Водоуловитель градирни вихревой блочный
Изобретение относится к устройствам охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения. Водоуловитель градирни вихревой блочный содержит скрепленные стяжными стержнями отбойные элементы криволинейного профиля с центральным отверстием под стержни, расположенные между ними дистанционирующие прокладки с отверстием под стержни и крепежные детали, установленные на концах стержней, отбойные элементы представляют собой завихрители С-образного сечения, дистанционирующие прокладки выполнены в виде технологических втулок из полимерных труб, длиной равной радиусу поперечного сечения отбойного элемента, плотно насаживаемых на крепежную шпильку, отбойные элементы установлены таким образом, что поперечное сечение, по которому движется паровоздушно-капельный поток, представляет собой специально спрофилированный канал с переменным сечением, а именно, полость переменного сечения между соседними завихрителями плавно возрастает от входа до оси симметрии отбойного элемента (до крепежной шпильки) и далее к выходу уменьшается, что приводит к возникновению вихревых потоков в полости сечения, способствующих полной сепарации жидкости из паровоздушно-капельной среды и конденсации паровой фазы. В блоке водоуловителя отбойные элементы установлены не симметрично относительно крепежной шпильки, а с углом между нормалью к крепежной шпильке и наибольшей хордой отбойного элемента. Изобретение позволяет создать водоуловитель, предназначенный для высокоэффективной, надежной и длительной эксплуатации в условиях загрязненной, химически активной воды, обледенения. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к устройствам охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения, а более конкретно к водоуловителям вентиляторных и башенных градирен промышленных предприятий, тепловых и атомных электростанций, микроградирен, т.е. любых промышленных градирен испарительного типа.
Также может применяться в адсорберах, абсорберах и других сооружениях, в которых существует необходимость улавливания жидкости из паровоздушно-капельных смесей.
Все конструкции водоуловителей работают по одному принципу: летящие вверх капли воды осаждаются на препятствии за счет инерции при отклонении воздушного потока при огибании этого препятствия. Водоуловители отличаются друг от друга не только материалом, но и формой указанных элементов (препятствий) и их расположением.
Известны различные конструкции водоуловителя [1, 2], применяемые в настоящее время и имеющие следующие основные недостатки:
- деревянные блоки имеют ограниченный срок службы, трудоемки при изготовлении;
- асбоцементные блоки из-за большого веса усложняют конструкцию несущего каркаса градирен, разрушаются при обледенении;
- блоки водоуловителя из пластмассовых элементов различных конструкций, набранных из листов, труб, пленок и т.д., как отечественных, так и иностранных фирм, в своем большинстве не выдерживают даже кратковременных обледенений, т.е. в зимний период работы происходит разрушение, приминание водоуловителя, т.е. он выводится из строя, несмотря на достаточно сложную конструкцию сборки.
Известен водоуловитель градирни [3], содержащий решетку вертикально установленных V-образных профилей, две средние планки которых соединены под прямым углом, а верхняя и нижняя крайние планки взаимно параллельны, дополнительно снабженными выступами треугольного профиля, выполненными на выходной напорной стороне кромки верхней планки, в местах соединения последней со средней планкой и средних планок между собой на сторонах, составляющих угол более 180
, под выступом верхней планки выполнена продольная горизонтальная щель.
Недостатком данного водоуловителя является:
- недостаточная эффективность водоулавливания;
- высокая трудоемкость сборки блоков при изготовлении.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является водоуловитель [5], содержащий скрепленные стяжными стержнями отбойные элементы криволинейного профиля с центральным отверстием под стержни, расположенные между ними дистанционирующие прокладки с отверстием под стержни и крепежные детали, установленные на концах стержней, дистанционирующие прокладки снабжены на верхних участках выступами, а отбойные элементы - отверстиями, контактирующими с указанными выступами, прокладки выполнены с боковыми поверхностями, повторяющими форму контактирующих с ними поверхностей отбойных элементов, и с плоскими торцевыми поверхностями. Недостатком данного водоуловителя является:
- недостаточная эффективность водоулавливания;
- высокая трудоемкость сборки блоков при изготовлении.
Задачей изобретения является устранение недостатков вышеуказанных водоуловителей и прототипа и создание конструкции водоуловителя, предназначенной для высокоэффективной надежной эксплуатации во всех видах и типах существующих в настоящее время промышленных испарительных градирен.
