Блок оросителя градирни
COOLING TOWER SPRINKLER UNIT

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для теплообмена между жидкими и газообразными средами.
В испарительных градирнях широко распространены блочные оросители капельного и пленочного типа, выполненные из деревянных реек, а также из плоских или волнистых асбоцементных листовых щитов толщиной до 7 мм (см., например, книгу Фарфоровский B.C., Фарфоровский В.Б. Охладители циркуляционной воды тепловых электростанций. Л.: Энергия, 1972).
Оросителей данного типа отличает большая материалоемкость, высокое гидравлическое сопротивление потоку охлаждающего воздуха, низкая удельная поверхность контакта фаз и невысокая эксплуатационная надежность вследствие ограниченной водостойкости деревянных оросителей и расслаивания асбоцементных оросителей при размораживании. Кроме того, использование асбеста нецелесообразно с точки зрения его вредного влияния на окружающую среду.
Известен также блок оросителя градирни, содержащий пакет параллельно установленных гофрированных листов из полимерного материала, причем смежные гофрированные листы оросителя выполнены с волнообразными гофрами, сопряженными между собой выступами гофров с образованием между гофрами щелевых отверстий, выполненных с возможностью подачи через них сверху вниз охлаждаемой воды и прохода в горизонтальном направлении потока охлаждающего воздуха (см. патент US №4512938, опубл. 23.04.1985).
Такое выполнение блока оросителя градирни позволило сформировать систему сужающихся и расширяющихся каналов, что позволило создать развитую поверхность для контакта между жидкостью и охлаждающим воздухом. Однако большое количество сужений в местах контакта между смежными гофрированными листами привело к образованию местных гидравлических сопротивлений и формированию относительно толстых пленок жидкости, что дополнительно увеличивает гидравлические потери с соответствующим уменьшением производительности подобного рода оросителя.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является блок оросителя градирни, содержащий пакет параллельно установленных гофрированных листов из полимерного материала, причем смежные гофрированные листы оросителя скреплены между собой с образованием между гофрами щелевых отверстий, выполненных с возможностью подачи через них сверху вниз охлаждаемой воды и прохода в горизонтальном направлении потока охлаждающего воздуха, причем со стороны входа и выхода потока охлаждающего воздуха смежными гофрированными листах образованы входные и выходные каналы, и кроме того, между гофрами на гофрированных листах выполнены круглые гофры и пирамидальные гофры (см. патентный документ US №2016/0356549, кл. F28F 25/08, опубл. 08.12.2016)
В этом блоке обеспечено более равномерное распределение потоков воды по сечению блока оросителя в образованных между гофрированными листами щелевых отверстиях. Однако формирование на поверхности гофрированных листов поверхности, образованной отдельными, расположенными под углом друг к другу вытянутыми в длину гофрами в виде отдельных выступов приводит к излишней турбулизации потока, что затрудняет процесс формирования на поверхности гофрированных листов тонкой с развитой поверхностью пленки жидкости и, как результат к снижению эффективности теплообмена между охлаждаемой жидкостью и охлаждаемым газом.
Технической проблемой решаемой в изобретении является устранение указанных выше недостатков путем оптимизации перекрестного течения жидкой и газообразной фаз в оросителе градирни.
Техническим результатом, достигаемым от использования изобретения, является повышение интенсивности теплообмена за счет снижения гидравлических потерь при перекрестном течении жидкой и газообразной фаз.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что блок оросителя градирни содержит пакет параллельно и вертикально установленных гофрированных листов из полимерного материала, причем соседние гофрированные листы оросителя скреплены между собой с образованием между гофрами щелевых отверстий, выполненных с возможностью подачи через них сверху вниз охлаждаемой воды и прохода в горизонтальном направлении потока охлаждающего воздуха, причем со стороны входа и выхода потока охлаждающего воздуха соседними гофрированными листами образованы входные и выходные каналы, при этом между гофрами на гофрированных листах выполнены круглые гофры и пирамидальные гофры, входные и выходные каналы выполнены прямолинейными, сформированы гофрами соседних листов с образованием шестигранного поперечного сечения в виде правильного шестиугольника и наклонены к горизонтали под углом от 40° до 50°, в средней части между входным и выходными каналами гофрированных листов в их средней части выполнены параллельные непрерывные зигзагообразные гофры, образованные прямыми участками, соединенными между собой скругленными участками, смежные прямые участки зигзагообразных гофров образуют между собой угол от 55° до 65°, кроме того выполненные в средней части гофрированных листов между зигзагообразными гофрам круглые гофры выполнены с упором в аналогичные круглые гофры соседних листов с образованием вышеуказанного щелевого отверстия, участки листов, образующие входные и выходные каналы и пирамидальные гофры, выполнены с полыми шипами и впадинами в виде усеченного конуса, при этом шипы одного листа входят во впадины смежного листа, скрепляя таким образом соседние листы в блок оросителя.
