ОРОСИТЕЛЬ ГРАДИРНИ
SPRINKLER OF COOLING TOWER

Изобретение относится к оросителям для градирен и может быть использовано для охлаждения оборотной воды в градирнях энергетических и других промышленных предприятий, например на теплоэлектростанциях (ТЭЦ) и атомных электростанций (АЭС).
Известный ороситель (регулярная насадка) для тепломассообменных аппаратов (SU 1634306 A1, B01J 19/30 от 13.03.1989 г.) выполнен в виде пакета вертикальных газопроницаемых листов с параллельными гофрами, расположенными эквидистантно, гофры размещены горизонтально и выполнены с острым углом при вершине, при этом гофры заходят друг в друга у смежных листов, направление контактирующих потоков перпендикулярно образующим гофра, а вертикальные гофрированные листы выполнены из тканого материала, содержащего основу и уток, причем нити утка расположены перпендикулярно направлению контактирующих потоков.
Недостатком такого оросителя градирни является высокое гидравлическое сопротивление.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является ороситель градирни (SU 1765682 Al, F28F 25/08 // B01D 3/22 от 05.10.1989 г.) для тепломассообменных процессов в виде блоков вертикальных листов из синтетического тканого полотна в виде гофр, контактирующие поверхности которых выполнены с радиусом кривизны 19-31,4 длины гофра, причем вершины гофр расположены на вертикальных перегородках торцевых сторон блоков.
Недостатком известного оросителя градирни является высокое гидравлическое сопротивление за счет крупных каналов, приводящих к неравномерности поля скоростей газа по сечению аппарата, которое делает невозможным использование данной конструкции оросителя в вентиляторных градирнях, где существуют определенные ограничения, накладываемые технологическим оборудованием градирен - вентиляторов и каплеотбойных устройств.
Задача изобретения уменьшение гидравлического сопротивления оросителя градирни путем увеличения удельной поверхности взаимодействующих фаз, образования дополнительных каналов для прохождения газа и выравнивания поля скоростей газа по всему сечению аппарата.
Указанная задача достигается тем, что ороситель градирни для тепломассообменных процессов в виде блоков, внутри которых расположены контактирующие поверхности из синтетического тканого полотна в виде гофр, выполненных с радиусом кривизны 19-31,4 длины гофра, причем блоки установлены рядами друг под другом, соприкасаясь торцевыми сторонами блоков со смещением по вертикали на ширину ленты, образуя в целом ярусы, причем к верхнему ярусу перпендикулярно установлен дополнительный ярус на расстоянии 0,5-1 высоты блока, при этом блок состоит из двух контактирующих поверхностей в виде лент, каждая с шириной от 0,2 до 0,5 ширины вертикальной перегородки, и закрепленных по ширине на верхнем и нижнем ребрах противоположных вертикальных сторон блока, образующих гофры, с вершинами гофр, образованных перегибом под углом 90° с закреплением на вертикальных перегородках противоположных вертикальных сторон, причем гофры смещены по вертикали на 0,5 длины контактирующей поверхности.
Благодаря тому, что блок оросителя градирни состоит из двух контактирующих поверхностей в виде лент, каждая с шириной от 0,2 до 0,5 ширины вертикальной перегородки, и закрепленных по ширине на верхнем и нижнем ребрах противоположных вертикальных сторон блока, образующих гофры, с вершинами гофр, образованных перегибом под углом 90° с закреплением на вертикальных перегородках противоположных вертикальных сторон, причем гофры смещены по вертикали на 0,5 длины контактирующей, гидравлическое сопротивление оросителя градирни снижается.
Благодаря тому, что блоки оросителя градирни установлены рядами друг под другом, соприкасаясь торцевыми сторонами блоков со смещением по вертикали на ширину ленты, образуя в целом ярусы, у оросителя градирни сохраняется высокая удельная поверхность для контакта взаимодействующих фаз при одновременном снижении гидравлического сопротивления. Существенными признаками заявляемого решения является совокупное использование созданных элементов и их взаимное расположение. В их полной взаимосвязи обеспечивается достижение технического результата изложенного выше. Благодаря тому, что у оросителя градирни к верхнему ярусу перпендикулярно установлен дополнительный ярус на расстоянии 0,1-0.3 высоты блока от верхнего яруса, достигается дополнительное увеличение глубины охлаждения на 10-12% за счет разрыва пленки жидкости по поверхности блоков оросителя градирни при одновременно дополнительном снижении гидравлического сопротивления оросителя градирни на 18-22%.
