Градирня

(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 водоструйные форсунки, подвижно установленные на коллекторах в проеме окон под углом навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси градирни со смещением от плоскости окна на угол, обеспечивающий высоту пересечения струй факелов жидкости, отличающаяся тем, что коллекторы выполнены поворотными и снабжены закрепленными на них блоками водоструйных форсунок, причем коллекторы расположены как внутри, так и снаружи корпуса градирни и смонтированы горизонтальными рядами на параллельных уровнях на равном расстоянии от вертикальной оси градирни,при этом зависимость пределов высот высших и низших точек пересечения струй факелов от пределов величин углов наклона форсунок к соответствующим уровням определяют по формуле 1008 Н 1 - Н 2(1 - 2)( 1 -2),где 1 - высота высших точек пересечения струй факелов от уровня горизонтальных осей коллекторов, где струи факелов симметричны вертикальной оси градирни Н 2 - высота низших точек пересечения струй факелов от уровня горизонтальных осей коллекторов, где струи факелов симметричны вертикальной оси градирни 1 - расстояние от горизонтальной оси форсунки до вертикальной оси градирни для форсунок внутри градирни 2 - расстояние от горизонтальной оси форсунки до вертикальной оси градирни для форсунок снаружи градирни 1-2 - пределы величин углов наклона форсунок от соответствующих уровней. 2. Градирня по п. 1, отличающаяся тем, что блок водоструйных форсунок выполнен в виде круга с одной центральной форсункой и от двух до восьми форсунок вокруг нее. 3. Градирня по пп. 1-2, отличающаяся тем, что коллекторы размещены не менее чем в два ряда и смещены на 0,4-0,6 м, от плоскости окна внутрь градирни. 4. Градирня по пп. 1-3, отличающаяся тем, что коллекторы размещены снаружи градирни и смещены на 0,4-0,6 м от плоскости окна. 5. Градирня по пп. 1-4, отличающаяся тем, что блоки форсунок установлены на коллекторе в количестве от 2 до 10 единиц. 6. Градирня по пп. 1-5, отличающаяся тем, что ее поперечное сечение выполнено прямоугольным. 7. Градирня по пп. 1-5, отличающаяся тем, что ее поперечное сечение выполнено многоугольным, например шестиугольным. 8. Градирня по пп. 1-5, отличающаяся тем, что ее поперечное сечение выполнено в виде круга.(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 (прототип). Предлагаемое техническое решение относится к теплотехнике, в частности к испарительным охладителям - градирням, и может найти применение на тепловых и атомных электростанциях, 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 воздуховходные 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, огра 2 1008 ниченной 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 водоструйными форсунками, смонтированными 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 точки пересечения 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 упрощения водораспределительной системы и упрощение ее конструкции, а также снижение затрат 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 водоструйные форсунки,подвижно установленные на коллекторах в проеме окон под углом навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси градирни на угол, обеспечивающий высоту пересечения струй факелов жидкости. Согласно предлагаемому техническому решению,коллекторы выполнены поворотными и снабжены закрепленными на них блоками водоструйных форсунок, причем коллекторы установлены как внутри, так и снаружи корпуса градирни, смонтированы горизонтальными рядами на параллельных уровнях на равном расстоянии от вертикальной оси градирни, при этом зависимость пределов высот высших и низших точек пересечения струй факелов жидкости от предела величин углов наклона форсунок к соответствующим уровням определяют по формуле Н 1 - Н 2(1 - 2)( 1 -2),где Н 1 - высота высших точек пересечения струй факелов от уровня горизонтальных осей коллекторов, где струи факелов симметричны вертикальной оси градирни Н 2 - высота низших точек пересечения струй факелов от уровня горизонтальных осей коллекторов, где струи факелов симметричны вертикальной оси градирни 1 - расстояние от горизонтальной оси форсунки