ЭЖЕКЦИОННАЯ ГРАДИРНЯ

Полезная модель относится к контактным тепло-массообменным аппаратом, используемым в системах оборотного водоснабжения большой производительности нефтеперерабатывающих, металлургических, химических и теплоэнергетических комплексов, а более конкретно, к эжекционным градирням.
Известна эжекционная градирня, состоящая из корпуса, оснащенного расположенными в верхней части корпуса воздуховходными окнами, водораспределительного коллектора с форсунками для разбрызгивания воды при давлении 0,33-0,4 МПа, установленными напротив воздуховходных окон внутри корпуса. Корпус градирни оснащен наклонной перегородкой, образующей эжекторный канал напротив окон и сепарационный канал по другую сторону перегородки. Между нижней кромкой наклонной перегородки и внутренней стенкой корпуса, над поддоном размещено устройство для повторного дробления капель, способствующее интенсификации процесса теплопередачи. Возникающий в результате разбрызгивания воды форсунками капельный поток с преобладающим размером капель, несколько превышающим 0,2 мм, движущийся со скоростью 16-20 м/с эжектирует атмосферный воздух, образуя газожидкостный факел распыла; Под корпусом градирни расположен водосборный поддон (см. «Градирни промышленных и энергетических предприятий», B.C.Пономаренко, Ю.И.Арефьев стр.43, Москва, Энергоатомиздат, 1998 г.)
Недостатком известной градирни является незначительные удельные расходы воздуха (малые коэффициенты эжекции) из-за большого сопротивления газового тракта движению капельно-воздушного потока, что объясняется вертикальным расположением
форсунок (сверху вниз), из-за чего воздушный поток вынужден делать поворот на 180° и установкой контактного элемента перпендикулярно движению контактного потока. Это ведет к неудовлетворительному теплосъему.
Известна эжекционная градирня, состоящая из вертикального цилиндрического корпуса, оснащенного сосной ему цилиндрической смесительной камерой, смонтированной с зазором по отношению к корпусу.
Над смесительной камерой, в верхней части корпуса, размещен направляющий аппарат, отражатель и отбойник, а внутри камеры расположена форсунка, разбрызгивающая нагретую воду от потребителя и чашечный отражатель; форсунка эжектора, обеспечивающая рециркуляцию воды, расположена ниже нее на входе в камеру в нижней части корпуса на уровне кольцевого воздуховходного окна, оснащенного направляющими козырьками. Под корпусом градирни расположен водосборный поддон (см. патент RU №2267728 С1, МКИ F28С 1/00, приоритет 26.04.04 г., опубл. 10.01.06 г., Бюл. №1)
Недостатком известной градирни является небольшая производительность по воде и недостаточный теплосъем в связи с отсутствием контактного элемента для повторного дробления капель.
Известна эжекционная градирня, состоящая из корпуса с воздухоподающими соплами, воздуховходными окнами в корпусе, дополнительными воздуховходными проемами в нем и водовоздушными эжекторами, при этом водораспределительное сопло размещено внутри введенной в корпус трубной оболочки, водовоздушные эжекторы образованы указанными воздухоподающими соплами и трубными оболочками, зазоры между воздухоподающими соплами и трубными оболочками заполнены воздухом, а дополнительные воздуховходные проемы образованы
указанными зазорами, причем водоподающие сопла и трубные оболочки размещены в корпусе градирни так, что их входные торцы расположены вблизи проемов в корпусе (см. патент RU №2295099 С2, МКИ F28С 1/00, приоритет 15.12.04 г, опубл. 10.03.07 г., Бюл. №7).
Недостатком известной градирни является сложность конструкции и недостаточный теплосъем.
Известна эжекционная градирня, состоящая из корпуса, оснащенного смесительной камерой прямоугольного сечения с размещенными внутри нее отстоящими одна от другой эжекционными форсунками, расположенными рядами. Корпус градирни оснащен водораспределительным коллектором с трубками для подвода воды к эжекционным форсункам и окнами в нижней части корпуса. Вертикальные стенки смесительной камеры защищают распыляемые форсунками водяные струи от воздействия боковых воздушных потоков. Градирня снабжена водосборным поддоном, размещенным под корпусом (см. патент GB №1346253, МКИ F28C 3/08, опубл. 06.02.74 г.).
