КОРОТКОСЛОЕВОЙ ОРОСИТЕЛЬ ГРАДИРНИ
SHORT-LAYERED COOLING TOWER SPRINKLER

Изобретение относится к контактным устройствам для осуществления процессов тепло- и массообмена и может быть использовано в теплоэнергетике для охлаждения оборотной воды на промышленных предприятиях и электростанциях.
Известен ороситель градирни (патент SU №1354027, МКИ F28F 25/08, 1987 г.), содержащий блок, выполненный из скрученного спиралью гофрированного листа с прямыми гофрами, с размещенными между витками спирали прокладками из полимерного материала.
Недостатками этого оросителя являются повышенное гидравлическое сопротивление и большие габаритные размеры, а также его низкая надежность при эксплуатации в зимних условиях из-за частого разрушения полимерных прокладок и раскручивания спиралей.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов, которая применяется в качестве оросителя градирен (патент РФ №2188706, МПК 7 B01J 19/32, B01F 3/04 от 10.09.02), состоящая из собранных в пакеты гофрированных листов, установленных вертикально и параллельно с наклоном гофр соседних листов под углом к горизонту в противоположные стороны, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом и образующих между собой свободные каналы сложной геометрической формы.
К недостаткам этой конструкции относятся повышенное гидравлическое сопротивление и большие габаритные размеры, что затрудняет ее использование в современных малогабаритных вентиляторных градирнях, а также недостаточно интенсивная турбулизация потоков внутри пакета насадки, обусловленная геометрической формой каналов, и, следовательно, несущественное повышение эффективности тепло- и массообменных процессов.
Задача предлагаемого изобретения - уменьшение габаритных размеров пакета оросителя при одновременном снижении гидравлического сопротивления и сохранении высокой эффективности теплообмена.
Технический результат, который может быть получен при использовании данного изобретения, заключается в снижении гидравлического сопротивления и сохранении высокой эффективности теплообмена.
e
e
e
Указанный технический результат достигается тем, что в короткослоевом оросителе градирни, состоящем из собранных в пакеты гофрированных листов, установленных вертикально и параллельно с разнонаправленными гофрами на соседних листах, согласно изобретению листы с косорасположенными гофрами чередуются с листами с пряморасположенными гофрами. Высота пакетов оросителя находится в пределах, определяемых соотношением H=m·d, где Н - высота пакетов оросителя, m - коэффициент, равный m=3÷6, d - эквивалентный диаметр канала оросителя, равный d=4F/П, F - площадь живого сечения отверстия канала оросителя, П - периметр отверстия канала оросителя.
В каждом последующем листе с пряморасположенными гофрами направление гофр изменяется на 90°. Пряморасположенные гофры выполнены трапециевидной формой сечения.
Косорасположенные гофры на листах выполнены с углом наклона α=65÷85° по отношению к горизонтальной кромке листа. В каждом последующем листе с косорасположенными гофрами угол наклона гофр изменяется на противоположный. Косорасположенные гофры выполнены треугольной формой сечения.
Пакеты оросителя в градирне уложены в несколько слоев с поворотом относительно друг друга на 60÷90°.
На фиг.1 изображен короткослоевой ороситель градирни, состоящий из собранных в пакет 1 гофрированных листов. На фиг.2 изображен в плане пакет оросителя. На фиг.3 изображены гофрированные листы в пакете. На фиг.4 показано формирование входного участка гидродинамической стабилизации потока (изменение потери напора - ΔР и коэффициента теплоотдачи - α по длине канала).
e
e
e
Короткослоевой ороситель градирни состоит из собранных в пакет 1 гофрированных листов, установленных вертикально и параллельно с разнонаправленными гофрами на соседних листах, согласно изобретению листы с пряморасположенными гофрами 2, 3 чередуются с листами с косорасположенными гофрами 4, 5. Высота пакетов оросителя находится в пределах, определяемых соотношением H=m·d, где Н - высота пакетов оросителя, m - коэффициент, равный m=3÷6, d - эквивалентный диаметр канала оросителя, равный d=4F/П, F - площадь живого сечения отверстия канала оросителя, П - периметр отверстия канала оросителя.
