Воздуховвод башенной испарительной градирни с турбулизацией вихревого потока

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Воздуховвод башенной испарительной градирни с турбулизацией вихревого потока содержит ветронаправляющие щиты, расположенные в подветренных входных окнах башни градирни по касательной к окружности, вписанной в ее основание, для создания в подоросительном пространстве турбулентного вихревого течения воздушных масс, на поверхности ветронаправляющих щитов создается шероховатость с различными высотой и густотой выступов. Изобретение позволяет повысить тепловой кпд башенной испарительной градирни при охлаждении оборотной воды потоками холодного воздуха, взаимодействующими с испаряющимися водными массами циркуляционной воды от конденсаторов турбины электростанции. 2 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в энергетической, атомной и других отраслях промышленности, в которых используется эффект охлаждения рабочего тела конденсатора.

Известны конструкции тамбура башенной испарительной градирни, содержащие в области воздуховводных окон ветронаправляющие щиты, установленные под определенным углом к радиальному направлению основания башни градирни. Поверхность ветронаправляющих щитов в таких конструкциях стремятся изготовить с максимально возможной степенью гладкости. Вихревой поток, который эжектируется в подоросительное пространство, после прохождения таких щитов имеет сравнительно невысокий уровень турбулизации и потому не может обеспечить равномерного охлаждения испаряющейся воды во всем подоросительном пространстве.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является конструкция тамбура башенной испарительной градирни, содержащая в области воздуховводных окон ветронаправляющие ширмы, между которыми установлены поворотные ветронаправляющие щиты. Недостаток известной конструкции заключается в том, что она не всегда создает увеличение тепловой эффективности процесса охлаждения оборотной воды. Это объясняется тем, что с помощью ветронаправляющих ширм последовательно по направлению движения корректируется и регулируется только закрученность потока, тогда как степень его турбулентности остается практически такой же, как у наружного воздуха. Поэтому, несмотря на увеличение длины пути холодного воздуха в испарительном пространстве градирни, глубина его проникновения ограничивается областью вихря. При ламинарности или слабой турбулентности потока, в отсутствие интенсивного беспорядочного перемешивания взаимодействие охлаждающего потока с испаряющейся влагой осуществляется неравномерно, оставляя некоторую часть пара без охлаждения, благодаря которому не достигается производительное испарительное охлаждения оборотной воды электростанций. При формировании в подоросительном пространстве башенной градирни вращающегося потока без турбулизации тепловой коэффициент полезного действия не удается поднять выше 20%.

Задачей изобретения является повышение теплового кпд башенной испарительной градирни при охлаждении оборотной воды потоками холодного воздуха, взаимодействующими с испаряющимися водными массами циркуляционной воды от конденсаторов турбины электростанции, Технический результат достигается тем, что воздуховвод башенной испарительной градирни с турбулизацией вихревого потока выполняется в виде ветронаправляющих щитов с шероховатой (волнистой или бугристой) поверхностью, омывающейся эжектируемым потоком наружного воздуха. Шиты располагаются в подветренных входных окнах башни градирни, по касательной к окружности, вписанной в ее основание. Они предназначены для создания в подоросительном пространстве турбулизации вихревого течения воздушных масс, заключающейся в организации течения с различной степенью турбулентности, которая обеспечивается шероховатостью поверхности, имеющей разную высоту и густоту выступов.

Сопоставительный анализ с прототипом и другими техническими решениями показывает, что заявляемая конструкция воздуховвода в башню испарительной градирни отличается тем, что ветронаправляющие щиты дополняются создаваемой на их поверхности шероховатостью. Таким образом, заявляемый воздуховвод соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое устройство от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг.1 приведена схема воздуховода. Она содержит ветронаправляющие щиты 1, ориентируемые с помощью поворотных устройств 2 под заданным углом по отношению к радиусу основания градирни. Внутренняя поверхность ветронаправляющих щитов представляет собой систему выступов 3 с различными высотой и густотой. Предлагаемый воздуховвод может быть изготовлен, например, путем нанесения на внутренней стороне ветронаправляющих щитов, выполненных из бетона, выступов в форме локальных возвышений поверхности разной высоты и различными расстояниями между их вершинами. Воздуховвод работает следующим образом. Поток наружного холодного воздуха 4, взаимодействуя с шероховатой поверхностью при перемещении внутрь градирни, приобретает тангенциальную составляющую скорости и заполняется турбулентными возмущениями различных пространственных и временных масштабов. Встречаясь с вертикальными потоками испаряющейся воды, он передает им приобретенный угловой момент и турбулентные возмущения, осуществляя путем пространственного перемешивания конденсацию и охлаждение вращающейся вокруг вертикальной оси паровоздушной смеси по всему объему подоросительного пространства.

Использование устройства позволяет увеличить выигрыш в тепловой эффективности охлаждения воздухом оборотной воды электростанций. Снижение температуры охлаждаемой воды достигается благодаря тому, что турбулизация потока в открытых системах при неустойчивом режиме движения воздуха приобретает несвойственную ей недиссипативную функцию. Поступающая в систему энергия вместо каскадного перехода от мелкомасштабных, гидродинамических движений к молекулярным начинает передаваться в основное течение, усиливая его интенсивность. Такого рода ситуации существуют в переходной зоне между ламинарным и турбулентным режимами течения. При обтекании поверхностей ветронаправляющих щитов в зависимости от числа Мизеса, характеризующего степень шероховатости, можно получить снижение гидродинамического сопротивления и увеличение скорости охлаждающего течения. Экспериментальная оценка тепловой эффективности на модели градирни с ветронаправляющими щитами, имеющими поверхность с различной степенью шероховатости, подтверждает этот вывод (см. фиг.2). Увеличение теплового кпд может достигать значений, превышающих в 1,5-2 раза минимум, соответствующий началу турбулизации вихревого потока. Таким образом, заявляемое изобретение, при прочих равных условиях, позволяет изменением шероховатости поверхностей, направляющих охлаждающий поток в подоросительное пространство градирен, существенно повышать интенсивность тепловой отдачи испаряющихся водных масс, которые поступают для охлаждения.

Формула изобретения

Воздуховвод башенной испарительной градирни с турбулизацией вихревого потока, содержащий ветронаправляющие щиты, расположенные в подветренных входных окнах башни градирни по касательной к окружности, вписанной в ее основание, для создания в подоросительном пространстве турбулентного вихревого течения воздушных масс, отличающийся тем, что на поверхности ветронаправляющих щитов создается шероховатость с различными высотой и густотой выступов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2