Эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для создания систем оборотного водоснабжения технологического оборудования, охлаждаемого водой, например, компрессорных станций, промышленных холодильников, конденсаторов и т.д. Эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды системы охлаждения производственного оборудования содержит корпус с вертикальным и горизонтальным эжекционными каналами, снабженными форсунками и шахтой выброса воздуха, снабженной в верхней ее части каплеуловителями, приемный бак, соединенный магистралями, в которые включены насосы, с системой охлаждения производственного оборудования, с форсункой вертикального эжекционного канала и с форсункой горизонтального эжекционного канала, при этом в нижней части корпуса выполнена магистраль для слива воды из корпуса в приемный бак. Устройство снабжено дополнительной эжекционной камерой с одной или более форсунками внутри нее, с каплеуловителем в верхней ее части, и одним или более воздухоприемными окнами в нижней ее части, при этом форсунки, размещенные в дополнительной эжекционной камере, соединены магистралью с системой охлаждения производственного оборудования, а в нижней части дополнительной эжекционной камеры выполнена магистраль для слива воды из нее в приемный бак, при этом в приемном баке выполнена перегородка с отверстием в нижней части, отделяющая зону слива в приемный бак воды из корпуса от зоны слива в него из дополнительной эжекционной камеры. Воздухоприемные окна дополнительной эжекционной камеры могут быть снабжены элементами принудительной подачи воздуха. Изобретение позволяет обеспечить повышение удельного теплосъема эжекционного устройства для охлаждения оборотной воды системы охлаждения производственного оборудования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для создания систем оборотного водоснабжения технологического оборудования, охлаждаемого водой, например компрессорных станций, промышленных холодильников, конденсаторов и т.д.
Известно эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды, состоящее из горизонтального эжекционного канала, вертикального каплеуловителя, водораспределительной системы и приемной емкости, GB 1346253.
Недостатком этого устройства является то, что при одинаковом перепаде температуры воды на его входе и выходе имеет место малый удельный теплосъем, что обусловливает весьма большие габариты устройства.
Этот недостаток устранен в устройстве, состоящем из двух зеркально расположенных вертикальных эжекционных каналов, двух зеркально расположенных горизонтальных эжекционных каналов и отводящей шахты выброса нагретого воздуха с каплеуловительным устройством, RU 2187058.
При подаче воды на форсунки водораспределительной системы происходит эжекционный захват воздуха через воздуховходные окна, смешение воздуха с водой и частичное испарение воды. В дальнейшем воздух с парами воды выходит из устройства через отводящую шахту с каплеуловительным устройством, а охладившаяся вода поступает в приемную емкость.
Однако для получения большого перепада температур охлаждаемой воды необходимо устанавливать несколько устройств и прокачивать охлаждаемую воду последовательно через них. При этом появляется необходимость установки дополнительного насосного оборудования большой мощности, так как данное устройство эффективно работает только при относительно большом давлении воды на форсунках; остаточное давление воды, приходящей от охлаждаемого оборудования, не используется.
Указанные недостатки обусловливают большие габариты, материалоемкость и расход электроэнергии устройства.
Более экономичным и компактным является эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды системы охлаждения производственного оборудования, содержащее корпус с вертикальным и горизонтальным эжекционными каналами, снабженными форсунками и шахтой выброса воздуха, снабженной в верхней ее части каплеуловителями, приемный бак, соединенный магистралями, в которые включен насос, с системой охлаждения производственного оборудования, форсункой вертикального эжекционного канала и форсункой горизонтального эжекционного канала, при этом в нижней части корпуса выполнена магистраль для слива воды из корпуса в приемный бак, RU 15930 U1.
Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.
Недостатком прототипа является то обстоятельство, что горячая вода поступает от системы охлаждения производственного оборудования непосредственно в шахту выброса, где смешивается с водой, охлажденной в эжекционных каналах; в результате температура охлажденной воды, поступающей в систему охлаждения производственного оборудования, существенно повышается; кроме того, горячая вода, поступающая в шахту выброса воздуха, обусловливает образование паро-воздушно-капельной пробки в верхней части указанной шахты, значительно затрудняющей процесс эжекции в эжекционных каналах. Указанные выше явления существенно снижают эффективность устройства (удельный теплосъем - отношение тепловой энергии, снимаемой с охлаждаемого оборудования, к площади устройства для охлаждения оборотной воды).
Задачей настоящего изобретения является повышение удельного теплосъема эжекционного устройства для охлаждения оборотной воды системы охлаждения производственного оборудования.
