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, опубл. 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 скрепленные между собой вертикальные гофрированные листы с гранеными гофрами, причем последними при скреплении гофрированных листов между собой образованы каналы, каждый канал образован входным, выходным и промежуточными участками, оси входного сечения входных участков и выходного сечения выходных участков каждого канала расположены вдоль общей для них вертикальной линии (см. патент RU №2635726, кл. F28F 25/08, опубл. 15.11.2017).

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.

Технической проблемой решаемой в изобретении является устранение указанных выше недостатков путем оптимизации противоточного течения жидкой и газообразной фаз в оросителе градирни.

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

Указанная техническая проблема 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, каждый канал образован входным, выходным и промежуточными участками, оси входного сечения входных участков и выходного сечения выходных участков каждого канала расположены вдоль общей для них вертикальной линии, при этом блок оросителя выполнен с двумя промежуточными участками - первым и вторым, каналы входного и второго промежуточного участков в поперечном сечении выполнены в форме шестиугольника, первый промежуточный и выходной участки в поперечном сечении выполнены в форме прямоугольника, между входным и первым промежуточным участками и между вторым промежуточным и выходным участками выполнены чередующиеся плавно сопряженные с вышеуказанными участками выступы и впадины в форме усеченного конуса, грани гофров, образующих прямоугольные в поперечном сечении каналы и четыре боковые грани гофров, образующих шестиугольные в поперечном сечении каналы, выполнены с поперечными гофрами, две противоположные грани гофров, образующих шестиугольные в поперечном сечении каналы, выполнены плоскими, а две противоположные грани прямоугольных в поперечном сечении каналов выполнены с поперечными зигзагообразными гофрами, при этом краевые участки граней входного и выходного участков каналов выполнены с плоскими гранями, каналы прямоугольные в поперечном сечении по вертикали расположены между шестиугольными в поперечном сечении каналами, а вертикальные гофрированные листы зафиксированы относительно друг друга посредством выступов и впадин в форме усеченного конуса, причем выступы одного вертикального гофрированного листа вставлены во впадины смежного с ним вертикального гофрированного листа.

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 вышеописанными прямоугольными и шестиугольными каналами смещенными относительно друг друга относительно вертикальной линии и выполненными с поперечными гофрами в сочетании с 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 переменным течением по прямоугольным и шестиугольным каналам 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 собранного блока оросителя градирни.

На фиг. 2 представлена фотография одного из гофрированных листов, из которых собирают блок оросителя градирни.

Блок оросителя градирни содержит скрепленные между собой вертикальные гофрированные листы 1 с гранеными гофрами 2, причем последними при скреплении гофрированных листов 1 между собой образованы каналы 3.

Каждый канал 3 образован входным 4, выходным 5 и промежуточными участками. Оси входного сечения входных участков 4 и выходного сечения выходных участков 5 каждого канала 3 расположены вдоль общей для них вертикальной линии.

Блок оросителя выполнен с двумя промежуточными участками - первым 6 и вторым 7. Каналы входного 4 и второго промежуточного 7 участков в поперечном сечении выполнены в форме шестиугольника.

Первый промежуточный 6 и выходной 5 участки в поперечном сечении выполнены в форме прямоугольника.

Между входным 4 и первым промежуточным 6 участками и между вторым промежуточным 7 и выходным 5 участками выполнены чередующиеся плавно сопряженные с вышеуказанными участками выступы 8 и впадины 9 в форме усеченного конуса.

Грани гофров, образующих прямоугольные в поперечном сечении каналы 3 и четыре боковые грани гофров, образующих шестиугольные в поперечном сечении каналы 3, выполнены с поперечными гофрами 10. Две противоположные грани И гофров, образующих шестиугольные в поперечном сечении каналы 3, выполнены плоскими, а две противоположные грани прямоугольных в поперечном сечении каналов 3 выполнены с поперечными зигзагообразными гофрами 12.

Краевые участки 13 граней входного 4 и выходного 5 участков каналов 3 выполнены с плоскими гранями, каналы 3 прямоугольные в поперечном сечении по вертикали расположены между шестиугольными в поперечном сечении каналами 3, а вертикальные гофрированные листы 1 зафиксированы относительно друг друга посредством выступов 8 и впадин 9 в форме усеченного конуса, причем выступы 8 одного вертикального гофрированного листа 1 вставлены во впадины 9 смежного с ним вертикального гофрированного листа 1.

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 оросителей градирни из гофрированных листов 1.

В оросителе тепломассообмен между движущимися в противотоке каплями воды и потоком воздуха происходит как на поверхности каналов 3, каждый из которых образован граненными гофрами 2 входного 4, первого промежуточного 6, второго промежуточного 7 и выходного 5 каналов 3, так и в проточной части каналов 3 с каплями поступающей сверху воды, которые диспергируются в результате контакта капель воды с турбулизованным гофрированной поверхностью граненных каналов 2 потоком воздуха.

При этом отброшенные на поверхность поперечных гофров 10 граненных каналов 3 капли воды образуют на волнистой поверхности граненных каналов 3 пленку воды, стекающую вниз по вышеуказанной волнистой поверхности граненных каналов 3 оросителя.

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.

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.