ТРУБЧАТАЯ ИСПАРИТЕЛЬНАЯ ГРАДИРНЯ С УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕМ ВОДЫ

Полезная модель предназначена для охлаждения оборотной воды и может быть использована в энергетике, химической, нефтехимической, металлургической и пищевой промышленности.
Известна градирня с поверхностным охлаждением, содержащая прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховпускными окнами в его нижней части [см. патент RU 2610369, F28C 1/02, F28F 25/08, 2015]. Корпус установлен на водосборном бассейне, в котором помещены последовательно, сверху вниз водоуловитель, водораспределительный коллектор с водоразбрызгивающими соплами, ороситель, выполненный в виде нескольких идентичных блоков. Верхняя кромка корпуса снабжена пирамидальной горловиной, блоки оросителя-охладителя собраны из цилиндрических колец, выполненных из гидрофильного материала или покрытых им и уложенных рядами в шахматном порядке вплотную друг к другу на опорную решетку или уложенных навалом. Над водной поверхностью бассейна установлен блок поверхностного охлаждения, конструкция которого аналогична конструкции блоков оросителя-охладителя, верхняя кромка которого находится на одном уровне с нижними кромками воздуховпускных окон.
Недостатком аналога является невысокая эффективность охлаждения оборотной воды, обусловленная созданием естественной тяги в градирне.
Известна 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 аналога является невысокая степень перераспределения жидкости по поперечному сечению градирни, приводящая к снижению эффективности процесса охлаждения воды.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является вентиляторная испарительная градирня с самораспределением жидкости [см. патент RU 193253, F28C 1/00, F28F 25/08, 2019], содержащая корпус, коллектор подвода жидкости, бак для сбора жидкости и вентилятор. Корпус включает в себя ороситель, состоящий из трубчатых элементов, сваренных между собой по торцевым поверхностям. Трубчатые элементы представляют собой гофрированные пластины, расположенные под углом 30-45° к основанию корпуса и установленные симметрично относительно друг друга по всей высоте оросителя. Гофры выполнены в виде округлого профиля с отверстиями круглой формы, расположенными на выступах гофр.
Недостатком аналогов и прототипа является использование огромных объемов химических реагентов в системе оборотного водоснабжения, предназначенных для обеззараживания воды вследствие того, что в градирнях создаются благоприятные условия для развития различных бактерий и микроорганизмов.
Задачей полезной модели является разработка трубчатой испарительной градирни с ультрафиолетовым обеззараживанием воды, в котором устранены недостатки аналогов и прототипа.
Техническим результатом является полное исключение использования химических реагентов за счет подачи основной части охлаждаемой воды в межтрубное пространство трубчатого оросителя, где теплопередача происходит через стенку труб без непосредственного контакта с атмосферным воздухом, при сохранении высокой эффективности охлаждения оборотной воды.
Технический результат достигается тем, что в трубчатой испарительной градирне с ультрафиолетовым обеззараживанием воды, содержащий корпус, коллектор подвода жидкости, бак для сбора жидкости и вентилятор, корпус выключает в себя ороситель, состоящий из трубчатых элементов, установленных по всей высоте оросителя. Согласно настоящей полезной модели коллектор подвода жидкости имеет два штуцера, где основной поток охлаждаемой воды поступает в межтрубное пространство трубчатого оросителя, а второй поток жидкости подается в верхнюю часть на орошение трубчатого оросителя. Он состоит из теплообменных трубок, закрепленных в трубных решетках, приваренных в свою очередь к корпусу, образуя жесткую неподвижную конструкцию. Кроме того, в верхней части корпуса установлен водоуловитель, в нижней части корпуса - воздухозаборные окна, а в баке для сбора жидкости - кварцевые лампы, создающие ультрафиолетовое излучение. Обработанная таким образом вода, перекачивается насосом обратно на орошение градирни, образуя тем самым замкнутый контур циркуляции охлаждающей жидкости.
Сущность полезной модели поясняется следующим чертежом:
- на фиг. 1 изображена предлагаемая трубчатая испарительная градирня с ультрафиолетовым обеззараживанием воды.
Цифрами на чертеже обозначены:
1 - корпус;
2 - ороситель, состоящий из теплообменных труб;
3 - вентилятор;
4 - бак для сбора жидкости;
5 - водоуловитель;
6 - воздухозаборные окна;
7 - кварцевые лампы;
8 - насос;
9 - штуцер ввода основного потока охлаждаемой жидкости;
10 - штуцер вывода основного потока охлаждаемой жидкости;
11 - штуцер ввода охлаждающей жидкости;
12 - штуцер подачи жидкости на орошение трубчатого оросителя;
13 - запорная арматура.