до вертикальной оси градирни для форсунок внутри градирни 2 - расстояние от горизонтальной оси форсунки до вертикальной оси градирни для форсунок снаружи градирни 1-2 - пределы величин углов наклона форсунок от соответствующих уровней. Кроме того, блоки водоструйных форсунок выполнены в виде круга с одной центральной форсункой и от двух до восьми вокруг нее. Блоки водоструйных форсунок могут быть размещены на коллекторах не менее чем в два ряда и смещены на 0,4-0,6 м от плос 3 1008 кости окна как внутри, так и снаружи градирни. Блоки форсунок установлены на коллекторах в количестве от 2 до 10 единиц. Поперечное сечение корпуса градирни может быть выполнено в виде прямоугольника, правильного многоугольника, например шестиугольника, или в виде круга. Таким образом, согласно предлагаемому техническому решению, форсунки расположены в одной вертикальной плоскости, параллельной вертикальной стенке корпуса градирни, причем водораспределительная система представляет собой как бы лестницу с одинаковыми параллельными перекладинами, что позволяет выполнить внутренний объем градирни более свободным. Это обеспечивает лучшие условия охлаждения и тем самым повышение производительности градирни, а также улучшает условия обслуживания и ремонта последней. На фиг. 1 показан общий вид градирни с размещением коллекторов с центральными водоструйными форсунками внутри градирни в два ряда (верхний и нижний) и пересекающимися струями симметричных факелов жидкости. На фиг. 2 показан общий вид градирни с размещением коллекторов с центральными водоструйными форсунками снаружи градирни в два ряда (верхний и нижний) и пересекающимися струями симметричных факелов жидкости. На фиг. 3 показаны проекции факелов жидкости из центральных водоструйных форсунок верхнего и нижнего ряда соответственно справа и слева от вертикальной оси градирни. Сечение А-А на фиг. 1. На фиг. 4 показано пересечение струй факелов жидкости из центральных водоструйных форсунок, расположенных внутри градирни. Сечение Б-Б на фиг. 1. На фиг. 5 показано пересечение струй факелов жидкости из центральных водоструйных форсунок, расположенных снаружи градирни. Сечение Б-Б на фиг. 2. На фиг. 6 показано пересечение струй факелов из центральных водоструйных форсунок, расположенных внутри, например, шестигранного корпуса градирни. На фиг. 7 показано пересечение струй факелов жидкости из центральных водоструйных форсунок, расположенных снаружи, например, шестигранного корпуса градирни. На фиг. 8 показан блок водоструйных форсунок выполненный в виде круга с одной центральной форсункой и, например, шестью водоструйными форсунками вокруг нее. Градирня содержит корпус 1 в виде вертикального короба с воздуховходными окнами 2,выполненными по периферии в нижней его части. В проеме окон 2 установлены коллекторы 3, которые подключены к водораспределительной системе 4 и выполнены поворотными. Коллекторы 3 расположены как внутри, так и снаружи градирни. На коллекторах 3 закреплены неподвижно блоки 5 с водоструйными форсунками 6. Центральные симметричные форсунки блока 5 установлены навстречу друг другу под углом к их уровню. Коллектор 3 с блоками 5 водоструйных форсунок 6 установлен с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси коллектора на угол, обеспечивающий высоту пересечения струй жидкости факелов 7 в виде конусов. Градирня содержит водосборный бассейн 8. Струи симметричных факелов 7 жидкости, вытекают из центральных водоструйных форсунок 6 в виде конусов и пересекаются в вертикальной плоскости эллипса (фиг. 3). Струи симметричных факелов 7 жидкости вытекают из центральных водоструйных форсунок 6, установленных внутри градирни в виде конусов и пересекаются в горизонтальной плоскости эллипса. (фиг. 4 и 6) Струи симметричных 7 факелов жидкости вытекают из центральных водоструйных форсунок 6, установленных снаружи градирни, в виде конусов и пересекаются в горизонтальной плоскости эллипса (фиг. 5 и 7). Оси конусов факелов 7 пересекаются с вертикальной осью градирни в точке В (фиг. 1,2 и 3). На фиг. 1 и 2 пересечение этих осей образуют с основанием АС равнобедренный треугольник . Осьделит треугольникна два равных прямоугольных