Результат интеллектуальной деятельности: Форсунка для распыления жидкости в градирне

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к конструктивным элементам градирен систем оборотного водоснабжения электростанций и промышленных предприятий, в частности к устройствам для разбрызгивания жидкости, установленным над оросителем.

Известно разбрызгивающее устройство, содержащее водовыпускной патрубок, установленный под водоподающей трубой, конический отражатель, установленный на тарелке с радиальными зубцами по периметру, размещенный вершиной напротив патрубка и скрепленный с ним посредством держателя, при этом разбрызгивающее устройство дополнительно снабжено кольцевым отражателем с радиальными зубцами по наружному и внутреннему периметрам и с радиальными упорами на нижней поверхности, причем кольцевой отражатель установлен на коническом отражателе с примыканием его зубцов, выполненных по внутреннему периметру, к поверхности конического отражателя в его средней части и с примыканием упоров к зубцам тарелки и к поверхности конического отражателя (патент RU №2043597, МПК F28F25/02, опубл. 10.09.1995).

Однако выполнение водоразбрызгивающего устройства одноярусным не позволяет добиться объемного разбрызгивания жидкости над оросителем, что приводит к снижению теплообмена между охлаждаемой жидкостью и охлаждающим ее потоком воздуха.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является форсунка для распыления жидкости в градирне, содержащая штуцер для подвода жидкости и последовательно расположенные по ходу потока жидкости три рассекателя потока жидкости, выполненные в виде шайб, причем первый рассекатель имеет диаметр, превышающий диаметр второго рассекателя, и соединен со штуцером и вторым рассекателем стойками, а третий рассекатель соединен стойками со вторым рассекателем и имеет диаметр меньше диаметра второго рассекателя, при этом первый и второй рассекатели выполнены с обращенными в сторону штуцера соосными продольной оси форсунки профилированными патрубками, на первом рассекателе, на его торцевой стенке, обращенной к штуцеру, выполнены радиальные зубцы, а третий рассекатель выполнен с конусообразной наружной поверхностью, расширяющейся по ходу потока жидкости (патент CN №203432447, МПК F28F 25/06, опубл. 12.02.2014).

Однако и данная форсунка, несмотря на создание объемного распыливания жидкости не позволяет добиться требуемого интенсивного теплообмена между охлаждаемой жидкостью и охлаждающим ее воздухом, что связано с неоптимальным распылением жидкости посредством первого по ходу потока жидкости распылителя, а также выполнения второго распылителя с гладкой наружной конической поверхностью.

Технической проблемой, решаемой в изобретении, является устранение выявленных в известных конструкциях форсунок недостатков.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность интенсификации теплообмена между охлаждаемой жидкостью и охлаждающим ее потоком воздуха за счет снижения гидравлических потерь при разбрызгивании на первом рассекателе потока жидкости и интенсификации вихреобразования на втором рассекателе потока жидкости с формированием мелкодисперсного потока жидкости.

Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что форсунка для распыления жидкости в градирне содержит штуцер для подвода жидкости и последовательно расположенные по ходу потока жидкости три рассекателя потока жидкости, выполненные в виде шайб, причем первый рассекатель имеет диаметр, превышающий диаметр второго рассекателя, и соединен со штуцером и вторым рассекателем стойками, а третий рассекатель соединен стойками со вторым рассекателем и имеет диаметр меньше диаметра второго рассекателя, при этом первый и второй рассекатели выполнены с обращенными в сторону штуцера соосными продольной оси форсунки профилированными патрубками, на первом рассекателе, на его торцевой стенке, обращенной к штуцеру, выполнены радиальные зубцы, а третий рассекатель выполнен с конусообразной наружной поверхностью, расширяющейся по ходу потока жидкости, причем форсунка выполнена цельнолитой из пластика, радиальные зубцы первого рассекателя по периферии выполнены с треугольным профилем, плавно уменьшающимся по высоте до нуля в направлении к продольной оси форсунки с образованием вогнутой дугообразной поверхности зубцов, плавно сопряженной с окружающей профилированный патрубок первого рассекателя поверхностью гладкой кольцевой поверхностью, сопряженной с наружной поверхностью его патрубка, образованной двумя конусными поверхностями, расширяющимися в направлении потока жидкости, патрубок второго рассекателя выполнен с сужающимся по ходу потока жидкости отверстием и наружной конусной поверхностью, расширяющейся по ходу потока жидкости, с выполненными на конусной поверхности кольцевыми канавками, перпендикулярными продольной оси форсунки, и выполненными в них радиальными ребрами жесткости.

