Брызгальный бассейн

 

Изобретение относится к водоохладителям циркуляционных систем тепловых и атомных электростанций и может быть использовано для охлаждения горячей воды на промышленных предприятиях. Брызгальный бассейн содержит водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группой разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факела, в нижней части напорных коллекторов подключены трубопроводы, опущенные но направлению к зеркалу воды и установленные посредством поплавков на уровне ее поверхности, выполненные в виде стояков, соединенных гибкими гофрированными вставками с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющихся частей которых выполнены винтообразные канавки, стояки с эжекторами по длине напорных коллекторов расположены парами, которые сориентированы своими расширяющимися частями навстречу друг другу, при этом на внутренней поверхности расширяющейся части первого из пары эжекторов выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, а на внутренней поверхности расширяющейся части второго эжектора выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения путем улучшения тепломассообмена за счет увеличения поверхности контакта охлаждаемой воды и атмосферного воздуха при неизменных габаритных размерах брызгального бассейна. 3 ил.

Изобретение относится к энергетике, в частности к водоохладителям циркуляционных систем тепловых и атомных электростанций, и может быть использовано для охлаждения горячей воды на промышленных предприятиях.

Известен брызгальный бассейн (см. а.с. № 1286896, МКИ F 28 С 1/00, 1982, Бюл. 4), содержащий водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенным над бассейном напорным коллекторам с группами разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факела.

Недостатком является низкая эффективность охлаждения воды из-за снижения тепломассообмена над поверхностью бассейна, так как на пограничный слой, насыщенный парами жидкости в месте контакта поверхности воды бассейна и атмосферною воздуха, из сопел разбрызгивается дисперсная масса теплой воды.

Известен брызгальный бассейн (см. патент РФ № 2128317, МПК F 28 С 1/00, 1999, Бюл. 9), содержащий водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группами разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факела, в нижней части напорных коллекторов подключены опущенные по направлению к зеркалу воды и установленные посредством поплавков на уровне ее поверхности стояки, соединенные гибкими гофрированными вставками с эжекторами, на внутренних поверхностях расширяющихся частей которых выполнены винтообразные канавки.

Недостатком является невысокая эффективность охлаждения воды, обусловленная ограниченностью площади тепломассообмена, определяемой поверхностью волн (высотой гребней волн), периодически затухающих вдали от эжектора на зеркале воды брызгального бассейна.

Технической задачей является повышение эффективности охлаждения путем улучшения тепломассообмена за счет увеличения поверхности контакта охлаждаемой воды и атмосферного воздуха при неизменных габаритных размерах брызгального бассейна.

Задача решается тем, что брызгальный бассейн содержит водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группой разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факела, в нижней части напорных коллекторов подключены трубопроводы, опущенные но направлению к зеркалу воды и установленные посредством поплавков на уровне ее поверхности, выполненные в виде стояков, соединенных гибкими гофрированными вставками с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющихся частей которых выполнены винтообразные канавки, стояки с эжекторами по длине напорных коллекторов расположены парами, которые сориентированы своими расширяющимися частями навстречу друг другу, при этом на внутренней поверхности расширяющейся части первого из пары эжекторов выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, а на внутренней поверхности расширяющейся части второго эжектора выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии.

Технический результат в обеспечении интенсификации тепломассообмена между охлаждаемой водой и атмосферным воздухом достигается увеличением поверхности зеркала брызгального бассейна за счет образования на ней незатухающих волн, получаемых при наложении движущихся навстречу друг другу волн со смещенной на 180 градусов равновеликой амплитудой. Поддержание процесса незатухания волн на зеркале воды брызгального бассейна осуществляется под воздействием закрученных потоков, выбрасываемых из расположенных попарно напротив друг друга расширяющихся частей эжекторов. При этом закручивание в каждой паре одного из потоков осуществляют при движении его по винтообразным канавкам, расположенным на внутренней поверхности расширяющейся части первого эжектора, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, а закручивание другого потока осуществляется при движении его по винтообразным канавкам, расположенным на внутренней поверхности расширяющейся части второго эжектора, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии.

На фиг. 1 схематически изображен фрагмент брызгального бассейна, на фиг.2 - его разрез; а на фиг.3 - внутренняя поверхность расширяющихся частей эжекторов, направленных навстречу друг другу.

Брызгальный бассейн 1 состоит из водоподводящего трубопровода 2, размещенного над бассейном напорного коллектора 3 с разбрызгивающими соплами 4, трубопроводов в виде стояков 5, эжекторов 6 и 7, попарно расположенных навстречу друг другу расширяющими частями 8 и 9, а их камеры смешивания 10 и 11 соединены с атмосферой при помощи патрубков 12 и 13. На внутренних поверхностях расширяющихся частей 8 и 9 эжекторов 6 и 7 выполнены винтообразные канавки 14 и 15. При этом на внутренней поверхности расширяющейся части 8 эжектора 6 выполнены винтообразные канавки 14, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии, а на внутренней поверхности расширяющейся части 9 эжектора 7 выполнены винтообразные канавки 15, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии.

