СЕКЦИОННАЯ ГРАДИРНЯ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам контактных аппаратов для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий, в частности градирен, и к реконструкции их.
Известна градирня, содержащая бассейн, размещенный над ним корпус градирни с вентилятором, в нижней части которого по всему периметру установлено воздуходувное окно, а в верхней части, по всему сечению корпуса установлен каплеуловитель; в корпусе градирни, под каплеуловителем размещена система распределения охлаждаемой жидкости, снабженная водоразбрызгивающими соплами, и расположенная внутри корпуса в горизонтальной плоскости. При этом сопла ориентированы вертикально вверх (см. свидетельство на полезную модель RU №15220, МПК F 28 C 1/00, с приоритетом 22.02.2000 г., опубл. 27.09.2000 г., бюл. №27//ч.).
Недостатком известной градирни является низкая эффективность охлаждения нагретой воды, обусловленная отсутствием оросителя и, следовательно, низким коэффициентом теплоотдачи.
Известна градирня, содержащая корпус с вертикальной антиветровой перегородкой в средней его части, воздуховпускные окна, расположенные продольно вдоль вертикальных стенок корпуса в нижней его части, наклонный щит над окнами внутри корпуса градирни, по обе стороны антиветровой перегородки, форсунки, смонтированные на коллекторах водораспределительной системы и водосборный бассейн; воздуховпускные окна градирни оснащены регулируемыми жалюзи, установленными в проемах окон с возможностью поворота вокруг оси, а над этими окнами смонтированы дополнительные окна с наклонным щитом над ними внутри корпуса градирни, причем форсунки установлены напротив проемов дополнительных воздуховпускных окон /форсунки могут быть установлены
как внутри, так и снаружи градирни/ (см. патент RU на полезную модель №40450, МПК F 28 C 1/00 с приоритетом 06.05.2004 г., опубл. 10.09.2004 г., бюл. №25(IV ч.), 2004 г.).
Недостатками известной градирни являются невысокая эффективность работы градирни: как вследствие отсутствия теплообменной насадки-оросителя, приводящей к ухудшению процесса охлаждения нагретой воды, значительных непроизводительных потерь воды в оборотной системе, обусловленных отсутствием каплеуловителя, приводящего к увеличенному капельном выносу воды из градирни, и к переувлажнению прилегающих территорий; так и вследствие наличия горизонтального щита, установленного внутри корпуса градирни, сужающего ее живое сечение и создающего дополнительное аэродинамическое сопротивление потоку охлаждающего воздуха и резко сокращающего его объем, а также невысокая надежность эксплуатации, обусловленная образованием льда при отрицательных температурах воздуха в связи с выполнением воздуховпускных окон вертикальными.
Известна секционная градирня, наиболее близкая по назначению и технической сущности к заявляемой, каждая из секций которой содержит корпус с воздухопроницаемой обшивкой и вентилятором, оснащенный воздуховпускными отверстиями, выполненными в виде жалюзийных решеток и вертикальными водовпускными отверстиями в нижней части корпуса градирни, водоуловительную систему, водораспределительную систему в виде распределительного коллектора с распределительными трубами, оснащенными соплами, размещенную в верхней части корпуса, нижерасположенную оросительную систему, выполненную в виде блоков из гофрированных вертикальных листов из теплопередающего материала с «открытыми порами», например, поливинилхлорида, причем блоки уложены рядами один под другим, а под корпусами секционной градирни размещен общий прямоугольный в плане водосборный бассейн с площадью поперечного сечения большей, чем площадь поперечного сечения градирен
(см. патент RU №2144124, МПК Е 04 Н 5/12 с приоритетом 03.02.98 г., приоритет US 04.02.1997 г., опубл. 10.01.2001 г.).
Недостатком известной градирни является:
- Невысокая эффективность работы в зимнее время года, обусловленная образованием наледи в области вертикальных воздуховпускных отверстий и на оросителе, что влечет за собой уменьшение проходного сечения проточной части градирни вплоть до прекращения в некоторых случаях проникновения воздуха в пределы градирни, значительно ухудшающих охладительный эффект и приводящих к резкому ухудшению КПД вентилятора;
- невысокая надежность и трудоемкость эксплуатации вплоть до возникновения аварийных ситуаций из-за обрушения оросителя, вследствие образования на нем наледи при отрицательных температурах за счет выноса капель воды из корпуса градирни, а так же в результате обледенения вертикальных воздуховпускных отверстий градирни и водопроницаемой обшивки, требующего трудоемких мероприятий по устранению обледенения;
- высокая стоимость градирни, обусловленная значительной ее высотой и, следовательно, увеличенным строительным объемом вследствие оснащения градирни вертикальными воздуховпускными отверстиями, приводящими также к увеличению высоты подачи воды и, следовательно, к повышенным энергозатратам.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы градирни, надежности ее эксплуатации и снижение трудоемкости эксплуатации в зимнее время года, а также сокращение стоимости секционной градирни и энергозатрат.
Технический результат достигается тем, что секционная градирня, каждая секция которой содержит корпус, оснащенный вентилятором,
водоуловительной системой, водораспределительной системой в виде распределительного коллектора с распределительными трубами, оснащенными водоразбрызгивающими соплами, размещенной в верхней части корпуса, нижерасположенным оросителем и общий водосборный бассейн с площадью поперечного сечения большей, чем площадь поперечного сечения градирен, включающая воздуховпускные отверстия, нижняя кромка каждого из корпусов градирни, отделенного от соседнего корпуса градирни вертикальной перегородкой, размещена на уровне верхней кромки водосборного бассейна с образованием горизонтальных воздуховпускных отверстий между внутренней стенкой водосборного бассейна и основаниями градирен при соотношении
вo
где F - площадь воздуховпускных отверстий градирен;
c
F - площадь поперечного сечения градирен и при расстоянии от верхней кромки водосборного бассейна до зеркала воды в нем  где
i - общий внешний периметр секционной градирни.