В каждом последующем листе с пряморасположенными гофрами направление гофр изменяется на 90°. Пряморасположенные гофры выполнены трапециевидной формой сечения.
Косорасположенные гофры на листах выполнены с углом наклона α=65÷85° по отношению к горизонтальной кромке листа. В каждом последующем листе с косорасположенными гофрами угол наклона гофр изменяется на противоположный. Косорасположенные гофры выполнены треугольной формой сечения.
Пакеты оросителя в градирне уложены в несколько слоев с поворотом относительно друг друга на 60÷90°.
Короткослоевой ороситель работает следующим образом. Вода подается на верхний торец пакета 1, собранного из гофрированных листов 2÷5, и стекает по их поверхности в виде тонкой пленки, контактируя с восходящими по свободным каналам пакета 1, образованным взаиморасположением гофрированных листов 2÷5, потоками воздуха. Таким образом, массообмен между водой и воздухом происходит в пленочном режиме. Расположение гофр на листах 2÷5 под углом к горизонтальной плоскости обеспечивает рациональное использование рабочего объема градирни вследствие увеличения пути прохождения воды. Кроме того, такое выполнение гофрированных листов 2÷5 обеспечивает более равномерный в поперечном сечении градирни слив с них охлаждаемой воды и тем самым позволяет предотвратить нежелательный односторонний слив воды с оросителя и возможное обледенение нижней части оросителя в зимний период эксплуатации. При этом обеспечивается дополнительное увеличение глубины охлаждения оборотной воды в градирне.
Выполнение листов с косорасположенными гофрами с углом наклона гофр α=65÷85° по отношению к горизонту обеспечивает наибольшую эффективность теплообмена при наименьшем приросте гидравлического сопротивления. При величине угла α<65° резко возрастает гидравлическое сопротивление, а при величине α>85° эффективность теплообмена практически не увеличивается. Изменение угла наклона гофр в каждом последующем листе с косорасположенными гофрами на противоположный позволяет обеспечить выравнивание поля скоростей потока воздуха перед пакетом оросителя в противоточных градирнях с боковым подводом охлаждающего воздуха.
Выполнение листов с пряморасположенными гофрами горизонтально и вертикально, чередующихся через один лист с пряморасположенными гофрами, позволяет повысить турбулентность контактирующих потоков внутри пакета оросителя и, как следствие, повысить эффективность тепло- и массообменных процессов.
Расположение пакетов оросителя в градирне в несколько слоев с поворотом относительно друг друга на 60÷90° позволяет разорвать и обновить пленку жидкости и тем самым интенсифицировать процесс тепло- и массообмена в оросителе.
Предлагаемое изобретение позволяет получить максимальный эффект интенсификации процессов тепло- и массообмена за счет оптимизации высоты оросителя градирен с учетом эффектов входного участка гидродинамической стабилизации потока, где пограничные слои еще не сомкнулись после входа в канал - зона «Z» (см. фиг.4). В этой зоне «Z» происходят экстремальные изменения параметров потока. Перестроение потока связано с повышенным гидравлическим сопротивлением по отношению к следующей части канала. Указанная трансформация потока имеет своим следствием увеличение локальной турбулентности. Интенсификация процесса происходит за счет турбулизации потока. Величиной этой зоны целесообразно ограничить высоту пакетов регулярной насадки в градирне. При этом оказывается возможным обеспечить большую эффективность тепло- и массообмена при меньшей высоте слоя оросителя.
Выполнение оптимальной высоты пакета оросителя градирен позволяет получить максимальный эффект интенсификации процессов тепло- и массообмена, а также уменьшить при этом габариты градирен.
Предлагаемое устройство обеспечивает:
- снижение гидравлического сопротивления в оросительных устройствах градирен;
- уменьшение габаритов градирен и снижение капитальных затрат при их строительстве;
- высокую эффективность тепло- и массообменных процессов за счет выбора оптимальной высоты оросителя градирен.