ВЕНТИЛЯТОРНАЯ ИСПАРИТЕЛЬНАЯ ГРАДИРНЯ С САМОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЖИДКОСТИ

Полезная модель предназначена для охлаждения оборотной воды и может быть использована в энергетике, химической, нефтехимической, металлургической и пищевой промышленности.
Известна вертикальная вихревая форсуночная градирня [см. патент RU 2267729, F28C 1/02, 2003], содержащая осевой вентилятор с профилированными лопастями, закручивающими поток воздуха, кожух в виде трубы, сепаратор капель воды, фильтр, циркуляционный насос, гребенку и форсунки для распыла жидкости в объеме трубы. Особенностью данной градирни является то, что градирня снабжена уловителем для сбора стекающей пленки жидкости по внутренней поверхности трубы, причем корпус вентилятора внизу трубы размещен с зазором в уловителе.
Недостатком аналога является невысокая удельная поверхность контакта фаз, приводящая к снижению эффективности процесса охлаждения оборотной воды.
Известна вентиляторная градирня [см. патент RU 2037764, F28C 1/00, 1995], содержащая корпус с воздухозаборными окнами в верхней части, в котором установлены центральная воздухоотводящая труба, ороситель с центробежно-струйными форсунками, выходные отверстия которых направлены вверх, двухступенчатый кольцевой экран, размещенный над форсунками. Отличительной особенностью данного устройства является винтовая насадка, выполненная из тканевого материала, расположенная под оросителем.
Недостатком аналога является значительный каплеунос, обусловленный повышением скорости воздуха вследствие снижения поперечного сечения зоны взаимодействия рабочих сред из-за установленной там воздухоотводящей трубы.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является вентиляторная градирня с системой оборотного водоснабжения [см. патент RU 2659011, F28C 1/00, 2018], содержащая 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 для сбора жидкости для сбора охлаждаемой воды с установленным на нем вентилятором.
Недостатком прототипа является невысокая степень перераспределения жидкости по поперечному сечению градирни, приводящая к снижению эффективности процесса охлаждения воды.
Задачей полезной модели является разработка вентиляторной испарительной градирни с самораспределением жидкости, в которой устранены недостатки аналогов и прототипа.
Техническим результатом является повышение эффективности процессов тепло- и массообмена при охлаждении воды за счет равномерного распределения жидкой фазы по поперечному сечению градирни.
Технический результат достигается тем, что в вентиляторной испарительной градирне с самораспределением жидкости, состоящей из корпуса, коллектора подвода жидкости, бака для сбора жидкости и вентилятора, корпус включает в себя ороситель, состоящий из трубчатых элементов, сваренных между собой по торцевым поверхностям. Согласно настоящей полезной модели трубчатые элементы представляют собой гофрированные пластины, расположенные под углом 30-45° к основанию корпуса и установленные симметрично относительно друг друга по всей высоте оросителя, при этом гофры выполнены в виде округлого профиля с отверстиями круглой формы, расположенными на выступах гофр.
Сущность полезной модели поясняется следующим чертежом.
На чертеже изображена предлагаемая вентиляторная испарительная градирня с самораспределением жидкости.
Цифрами на чертеже обозначены:
1 - корпус;
2 - коллектор подвода жидкости;
3 - бак для сбора жидкости;
4 - вентилятор;
5 - ороситель, состоящий из гофрированных пластин.
Вентиляторная испарительная градирня с самораспределением жидкости содержит корпус 1 с установленным в нем оросителем, представляющим собой наклонные гофрированные пластины 5 со сливными отверстиями круглой формы, расположенными на выступах гофр, коллектор подвода жидкости 2, вентилятор 4 и бак для сбора жидкости 3, расположенный под нижней гофрированной пластиной 5. Ввод горячей воды происходит через круглое отверстие в верхней части боковой стенки корпуса 1 по центру между первой и второй гофрированными пластинами 5.
Предлагаемая вентиляторная испарительная градирня с самораспределением жидкости работает следующим образом.
Вода через коллектор подвода жидкости 2, выполненный в стенке корпуса 1 распределяется по гофрированной пластине 5. Наличие гофр на поверхности тепло- и массообмена создает значительную турбулизацию движущейся жидкости при сравнительно малой скорости потока. Поток жидкости движется во впадинах гофрированных пластин 5 сверху вниз из одной части аппарата в другую. При этом часть жидкости проваливается вниз, вдоль поверхности стенки корпуса, другая часть попадает на нижерасположенную гофрированную пластину 5. В это же время стекающая пленка воды контактирует с потоком восходящего воздуха, создаваемого вентилятором 4. На выступах гофрированных пластин 5 выполнены отверстия для прохода охлаждающего воздуха. Излишки воды проваливаются в эти отверстия и, контактируя с воздухом, распределяются в объеме оросителя. Воздух проходит через отверстия пластины, разбрызгивая в разные стороны капли воды, тем самым распыляя жидкость по всему объему оросителя. Причем пленка, стекающая по поверхности гофрированных пластин 5, разрушается из-за взаимодействия с образующимися струями и каплями жидкости, при этом создается развитая постоянно обновляющаяся поверхность контакта фаз. Охлажденная вода с поверхности гофрированных пластин 5 стекает в бак для сбора жидкости 3.
В предлагаемой вентиляторной испарительной градирне по сравнению с прототипом создается более равномерное распределение контактирующих фаз по сечению аппарата за счет установки гофрированных пластин с отверстиями на выступах гофр. Численные исследования двухфазного взаимодействия фаз показывают практически полное перемешивание в поперечном сечении аппарата при относительно небольших скоростях движения воздуха. Это говорит о создании высокой удельной поверхности контакта фаз, влияющей на эффективность процесса охлаждения воды.
Таким образом, при использовании гофрированных пластин наблюдается самораспределение жидкости по сечению градирни, что приводит к повышению эффективности процессов тепло- и массообмена при охлаждении оборотной воды.