Недостатком известной градирни является малое время контакта и незначительная поверхность последнего, что объясняется отсутствием устройства для вторичного дробления капель.
Известна эжекционная градирня, наиболее близкая по назначению и технической сущности к заявляемой, состоящая из прямоугольного в плане корпуса, разделенного вертикальной секционной Х-образной перегородкой с горизонтальным козырьком сверху, снабженного коллектором подачи охлаждаемой воды, оснащенного эжекционными форсунками. В нижней части стенок корпуса, по всему периметру, смонтировано воздуховходное окно с козырьком над ним, направленным внутрь корпуса, и наружным щитом под ним, окна разделены вертикальными квадратными ветровыми перегородками; в нижней части корпуса расположен
бассейн охлажденной воды (см. авт. свид. №1695117, МКИ F28C 1/00 с приоритетом 12.01.90 г., опубл., 30.01.91 г., Б.И. №44.).
Недостатком известной градирни является невысокая интенсивность тепло- и массообмена между водой и воздухом, обусловленная отеканием воды по вертикальным перегородкам струями без перемешивания и каплеобразования.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является интенсификация тепло- и массообмена между водой и воздухом за счет увеличения поверхности контакта и его времени.
Технический результат достигается тем, что в эжекционной градирне, состоящей из прямоугольного в плане корпуса, разделенного секционной перегородкой и оснащенного окнами, размещенными в нижней части корпуса, с козырьками над ними, направленными внутрь корпуса, и ветровыми перегородками, каждая из секций градирни оснащена коллектором водораспределительной системы с эжекционными форсунками, размещенным снаружи корпуса, напротив воздуховходного окна, и основным каплеуловителем в верхней части секции корпуса градирни, а под корпусом градирни размещен водосборный поддон, секционная перегородка делит корпус на равновеликие секции, воздуховходное окно размещено вдоль продольной стенки корпуса, козырек его наклонен вниз, воздуховыходное окно размещено напротив воздуховходного окна и снабжено наклонной внешней стенкой, дополнительный каплеуловитель расположен между верхними кромками наклонной стенки и воздуховыходного окна, каждая секция корпуса градирни дополнительно оснащена контактным элементом для повторного дробления капель в виде оросителя, примыкающего к верхней кромке воздуховыходного окна и направленного фронтально по отношению к форсункам, основной каплеуловитель в верхней части секции градирни смонтирован над контактным элементом и
перекрывает 2/3 площади поперечного сечения корпуса градирни, при этом воздуховыходное окно, размещенное напротив коллектора водораспределительной системы, снабжено регулировочной заслонкой.
На фиг.1 представлен поперечный разрез эжекционной градирни.
На фиг.2 представлен вид на эжекционную градирню сверху, разрез по А-А.
Эжекционная градирня состоит из прямоугольного в плане корпуса 1, разделенного на секции секционной перегородкой 2, оснащенного воздуховходным окном 3 и воздуховыходным окном 4, расположенными в нижней части корпуса 1, в продольных его стенках 5 и 6. В воздуховходном окне 3, размещенном в одной из продольных сторон 5 корпуса 1, смонтирован коллектор водораспределительной системы 7 с установленными на нем штуцерами 8 с эжекционными форсунками 9.
Над этим окном размещен козырек 10, направленный внутрь корпуса 1. Воздуховходное окна 3 снабжено ветровой перегородкой 11. воздуховыходное окно 4, расположенное напротив воздуховходного окна 3, снабжено наклонной внешней стенкой 12, смонтированной под углом к вертикальной стенке корпуса 1; между верхней кромкой наклонной стенки 12 и верхней кромкой воздуховыходного окна 4 размещен вспомогательный каплеуловитель 13. Каждая секция корпуса градирни 1 оснащена контактным элементом для повторного дробления капель 14, выполненным в виде оросителя, примыкающего к верхней кромке воздуховыходного окна 4 под углом к стенке корпуса 1, фронтально по отношению к эжекционным форсункам.
