ВЕНТИЛЯТОРНАЯ ГРАДИРНЯ
FAN COOLING TOWER

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий.
Известна вентиляторная градирня, содержащая корпус с окнами для подвода воздуха, вентилятор, каплеуловитель, воздухораспределитель и ороситель в виде блоков, имеющих равную высоту и равномерно расположенных по всему сечению градирни [Патент РФ №2353880, Мкл F 28 С 1/00, 2009].
Недостатками известной градирни являются высокое аэродинамическое сопротивление оросителей и наличие значительного свободного пространства над водным бассейном, что снижает ее эффективность.
Более близким к предлагаемому изобретению является вентиляторная градирня, содержщая прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховпускными окнами в его нижней части, установленный на водосборном бассейне, при этом в корпусе последовательно, сверху вниз расположены водоуловитель, водораспределительный коллектор с водоразбрызгивающими соплами и выполненный в виде нескольких идентичных блоков ороситель, собранных из вертикальных гофрированных листов, изготовленных из полимерного материала, а сверху на корпусе установлен вентилятор, содержащий диффузор в виде конфузорно-диффузорной обечайки и установленного в ней лопаточного колеса, вал которого соединен с приводом вращения. Повышение эффективности работы вентиляторной градирни достигается за счет снижения аэродинамического сопротивления проточной части диффузора вентилятора градирни и более равномерного распределения подачи воды по поперечному сечению корпуса [Патент РФ №2330228, Мкл F28F 25/06, Мкл F28С 1/00, 2008].
Основным недостатком известной градирни является наличие значительного свободного пространства над поверхностью воды в бассейне, что снижает площадь тепломассообмена между воздухом и охлаждаемой водой и свойства поверхности гофрированных листов оросительных блоков, не способствующие развитию на них свободной поверхности воды, что снижает ее эффективность.
Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности вентиляторной градирни.
Технический результат достигается тем, что предлагаемая вентиляторная градирня содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховпускными окнами в его нижней части, установленный на водосборном бассейне, на котором установлен вентиляторный узел, содержащий диффузор в виде конфузорно-диффузорной обечайки, в котором помещено лопаточное колесо, вал которого соединен с приводом вращения, при этом в корпусе последовательно, сверху вниз расположены водораспределительный коллектор с водоразбрызгивающими соплами, ороситель, выполненный в виде нескольких идентичных блоков, собранных из вертикальных гофрированных листов, с поверхностью, покрытой гидрофильным материалом, в нижней части корпуса над водной поверхностью водосборного бассейна установлен блок поверхностного охлаждения, выполненный из вертикальных гофрированных листов, размещенных параллельно движению охлаждающего воздуха, верхние кромки которых находятся на одном уровне с нижними кромками воздуховпускных окон, причем ширина щелей между гофрированными листами блока поверхностного охлаждения меньше, чем ширина щелей между гофрированными листами блоков оросителя, но больше, чем ширина щелей между гофрированными листами блока поверхностного охлаждения при их захлебывании, а наружная поверхность всех гофрированных листов покрыта гидрофильным материалом.
Предлагаемая вентиляторная градирня изображена на фиг.1-5 (на фиг.1-3 общий вид и разрезы, на фиг 4, 5 узел блока поверхностного охлаждения).
макс
мин
мии
Вентиляторная градирня содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус 1 с воздуховпускными окнами 2 в его нижней части, установленный на водосборном бассейне 3, на котором установлен вентиляторный узел 4, содержащий диффузор 5 в виде конфузорно-диффузорной обечайки, в котором помещено лопаточное колесо 6, соединенное с приводом вращения 7, при этом в корпусе 1 последовательно, сверху вниз расположены водоуловитель 8, водораспределительный коллектор 9 с водоразбрызгивающими соплами 10, ороситель 11, выполненный в виде нескольких идентичных блоков 12, собранных из гофрированных листов 13, над водной поверхностью бассейна 3 установлен блок поверхностного охлаждения 14, собранный из вертикальных гофрированных листов 15, размещенных параллельно движению охлаждающего воздуха, верхние кромки которых находятся на одном уровне с нижними кромками воздуховпускных окон 2, причем ширина щелей Δ между гофрированными листами 15 блока поверхностного охлаждения 14 меньше, чем ширина щелей Δ между гофрированными листами 13 блоков оросителя 11, но больше, чем ширина щелей Δ между гофрированными листами 15 блока поверхностного охлаждения 14 при их захлебывании (т.е. варианте, когда все пространство щелей между гофрированными листами 13 заполнено водой при максимальной нагрузке градирни), а наружная поверхность всех гофрированных листов 13 и 15 блоков 12 и 14 покрыта гидрофильным материалом 16.
В основе повышения эффективности работы предлагаемой вентиляторной градирни лежат сродство гидрофильных поверхностей к воде, в результате чего вода быстро и полностью покрывает их [Щукин Е.Д. и др. Коллоидная химия. - М., 2004, 445 с.] и эффект снижения температуры воды при образовании ею свободной поверхности в результате снижения ее внутренней энергии, израсходованной на адсорбцию на поверхности какого-либо тела [Мелвин-Хыоз Э.А. Физическая химия, кн. II. М., 1962, 1150 с.].
Предлагаемая вентиляторная градирня работает следующим образом. Нагретая оборотная вода поступает в верхнюю часть градирни через водораспределительный коллектор 9, разбрызгивается по всему поперечному сечению корпуса 1 водоразбрызгивающими соплами 10, двигаясь сверху вниз, а охлаждающий воздух за счет тяги, создаваемой вентиляторным узлом 4, поступает через воздуховпускные окна 2 в нижнюю часть градирни и движется снизу вверх. Нагретая вода распределяется по поверхности гофрированных листов 13 блоков 12 оросителя 11, контактирует при этом с встречным потоком воздуха и охлаждается при этом за счет процессов тепло-массообмена с ним и дополнительно охлаждается за счет затраты своей внутренней энергии на образование свободной поверхности воды на гидрофильной поверхности гофрированных листов 13, гидрофильные свойства которой способствую ее образованию, после чего вода поступает на поверхность листов 15 блока поверхностного охлаждения 14. Так как количество листов 15 из-за малой ширины щелей А между ними в блоке поверхностного охлаждения 14 значительно больше, чем в блоке оросителя 11, соответственно, их наружная поверхность имеет значительную величину. Гидрофильная поверхность вертикальных гофрированных листов 15, как и в листах 13 при падании на них воды из оросителя 11 способствует образованию на них свободной поверхности, в результате чего снижается температура этой воды. При этом снижение температуры воды в блоке поверхностного охлаждения происходит, в основном, только за счет образования свободной поверхности, т.к. поток воздуха, поступающего из окон 2, лишь касается верхних кромок гофрированных листов 15. Последнее обстоятельство позволяет добиться снижения температуры оборотной воды без увеличения расхода воздуха и увеличения аэродинамического сопротивления градирни.
Придание гидрофильных свойств поверхности листов 13 и 15 создается покрытием их наружной поверхности слоем гидрофильного материала или изготовлением их целиком из него. Ширину щелей А между листами 15 в блоке поверхностного охлаждения 14 определяют расчетным путем при максимальной нагрузке градирни.
Таким образом, конструкция предлагаемой вентиляторной градирни позволяет за счет установки блока поверхностного охлаждения в нижней зоне градирни и покрытия гидрофильным слоем поверхности листов блоков оросителя и поверхностного охлаждения снизить температуру охлаждаемой оборотной воды без увеличения аэродинамического сопротивления градирни и расхода охлаждающего воздуха и, таким образом, повысить ее эффективность.