Способ ступенчатого охлаждения жидкости

 

Изобретение относится к системам водоохлаждения и оборотного водоснабжения холодильных машин и теплотехнических устройств. Способ ступенчатого испарительного охлаждения жидкости включает первоначальное испарительное охлаждение в первой ступени 2 эжекторного охладителя, затем охлажденная жидкость накапливается на перфорированной перегородке 6 за счет избыточного ее количества, образуя гидравлический затвор, отделяющий первую ступень 2 эжекторного охлаждения от второй ступени дополнительного охлаждения, при этом жидкость непрерывно в виде струй стекает через отверстия перфорированной перегородки 6 на оросительную поверхность теплообменника 7, где дополнительно охлаждается за счет "свежего" воздуха, поступающего через окно 8 дополнительного канала 9 перпендикулярно стекающей жидкости путем всасывания воздуха вентилятором 11, установленным на выходе из дополнительного канала 9 после каплеуловителя 10, после этого холодная вода стекает в поддон 12. Увеличение тепломассопереноса в последующих ступенях охлаждения повышает эффективность охлаждения жидкости. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и холодильной технике, в частности к системам водоохлаждения и оборотного водоснабжения холодильных машин и теплотехнических устройств.

Известен способ ступенчатого охлаждения оборотной воды в холодильной камере (DE 3017488), включающий испарительное охлаждение поступающей воды воздушным потоком, создаваемым первым вентилятором, и последующее охлаждение воды воздушным потоком, создаваемым вторым вентилятором.

Недостатками указанного способа являются повышенный расход электроэнергии на привод вентиляторов, значительный уровень шума при работе двух вентиляторов, увеличенные габаритные размеры градирни и наличие дополнительного насоса.

Известен способ многоступенчатого охлаждения жидкости (GB 1396022), принятый за прототип, включающий испарительное охлаждение жидкости в первой ступени эжекторного охладителя и последующее доохлаждение жидкости в следующих эжекторных ступенях.

Недостатками известного способа являются низкая эффективность и глубина доохлаждения жидкости, вследствие уменьшения движущей силы всасывания воздуха в эжекторный канал и соответственно снижение тепломассопереноса во второй и последующих ступенях в результате понижения температуры охлаждаемой воды на входе в эжекторный канал, а также повышенные габаритные размеры охладителя и наличие дополнительных водяных насосов.

Цель изобретения - повышение эффективности и глубины охлаждения жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ступенчатого испарительного охлаждения жидкости, включающем первоначальное испарительное охлаждение в первой ступени эжекторного охладителя, первоначально охлажденная жидкость накапливается на перфорированной перегородке за счет избыточного количества поступающей воды, образуя гидравлический затвор, отделяющий первую ступень эжекторного охлаждения от второй ступени дополнительного охлаждения, при этом жидкость непрерывно в виде струй стекает через отверстия перфорированной перегородки на оросительную поверхность теплообменника, где дополнительно охлаждается за счет "свежего" воздуха, поступающего через окно дополнительного канала перпендикулярно стекающей жидкости путем всасывания воздуха вентилятором, установленным на выходе из дополнительного канала после каплеуловителя, после этого холодная вода стекает в поддон.

Преимуществом предлагаемого способа является более глубокий уровень охлаждения воды. Например, при температуре мокрого термометра окружающего воздуха t_м.т. = 18 ± 1^oC уровень может составлять 7 - 9^oC, тогда как в одноступенчатой вентиляторной градирне глубина осаждения обычно не превышает 4 - 5^oC.

Анализ известных способов охлаждения в холодильной технике и в смежных областях (энергетике и теплотехнике) позволяет сделать вывод от отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявляемого способа.

На чертеже показана принципиальная схема осуществления предлагаемого способа.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Горячая вода под давлением через форсунки 1 поступает в первую ступень охлаждения - эжекторный канал 2. Образующийся факел распыла эжектирует атмосферный воздух через окно 3, который поступает вместе с горячей водой в эжекторный канал 2. Смешение воздуха и капель жидкости сопровождается интенсивным охлаждением воды в теплообменнике 4. Увлажненный воздух освобождается от капель в сепарационном канале 5 первой ступени охлаждения и уходит в атмосферу.

Первоначально охлажденная жидкость первой ступени эжекторного охладителя накапливается на перфорированной перегородке 6 за счет избыточного количества поступающей воды, образуя гидравлический затвор, отделяющий первую ступень эжекторного охлаждения от второй ступени дополнительного охлаждения. При этом жидкость непрерывно в виде струй стекает через отверстия перегородки 6 на оросительную поверхность теплообменника 7, где дополнительно охлаждается за счет поступающего через окно 8 перпендикулярно стекающей жидкости "свежего" воздуха, всасываемого вентилятором 11, установленным на выходе из дополнительного канала 9 после каплеуловителя 10.

Это обеспечивает необходимый уровень охлаждения воды для многих производств пищевой промышленности, например для цехов по производству сухого молока на молокозаводах, других предприятиях, где охлаждение воды при обычном одноступенчатом способе в градирнях недостаточно и приводит к нарушению в летнее время технологических процессов.

Предложенный способ в отличие от известного способа (прототипа) позволяет отказаться от промежуточной перекачки жидкости насосами из первой ступени во вторую за счет движения охлажденной жидкости из первой ступени охлаждения во вторую самотеком через гидравлический затвор, предотвращающий перетоки воздушных потоков первой и второй ступени.

Другим преимуществом предложенного способа является последовательное сочетание эжекторного охлаждения с вентиляторным. Это позволяет сохранить эффективность охлаждения в широком диапазоне климатических зон и географических районов.

К преимуществам способа можно также отнести возможность регулирования процессами охлаждения в зависимости от времени года за счет снижения давления перед форсунками в эжекторной ступени или, в случае необходимости, отключения второй вентиляторной ступени охлаждения.

Предложенный способ является примером ресурсосберегающей технологии.

При использовании предложенного способа уровень шума может быть ниже, чем в обычной вентиляторной градирне за счет установки вентиляторов с пониженной мощностью при расходах "свежего" воздуха менее 100% от количества воздуха, перерабатываемого в эжекторной ступени охлаждения.

Формула изобретения

Способ ступенчатого охлаждения жидкости, включающий первоначальное испарительное охлаждение в первой ступени эжекторного охладителя, а затем последующее испарительное доохлаждение жидкости во второй ступени, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и глубин охлаждения жидкости, первоначально охлажденная жидкость накапливается на перфорированной перегородке за счет избыточного количества поступающей воды, образуя гидравлический затвор, отделяющий первую ступень эжекторного охлаждения от второй ступени дополнительного охлаждения, при этом жидкость непрерывно в виде струй стекает через отверстия перфорированной перегородки на оросительную поверхность теплообменника, где дополнительно охлаждается за счет "свежего" воздуха, поступающего через окно дополнительного канала перпендикулярно стекающей жидкости, путем всасывания воздуха вентилятором, установленным на выходе из дополнительного канала после каплеуловителя, после этого холодная вода стекает в поддон.

РИСУНКИ

Рисунок 1