Выполнение форсунки с указанной выше совокупностью признаков позволяет добиться снижения гидравлических потерь при распылении жидкости на первом рассекателе и за счет этого увеличения радиуса распыления жидкости, причем сформированные радиальными зубцами на поверхности первого рассекателя каналы с переменным поперечным сечением позволяют добиться мелкодисперсного распыления жидкости с формированием развитой поверхности теплообмена между потоками мелкодисперсной жидкости и потоком охлаждающего ее воздуха. В то же время выполненные на наружной поверхности второго рассекателя кольцевые канавки с радиальными ребрами жесткости позволяют формировать в набегающем потоке жидкости вихревые зоны, которые обеспечивают мелкодисперсное распыление жидкости в приосевой зоне непосредственно за форсункой и таким образом сочетание распыления жидкости на первом и втором рассекателях с формированием третьим рассекателем потока жидкости, набегающего на сформированный вторым рассекателем мелкодисперсный поток жидкости, позволяет сформировать на выходе из форсунки облако мелкодисперсной жидкости с высокоразвитой поверхностью, что в конечном счете и позволяет увеличить интенсивность теплообмена между охлаждаемой жидкостью и охлаждающим ее потоком воздуха.

На фиг. 1 показан вид сбоку на форсунку для распыления жидкости в градирне.

На фиг. 2 представлено фото штуцера форсунки для распыления жидкости в градирне.

На фиг. 3 представлено фото первого рассекателя форсунки для распыления жидкости в градирне.

На фиг. 4 представлено фото второго и третьего рассекателей форсунки для распыления жидкости в градирне.

Форсунка для распыления жидкости в градирне содержит штуцер 1 для подвода жидкости и последовательно расположенные по ходу потока жидкости три рассекателя потока жидкости, выполненные в виде шайб, причем первый рассекатель 2 имеет диаметр, превышающий диаметр второго рассекателя 3, и соединен со штуцером 1 и вторым рассекателем 3 стойками 4, а третий рассекатель 5 соединен стойками 6 со вторым рассекателем 3 и имеет диаметр меньше диаметра второго рассекателя 3.

Первый 2 и второй 3 рассекатели выполнены с обращенными в сторону штуцера 1 соосными продольной оси форсунки профилированными патрубками, соответственно 7 и 8.

На первом рассекателе 2, на его торцевой стенке, обращенной к штуцеру 1, выполнены радиальные зубцы 9, а третий рассекатель 5 выполнен с конусообразной наружной поверхностью, расширяющейся по ходу потока жидкости.

Форсунка выполнена цельнолитой из пластика, радиальные зубцы 9 первого рассекателя 2 по периферии выполнены с треугольным профилем, плавно уменьшающимся по высоте до нуля в направлении к продольной оси форсунки с образованием вогнутой дугообразной поверхности зубцов 9, плавно сопряженной с окружающей профилированный патрубок 7 первого рассекателя 2 поверхностью гладкой кольцевой поверхностью, сопряженной с наружной поверхностью его патрубка 7, образованной двумя конусными поверхностями, расширяющимися в направлении потока жидкости.

Патрубок 8 второго рассекателя 3 выполнен с сужающимся по ходу потока жидкости отверстием 10 и наружной конусной поверхностью, расширяющейся по ходу потока жидкости, с выполненными на конусной поверхности кольцевыми канавками 11, перпендикулярными продольной оси форсунки, и выполненными в них радиальными ребрами жесткости 12.

Форсунка для распыления жидкости в градирне работает следующим образом.

Охлаждаемая жидкость под напором подводится в штуцер 1. Далее струя охлаждаемой жидкости, выходящая из штуцера 1, с большой скоростью натекает на рассекатели 2, 3 и 5 и, отражаясь от каждого из последних, разбрызгивается, создавая вокруг форсунки облако мелкодисперсной воды, взаимодействующее с окружающим форсунку потоком воздуха, охлаждающего воду. Выполнение форсунки со сквозным осевым каналом, образованным осевыми отверстиями рассекателей 2, 3 и 5 исключает ее засорение примесями жидкости, при этом степень распыла жидкости регулируется давлением подачи жидкости в форсунку.