Согласно изобретению эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды системы охлаждения производственного оборудования, содержащее корпус с вертикальным и горизонтальным эжекционными каналами, снабженными форсунками и шахтой выброса воздуха, снабженной в верхней ее части каплеуловителями, приемный бак, соединенный магистралями, в которые включен насос, с системой охлаждения производственного оборудования, форсункой вертикального эжекционного канала и форсункой горизонтального эжекционного канала, при этом в нижней части корпуса выполнена магистраль для слива воды из корпуса в приемный бак, снабжено дополнительной эжекционной камерой с одной или более форсунками внутри нее, с каплеуловителем в верхней ее части, и одним или более воздухоприемными окнами в нижней ее части, при этом форсунки, размещенные в дополнительной эжекционной камере, соединены магистралью с системой охлаждения производственного оборудования, в нижней части дополнительной эжекционной камеры выполнена магистраль для слива воды из нее в приемный бак, при этом в приемном баке выполнена перегородка с отверстием в нижней части, отделяющая зону слива в приемный бак воды из корпуса от зоны слива в него из дополнительной эжекционной камеры; воздухоприемные окна дополнительной эжекционной камеры могут быть снабжены элементами принудительной подачи воздуха.
Заявителем не выявлены известные технические решения, идентичные совокупности признаков заявленного устройства, что определяет, по мнению заявителя, соответствие критерию «новизна».
В заявленном устройстве реализован новый технический принцип, который состоит в том, что благодаря отличительным признакам изобретения горячая вода, поступающая от системы охлаждения производственного оборудования, отделяется от шахты выброса; таким образом достигается важный технический результат, состоящий в предотвращении смешивания горячей воды с водой, охлаждаемой в эжекционных каналах, соответственно, предотвращается повышение температуры охлажденной воды, поступающей в систему охлаждения производственного оборудования; также следует отметить, что важным новым свойством заявленного технического решения является предотвращение образования паро-воздушно-капельной пробки в верхней части шахты выброса, что способствует повышению интенсивности процесса эжекции в эжекционных каналах.
Указанные выше новые свойства объекта, появившиеся в результате реализации признаков заявляемого объекта, обуславливают значительное повышение эффективности устройства, удельный теплосъем увеличивается на 15-30% в зависимости от заданного перепада температуры воды на входе и выходе системы охлаждения производственного оборудования, а также температуры окружающего воздуха.
Приведенные выше новые свойства объекта (технический результат) подтверждают, по мнению заявителя, соответствие заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема устройства.
Эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды системы 1 охлаждения производственного оборудования содержит корпус 2 с вертикальным 3 и горизонтальным 4 эжекционными каналами; эжекционный канал 3 снабжен форсункой 5, а эжекционный канал 4 снабжен форсункой 6. Шахта 7 выброса воздуха снабжена в верхней ее части каплеуловителями 8, представляющими собой в конкретном примере набор параллельных наклонных пластин. Приемный бак 9 соединен магистралью 10 через насос 11 с системой охлаждения производственного оборудования; приемный бак 9 соединен через магистраль 13 с насосами 14, 15, при этом насос 14 магистралью 31 соединен с форсункой 5 вертикального эжекционного канала 3, а насос 15 магистралью 32 соединен с форсункой 6 горизонтального эжекционного канала 4; в нижней части корпуса 2 выполнена магистраль 16 для слива воды из корпуса 2 в приемный бак 9. Устройство снабжено дополнительной эжекционной камерой 17 с двумя (в данном примере) форсунками 18, 19 внутри нее; каплеуловитель 20 расположен в верхней части камеры 17 и выполнен так же, как каплеуловитель 8; воздухоприемные окна 21, 22, 23 размещены в нижней части камеры 17, при этом форсунки 18, 19 соединены магистралью 24 с системой 1 охлаждения производственного оборудования; в нижней части дополнительной эжекционной камеры 17 выполнена магистраль 25 для слива воды из нее в приемный бак 9; в приемном баке 9 выполнена перегородка 26 с отверстием 27 в нижней его части, отделяющая зону 28 слива воды из дополнительной эжекционной камеры от зоны 29 слива в приемный бак воды из корпуса 2; воздухоприемные окна 21, 22, 23 дополнительной эжекционной камеры 17 снабжены элементами 30, 33, 34 принудительной подачи воздуха, соответственно в данном примере указанные элементы представляют собой вентиляторы.
Устройство работает следующим образом.
