Блок оросителя градирни

Полезная модель 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 ороситель градирни в виде модуля из слоев полимерных ячеистых цилиндрических труб, размещенных слоями параллельно друг другу и сваренных по торцам модуля между собой в местах соприкосновения (см. патент RU №2141617, кл. F28F 25/08, опубл. 20.1119.99).
Однако горизонтальное расположение ячеистых труб слоями приводит к сравнительно высокому гидравлическому сопротивлению, что снижает эффективность теплообмена между охлаждаемой водой и охлаждающим воздухом.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является блок оросителя градирни, содержащий цилиндрические трубы с сетчатой стенкой, изготовленные из термопластичной пластмассы и установленные под углом к горизонтальной плоскости с образованием параллельных рядов труб, жестко скрепленных в местах их соприкосновения между собой (см. патент на полезную модель RU №12234, кл. F28F 25/08, опубл. 16.12.1999).
Данная конструкция блока оросителя градирни позволяет добиться необходимой степени охлаждения оборотной воды благодаря интенсификации процесса теплообмена между водой и воздухом с обеспечением более равномерного распределения потоков воды по сечению блока оросителя в образованных трубами с сетчатой стенкой проходами для охлаждаемой жидкой и охлаждающей газообразной сред.
Однако существенное значение, кроме наличия сетчатой структуры, имеет форма ячеек, образующих сетчатую структуру и их размер. Отсутствие такой информации приводит либо к повышению гидравлического сопротивления, либо к снижению интенсивности теплообмена между охлаждаемой жидкой и охлаждающей газообразной средами. В результате не представляется возможным в полной мере использовать возможности труб с сетчатой структурой стенок.
Технической проблемой решаемой в полезной модели является устранение указанных выше недостатков путем оптимизации перекрестного течения жидкой и газообразной сред в оросителе градирни.
Техническим результатом, достигаемым от использования полезной модели, является повышение интенсивности теплообмена за счет снижения гидравлических потерь при перекрестном течении жидкой и газообразной сред.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что блок оросителя градирни содержит цилиндрические трубы с сетчатой стенкой, изготовленные из термопластичной пластмассы и установленные под углом к горизонтальной плоскости с образованием параллельных рядов труб, жестко скрепленных в местах их соприкосновения между собой, при этом сетчатая стенка цилиндрических труб образована перекрещивающимися, скрепленными в местах пересечения между собой термопластическими нитями толщиной 1,0 - 2,0 мм с образованием ромбовидных отверстий, более длинная диагональ ромбов которых параллельна образующим цилиндрической поверхности трубы, при этом максимальная длина отверстий вдоль более длинной диагонали ромба составляет 1,3 - 1,5 от максимальной ширины этого отверстия вдоль более короткой диагонали отверстия, а острый угол между сторонами отверстий составляет 30 - 40°.
Цилиндрические трубы могут быть установлены перпендикулярно, т.е. под углом 90° к горизонтальной поверхности или могут быть установлены с наклоном (т.е. под углом отличным от 90°) к горизонтальной плоскости с образованием осью цилиндрических труб с горизонтальной плоскостью тупого угла.
Цилиндрические трубы, предпочтительно, выполнены с длиной 300-800 мм и диаметром 70 мм с круглым или овальным поперечным сечением или с поперечным сечением, образованным двумя параллельными плоскими сетчатыми стенками, сопряженными между собой посредством выпуклых наружу криволинейных сетчатых стенок.
В ходе исследования работы оросителей, собранных из труб, было выявлено, что можно создать относительно простую конструкцию блоков оросителя за счет выполнения блоков оросителя из цилиндрических труб с сетчатой стенкой, изготовленных из термопластичной пластмассы, установленных с образованием вертикальных или установленных с наклоном к горизонтальной плоскости параллельных рядов, причем цилиндрические трубы жестко скреплены в местах соприкосновения, например по торцам. Выполнение вышеописанным образом блока оросителя в сочетании с тем, что сетчатая стенка цилиндрических труб образована перекрещивающимися, скрепленными в местах пересечения между собой термопластическими нитями толщиной 1,0 - 2,0 мм с образованием ромбовидных отверстий, более длинная диагональ ромбов которых параллельна образующим цилиндрической поверхности трубы с максимальной длиной отверстий вдоль более длинной диагонали ромба, составляющей 1,3 - 1,5 от максимальной ширины этого отверстия вдоль более короткой диагонали отверстия и острым углом между сторонами отверстий, составляющем 30 - 40°, позволяет создавать проходы между цилиндрическими трубами с сетчатой стенкой и через цилиндрические трубы с сетчатой стенкой для более равномерного распределения охлаждающего воздуха между цилиндрическими трубами.
Выполнение цилиндрической трубы из нитей толщиной менее 1 мм не обеспечивает требуемой жесткости, а более 2 мм излишне утяжеляет вес цилиндрической трубы. Выполнение длинной диагонали отверстия в виде ромба на развертке менее 1,3 по отношению к ширине отверстия в сочетании с вышеуказанным углом менее 30° приводит к значительному увеличению гидравлического сопротивления поперечному потоку охлаждающего воздуха, а превышение вышеуказанных соотношений длины длинной диагонали и величины острого угла ведет к снижению жесткости конструкции цилиндрической трубы и чрезмерному уменьшению поверхности стенки трубы, что уменьшает интенсивность теплообмена между газообразной и жидкой средами.