Заявляемое устройство поясняется чертежами. На фиг.1 показано взаимное расположение восьми блоков 1, 2, 3, 4, 5, 6 оросителя градирни, образующего два яруса в 3-х проекциях. На фиг.2 показан блок 1, 2, 3, 4, 5, 6 оросителя в аксонометрии. На Фиг.3 в 3-х проекциях показано взаимное расположение двенадцати блоков оросителя градирни, образующих три яруса, в случае установки дополнительно к верхнему ярусу дополнительного яруса на расстоянии (с зазором) 0,5-1,0 высоты блока. На Фиг.4 показано гравитационное течение пленки 17 жидкости по наклонному участку полотна тканого контактирующего устройства оросителя градирни из синтетических мононитей. Ороситель градирни выполнен в виде блоков 1, 2, 3, 4, 5 и 6 (см. фиг.1). Блоки представляют собой две контактирующие поверхности 9 и 10 в виде лент, каждая с шириной 0,2-0,5 ширины вертикальной перегородки из синтетического тканого полотна, выполненного в виде гофр 7. Контактирующие поверхности листов в виде гофр 7 выполнены с радиусом кривизны 19-31,4 длины гофра. Вершины гофр 7 расположены на вертикальных перегородках 8 торцевых сторон блока. Каждый блок состоит из двух листов 9 и 10, расположенных в одной плоскости со смещением на 0,5 длины контактирующей поверхности, образующих гофры с контактирующими поверхностями под углом 90° друг к другу. Ширина каждой ленты 9 и 10 составляет 0,2-0,5 ширины вертикальной перегородки. Четыре блока 1, 2, 3 и 4 образуют верхний ярус оросителя градирни. Высота блоков 1, 2, 3 и 4 равна высоте яруса оросителя градирни - «Н». Ширина и длина блоков оросителя градирни выполнена одинаковой и равна «В». Ленты 9 и 10 контактирующих поверхностей выполнены в виде тканого полотна 11 из синтетических мононитей - прутка 12 и утка 13. Блоки оросителя 1, 2, и 5, 6 установлены рядами друг с другом, образуя ярусы 14 и 15. К верхнему ярусу оросителя градирни 14 перпендикулярно ему установлен дополнительный ярус 16 на расстоянии «К» (с зазором), равным 0,5- 1,0 высоты блока «Н» (см. фиг.3).
Работа оросителя градирни поясняется на фиг.4, где показано течение пленки жидкости 17 по наклонному участку полотна 11 тканого контактного устройства из синтетических мононитей. Течение пленки жидкости 17 по полотну 11 со свободным сечением 23% из-за проницаемости сетчатого полотна 11 осуществляется с обеих сторон полотна 11, что дополнительно увеличивает поверхность контакта охлаждаемой воды 19 с потоком атмосферного воздуха 20 в оросителе градирни. При гравитационном течении пленки жидкости 17 по полотну 11 на поверхности пленки жидкости 17 образуются волны 18, которые также интенсифицируют процесс тепломассообмена, протекающий в объеме оросителя градирни.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Ороситель устанавливают в несколько ярусов в градирне. Охлаждаемая нагретая, например, до Т=42°С оборотная вода противотоком поступает на контактирующие поверхности 9, 10 оросителя. Охлаждающий атмосферный воздух, имеющий температуру Т=18°С и влажность φ=70% поступает в градирню с линейной скоростью W0=2,0 м/с. На контактирующих поверхностях 9, 10 оросителя происходит процесс испарительного охлаждения воды на Δt=12°С.
Опытным путем установлено, что при высокой глубине охлаждения в оросителе градирни предлагаемой конструкции (Δt=12°С) гидравлическое сопротивление снижалось по сравнению с известной конструкцией (прототипом) на 20%.
Предлагаемое устройство обеспечивает высокую эффективность охлаждения оборотной воды в градирне при одновременном снижении коэффициента гидравлического сопротивления на 20%.
Заявленные пределы ширины лент 11 оросителя градирни объясняются следующим образом. При ширине лент менее 0,2 ширины вертикальной перегородки поверхность оросителя резко уменьшается и эффективность охлаждения также снижается. При ширине лент 11 оросителя более 0,5 ширины вертикальной перегородки конструкция становится неудобной в изготовлении. Указанные пределы в совокупности заявленных признаков обеспечивают достижение высокой эффективности охлаждения при одновременном снижении потери напора - ΔР.
Заявленные пределы возможного расстояния дополнительного яруса 16 блоков оросителя от верхнего яруса 14 поясняются следующим образом. При расстоянии (зазором) между ярусами К≤0,5Н не наблюдается разрушений пленок жидкости, стекающих с верхнего яруса, что снижает эффективность охлаждения оборотной воды в оросителе градирни. Увеличение расстояния между ярусами К>1Н приводит к неоправданному росту габаритов градирни, что нецелесообразно.