Брызгальный бассейн работает следующим образом.

Охлаждаемая вода насосами (на фиг. не показано) подается в брызгальный бассейн 1 по водоподводящему трубопроводу 2 напорным коллектором 3 через размещенные на них разбрызгивающие сопла и, контактируя с атмосферным воздухом, образует факелы различной высоты и при этом охлаждается. Часть охлаждаемой воды по трубопроводам, присоединенным к напорному коллектору 3 и выполненным в виде вертикальных, опускающихся вниз стояков 5, подводится к попарно расположенным эжекторам 6 и 7, которые установлены на уровне поверхности воды и сориентированы своими расширяющимися частями 8 и 9 навстречу друг другу. Камеры смешивания 10 и 11 эжекторов 6 и 7 через патрубки 12 и 13 засасывают холодный атмосферный воздух за счет образуемого вакуума, создаваемого гидродинамическими силами при выходе охлаждаемой воды из эжекторов 6 и соответственно 7.

Водоотводящая эмульсия, образованная в камере смешивания 10 эжектора 6, перемещается в расширяющейся части 8 по винтообразным канавкам 14, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии и закручивается по часовой стрелке (см., например, стр. 509, Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М. 1969, 872 с.). В результате колебательного воздействия закрученного но часовой стрелке потока на зеркале воды брызгального бассейна 1 образуются волны с высотой гребней (амплитудой), величина которых определяется напором, создаваемым насосами в напорном трубопроводе 2. При этом волны движутся oт расширяющейся части 8 эжектора 6 к расширяющейся части 9 эжектора 7. Одновременно водоотводящая эмульсия, образованная в камере смешивания 11 эжектора 7, перемещается в расширяющейся части 9 по разным канавкам 15, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, и закручивается против часовой стрелки. Колебательное воздействие закрученного против часовой стрелки потока на зеркале воды брызгального бассейна 1 образует волны с высотой гребней, равной высоте гребней, полученных на выходе из эжектора 6. При этом волны движутся от расширяющейся части 9 эжектора 7 с амплитудой (высотой гребней), смещенной на 180° относительно амплитуды (высота гребней) волн, полученных на выходе из расширяющейся части 8 эжектора 6.

В результате наблюдается, например, перед расширяющейся частью 8 эжектора 6 положение минимума высоты гребня (амплитуды) затухающей волны, движущейся от расширяющейся части 9 эжектора 7 с максимумом высоты гребня (амплитуды) волны, образованной при колебательном воздействии закрученного потока, выбрасываемого из расширительной части 8 эжектора 6. То же самое явление наблюдается и перед расширяющейся частью 9 эжектора.

Следовательно, между расширяющимися частями 8 и 9 эжекторов 6 и 7 наблюдается как бы поддержание “незатухающих” волн с усредненной высотой гребней (амплитудой), превышающей в два раза усредненную амплитуду затухающих волн при однонаправленном расположении расширяющихся частей эжекторов. В результате наблюдается увеличение в 2 раза поверхности зеркала брызгального бассейна и, соответственно, площади теплообмена, что в конечном итоге во столько же раз повышает эффективность охлаждения воды на эксплуатируемых брызгальных бассейнах промышленных предприятий.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что повышение эффективности охлаждения воды в брызгальном бассейне достигается путем увеличения площади тепломассообмена между жидкостью и атмосферным воздухом за счет поддержания заданной высоты гребней волн по всей поверхности зеркала при воздействии на нее закрученных водовоздушных потоков, выбрасываемых из расширяющихся частей эжекторов, расположенных попарно навстречу друг другу. При этом закручивание водовоздушных потоков осуществлено посредством направляющих, выполненных на внутренних поверхностях расширяющихся частей эжекторов, кривизна которых имеет как положительное, так и отрицательное направление вращения винтовой линии.

Формула изобретения

Брызгальный бассейн, содержащий водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группой разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами с различными высотами факела, в нижней части напорных коллекторов подключены трубопроводы, опущенные по направлению к зеркалу воды и установленные посредством поплавков на уровне ее поверхности, выполненные в виде стояков, соединенных гибкими гофрированными вставками с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющихся частей которых выполнены винтообразные канавки, отличающийся тем, что стояки с эжекторами по длине напорных коллекторов расположены парами, которые сориентированы своими расширяющимися частями навстречу друг другу, при этом на внутренней поверхности расширяющейся части первого из пары эжекторов выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, а на внутренней поверхности расширяющейся части второго эжектора выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3