Таким образом, вышеописанная сетчатая структура стенок цилиндрических труб с вышеуказанными размерами ромбовидных отверстий обеспечивает практически свободный доступ охлаждающего воздуха к каплям воды, которые попали в каналы, образованные цилиндрическими трубами, что в сочетании с установкой цилиндрических труб вертикально или под вышеуказанным наклоном под тупым углом к горизонтальной поверхности позволило добиться оптимального соотношения между гидравлическим сопротивлением потокам охлаждаемой жидкой и охлаждающей газообразной сред, что в конечном итоге позволило обеспечить высокую эффективность теплообмена при сравнительно низком гидравлическом сопротивлении при достижении требуемой прочности конструкции блока оросителя.
Цилиндрические трубы могут быть выполнены с круглым или овальным поперечным сечением или цилиндрические трубы могут быть выполнены с поперечным сечением, образованным двумя параллельными плоскими сетчатыми стенками, сопряженными между собой посредством выпуклых наружу криволинейных сетчатых стенок, что позволяет регулировать величину горизонтальных проходов для воздуха через ряды цилиндрических труб и тем самым подбирать блоки оросителя в зависимости от конструктивных особенностей той или иной градирни и тем самым добиться оптимального режима теплообмена между жидкой и газообразной средами и одновременно позволяет в широких пределах регулировать жесткость конструкции блока оросителя градирни.
На фиг. 1 представлено фото собранного блока оросителя градирни с цилиндрическими трубами, установленными перпендикулярно горизонтальной плоскости.
На фиг. 2 представлен схематически блок оросителя градирни с цилиндрическими трубами, установленными с наклоном под тупым углом к горизонтальной плоскости.
На фиг. 3 представлена одна из цилиндрических труб с сетчатой стенкой, из которых собирают блок оросителя градирни.
На фиг. 4 представлен фрагмент развертки стенки цилиндрической трубы с отверстием в виде ромба.
Блок оросителя градирни содержит цилиндрические трубы 1 с сетчатой стенкой, изготовленные из термопластичной пластмассы и установленные под углом к горизонтальной плоскости с образованием параллельных рядов труб 1, жестко скрепленных в местах их соприкосновения между собой.
Сетчатая стенка цилиндрических труб 1 образована перекрещивающимися, скрепленными в местах пересечения между собой термопластическими нитями 2 толщиной 1,0 - 2,0 мм с образованием на цилиндрической поверхности стенки каждой трубы 3 ромбовидных отверстий 3.
Более длинная диагональ ромбов (при представлении сетчатой стенки цилиндрической трубы 1 в виде развертки), в форме которых выполнены отверстия 3, параллельна образующим цилиндрической поверхности трубы 1, при этом максимальная длина отверстий 3 вдоль более длинной диагонали ромба составляет 1,3 - 1,5 от максимальной ширины этого отверстия 3 вдоль более короткой диагонали отверстия 3, а острый угол между сторонами отверстий 3 составляет 30 - 40°.
Цилиндрические трубы 1 могут быть установлены перпендикулярно, т.е. под углом 90° к горизонтальной поверхности или могут быть установлены с наклоном (т.е. под углом отличным от 90°) к горизонтальной плоскости с образованием осью цилиндрических труб 1 с горизонтальной плоскостью тупого угла.
Цилиндрические трубы 1, предпочтительно, выполнены с длиной 300-800 мм и диаметром 70 мм с круглым или овальным поперечным сечением или с поперечным сечением, образованным двумя параллельными плоскими сетчатыми стенками, сопряженными между собой посредством выпуклых наружу криволинейных сетчатых стенок.
При работе градирни охлаждающий воздух поступает внутрь градирни через отверстия в боковых стенках градирни за счет естественной тяги в башенных градирнях и принудительного движения в вентиляторных градирнях и далее охлаждающий воздух поступает в блок оросителя через сетчатые стенки цилиндрических труб 1 и через каналы, образованные цилиндрическими трубами 1.
Охлаждаемую воду сверху от оросителя равномерно разбрызгивают по площади, образованной блоками оросителей градирни из цилиндрических труб 1.
В оросителе теплообмен между движущимися в перекрестном направлении каплями воды и потоком воздуха происходит в каналах, образованных цилиндрическими трубами 1 и отверстиями 3 в сетчатых стенках цилиндрических труб 1. При этом поток охлаждающего воздуха в процессе теплообмена с каплями воды отбрасывает их на сетчатую поверхность цилиндрических труб 1, а отброшенные на развитую поверхность сетчатых стенок цилиндрических труб 1 капли воды образуют на сетчатой поверхности цилиндрических труб 1, стекающие вниз и одновременно интенсивно охлаждающиеся пленки воды.
Данная полезная модель позволяет решить задачу создания блока оросителя градирни, обладающего эффективным теплообменом при незначительном гидравлическом сопротивлении, что позволяет его использовать в устройствах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контакте охлаждаемой воды и охлаждающего ее воздуха.