ВЕНТИЛЯТОРНАЯ ГРАДИРНЯ КОЧЕТОВА
KOCHETOV MECHANICAL-DRAFT TOWER

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности к градирням.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является градирня по патенту РФ №2418250, содержащая корпус, разбрызгивающее устройство, бак для сбора жидкости и вентилятор (прототип).
Недостатком градирни является сравнительно невысокая эффективность из-за невысокой степени распыла жидкости форсунками и неэкономичность из-за перерасхода воды за счет отсутствия пластинчатого оросителя и каплеуловителя.
Технический результат - повышение производительности работы градирни.
Это достигается тем, что в градирне вентиляторной, содержащей корпус, разбрызгивающее устройство, бак для сбора жидкости и вентилятор, корпус состоит из двух частей - верхней части, включающей ороситель и каплеотделитель, между которыми расположен коллектор разбрызгивающего устройства с цельнофакельными форсунками, и нижней части, в которой расположен бак-водосборник для сбора охлаждаемой воды с установленным на нем вентилятором, причем корпус изготовлен из тонколистовой нержавеющей стали, а в баке-водосборнике имеется диффузор, который представляет собой часть корпуса и соединен с вентилятором, выполненным с пластиковым рабочим колесом и многоскоростным электродвигателем, позволяющим в процессе работы, в зависимости от погодных условий, изменять производительность градирни за счет изменения расхода воздуха, а ороситель содержит сложенные слоями параллельно друг другу трубчатые элементы из термопластичного материала с решетчатой стенкой, причем по торцам трубчатые элементы сварены между собой, трубчатые элементы выполнены с треугольным поперечным сечением и между каждым слоем трубчатых элементов поперек трубчатых элементов вдоль каждого их торца проложена полоса из термопластичного материала, сваренная с трубчатыми элементами в местах их соприкосновения с полосой, причем в процессе сварки оплавляют торцевые участки трубчатых элементов и проложенных между ними полос и формируют в процессе оплавления монолитные торцевые стенки блока, причем полости каждого из трубчатых элементов и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки решетчатой стенки трубчатых элементов.
На фиг. 1 изображена схема пленочной вентиляторной градирни, на фиг. 2 - вид сбоку на вентиляторную градирню, на фиг. 3 - блок оросителя, на фиг. 4 - схема форсунки коллектора 8 разбрызгивающего устройства.
Вентиляторная градирня (фиг. 1 и 2) пленочного типа представляет из себя испарительную градирню открытого типа и при весьма умеренном энергопотреблении обеспечивает приготовление воды, используемой в целях охлаждения с температурой на 5°C ниже температуры наружного воздуха по сухому термометру. Градирня состоит из двух частей: верхней части, состоящей из корпуса 2, в нижней части которого находится ороситель 6, в верхней - каплеотделитель 7, а между ними расположены коллекторы 8 разбрызгивающего устройства с форсунками. В нижней части градирни на основании 1 расположен бак-водосборник 4 для сбора охлаждаемой воды с установленным на нем вентилятором 3.
Корпус изготовлен из тонколистовой нержавеющей стали, что обеспечивает надежную многолетнюю эксплуатацию градирни, небольшой вес и, как следствие, возможность установки градирни на крышах производственных зданий. В конструкции бака 4 предусмотрен диффузор, который представляет собой часть корпуса и соединен с вентилятором, а также сливной патрубок 5.
Коллектор 8 разбрызгивающего устройства расположен в верхней части корпуса 2 и представляет собой систему параллельно соединенных труб с отверстиями, на которых в шахматном порядке закреплены форсунки.
Ороситель 6 и каплеотделитель 7 изготавливаются из пластика ПВХ (поливинилхлорид) с добавкой, обеспечивающей высокопрочный, химически стойкий пластик, не поддерживающий горения и сохраняющий свои эксплуатационные свойства при температуре наружного воздуха от -60°C до +55°C.
Ороситель 6 (фиг. 3), используемый в градирне, представляет собой сложенные слоями параллельно друг другу трубчатые элементы 9 из термопластичного материала с решетчатой стенкой. По торцам 10 трубчатые элементы 9 сварены между собой, выполнены с треугольным поперечным сечением и между каждым слоем трубчатых элементов 9 поперек трубчатых элементов 9 вдоль каждого их торцов 10 проложена полоса 11 из термопластичного материала, сваренная с трубчатыми элементами 9 в местах их соприкосновения с полосой 11, причем в процессе сварки оплавляют торцевые участки трубчатых элементов 9 и проложенных между ними полос 11 и формируют в процессе оплавления монолитные торцевые стенки блока. Полости каждого из трубчатых элементов 9 и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами 12, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки решетчатой стенки трубчатых элементов 9.