На чертеже представлена секционная градирня.
Секционная градирня, каждая из секций которой содержит корпус 1 с размещенным в верхней его части вентилятором 2, расположенной под вентилятором 2 водоуловительной системой 3, нижерасположенными водораспределительной системой, выполненной в виде распределительного коллектора с распределительными трубами 4, оснащенными водоразбрызгивающими соплами 5 и оросителем 6 - теплообменной насадкой в виде блоков, либо отдельных решетчатых, пластинчатых или гофрированных элементов из полимерных или других материалов. Непосредственно под корпусами 1 градирен расположен общий водосборный бассейн 7 с площадью поперечного сечения большей, чем общая площадь поперечного сечения корпусов 1 градирен. Корпуса 1 соседних градирен
разделены вертикальными межсекционными перегородками 8. Градирни смонтированы таким образом, чтобы нижняя кромка корпусов 1 градирен была расположена на уровне верхней кромки водосборного бассейна 7 с образованием горизонтальных воздуховпускных отверстий 9. Секционная градирня работает следующим образом:
Водораспределительная система обеспечивает подачу нагретой воды к корпусам градирен 1, отделенным друг от друга вертикальными межсекционными перегородками 8, по распределительному коллектору нагретой воды с распределительными трубами 4 вода подается к водоразбрызгивающим соплам 5. Нагретая вода, проходя через нижерасположенный ороситель 6, - теплообменную насадку в виде блоков, либо отдельных решетчатых, пластинчатых или гофрированных элементов из полимерных или других материалов, охлаждается при контактировании с воздухом, забираемым за счет разрежения, создаваемого вентилятором 2, через горизонтальные, воздуховпускные отверстия 9, образующиеся при расположении нижних кромок корпусов градирен 1 на уровне верхней кромки водосборного бассейна 7 между внутренней стенкой бассейна и основаниями градирен при соотношении площадей воздуховпускных отверстий к площадям поперечного сечения градирен
во
где F - площадь воздуховпускных отверстий градирен;
c
F - площадь поперечного сечения градирен и при расстоянии от верхней кромки водосборного бассейна до зеркала воды в нем , где
i-общий внешний периметр секционной градирни.
Наличие горизонтальных воздуховпускных отверстий 9 в горизонтальной плоскости между внутренней стенкой водосборного бассейна 7 и основаниями градирен обеспечивает повышение надежности эксплуатации в зимнее время года из-за исключения образования льда на
градирние, улучшает условия эксплуатации и эффективности работы градирни, т.к. исключает аварийные ситуации из-за возможности обрушения оросителя в результате образования на нем наледи при отрицательных температурах, исключает обледенение воздуховпускных отверстий и улучшает теплообмен за счет предотвращения обледенения оросителя.
Заявляемое соотношение площадей воздуховпускных отверстий к площадям поперечного сечения градирен и расстояние от верхней кромки водосборного бассейна до зеркала воды в нем обеспечивает повышение эффективности работы градирни, гарантируя необходимый для оптимального теплообмена расход воздуха, забираемого через воздуховпускные отверстия многосекционной градирни за счет сокращения аэродинамического сопротивления воздуховпускных отверстий до нуля.
При уменьшении вышеприведенного соотношения и расстояния в сторону минимума, эффективность работы градирни снижается за счет ухудшения теплообмена в связи с уменьшением расхода воздуха в связи с ростом аэродинамического сопротивления воздуховпускных отверстий в 1, 2 раза.
Охлажденная вода стекает в водосборный бассейн 7. Водоуловительная система 3 предотвращает вынос капель воды за пределы корпусов 1 градирен.
Каждая секция предлагаемой градирни может быть использована как самостоятельная градирня.
Заявляемое техническое решение представляет интерес для реконструкции существующих градирен с использованием малогабаритных градирен заводского изготовления, устанавливаемых как на общий водосборный бассейн реконструируемой градирни, так и на собственный поддон.
В зависимости от требуемой мощности реконструируемой градирни на ее водосборном бассейне размещают от одной до нескольких градирен небольшой мощности.
Предложенная градирня по сравнению с известной обеспечивает повышение эффективности работы, надежности эксплуатации и снижение трудоемкости ее обслуживания в зимнее время года за счет создания горизонтальных воздуховпускных отверстий с заявляемым соотношением площади воздуховпускных отверстий градирен к площади поперечного сечения градирен ≥0,4 и заявляемым расстоянием h от верхней кромки водосборного бассейна до зеркала воды в нем, предотвращающих обледенение, и стало быть, исключающих возможность таких аварийных ситуаций в зимнее время как обрушение оросителя, снижение производительности и поломка вентилятора, так и трудностей по устранению образовавшейся наледи.
Предложенная градирня дешевле известной, т.к., высота ее уменьшается в 2-5 раз за счет расположения воздуховпускных отверстий в горизонтальной плоскости, т.е. замены горизонтальными вертикальных воздуховпускных отверстий, исключающими льдообразование; уменьшение высоты градирни влечет за собой уменьшение ее строительного объема на 20-40%.
Только за счет уменьшения высоты подачи воды на градирню вследствие снижения ее высоты расход электроэнергии на насосах снижается в 1,5-2 раза.