треугольникаи .1 (фиг. 1) для центральных водоструйных форсунок 6 внут 4 1008 ри градирни и 2 (фиг. 2) для центральных водоструйных форсунок 6 снаружи градирни. Струи факела 7 жидкости, вытекающей из единичной водоструйной форсунки 6(фиг. 1 и 2), пересекают вертикальную ось градирни в высшей точке 1 и низшей точке В 2,при этом В 11, 22. Пределы высот 1-Н 2 находятся в зависимости от пределов углов 1-2 и пределов оснований 1-2 прямоугольных треугольников 1 и АВ 2 и выражаются предлагаемой математической формулой 1-Н 2(1-2)( 1 -2). Предлагаемая формула действительна для всех образованных прямоугольных треугольников верхнего и нижнего ряда (фиг. 1 и 2), а также всех образованных прямоугольных треугольников в последовательности от вышележащего ряда к нижележащему. Рекомендуемое расстояние между рядами должно быть не менее 0,5 м. Градирня работает следующим образом. Охлаждаемая вода подается в корпус 1 через водораспределительную систему 4, установленные на коллекторах 3 блоки 5 и водоструйные форсунки 6. Выходящие из водоструйных форсунок 6 струи воды образуют факелы 7 в виде конусов, оси которых пересекаются с вертикальной осью градирни. Коллекторы 3 могут быть установлены как внутри, так и снаружи градирни, что обеспечивает лучшее охлаждение градирни. Размещение коллекторов 3 горизонтальными рядами на параллельных уровнях обеспечивает более свободный внутренний объем градирни, что обеспечивает упрощение конструкции водораспределительной системы и лучшие условия обслуживания и ремонта градирни. Так как блоки 5 с водоструйными форсунками 6 установлены на коллекторах 3 неподвижно, то поворот форсунок на требуемый угол осуществляется за счет поворота самого коллектора вокруг его оси. Причем зависимость пределов высот высших и низших точек пересечения струй факелов 7 от пределов величин углов наклона водоструйных форсунок 6 к соответствующим уровням определяется по предлагаемой формуле 1-Н 2(1-2)( 1 -2), что позволяет организовать практически требуемую высоту факела, независимо от размеров градирни, обеспечив в то же время высокую эффективность охлаждения. Так, например, в градирне, имеющей корпус шириной 8 м с вертикальными стенками прямоугольного сечения и окнами по периферии, коллекторы с блоками форсунок размещены в один ряд (для облегчения расчета) и смещены на 0,4 м от воображаемой плоскости окна, 1 составит 3,6 м для водоструйных форсунок, расположенных внутри градирни. Пределы углов наклона форсунок к уровню горизонтальных осей коллекторов составляют от 15 до 80. При угле 30 отклонение струй факела от оси конуса факела составляет плюс минус 15. В этом случае струи факела пересекаются в верхней точке 1 под углом 45 и в нижней точке В 2 под углом 15, где высота 1 составит 1,8 м(130), а Н 2 составит 1 м(115). Настройка величин 1 и Н 2 производится путем наклона форсунки на требуемый угол. Подставив в предлагаемую формулу значение угла наклона форсунки(30), расстояние 1 (3,6), получаем высоту пересечения струй факелов в верхней 1, нижней В 2 точке. Аналогично получаем указанные значения пересечения струй факелов для углов, например, 57 и 65. 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 блоки 5 водоструйных форсунок 6 последние увлекают за собой воздух из воздуховодных окон 2 вверх. Одновременно горячая вода нагревает этот воздух и на него дополнительно начинает действовать 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 образуют область с пониженным давлением в проеме воздуховодных окон 2. В эти окна 2 устремляется 5 1008 поток воздуха, в результате чего организуется принудительная циркуляция воздушных масс без дополнительного энергопотребления. Кроме того, установка блоков 5 водоструйных форсунок 6 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 блоков 5 водоструйных форсунок 6 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 объем ее за счет уменьшающихся по периметру второго и последующего рядов форсунок и, следовательно, позволяет значительно повысить эффективность охлаждения жидкости и повышение производительности градирни, при этом снижаются эксплуатационные расходы и 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.