БРЫЗГАЛЬНЫЙ БАССЕЙН

Полезная модель относится к энергетике, в частности к водоохладителям циркуляционных систем тепловых и атомных электростанций, и может быть использована для охлаждения горячей воды на промышленных предприятиях.
Известен брызгальный бассейн (см. патент РФ №2128317, МПК F28С 1/00, 1999, Бюл. 9), содержащий водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группами разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факела, в нижней части напорных коллекторов подключены опущенные по направлению к зеркалу воды и установленные посредством поплавков на уровне ее поверхности стояки, соединенные гибкими гофрированными вставками с эжекторами, на внутренних поверхностях расширяющихся частей которых выполнены винтообразные канавки.
Недостатком является невысокая эффективность охлаждения воды, обусловленная ограниченностью площади тепломассообмена, определяемой поверхностью волн (высотой гребней волн), периодически затухающих вдали от эжектора на зеркале воды брызгального бассейна.
Известен брызгальный бассейн (см. патент РФ №2221206, МПК F28С 1/00, F28F 25/00, 2004 г), содержащий водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группой разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факела, в нижней части напорных коллекторов подключены трубопроводы, опущенные по направлению к зеркалу воды и установленные посредством поплавков на уровне ее поверхности, выполненные в виде стояков, соединенных гибкими гофрированными вставками с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющихся частей которых выполнены винтообразные канавки, при этом стояки с эжекторами по длине напорных коллекторов расположены парами, которые сориентированы своими расширяющимися частями навстречу друг другу, причем на внутренней поверхности расширяющейся части первого из пары эжекторов выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, а на внутренней поверхности расширяющейся части второго эжектора выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии.
Технической задачей является повышение эффективности охлаждения путем улучшения тепломассообмена за счет устранения твердых загрязнений в охлаждаемой горячей воде и интенсификации процесса перемешивания горячей и охлаждающей воды по высоте заполнения брызгального бассейна. Технический результат, обеспечивающий повышение эффективности охлаждения горячей воды в циркуляционных системах, достигается тем, что брызгальный бассейн, содержащий водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группой разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факела, в нижней части напорных коллекторов подключены трубопроводы, опущенные по направлению к зеркалу воды и установленные посредством поплавков на уровне ее поверхности, выполненные в виде стояков, соединенных гибкими гофрированными вставками с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющихся частей которых выполнены винтообразные канавки, при этом стояки с эжекторами по длине напорных коллекторов расположены парами, которые сориентированы своими расширяющимися частями навстречу друг другу, причем на внутренней поверхности расширяющейся части первого из пары эжекторов выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, а на внутренней поверхности расширяющейся части второго эжектора выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии, при этом профиль винтообразных канавок выполнен в виде «ласточкина хвоста», а бассейн разделен на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров.
На фиг.1 схематически изображен фрагмент брызгального бассейна, на фиг.2 - его разрез; а на фиг.3 - внутренняя поверхность расширяющихся частей эжекторов, направленных навстречу друг другу, на фиг.4 - профиль винтообразных канавок в виде «ласточкина» хвоста; на фиг.5 - секции бассейна с перегородками, выполненными из биметалла зигзагообразно с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров.
Брызгальный бассейн 1 состоит из водоподводящего трубопровода 2, размещенного над бассейном напорного коллектора 3 с разбрызгивающими соплами 4, трубопроводов в виде стояков 5, эжекторов 6 и 7, попарно расположенных навстречу друг другу расширяющими частями 8 и 9, а их камеры смешивания 10 и 11 соединены с атмосферой при помощи патрубков 12 и 13. На внутренних поверхностях расширяющихся частей 8 и 9 эжекторов 6 и 7 выполнены винтообразные канавки 14 и 15. При этом на внутренней поверхности расширяющейся части 8 эжектора 6 выполнены винтообразные канавки 14, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии, а на внутренней поверхности расширяющейся части 9 эжектора 7 выполнены винтообразные канавки 15, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии. Брызгательный бассейн 1 разделен на секции 16 перегородками 17, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции 16 чередующихся в шахматном порядке конфузоров 18 и диффузоров 19.
Брызгальный бассейн работает следующим образом.