Трубчатая испарительная градирня с ультрафиолетовым обеззараживанием воды содержит корпус 1 с установленным в нем трубчатым оросителем 2, состоящий из теплообменных труб, вентилятор 3, бак 4 для сбора жидкости, коллектор подвода жидкости, имеющий штуцер 9 для подачи основного потока охлаждаемой жидкости в межтрубное пространство трубчатого оросителя и штуцер 12 для подачи жидкости в верхнюю часть на орошение трубчатого оросителя 2. Он состоит из теплообменных трубок, закрепленных в трубных решетках, приваренные в свою очередь к корпусу 1, образуя жесткую неподвижную конструкцию. В верхней части корпуса 1 установлен водоуловитель 5, служащий для улавливания и сепарации капель жидкости, унесенных из трубчатого оросителя 2. Для поступления холодного воздуха в градирню в нижней части корпуса 1 установлены воздухозаборные окна 6. В баке 4 вмонтированы кварцевые лампы 7, создающие ультрафиолетовое излучение и служащие для уничтожения микроорганизмов и бактерий, образующихся в охлажденной воде в результате взаимодействия с атмосферным воздухом внутри теплообменных труб оросителя 2. Вывод основного потока охлаждаемой жидкости из межтрубного пространства оросителя 2 осуществляется через штуцер 10. Подача охлажденной и обеззараженной воды из бака 4 осуществляется насосом 8 через штуцер 11 в верхнюю часть трубчатого оросителя 2. Запорная арматура 13 служит для регулирования величины потока охлаждаемой жидкости, поступающей из коллектора подвода.
Предлагаемая трубчатая испарительная градирня с ультрафиолетовым обеззараживанием воды работает следующим образом.
Нагретая в технологическом оборудовании вода, попадая в коллектор подвода жидкости, разбивается на два потока таким образом, что основной поток охлаждаемой жидкости через штуцер 9 поступает в межтрубное пространство трубчатого оросителя 2. Второй поток воды, проходя через Штуцер 12, равномерно распределяется по поперечному сечению градирни и поступает на орошение вовнутрь теплообменных труб оросителя 2. Навстречу стекающей по стенкам труб пленке жидкости движется холодный атмосферный воздух, всасываемый вентилятором 3 через воздухозаборные окна 6, расположенные в нижней части корпуса 1. Охлажденная таким образом, вода, является хладагентом для основного потока охлаждаемой жидкости, движущейся в межтрубном пространстве оросителя 2 снизу вверх по зигзагообразной траектории. Основной поток охлажденной жидкости отводится через штуцер 10.
Капли, срываемые со стекающей пленки жидкости восходящим потоком воздуха, улавливаются и распределяются по верхней трубной решетке благодаря установленному в верхней части корпуса 1 водоуловителю 5. Охлажденный и частично испарившийся хладагент по внутренней стенке теплообменных труб оросителя 2 стекает в бак для сбора жидкости 4, где обрабатывается ультрафиолетовым излучением, которые создают кварцевые лампы 7, установленные вблизи днища бака 4. Таким образом, охлажденная и обеззараженная вода насосом 8 через штуцер 11 подается в верхнюю часть трубчатого оросителя 2.
В предлагаемой трубчатой испарительной градирне с ультрафиолетовым обеззараживанием воды по сравнению с аналогами и прототипом основная часть охлаждаемой жидкости не контактирует с воздухом, при этом различные примеси не поглощаются из него, следовательно, развитие микроорганизмов в среде становится невозможным. Часть жидкости, контактирующая с атмосферным воздухом («он от общего объема охлаждаемой воды), очищается ультрафиолетовым излучением с целью уничтожения микроорганизмов и бактерий, дающие отложения на рабочих поверхностях и затрудняющие теплообмен.
Применение испарительного охлаждения при пленочном течении жидкости по вертикальным теплообменным трубам позволяет увеличить коэффициенты тепло- и массоотдачи в несколько раз по сравнению с капельным орошением. В связи с этим, проведенные экспериментальные исследования по оценке эффективности охлаждения оборотной воды в предлагаемой трубчатой испарительной градирне показывают возможности охлаждения основного потока жидкости на 10-12°С при начальной температуре горячей воды, равной 35-40°С. При этом тепловой КПД градирни с одним трубчатым элементом может достигать 32%, что находится на уровне современных блоков оросителей промышленных градирен, тепловой КПД которых варьируется в диапазоне 25-35%.
Таким образом, использование предлагаемого способа охлаждения оборотной воды за счет подачи основной части охлаждаемой жидкости в межтрубное пространство трубчатого оросителя и обеззараживания ультрафиолетовым излучением другой части жидкости позволяет полностью отказаться от использования химических реагентов в системе оборотного водоснабжения при сохранении высокой эффективности охлаждения воды.