Вода, нагретая системой 1 охлаждения производственного оборудования, по магистрали 24 поступает на форсунки 18, 19, размещенные в дополнительной эжекционной камере 17. При распылении горячей воды за счет эффекта эжекции через воздухоприемные окна 21, 22, 23 в камеру 17 поступает холодный воздух, который, смешавшись с мелкодисперсными водяными каплями, охлаждает воду и через каплеуловитель 20 выходит за пределы устройства. Охлажденная вода из нижней части камеры 17 по магистрали 25 сливается в зону 28 приемного бака 9.
В случае если температура охлажденной воды соответствует заданной, вода, пройдя через отверстие 27 в нижней части перегородки 26 приемного бака 9, перетекает из зоны 28 в зону 29, откуда через магистраль 10 насосом 11 по магистрали 12 подается в систему 1 охлаждения производственного оборудования.
В случае если температура охлажденной воды выше заданной, вода через магистраль 13 насосами 14, 15 подается на форсунки 5 вертикального эжекционного канала 3 и форсунки 6 горизонтального эжекционного канала 4. При распылении воды за счет эффекта эжекции через воздуховходные окна в корпус 2 засасывается холодный воздух, который, смешавшись с мелкодисперсной водяной каплей, охлаждает воду и через шахту 7 выброса и каплеуловитель 8 выходит за пределы устройства. Охлажденная вода из нижней части корпуса 2 по магистрали 16 сливается в зону 29 приемного бака 9, откуда через магистраль 10 насосом 11 по магистрали 12 подается в систему 1 охлаждения производственного оборудования.
Поскольку температура воздуха меняется в зависимости от времени года и времени суток, а тепловая нагрузка от производственного оборудования также может меняться, эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды предусматривает регулировку холодопроизводительности путем запуска или остановки насосов 14, 15 как совместно, так и по отдельности. Гидравлический баланс при этом достигается перетеканием воды через отверстие 27 в нижней части перегородки 26 приемного бака 9 как в направлении из зоны 28 в зону 29, так и из зоны 29 в зону 28.
В случае если требуется увеличить холодопроизводительность устройства, включают элементы 30, 33, 34 принудительной подачи воздуха.
Условия испарения (тепломассообмена) воды в вертикальном 3 и горизонтальном 4 эжекционных каналах, где за счет эффекта эжекции создается значительное разрежение, отличаются от условий испарения воды при атмосферном давлении, за счет чего могут быть получены более низкие температуры охлажденной воды.
При реконструкции одной из систем охлаждения производственного оборудования предприятия ОАО «Ижорские заводы» вентиляторная установка в 2001 году была заменена на установку-прототип, а затем в 2007 году на установку согласно настоящему изобретению. Сравнительные характеристики приведены в таблице.
| Наименование Установки | Расход воды | Температура | Площадь установки | Потребляемая мощность | Удельный теплосъем | |
| Горячей воды | Охлажденной воды | |||||
| м3/час | °С | °С | м2 | кВт | Мкал/м2 | |
| Вентиляторная | 1200 | 45 | 32 | 162 | 75 | 96 |
| Прототип | 1200 | 45 | 28 | 48 | 150 | 425 |
| Заявляемая | 1200 | 45 | 25 | 42 | 100 | 571 |
1. Эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды системы охлаждения производственного оборудования, содержащее корпус с вертикальным и горизонтальным эжекционными каналами, снабженными форсунками и шахтой выброса воздуха, снабженной в верхней ее части каплеуловителями, приемный бак, соединенный магистралями, в которые включены насосы, с системой охлаждения производственного оборудования, с форсункой вертикального эжекционного канала и с форсункой горизонтального эжекционного канала, при этом в нижней части корпуса выполнена магистраль для слива воды из корпуса в приемный бак, отличающееся тем, что снабжено дополнительной эжекционной камерой с одной или более форсунками внутри нее, с каплеуловителем в верхней ее части, и одним или более воздухоприемными окнами в нижней ее части, при этом форсунки, размещенные в дополнительной эжекционной камере, соединены магистралью с системой охлаждения производственного оборудования, а в нижней части дополнительной эжекционной камеры выполнена магистраль для слива воды из нее в приемный бак, при этом в приемном баке выполнена перегородка с отверстием в нижней части, отделяющая зону слива в приемный бак воды из корпуса от зоны слива в него из дополнительной эжекционной камеры.
2. Эжекционное устройство по п.1, отличающееся тем, что воздухоприемные окна дополнительной эжекционной камеры могут быть снабжены элементами принудительной подачи воздуха.
