Градирня (варианты)

(71) Заявитель Стародубцев Александр Васильевич(72) Автор Стародубцев Александр Васильевич(73) Патентообладатель Стародубцев Александр Васильевич(57) 1. Градирня, содержащая корпус с воздуховходными окнами по периферии в нижней его части и размещенные группами на водораспределительном коллекторе, расположенными в проемах окон, водоструйные форсунки, смонтированные под углом навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси градирни с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на угол, обеспечивающий высоту пересечения струй факелов жидкости из форсунок, отличающаяся тем, что в корпусе градирни установлена вертикальная антиветровая перегородка, над окнами вдоль вертикальной стенки внутри корпуса градирни установлен щит, смонтированный наклонно к упомянутой стенке и образующий вместе с нижним уровнем окон эжекционный трапецеидальный канал, причем факелы жидкости из форсунок направлены к антиветровой перегородке и установлены с шагом, обеспечивающим частичное перекрытие факелов жидкости друг с другом, а плоскости эллипсов, пересекающихся симметричных факелов жидкости, расположены как над антиветровой перегородкой, так и по обе стороны последней. 11522. Градирня, содержащая корпус с воздуховходными окнами по периферии в нижней его части и размещенные группами на водораспределительном коллекторе, расположенными в проемах окон, водоструйные форсунки, смонтированные под углом навстречу друг другу, симметрично относительно вертикальной оси градирни с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на угол, обеспечивающий высоту пересечения струй факелов жидкости из форсунок, отличающаяся тем, что в корпусе градирни установлена вертикальная антиветровая перегородка, над окнами вдоль стенки корпуса снаружи градирни установлен щит, смонтированный перпендикулярно к упомянутой стенке и образующий вместе с нижним уровнем окон эжекционный канал прямоугольного сечения,причем факелы жидкости из форсунок направлены к антиветровой перегородке и установлены с шагом, обеспечивающим частичное перекрытие факелов жидкости друг с другом, а плоскости эллипсов, пересекающихся симметричных факелов жидкости, расположены как над антиветровой перегородкой, так и по обе стороны последней. 3. Градирня по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что форсунки смонтированы на коллекторах в виде блоков форсунок с одной центральной и, например, шестью вокруг нее.(56) 1. А.с. СССР 1702144, МПК 28 С 1/00, 1991. 2. Патент РФ 2099662, МПК 28 С 1/00, 1997. 3. Патент Республики Беларусь 3450, МПК 28 С 1/00, 2000. Предлагаемое техническое решение относится к теплотехнике, в частности к испарительным охладителям - градирням, и может найти применение на тепловых и атомных электростанциях при строительстве и модернизации действующих градирен, а также на других промышленных объектах, где требуется охлаждение воды или других жидкостей. Известна вентиляторная градирня, содержащая корпус, охваченный кожухом с образованием воздухоотводящего канала, воздухоотводящую трубу, установленную в днище корпуса, снабженную водосборным лотком и жалюзийной решеткой, вытяжной патрубок с вентилятором, воздухораспределитель с форсунками и воздухо-входные патрубки, размещенные в крышке корпуса, в котором система охлаждения дополнительно снабжена воздуховодами с запорными клапанами и оболочкой, размещенной вокруг боковой стенки корпуса с кольцевым зазором 1. Недостатком предлагаемой градирни является неэффективная система охлаждения жидкости, обусловленная наличием большого количества жидкости в небольшом пространстве, что в свою очередь заставляет пропускать большие потоки воздуха, использовать мощные вентиляторные системы. Известна также градирня, содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами,выполненными по кольцу в нижней ее части, размещенный в башне выше окон ороситель с водораспределительной системой и водоструйные эжекторы, подключенные к водораздающему коллектору, причем эжекторы установлены в центральной зоне градирни, ограниченной диаметром, равным 0,2-0,25 диаметра оросителя, выходные торцы обращены к оросителю, а водораздающий коллектор размещен внутри башни 2. Недостатком этой градирни является неэффективность охлаждения, вызванная большим аэродинамическим сопротивлением, обусловленным размещением в шахте элементов оросителя, отказаться же от данной системы невозможно, поскольку именно ороситель является тем устройством, на котором происходит теплоотдача. Ближайшим техническим решением (прототип) является градирня, содержащая корпус с воздуховходными окнами на периферии в нижней его части и размещенные группами на водораспределительном коллекторе, расположенными в проемах окон водоструйные фор 2 1152 сунки, смонтированные под углом навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси градирни со смещением от плоскости окна к центру градирни. Форсунки смонтированы на платформах с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на угол, обеспечивающий высоту пересечения струй факелов жидкости. Каждая платформа представляет собой поворотный корпус с подвижными фланцами, соединенными с водораспределительной системой. На верхнем фланце каждой подвижной платформы группами размещены водоструйные форсунки 3. Недостатком прототипа является выполнение трубопроводов водораспределительной системы в виде ступенчатой пирамиды, у которой периметры для каждого нижнего ряда уменьшаются по отношению к верхнему. Это ведет к уменьшению количества форсунок в каждом нижерасположенном уровне по отношению к вышерасположенному особенно в многогранных градирнях, что уменьшает производительность градирни, а присоединение каждой поворотной платформы к коллектору через отдельные поворотные фланцы значительно усложняет конструкцию за счет увеличения количества фланцевых соединений. Задачей полезной модели является повышение производительности градирни за счет интенсификации охлаждения жидкости, упрощения водораспределительной системы и ее конструкции, а также уменьшение энергозатрат на обслуживание и ремонт градирни. Поставленная задача решается за счет того, что известная градирня содержит корпус с воздуховходными окнами на периферии в нижней его части и размещенные группами на водораспределительном коллекторе форсунки, расположенные в проемах окон и смонтированные под углом навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси градирни с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на угол, обеспечивающий высоту пересечения струй факелов жидкости из форсунок. Согласно предлагаемому техническому решению, в корпусе градирни выполнена вертикальная антиветровая перегородка, над окнами вдоль вертикальной стенки внутри корпуса градирни установлен щит,смонтированный наклонно к упомянутой стенке и образующий вместе с нижним уровнем окон эжекционный канал трапецеидального сечения (вариант 1), причем факелы жидкости из форсунок направлены к антиветровой перегородке и установлены с шагом, обеспечивающим частичное перекрытие факелов друг с другом, а плоскости эллипсов, пересекающихся симметричных факелов жидкости, расположены как над антиветровой перегородкой,так и по обе стороны последней. Согласно предлагаемому техническому решению по варианту 2, щит может быть смонтирован над окнами перпендикулярно к вертикальной стенке снаружи корпуса градирни, образуя вместе с нижним уровнем окон эжекционный канал прямоугольного сечения. Кроме того, форсунки смонтированы на коллекторах в виде блоков форсунок с одной центральной и, например, шестью вокруг нее. Таким образом, согласно предлагаемому техническому решению обеспечиваются лучшие условия охлаждения и тем самым повышается эффективность градирни, а также улучшаются условия ее обслуживания и ремонта. На фиг. 1 показан общий вид градирни с размещением щита внутри градирни с образованием трапецеидального эжекционного канала и расположением форсунок в проемах окон или их блоков в два ряда. На фиг. 2 показан общий вид с размещением щита снаружи градирни с образованием прямоугольного эжекционного канала и расположением форсунок или их блоков в два ряда. На фиг. 3 показаны верхние части эллипсов, пересекающихся симметричных конусов факелов жидкости, над антиветровой перегородкой и нижние части этих эллипсов по обе стороны антиветровой перегородки, а также зоны пересечения эллипсов. На фиг. 4 показан блок форсунок с центральной форсункой и несколькими равноудаленными от центра, например шестью. На фиг. 5 показана градирня, например, прямоугольного сечения с внутренним расположением щита и группы форсунок в проемах окон при выключенной подаче жидкости 1152 На фиг. 6 показана градирня, например, прямоугольного сечения с наружным расположением щита, и группы форсунок в проемах окон при выключенной подаче жидкости(сечение Б-Б на фиг. 2). Градирня содержит корпус 1 в виде вертикального короба с воздуховходными окнами 2,выполненными по периферии в нижней его части. В проемах окон 2 установлены коллекторы 3, которые подключены к водораспределительной системе 4. Коллекторы 3 могут быть расположены или внутри, или снаружи корпуса градирни. На коллекторах 3 закреплены блоки 5 с форсунками 6 или группы форсунок 6, расположенные непосредственно на коллекторах 3 и установленные симметрично относительно вертикальной оси градирни навстречу друг другу с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на угол, обеспечивающий пересечение струй симметричных факелов 7 на разных высотах. В нижней части градирни имеется водосборный бассейн 8. Над окнами 2 вдоль всей стенки корпуса 1 внутри или снаружи градрини установлен щит 9, а внутри градирни смонтирована