Кроме того, в блоке насадки в поперечном сечении все трубчатые элементы 9 могут иметь одинаковое поперечное сечение и могут быть выполнены в форме равностороннего или равнобедренного треугольника. Трубчатые элементы 9 в слоях могут быть уложены таким образом, что в поперечном сечении трубчатые элементы 9 расположены один под другим или трубчатые элементы 9 в слоях могут быть уложены таким образом, что в поперечном сечении в соседних слоях трубчатые элементы 9 одного слоя расположены между трубчатыми элементами 9 соседнего слоя.
При использовании блока насадки в качестве оросителя воду, подлежащую охлаждению в градирне, разбрызгивают на ороситель, а затем она стекает по поверхности трубчатых элементов 9 и охлаждается встречным потоком воздуха, при этом в процессе эксплуатации жесткая конструкция блоков позволяет сохранять исходную конфигурацию собранного блока, что позволяет повысить эффективность процесса тепломассообмена в градирне.
При использовании блока насадки в качестве водоуловителя капли воды, которые уносятся вместе с воздушным потоком, при проходе несколько слоев трубчатых элементов 9 оседают на поверхности последних, собираются в большие капли и стекают обратно в бассейн градирни. Таким образом предотвращается потеря воды с капельным уносом.
Каждая из форсунок (фиг. 4) коллектора 8 разбрызгивающего устройства содержит цилиндрический полый корпус 13 с каналом 15 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 14 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 16, верхняя цилиндрическая ступень 18 которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником 19, имеющим центральное отверстие 21, и установленным с кольцевым зазором 22 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 16.
Кольцевой зазор 22 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 17, выполненными в двухступенчатой втулке 16, соединяющими его с кольцевой полостью 20, образованной внутренней поверхностью втулки 26 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 18, причем кольцевая полость 20 связана с каналом 15 корпуса 25 для подвода жидкости.
К центральному сердечнику 19, в его нижней части, жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса 23, соосного центральному отверстию 21 сердечника, и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника 19, а к нижнему основанию усеченного конуса 23 посредством, по крайней мере, трех спиц 25 прикреплен рассекатель 24, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 22.
На внешней боковой поверхности усеченного конуса 23 имеются винтовые канавки (на чертеже не показано), которые способствуют более интенсивному распыливанию жидкости.
В рассекателе 24, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса 23 посредством, по крайней мере, трех спиц 25 и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 22, осесимметрично центральному отверстию 21 центрального сердечника 19, выполнено дроссельное отверстие 26.
Возможен вариант, когда к втулке 14, жестко связанной с корпусом 13, в ее нижней части соосно прикреплен внешний диффузор 27, а к нижнему основанию усеченного конуса 23 распылителя, жестко прикрепленного к центральному сердечнику 19, в его нижней части, при этом на внешней боковой поверхности усеченного конуса 23 имеются винтовые канавки, соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор 28 таким образом, что выходные сечения внешнего 27 и внутреннего 28 диффузоров, лежат в одной плоскости.
Работа форсунки осуществляется следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 13 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 20 через радиальные каналы 17, затем в кольцевой зазор 22 между соплом и центральным сердечником 19. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности и приобретает вращательное движение на винтовой внешней поверхности усеченного конуса 23.
Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 15 для подвода жидкости в полость центрального отверстия 21 центрального сердечника 7, а затем через полость усеченного конуса 23 поступает на рассекатель 24, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 22, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих по этим направлениям.
Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.
Градирня вентиляторная работает следующим образом.
3
2
Эффект охлаждения в градирне достигается за счет испарения - 1% циркулирующей через градирню воды, которая разбрызгивается форсунками и в виде пленки стекает в бак 4 через сложную систему каналов оросителя 6 навстречу потоку охлаждающего воздуха, нагнетаемого вентилятором 3. Эффективный каплеотделитель 7 позволяет снизить потери воды в результате капельного уноса. Количество капельной влаги, уносимое потоком воздуха, зависит от плотности орошения и при максимальном значении - 25 м/(час×м) не превышает 0,1% от величины объемного расхода охлаждаемой воды через градирню.