ЭЛЕМЕНТ ОРОСИТЕЛЯ И ВОДОУЛОВИТЕЛЯ ДЛЯ ГРАДИРНИ
SPRINKLER AND WATER CATCHER ELEMENT FOR COOLING TOWER

Изобретение относится к тепломассообмену в энергетике и химической технологии, в частности к конструктивным элементам, например, градирен в водооборотных циклах промышленных предприятий, в сооружениях биологической очистки сточных вод.
Известна насадка для тепломассообменного аппарата [1], содержащая собранные в блок объемные длинномерные элементы с решетчатой оболочкой, имеющие в поперечном сечении профиль в виде правильной трехлепестковой фигуры.
Недостатком насадки в качестве оросителя градирни является наличие большого количества сквозных каналов, обеспечивающих только капельный режим охлаждения. В качестве водоуловителя насадка вряд ли приемлема из-за этих же сквозных каналов, через которые вместе с воздухом влага будет выноситься из градирни.
Известен водоуловитель [2], содержащий решетку профилей с вертикальным центральным и выходными участками, два наклонных средних участка, примыкающих к центральному.
Основным недостатком такого водоуловителя является низкая эффективность улавливания влаги, особенно при переменных и малых расходах воздуха, высокое аэродинамическое сопротивление.
Наиболее близким к предлагаемому элементу оросителя и водоуловителя для градирни является элемент насадки тепломассообменного аппарата [3]. Он содержит полую прямую решетчатую призму, образованную тремя гранями, выполненными из полимерных нитей с образованием ячеек ромбовидной формы и переплетений.
Недостатками элемента насадки являются его невысокая жесткость, недостаточная эффективность в качестве элемента оросителя при охлаждении воды из-за наличия сквозных каналов, обеспечивающих в основном капельный режим охлаждения, а также невысокий эффект улавливания капельной влаги из-за тех же сквозных каналов при работе его в качестве элемента водоуловителя.
Применение изобретения позволит обеспечить высокую жесткость конструкции оросителя или водоуловителя, требуемую степень охлаждения оборотной воды, высокую степень улавливания капельной влаги, унификацию изделия.
Поставленная задача достигается тем, что элемент оросителя или водоуловителя для градирни представляет собой решетчатую оболочку треугольного профиля. Согласно изобретению вершины треугольного профиля скругляют радиусом 8…10 мм, боковые грани профиля выполняют переплетающимися волнистыми горизонтальными и наклонными нитями, при этом на одну из боковых граней наплавляют сплошную пластину толщиной, меньшей толщины нитей, а при сборке блока оросителя или водоуловителя элементы в соседних слоях устанавливают сплошной гранью, обращенной или вправо, или влево, сдвигают на 5…15 мм, высоту треугольного профиля выполняют с размерами 50…80 мм, при этом расстояние между слоями составляет 10…15 мм. Кроме того, при сборке блока оросителя или водоуловителя сплошные пластины устанавливают под углом 60…90° к горизонту. На одну или две грани наплавляют с одинаковым шагом три пластины.
Выполнение треугольного профиля со округлениями у вершин делает его более обтекаемым для потока воздуха, водяных капель и брызг, что положительно для эффекта охлаждения. Рациональны радиусы закругления вершин 8…10 мм, уменьшение которых не приводит к улучшению тепломассообменных характеристик, а увеличение - уменьшает жесткость профиля. Наплавление на одну из боковых граней сплошной пластины формирует на этой грани устойчивое пленочное течение, которое к тому же будет волновым, т.к. толщина пластины меньше толщины нитей, и поверхность пластины получается рельефной из-за проступающих нитей с одной и с другой стороны пластины. Применение пластины повышает эффективность тепломассообмена у оросителя, повышает жесткость собранных блоков оросителя или водоуловителя. Элементы, собранные в блок водоуловителя с расположением сплошной пластины в соседних слоях или вправо, или влево, образуют "непрозрачную" конструкцию для капель воды, и они оседают в объем градирни, т.е. эффективность водоулавливания повышается, улучшается экологическая обстановка местности вокруг градирен.
Наиболее положительные характеристики достигаются при ориентации сплошных пластин под углом 60…90° к горизонту. Уменьшение угла наклона (<60°) увеличивает аэродинамическое сопротивление конструкции оросителя или водоуловителя.
Положительно для достижения высоких технологических параметров в градирне выполнение на одной или двух боковых гранях трех пластин с одинаковым шагом. В этом случае в промежутке между пластинами возникает турбулизация потоком воздуха стекающих пленок: их дробление, новое образование, отрыв. Такие процессы повышают эффективность тепломассообмена, а в отношении каплеуноса - уменьшается "оптическая прозрачность" конструкции, увеличивается степень улавливания влаги в градирне.
Практика испытаний в лабораторных условиях и внедрения на промышленных предприятиях показали, что рационально выполнение высоты треугольного профиля 50…80 мм, когда наблюдаются высокие характеристики тепломассообмена, жесткости блоков, степени улавливания капельной влаги, приемлемые аэродинамические показатели.
Для более полного взаимодействия потока воздуха и охлаждаемой воды (у оросителя) и более полного улавливания капельной влаги (у водоуловителя) элементы сдвигают в соседних слоях на 5…15 мм, при этом увеличивается путь движения капель и пленок, а значит и время их охлаждения, что повышает степень охлаждения воды. При многослойном исполнении оросителя или водоуловителя расстояние между слоями составляет 10…15 мм.
Таким образом, применение предлагаемого элемента повышает тепломассообменные характеристики в работе оросителя, повышает степень улавливания капельной влаги при невысоком аэродинамическом сопротивлении конструкции водоуловителя.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен в аксонометрии элемент оросителя и водоуловителя.
На фиг.2 показано поперечное сечение профиля элемента.
На фиг.3 показана схема расположения элементов в соседних слоях блока оросителя или водоуловителя.
На фиг.4 изображен один слой блока с расположением сплошных пластин под углом 90° к горизонту.
На фиг.5 показан в аксонометрии элемент, содержащий на одной грани три пластины.
Элемент оросителя и водоуловителя состоит из волнистых горизонтальных 1 и наклонных нитей 2, скрепленных в процессе экструзии. На боковую поверхность элемента наплавляют сплошную пластину 3 или наплавляют с одинаковым шагом три пластины на одну или две грани 4.
Источники информации
1. Патент РФ №2143659, F28F 25/08, 1999.
2. А.с. СССР №1490413, МПК F28C 1/02, 1989.
3. Патент РФ №2156937, F28F 25/08, 2000.