Задача решается тем, что водоуловитель градирни вихревой блочный содержит скрепленные стяжными стержнями отбойные элементы криволинейного профиля с центральным отверстием под стержни, расположенные между ними дистанционирующие прокладки с отверстием под стержни и крепежные детали, установленные на концах стержней, при этом отбойные элементы представляют собой завихрители С-образного сечения, дистанционирующие прокладки выполнены в виде технологических втулок из полимерных труб, длиной равной радиусу поперечного сечения отбойного элемента, плотно насаживаемых на крепежную шпильку, отбойные элементы установлены таким образом, что поперечное сечение, по которому движется паровоздушно-капельный поток, представляет собой специально спрофилированный канал с переменным сечением, а именно, полость переменного сечения между соседними завихрителями плавно возрастает от входа до оси симметрии отбойного элемента (до крепежной шпильки) и далее к выходу уменьшается, что приводит к возникновению вихревых потоков в полости сечения, способствующих полной сепарации жидкости из паровоздушно-капельной среды и конденсации паровой фазы.
В блоке водоуловителя отбойные элементы установлены не симметрично относительно крепежной шпильки, а с углом между нормалью к крепежной шпильке и наибольшей хордой отбойного элемента.
Отбойные элементы блока и дистанционирующие прокладки изготавливаются из термопластичного материала - экструзионного полиэтилена (273-79, С-80) или полипропилена;
- отбойные элементы блока водоуловителя изготавливаются тонкостенными (3-5 мм) и имеют С-образное сечение;
- отбойные элементы установлены таким образом, что поперечное сечение, по которому движется паровоздушно-капельный поток, представляет собой специально спрофилированный канал с переменным сечением, через который проходит паровоздушно-капельный поток;
- дистанционирующие прокладки выполнены в виде технологических втулок из полимерных труб длиной, равной радиусу поперечного сечения завихрителя, плотно насаживаемых на стяжной стержень.
Таким образом блок водоуловителя представляет собой сборку скрепленных стяжными стержнями отбойных элементов С-образного сечения, с центральным отверстием под шпильку и технологических втулок, выполненных из труб небольшого диаметра (под стяжной стержень), т.е. полость спрофилированного переменного сечения между соседними завихрителями плавно возрастает от входа до оси симметрии элемента и далее к выходу уменьшается, что в итоге дает ряд специально спрофилированных каналов.
После сборки проектной ширины водоуловителя элементы блока очень плотно стягиваются на стяжных стержнях посредством гаек и шайб.
На чертежах изображены:
- фиг.1 - общий вид (вид сверху) водоуловителя градирни вихревого блочного;
Промышленное исполнение: 110-4000
1000 (мм); длина блока водоуловителя (в промышленном исполнении 4000 мм); ширина блока водоуловителя (в промышленном исполнении 1000 мм);
поз. 1 - отбойный элемент С-образного сечения (завихритель);
поз. 3 - стяжной стержень - крепежный элемент (4 комплекта), в промышленном исполнении - шпилька с гайками;
- фиг.2 - сечение А-А общий вид (вид сбоку) водоуловителя градирни вихревого блочного, h - высота блока водоуловителя (в промышленном исполнении 110 мм);
поз. 2 - дистанционирующая прокладка (технологическая втулка);
- фиг.3 - технологическая схема сборки отбойных элементов: ширина входного сечения (в промышленном исполнении 25 мм), ширина выходного сечения (в промышленном исполнении 25 мм); R - радиус отбойного элемента (в промышленном исполнении 55 мм);
- фиг.4 - явления сепарации, происходящие в спрофилированном канале водоуловителя на малых скоростях (до 1,5 м/с);
- фиг.5 - явления сепарации, происходящие в спрофилированном канале водоуловителя на малых скоростях (до 4 м/с);
- фиг.6 - технологическая схема сборки блока с наклонным расположением отбойных элементов; угол между нормалью к крепежной шпильке и наибольшей хордой завихрителя.
С учетом того, что в промышленных градирнях скорость движения паровоздушно-капельной смеси в градирне небольшая (до 4 м/с), в целях увеличения турбулизации потока (для повышения эффективности осаждения влаги из паровоздушно-капельной смеси) в основе конструкции блока водоуловителя заложен такой принцип (см. фиг.3) взаимного размещения отбойных элементов 1, что при движении потока по криволинейной траектории и за счет изменения сечения - соплового эффекта, с изменением скорости и плотности, т.е. с возникновением в объеме водоуловителя стабильных вихревых потоков, которые способствуют за счет центробежных сил отбросить к стенкам отбойных элементов капли воды, которые пленками стекают по элементам водоуловителя вниз, кроме того, в вихревом потоке происходит частичная конденсация пара и дальнейшее оседание влаги под действием центробежных сил. Таким образом обеспечивается полное 
запирание капельной влаги водоуловителем, исключая дождь возле градирни.