Охлаждаемая вода насосами (на фиг. не показано) подается в брызгальный бассейн 1 по водоподводящему трубопроводу 2 напорным коллектором 3 через размещенные на них разбрызгивающие сопла 4 и, контактируя с атмосферным воздухом, образует факелы различной высоты и при этом охлаждается. Часть охлаждаемой воды по трубопроводам 2, присоединенным к напорному коллектору 3 и выполненным в виде вертикальных, опускающихся вниз стояков 5, подводится к попарно расположенным эжекторам 6 и 7, которые установлены на уровне поверхности воды и сориентированы своими расширяющимися частями 8 и 9 навстречу друг другу. Камеры смешивания 10 и 11 эжекторов 6 и 7 через патрубки 12 и 13 засасывают холодный атмосферный воздух за счет образуемого вакуума, создаваемого гидродинамическими силами при выходе охлаждаемой воды из эжекторов 6 и соответственно 7.
Водоотводящая эмульсия, образованная в камере смешивания 10 эжектора 6, перемещается в расширяющейся части 8 по винтообразным канавкам 14, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии и закручивается по часовой стрелке. В результате колебательного воздействия закрученного но часовой стрелке потока на зеркале воды брызгального бассейна 1 образуются волны с высотой гребней (амплитудой), величина которых определяется напором, создаваемым насосами в напорном трубопроводе 2. При этом волны движутся от расширяющейся части 8 эжектора 6 к расширяющейся части 9 эжектора 7. Одновременно водоотводящая эмульсия, образованная в камере смешивания 11 эжектора 7, перемещается в расширяющейся части 9 по винтообразным канавкам 15, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, и закручивается против часовой стрелки. Колебательное воздействие закрученного против часовой стрелки потока на зеркале воды брызгального бассейна 1 образует волны с высотой гребней, равной высоте гребней, полученных на выходе из эжектора 6. При этом волны движутся от расширяющейся части 9 эжектора 7 с амплитудой (высотой гребней), смещенной на 180° относительно амплитуды (высота гребней) волн, полученных на выходе из расширяющейся части 8 эжектора 6.
В результате наблюдается, например, перед расширяющейся частью 8 эжектора 6 положение минимума высоты гребня (амплитуды) затухающей волны, движущейся от расширяющейся части 9 эжектора 7 с максимумом высоты гребня (амплитуды) волны, образованной при колебательном воздействии закрученного потока, выбрасываемого из расширительной части 8 эжектора 6. То же самое явление наблюдается и перед расширяющейся частью 9 эжектора 7.
Следовательно, между расширяющимися частями 8 и 9 эжекторов 6 и 7 наблюдается как бы поддержание "незатухающих" волн с усредненной высотой гребней (амплитудой), превышающей в два раза усредненную амплитуду затухающих волн при однонаправленном расположении расширяющихся частей эжекторов. В результате наблюдается увеличение в 2 раза поверхности зеркала брызгального бассейна и, соответственно, площади теплообмена, что в конечном итоге во столько же раз повышает эффективность охлаждения воды на эксплуатируемых брызгальных бассейнах промышленных предприятий.
По мере нагрева охлаждаемой воды на поверхности брызгательного бассейна 1 наблюдается повышение ее температуры по всему объему. Различное значение температурного градиента объема охлаждаемой воды в брызгательном бассейне 1 приводит к возникновению термовибраций выполненных из биметалла перегородок 17 секций 16 (см., например, Дмитриев А.Н., Биметаллы, Пермь 1990 г. - 437 с., ил.) и слои жидкости под вибрационным воздействием перемешиваются, перемещаясь от поверхности брызгательного бассейна 1 к его днищу.
Выполнение секций 16 в виде конфузоров 18 и диффузоров 19 изменяет скорость перемещения слоев охлаждаемой воды, дополнительно осуществляя турбулизацию движущейся жидкости. В результате совместного воздействия по объему охлаждаемой воды в корпусе брызгательного бассейна 1 термовибрации и турбулизации за счет последовательного прохождения конфузоров и диффузоров 19 улучшаются условия тепломассообмена (см., например, Исаченков В.П., Теплопередача. М.: Энергия. - 1975 - 488 с., ил.), а это в конечном итоге дополнительно повышает эффективность охлаждения воды в циркуляционных системах.
Оригинальность предложенного технического решения заключается в том, что повышение эффективности охлаждения воды достигается путем интенсификации тепломассобмена между слоями жидкости не только на поверхности, но и по объему брызгательного бассейна за счет их дополнительного перемешивания, получаемого при разделении бассейна на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров.