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 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 Б.С, Фарфоровский В.Б. Охладители циркуляционной воды тепловых электростанций, Ленинград, Энергия, 1972).

Однако данные оросители имеют большую материалоемкость, высокое гидравлическое сопротивление потоку охлаждающего воздуха, низкую удельную поверхность контакта фаз и невысокую эксплуатационную надежность вследствие ограниченной водостойкости деревянных оросителей и расслаивания асбоцементных оросителей при размораживании. Кроме того, использование асбеста вредно с точки зрения его отрицательного влияния на окружающую среду.

Известны также оросители из полимерных материалов, например оросительные устройства, выполненные в виде блока пластмассовых труб (см., например, РФ №2141616, кл. F28F 25/00, опубл. 20.11.1999 и №2141617, кл. F28F 25/08, опубл. 20.11.1999)

Данные оросители являются более эффективными и водостойкими. Однако и эти оросители имеют сравнительно высокое аэродинамическое сопротивление и, кроме того, недостатком этих оросителей является сложность сборки блока в процессе его изготовления.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является блок оросителя градирни, содержащий скрепленные между собой вертикальные гофрированные листы с гранеными гофрами, причем последними при скреплении гофрированных листов между собой образованы каналы (см. патент US №5124087, кл. B01F 3/04, опубл. 23.06.1992).

Описанное выше 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.

Технической проблемой изобретения является снижение аэродинамического сопротивления при более равномерном пленочном распределении потоков воды по стенкам трубообразных каналов блоков оросителя градирни.

Техническим результатом, достигаемым от использования изобретения, является повышение интенсивности тепломассообмена при повышении надежности работы оросителя градирни.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что блок оросителя градирни содержит скрепленные между собой вертикальные гофрированные листы с гранеными гофрами, причем последними при скреплении гофрированных листов между собой образованы каналы, при этом каждый канал образован прямолинейными входным, выходным, перепускными и промежуточными участками, оси входного и выходного участков расположены вдоль общей для них вертикальной линии, входной, выходной и перепускные участки каналов в поперечном сечении выполнены в форме шестиугольника, смежные с входным и выходным участками промежуточные участки выполнены наклонными, образуют с указанной выше общей вертикальной линией угол от 40° до 60° и сообщены между собой посредством двух вертикальных ромбообразных в поперечном сечении промежуточных участков, сообщенных между собой и с наклонными промежуточными участками посредством вертикальных перепускных участков, причем наклонные промежуточные участки смежных вертикальных гофрированных листов выполнены с противоположным наклоном по отношению к вертикальной линии с образованием треугольных в поперечном сечении промежуточных участков, сообщающихся между собой в месте их пересечения, грани гофров, образующих промежуточные участки, выполнены с поперечными гофрами, а грани гофров, образующих поперечное сечение в виде шестиугольника, выполнены плоскими, при этом на гранях гофров входного, выходного и перепускных участков смежных вертикальных гофрированных листов выполнены пустотелые выпуклости и впадины, посредством которых путем вставки друг в друга выпуклости одного вертикального гофрированного листа расположены во впадинах смежного с ним вертикального гофрированного листа, и вертикальные гофрированные листы таким образом зафиксированы относительно друг друга.

В ходе исследования работы оросителей, собранных из вертикальных гофрированных листов, было выявлено, что можно создать конструктивно простой блок оросителя, собранный из однотипных гофрированных листов, которые при транспортировке занимают мало места за счет их плотной укладки друг на друга. При сборке оросителя не требуется специальная раскладка листов. Из гофрированных листов легко и быстро собираются на месте монтажа градирни блоки оросителя, состоящие из вертикально установленных листов, жестко зафиксированных относительно друг друга с помощью выполненных на листах выпуклостей и впадин. Выполнение оросителя с однотипными, образованными гофрами прямыми, рас положенными под углом друг к другу участками каналов, образованных гофрами смежных листов, позволяет получить каналы, выполненные в виде ломаной линии, причем входной, выходной и перепускные участки каждого из каналов в поперечном сечении выполнены в форме шестиугольника, а расположенные между ними промежуточные участки в поперечном сечении выполнены ромбообразными, расположенными между треугольными в поперечном сечении каналами, перекрестно расположенными и сообщающимися между собой в месте их пересечения, оси входного и выходного участков каждого канала расположены вдоль общей для них вертикальной линии, оси смежных с ними треугольных в поперечном сечении участков образуют с указанной выше общей вертикальной линией угол от 40° до 60° и сообщены между собой посредством двух вертикальных промежуточных участков, сообщенных между собой и с установленными под углом промежуточными участками посредством вертикальных перепускных участков с поперечным сечением в виде шестиугольника, грани гофров, образующих ромбообразные и треугольные в поперечном сечении промежуточные участки, выполнены с поперечными гофрами, а грани гофров шестиугольных в поперечном сечении перепускных вертикальных участков выполнены гладкими, при этом на гранях гофров входного, выходного и перепускных участков смежных вертикальных гофрированных листов выполнены пустотелые выпуклости и впадины, посредством которых путем вставки друг в друга выпуклости одного листа расположены во впадинах смежного с ним листа, а вертикальные гофрированные листы таким образом зафиксированы относительно друг друга.

Как результат, представляется возможность создать блоки оросителя градирни с относительно низким аэродинамическим сопротивлением, а, с другой стороны, создать из тонких листов жесткую конструкцию оросителя, обеспечивая при этом высокую эффективность тепломассообмена. В результате взаимодействия с выступами и перетоками между треугольными каналами поток воздуха интенсивно завихряется. Падающие сверху капли воды, попадая в завихренный поток воздуха, отбрасываются на стенки канала и стекают по ним в виде пленки, что позволяет добиться высокой эффективности теплообмена.

В ходе проведенного исследования была подтверждена целесообразность выполнения указанных участков каналов под углом к вертикали от 40° до 60°. Выполнение наклона от вертикали менее 40° не позволяет организовать такое завихрение потока, чтобы все капли воды осаждались на стенках каналов уже в верхней их части, что приводит к снижению эффективности теплообмена и необходимости увеличения высоты блока оросителя. Выполнение наклона под углом к вертикали более 60° позволяет интенсифицировать турбулизацию, но одновременно растет аэродинамическое сопротивление и, как следствие, снижается эффективность теплообмена между охлаждаемой водой и охлаждающим воздухом. Таким образом описанная выше совокупность существенных признаков позволила получить наиболее оптимальный результат между эффективностью теплообмена и аэродинамическим сопротивлением.

На фиг. 1 представлено фото вида сбоку на гофрированный лист блока оросителя.

На фиг. 2 представлено аксонометрическое изображение гофрированного листа блока оросителя.

На фиг. 3 представлено фото вида сверху на блок оросителя градирни.

На фиг. 4 представлено увеличенно аксонометрическое изображение верхнего участка гофрированного листа блока оросителя градирни.

На фиг. 5 представлено увеличенно аксонометрическое изображение среднего участка гофрированного листа блока оросителя градирни.

Блок оросителя градирни содержит скрепленные между собой вертикальные гофрированные листы 1 с гранеными гофрами 2.

Гофрами 2 при скреплении гофрированных листов 1 между собой образованы каналы 3. Каждый канал 3 образован прямолинейными входным 4, выходным 5, перепускными 6 и промежуточными 7 участками.

Оси входного 4 и выходного 5 участков каждого канала 3 расположены вдоль общей для них вертикальной линии.

Входной 4, выходной 5 и перепускные 6 участки каналов 3 в поперечном сечении выполнены в форме шестиугольника. Смежные с входным 4 и выходным 5 участками промежуточные участки 7 выполнены наклонными, образуют с указанной выше общей вертикальной линией угол α от 40° до 60° и сообщены между собой посредством двух вертикальных ромбообразных в поперечном сечении промежуточных участков 7, сообщенных между собой и с наклонными промежуточными участками 7 посредством вертикальных перепускных участков 6, причем наклонные промежуточные участки 7 смежных вертикальных гофрированных листов 1 выполнены с противоположным наклоном по отношению к вертикальной линии с образованием треугольных в поперечном сечении промежуточных участков 7, сообщающихся между собой в месте их пересечения.

Грани гофров 2, образующих промежуточные участки 7, выполнены с поперечными гофрами 8, а грани гофров 2, образующих поперечное сечение в виде шестиугольника, выполнены плоскими.

На гранях гофров 2 входного 4, выходного 5 и перепускных участков 7 смежных вертикальных гофрированных листов 1 выполнены пустотелые выпуклости 9 и впадины 10, посредством которых путем вставки друг в друга выпуклости 9 одного вертикального гофрированного листа 1 расположены во впадинах 10 смежного с ним вертикального гофрированного листа 1, и вертикальные гофрированные листы 1 таким образом зафиксированы относительно друг друга.

Таким образом, сформирован описанный выше блок оросителя градирни.

Ороситель градирни работает следующим образом.

Охлаждающий воздух поступает из нижней части градирни за счет естественной тяги в башенных градирнях и принудительного движения в вентиляторных градирнях. Охлаждаемую воду сверху от блоков оросителя равномерно разбрызгивают по площади, образованной блоками оросителя из гофрированных листов 1. В блоках оросителя тепломассообмен между движущимися в противотоке каплями воды и воздуха происходит на поверхности трубообразных каналов 3.

После контакта капель воды со стенками трубообразных каналов 3 в результате взаимодействия с поперечными гофрами 8 поток воздуха завихряется. Жидкость, в результате взаимодействия с завихренным потоком воздуха и стенками гофров 2, осаждается на стенках и движется по стенкам трубообразных каналов 3 в виде пленки.

Данное изобретение позволяет решить задачу создания оросителя градирни, удобного для монтажа и транспортировки при одновременных упрощении и удешевлении монтажных и ремонтных работ в градирнях и может быть использована в устройствах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контакте охлаждаемой воды и охлаждающего ее воздуха с высокой интенсивностью тепломассообмена при одновременном повышении надежности работы оросителя градирни.