В ходе исследования работы оросителей, собранных из гофрированных листов, было выявлено, что можно создать относительно простую конструкцию блоков оросителя за счет выполнения блоков оросителя из однотипных гофрированных листов, что позволяет значительно упростить технологический цикл изготовления, хранения и сборки блока оросителя. Блок оросителя легко и быстро собирается на месте монтажа градирни с формированием оросителя требуемого размера в зависимости от размеров градирни.
Выполнение оросителя с вышеописанными шестиугольными входными каналами для охлаждающего воздуха и выполнение средней части гофрированных листов с вышеописанными непрерывными зигзагообразными гофрами, выполненными с вышеуказанными угловыми размерами, позволяет с одной стороны за счет перекрестного течения воды и воздуха создавать мелкодисперсный поток воды при относительно низком аэродинамическом сопротивлении, а с другой стороны, обеспечить высокую эффективность теплообмена за счет интенсивного теплообмена между мелкодисперсной, а следовательно обладающей высокоразвитой поверхностью жидкостной средой и охлаждающим воздухом с одновременным формированием на поверхности гофрированных листов тонкопленочного потока жидкости по высокоразвитой поверхности гофрированных листов, что и обеспечивает повышение интенсивности теплообмена между охлаждаемой жидкостью и охлаждающим воздухом.
На фиг. 1 представлена фотография собранного блока оросителя градирни.
На фиг. 2 представлена фотография вида сверху на собранные в блок гофрированные листы (фрагмент).
На фиг. 3 представлена фотография вида на блок оросителя со стороны входа в входные каналы для воздуха (фрагмент).
Блок оросителя градирни содержит пакет параллельно и вертикально установленных гофрированных листов 1 из полимерного материала. Соседние (смежные) гофрированные листы 1 оросителя скреплены между собой с образованием между гофрами 2 щелевых отверстий 3, выполненных с возможностью подачи через них сверху вниз охлаждаемой воды и прохода в горизонтальном направлении потока охлаждающего воздуха.
Со стороны входа и выхода потока охлаждающего воздуха соседними гофрированными 1 листами образованы входные 4 и выходные 5 каналы.
Между гофрами 2 на гофрированных листах 1 выполнены круглые гофры 6 и пирамидальные гофры 7.
Входные 4 и выходные 5 каналы выполнены прямолинейными, сформированы гофрами 8 соседних гофрированных листов 1 с образованием шестигранного поперечного сечения в виде правильного шестиугольника и наклонены к горизонтали под углом α от 40° до 50°
В средней части между входным 4 и выходными 5 каналами гофрированных листов 1 в их средней части выполнены параллельные непрерывные зигзагообразные гофры 2, образованные прямыми участками, соединенными между собой скругленными участками. Смежные прямые участки зигзагообразных гофров 2 образуют между собой угол β от 55° до 65°.
Выполненные в средней части гофрированных листов 1 между зигзагообразными гофрам 2 круглые гофры 6 выполнены с упором в аналогичные круглые гофры 6 соседних гофрированных листов 1 с образованием вышеуказанного щелевого отверстия 3.
Участки гофрированных листов 1, образующие входные 4 и выходные 5 каналы и пирамидальные гофры 7, выполнены с полыми шипами 9 и впадинами 10 в виде усеченного конуса, при этом шипы 9 одного гофрированного листа 1 входят во впадины 10 смежного гофрированного листа 1, скрепляя таким образом соседние гофрированные листы 1 в блок оросителя.
При работе градирни охлаждающий воздух поступает через отверстия в боковых стенках градирни за счет естественной тяги в башенных градирнях и принудительного движения в вентиляторных градирнях. Охлаждаемую воду сверху от оросителя равномерно разбрызгивают по площади, образованной блоками оросителей градирни из гофрированных листов 1.
В оросителе теплообмен между движущимися в перекрестном направлении каплями воды и потоком воздуха происходит в щелевых отверстиях 3 и на гофрированной поверхности листов 1, каждый из которых выполнен с гофрами 2.
При этом поток воздуха, сталкиваясь с каплями воды, разбивает их на более мелкие капли и при этом имеет место интенсивный теплообмен между каплями воды и воздуха, а отброшенные на поверхность листов 1 с гофрами 2 капли воды образуют на гофрированной поверхности листов 1 стекающую вниз и одновременно охлаждающуюся пленку воды.
Данное изобретение позволяет решить задачу создания блока оросителя градирни, удобного для монтажа и транспортировки, что позволяет его использовать в устройствах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контакте охлаждаемой воды и охлаждающего ее воздуха.