В проведенных экспериментах при работающем вентиляторе с изменением скорости воздушных потоков возникают следующие явления: при включении вентилятора в водоуловителе такой конструкции поток паровоздушно-капельной смеси, врываясь в пространство между отбойными элементами, распределяется по заключенному между ними объему, плотность резко снижается, образуется вакуум и как следствие - вихревые потоки (см. фиг.4, 5), при увеличении скорости потока паровоздушно-капельной смеси внутри градирни вихревые потоки захватывают весь объем между элементами водоуловителя.
При стабилизации вращения вентилятора (разогнанного до обычной скорости работы в градирне) в объеме между элементами происходит стабилизация турбулизации. В таком вихревом потоке наиболее тяжелые частицы (капли жидкости) за счет центробежных сил отбрасываются к вогнутым стенкам отбойных элементов и стекают по элементам водоуловителя вниз, а в вихревом потоке происходит конденсация паров и дальнейшее оседание влаги под действием центробежных сил.
Кроме того, в блоке водоуловителя отбойные элементы С-образного сечения можно устанавливать не только симметрично относительно стяжной шпильки, но и под углом между нормалью к крепежной шпильке и наибольшей хордой завихрителя с целью снижения аэродинамического сопротивления на входе потока паровоздушно-капельной смеси и одновременного улучшения запирания капельной влаги на выходе из полости между соседними рабочими элементами. Таким образом, получена конструкция, в которой размер входных сечений спрофилированных каналов блока больше чем размер выходных сечений.
Блоки водоуловителя в градирнях устанавливаются на несущие строения в один ряд (этого вполне достаточно) таким образом, чтобы не оставалось незакрытого ими пространства, так заполняется 100% рабочего (проектного) сечения градирни [1].
По приведенным чертежам были изготовлены и испытаны модели водоуловителя в лабораторных условиях и опытные партии блоков водоуловителей из полиэтиленовых элементов, которые были смонтированы на пятисекционной вентиляторной градирне в цехе сернокислотного производства.
Использование блоков водоуловителей градирен предлагаемой конструкции предусматривает:
- полное запирание капельной влаги, исключая дождь возле градирни, что сокращает потери оборотной воды до минимума.
- установку блоков во всех видах и типах вентиляторных и башенных градирен, во всех климатических зонах мира;
- способность к длительной эффективной эксплуатации в условиях загрязненной, химически активной воды, кратковременных обледенений, т.е. налицо все преимущества по показателям, которые очень строго регламентируют иностранные фирмы;
- высокую технологичность при монтаже: в любом типе градирен при этом заполняется 100% рабочего сечения градирни;
высокие аэродинамические характеристики.
Источники информации
1. Пономаренко B.C. и Арефьев Ю.В. Градирни промышленных и энергетических предприятий. - М.: Энергоатомиздат. - 1998. - 376 с.
2. Журнал "Электрические станции". №6. УДК 621.175.3.004.76, статья "Применение блоков оросителя из полиэтиленовых труб в башенных градирнях ТЭЦ", авт. Бобровский В.М., М.: Энергоатомиздат, 1989.
3. Авторское свидетельство СССР №1462080, кл. F 28 F 25/04, F 28 С 1/02, 1989.
4. Авторское свидетельство СССР №2044994, кл. F 28 F 25/08,1995.
Формула изобретения
1. Водоуловитель градирни вихревой блочный, содержащий скрепленные стяжными стержнями отбойные элементы криволинейного профиля с центральным отверстием под стержни, расположенные между ними дистанционирующие прокладки с отверстием под стержни и крепежные детали, установленные на концах стержней, отличающийся тем, что отбойные элементы представляют собой завихрители С-образного сечения, дистанционирующие прокладки выполнены в виде технологических втулок из полимерных труб длиной, равной радиусу поперечного сечения отбойного элемента, плотно насаживаемых на крепежную шпильку, отбойные элементы установлены таким образом, что поперечное сечение, по которому движется паровоздушно-капельный поток, представляет собой специально спрофилированный канал с переменным сечением, а именно: полость переменного сечения между соседними завихрителями плавно возрастает от входа до оси симметрии отбойного элемента (до крепежной шпильки) и далее к выходу уменьшается, что приводит к возникновению вихревых потоков в полости сечения, способствующих полной сепарации жидкости из паровоздушно-капельной среды и конденсации паровой фазы.
2. Водоуловитель по п.1, отличающийся тем, что в блоке водоуловителя отбойные элементы установлены не симметрично относительно крепежной шпильки, а с углом между нормалью к крепежной шпильке и наибольшей хордой отбойного элемента.
РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение
Извещение опубликовано: 27.08.2006 БИ: 24/2006