вертикальная антиветровая перегородка 10. Струи симметричных факелов 7 в виде конусов вытекают из форсунок 6 над антиветровой перегородкой 10, а также по обе стороны последней, образуя площади эллипсов. На фиг. 1 и 2 показан нижний уровень 11 окон 2, ниже которого расположен бассейн 8. При расположении щита 9 над окнами 2 наклонно к вертикальной стенке внутри корпуса 1 градирни (вариант 1), между поверхностью щита 9 и уровнем 11 образуется эжекционный канал 12 трапецеидального сечения, расстояние Н которого показывает высоту канала 12 между верхним ребром щита 9 и уровнем 11 окна 2, а расстояние Н 1 показывает высоту канала 12 между нижним ребром щита 9 и уровнем 11,равную высоте окна 2. Высота Н больше высоты Н 1. Ширина В 1 эжекционного канала 12(фиг. 5) равна ширине окна 2. При расположении щита 9 над окнами 2 перпендикулярно к вертикальной стенке снаружи корпуса 1 градирни (вариант 2), между поверхностью щита 9 и нижним уровнем 11, образуется канал 13 прямоугольного сечения (фиг. 2), высота которого Н 2 равна высоте окна 2. Ширина В 2 эжекционного канала 13 (фиг. 6) равна ширине окна 2. Количество эжекционных каналов 12 или 13 соответствует количеству окон 2 градирни. На фиг. 1, 2, 3 показаны зоны 14 (заштрихованы) пересечения струй факелов 7. Градирня работает следующим образом. Охлаждаемая вода через водораспределительную систему 4 с коллекторами 3, на которых установлены водоструйные форсунки 6 или их блоки 5, подается внутрь градирни. Выходящие из форсунок 6 струи воды образуют факелы 7 в виде конусов, которые, пересекаясь по площади эллипсов над антиветровой перегородкой 10, образуют по обе стороны упомянутой перегородки 10 плоскости эллипсов. Если отдельные водоструйные форсунки 6 или их блоки 5 закреплены на коллекторах 3 неподвижно, то поворот форсунок 6 или их блоков 5 осуществляют на требуемый угол поворотом всего коллектора 3. Наружный воздух под действием струй жидкости факелов 7 через проемы окон 2 устремляется в эжекционные каналы 12 трапецеидального сечения и эжектируется внутрь градирни (вариант 1). Наружный воздух под действием струй жидкости факелов 7 через проемы окон 2 устремляется в эжекционные каналы 13 прямоугольного сечения и эжектируется внутрь градирни (вариант 2). Этот наружный воздух, эжектируемый внутрь градирни, активно перемешивается с каплями охлаждаемой воды. При этом происходит теплопередача, воздух нагревается и конвекционными потоками выходит наружу в открытую сверху часть градирни. Водоструйные форсунки 6 установлены в продольном канале 12 с шагом Т (фиг. 3) таким образом, чтобы факелы 7 соседних форсунок 6 перекрывали друг друга на 60-70 , образуя зоны 14. Факелы 7, в виде мелкодисперсных капель, при встрече на высоте образуют при взаимном столкновении водяную пыль с развитой поверхностью капель, которые падают в водосборный бассейн 8. При подаче воды через водоструйные форсунки 6 или блоки 5 с форсунками 6 последние увлекают за собой воздух из воздуховодных окон 2 вверх. Одновременно горячая вода нагревает этот воздух и на него дополнительно начинают действо 4 1152 вать конвекционные силы. Воздух устремляется вверх и встречается с водяной пылью, падающей в водосборный бассейн 8. При встрече потоков воздуха и падающей водяной пыли происходит активный тепломассообмен. Водоструйные форсунки 6 или их блоки образуют область с пониженным давлением в проеме воздуховодных окон 2. В эти окна 2 устремляется поток эжектируемого воздуха, в результате чего организуется принудительная циркуляция воздушных масс без дополнительного энергопотребления. Кроме того,установка форсунок 6 группами или их блоков 5 на коллекторе 3 в количестве от 2 до 10 единиц обеспечивает значительное увеличение производительности градирни и подогрев подаваемого через окна 2 воздуха на начальной стадии, дополнительно обеспечивая конвекционную тягу в корпусе 1. Возможность поворота форсунок 6 или их блоков 5 вместе с коллектором 3 под определенным углом позволяет отрегулировать направление факелов 7 охлаждаемой жидкости для каждой конкретной градирни с учетом температуры наружного воздуха, начальной температуры охлаждаемой жидкости, силы и направления ветра и иных параметров. Такое выполнение градирни позволяет сделать более свободным внутренний ее объем за счет равных по периметру второго и последующего рядов форсунок или их блоков и,следовательно, позволяет значительно повысить эффективность охлаждения жидкости и производительность градирни, при этом снижаются эксплуатационные расходы, упрощается конструкция, повышается ее надежность и ремонтопригодность. Кроме того, предлагаемая градирня позволяет обеспечить высокопроизводительную работу градирен любых требуемых размеров, с любым поперечным сечением прямоугольным, многоугольным,круглым. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.