задачу создания блока оросителя градирни, удобного для монтажа и транспортировки, что позволяет его использовать в устройствах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контакте охлаждаемой воды и охлаждающего ее воздуха.