Основной каплеуловитель 15 каждой секции градирни размещен в верхней ее части над контактным элементом 14 и перекрывает 2/3
площади поперечного сечения корпуса градирни 1. Воздуховыходное окно 4, размещенное напротив воздуховходного окна 3, снабжено регулировочной заслонкой 16. Под корпусом градирни 1 размещен водосборный поддон 17.
Эжекционная градирня работает следующим образом:
Нагретую воду под напором подают на коллекторы водораспределительной системы 7 с штуцерами 8, оснащенными эжекционными форсунками 9, факелы которых направлены внутрь корпуса 1 градирни. Совокупность факелов, образующих скоростной поток капель равномерно перекрывает рабочий сечение между нижней кромкой козырька 10, введенного внутрь козырька 1о и зеркалом воды в водосборном поддоне градирни 17 и эжектирует атмосферный воздух через воздуховходное окно 3 в рабочую зону градирни, при этом коэффициенты эжекции достигаю нескольких тысяч. Взаимодействие воды и воздуха происходит на высокоразвитой поверхности капель воды, средний диаметр которых при давлении от 0,1 до 0,3 МПа не превышает 1 мм и интенсивное охлаждение воды происходит как за счет теплоотдачи, так и за счет испарения воды. Для интенсификации процесса теплопередачи на пути образующегося капельного потока, под углом к нему, установлен контактный элемент для повторного дробления капель в виде оросителя 14, примыкающего к верхней кромке воздуховыходного окна 4 под углом к стенке корпуса 1.
Капли при контакте с оросителем 14 подвергаются вторичному дроблению и движутся вниз.
Эжектируемый каплями воды один из потоков воздуха устремляется вверх корпуса 1 градирни вдоль вертикальной стенки 6 и «выходит» через основной каплеуловитель 15 в атмосферу. Так как воздух движется исключительно вдоль стенки 6 корпуса 1, основной каплеуловитель размещен вверху корпуса 1 градирни только со
стороны, противоположной водораспределительной системе, перекрывая лишь 2/3 площади поперечного сечения градирни.
Другой поток воздуха движется горизонтально по направлению к воздуховыходящему окну 4 и через сепарационный канал, образованный стенкой 12 и контактным элементом 14, выходит из градирни через вспомогательный каплеуловитель 13.
Взаимодействие фаз - воды и воздуха происходит одновременно в продольном и поперечном направлении, при этом один поток воздуха за счет незначительного сопротивления контактного элемента 14 меняет направление своего движения с горизонтального на вертикальное и движется вверх, вступая в противоточное взаимодействие с вновь образующимися каплями на контактных элементах.
Изменять сопротивление этого сепарационного канала, а значит и соотношение расходов воздуха движущихся вертикально и горизонтально возможно при помощи регулировочной заслонки 16.
Итак, за счет установки контактного элемента 14 на пути движения капельного потока происходит вторичное дробление капель воды, а значит увеличение времени контакта и обновление поверхности контакта между водой и воздухом. Повышенные расходы воздуха в зону контакта обеспечиваются при этом за счет создания сепарационного канала у воздуховыходного окна 4, противоположного воздуховходному окну 3 с водораспределительной системой. Введение в конструкцию контактного элемента в виде оросителя 14, способствующего образованию сепарационного канала, позволяет, кроме того, осуществить движение фаз в продольном и поперечном направлении, что значительно увеличивает движущую силу процесса, а следовательно, интенсифицирует процессы тепло- и массообмена.
Предложенная эжекционная градирня по сравнению с известной обеспечивает интенсификацию тепло- и массообмена между водой и воздухом, а следовательно и увеличение теплосъема с воды. Глубина охлаждения в заявляемой градирне достигает 3-4°С.