СТРУЙНО-ПЛЕНОЧНАЯ ГРАДИРНЯ

Настоящая полезная модель относится к области энергетики и предназначена для проведения тепло- и массообменных процессов, в частности для охлаждения оборотной воды, отводящей тепло от теплообменных аппаратов.
Известна башенная градирня, включающая башню в виде усеченной пирамиды или гиперболоида вращений, устье которой заканчивается верхним кольцом жесткости с перильным ограждением с внешней и внутренней сторон башни [см. патент RU 2554370, Е04Н 5/12, F28C 1/00, 2013]. По всему периметру устья башни на плоскости верхнего кольца жесткости имеется ветронаправляющее секционное устройство, образуя сплошную поверхность из расположенных одна над другой рассекающих и направляющих атмосферный воздух пластин-створок, расположенных по высоте друг над другом.
Недостатком башенной градирни является неравномерность распределения жидкости, невысокий коэффициент массоотдачи.
Известна башенная испарительная градирня с внешним теплообменом, содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами в ее основании, водосборный бассейн, водораспределительную систему и оросительное устройство, а также воздухонаправляющие щиты, расположенные снаружи вытяжной башни под утлом к радиусу основания башни [см. патент RU 2527799, F28C 1/00, F28F 25/00, 2014]. Водораспределительная система и оросительное устройство выносятся из вытяжной башни наружу и сверху закрываются крышей, расположенной над воздуховходными окнами, а снизу создается основание с наклоном в сторону водосборного бассейна. Водораспределительная система расположена под крышей над воздуховходными окнами и выполнена в виде кольцевой трубы с патрубками, на которых установлены разбрызгиватели воды.
Оросительное устройство выполнено в виде воздухонаправляющих щитов, расположенных снаружи вытяжной башни под углом к радиусу основания башни.
Недостатком устройства является недостаточный расход воздуха через башенную испарительную градирню.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является градирня [см. патент RU 2045727, F28C 1/00, 1995], содержащая корпус многоугольного поперечного сечения, ярусы воздуховходных окон с наклонными направляющими пластинами с шарнирами, пластины, внутри корпуса дополнительные пластины с вертикальными участками, коллектор с форсунками, вертикальный щит с листом ячеистой структуры. Под щитом установлен водосборник с опускной трубой, на нижней части которой установлен в окне коллектор с форсунками.
Недостатком данной градирни является большое количество форсунок для распыла жидкости, работа которых требует высокого давления, наличие большого количества форсунок, способствует отложению загрязнений на поверхности таких элементов, их забиванию и снижению эффективности работы.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является разработка струйно-пленочной градирни, в которой устранены недостатки аналогов и прототипа.
Техническим результатом является повышение эффективности тепломассообменного процесса за счет увеличения удельной площади поверхности контакта фаз и коэффициентов тепло- и массоотдачи.
Технический результат достигается тем, что в струйно-пленочной градирне, содержащей центральную трубу, водораспределительную систему, водосборный бассейн, пластины, ветровые перегородки, расположенные с торцевой стороны пластин по всей высоте, согласно настоящей полезной модели, на поверхности каждой пластины с обеих сторон выполнены лепестки в виде круговых сегментов, одинаково отогнутых таким образом, чтобы проходное сечение было направлено навстречу потоку стекающей вниз воды.
Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами:
- на фиг. 1 схематично изображена струйно-пленочная градирня;
- на фиг. 2 - поперечное сечение А-А струйно-пленочной градирни;
- на фиг. 3 - вид продольного сечения Б-Б пластины с лепестками струйно-пленочной градирни;
- на фиг. 4 - вид поперечного сечения В-В водораспределительной системы струйно-пленочной градирни.
На фигурах элементы обозначены следующими позициями:
1 - центральная труба;
2 - водораспределительная система;
3 - пластины;
4 - водосборный бассейн;
5 - ветровые перегородки;
6 - лепестки.
Струйно-пленочная градирня состоит из центральной трубы 1, являющейся корпусом аппарата и его несущей конструкцией, водораспределительной системы 2, пластин 3, водосборного бассейна 4, ветровых перегородок 5, расположенных с торцевой стороны пластин 3 по всей высоте (фиг. 1). Водораспределительная система 2 примыкает к центральной трубе 1 по касательной к окружности, вписанной в ее основание, перпендикулярной к радиусу трубы 1, имеет снизу перфорацию по всей длине для распределения воды по пластинам 3.
Отличием предлагаемой струйно-пленочной градирни является то, что на поверхности каждой пластины 3 с обеих сторон выполнены лепестки 6 в виде круговых сегментов, одинаково отогнутых таким образом, чтобы проходное сечение было направлено навстречу потоку стекающей вниз воды (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4).
Предлагаемая струйно-пленочная градирня работает следующим образом.
Вода через центральную трубу 1 подается в аппарат для охлаждения. Течение по трубе происходит в направлении снизу-вверх. Далее, достигнув верха трубы 1, вода попадает в водораспределительную систему 2 и, растекаясь по ней, через имеющиеся отверстия стремится вниз по поверхности пластин 3 с лепестками 6. При движении струй воды по поверхности вертикальных пластин 3 происходит ее распределение с образованием устойчивого пленочного течения. При этом стекающая пленка воды контактирует с потоком окружающего воздуха. Причем образовавшаяся пленка разрушается, достигая лепестков 6, при этом создается развитая постоянно обновляющаяся поверхность. Лепестки 6 поддерживают равномерное течение пленки воды по сечению и направляют воду по разные стороны пластины 3, для увеличения коэффициента массоотдачи и удельной площади поверхности контакта фаз. Охлажденная вода с пластин 3 стекает в водосборный бассейн 4. С торцевой стороны пластин 3 по всей высоте расположены ветровые перегородки 5, препятствующие уносу воды потоком воздуха из зоны контакта и создающие необходимую для процесса охлаждения воды структуру воздуха. Кроме того, перегородки 5 увеличивают жесткость конструкции аппарата.
В предлагаемой струйно-пленочной градирне по сравнению с прототипом обеспечивается более эффективное охлаждение воды, за счет установки интенсифицирующих элементов в виде пластин 3 с лепестками 6.
Таким образом, увеличение удельной площади поверхности контакта фаз и коэффициентов тепло- и массоотдачи в предлагаемой струйно-пленочной градирне приводит к повышению общей эффективности тепломассообменных процессов.