Холодоаккумуляционная градирня



Холодоаккумуляционная градирня
Холодоаккумуляционная градирня
Холодоаккумуляционная градирня

 


Владельцы патента RU 2617040:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области энергетики. Холодоаккумуляционная градирня содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховходными окнами и воздухораспределителями, размещенные в верхней части корпуса вентиляторный агрегат и форсуночный распылитель отепленной воды, а также по меньшей мере три ряда установленных в средней части корпуса оросительных насадок с составными элементами из гидрофильного материала и размещенную внизу корпуса емкость для сбора охлажденной воды с ее отводом потребителю. Каждая из оросительных насадок представляет собой группу сферических гидрофильных элементов из волокнистого материала, которые подвешены посредством держателей к несущему их горизонтальному основанию с образованием не менее трех рядов по вертикали и размещены относительно друг друга и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях в шахматном порядке и с обеспечением технологического зазора между ними, при этом количество сферических элементов и их диаметр определяется заданной производительностью градирни, а держатели элементов выполнены из материала, обладающего минимальной теплопроводностью. Диаметр сферических гидрофильных элементов определяется в зависимости от диаметра проточной части градирни по соотношению 1/50. Сферические гидрофильные элементы выполнены из способного к впитыванию капельной влаги волокнистого материала, допускающего многократные циклы замораживания - оттаивания без потери свойств впитывания, например из хлопковой ваты. Изобретение позволяет повысить экономическую и технологическую эффективность градирни за счет увеличения плотности упаковки насадки и соответственно величины удельной поверхности теплообмена, снизить энергопотребление путем аккумулирования льда в выполненных из гидрофильного материала составных элементах оросительных насадок. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области теплохладотехники, в частности к устройствам охлаждения рециркулирующей воды естественным холодом окружающей среды, используемым в различных водоохладительных установках холодильной техники, и может найти применение в бытовой и производственной сферах, в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, в системах кондиционирования и т.д.

Из уровня техники известны холодильные устройства, использующие естественный холод, например устройство охлаждения рециркулирующей воды для мобильной системы охлаждения надоенного молока (RU 2486749, 2013 г.), содержащее корпус с воздуховходным окном и вытяжным вентилятором, внутри которого расположены форсуночный распылитель воды, пластинчатый радиатор и теплообменник, выполненный в виде контактирующего с пластинами радиатора змеевика с движущимся в нем молоком. Капли распыляемой форсунками воды под действием встречно направленного воздушного потока, создаваемого вытяжным вентилятором, оседают на поверхностях радиатора и охлаждаются за счет испарения. Для сбора оставшейся фракции охлажденной воды в устройстве предусмотрен аккумулятор, представляющий собой емкость, разделенную вертикальными пластинами для увеличения пути движения воды. В процессе нахождения воды внутри аккумулятора более теплая ее фракция поднимается вверх и охлаждается горизонтальным воздушным потоком. Из аккумулятора подготовленная таким образом вода нагнетается в форсунки, распыляется и принимает тепло от молока через теплообменник-змеевик и пластины радиатора. Такое устройство обеспечивает теплообмен лишь в незначительном температурном диапазоне и поэтому может быть использовано в основном в весенне-летний период при предварительном (промежуточном) охлаждении надоенного в полевых условиях молока. Интегрирование в корпус устройства теплообменного змеевика с циркулирующим в нем молоком снижает эксплуатационную надежность системы в целом.

Известно аналогичное устройство, установленное автономно от остальных компонентов системы охлаждения надоенного молока и предназначенное для эксплуатации в осенне-зимний период при температуре, близкой к нулю (RU 2243652, 2005 г.), выполненное по типу градирни и содержащее резервуар с водой, имеющий стенки, выполненные из металла, над которым установлен воздушно-водяной теплообменник с размещенным в нем вверху форсуночным распылителем и в серединной части - вентиляторным узлом. Нижняя часть теплообменника, примыкающая к резервуару, выполнена пластинчатой из пористого материала, что должно способствовать намораживанию льда в последнем и, следовательно, аккумуляции холода. Недостатком этого аналога является ограниченный интервал эксплуатации, так, при критичном для воды понижении температуры окружающей среды (морозе) эксплуатация устройства недопустима.

Известны также, например, из описаний к патентам RU 2319093 С1, 2008 г. и RU 2541622 С2, 2015 г. устройства для охлаждения рециркулирующей (оборотной) воды в качестве градирен для ТЭЦ или АЭС.

Градирня по патенту RU 2319093 С1 содержит металлический корпус с впускным окном, сепаратор, распределитель воды с распыляющими форсунками, насадку с образующими т.н. «кипящий слой» подвижными полыми шариками, помещенными на опорной решетке, и поддон с водой. Полые пластмассовые шарики насадки под воздействием поступающей из форсунок распыляемой воды и нагнетаемого извне через впускное окно в корпусе восходящего потока воздуха хаотично перемещаются, сталкиваясь друг с другом, что, как следует из описания к патенту, должно способствовать интенсифицикации процесса тепло- и массообмена между распыляемой водой и воздушным потоком. Для большей интенсивности перемещений шариков устройство может иметь вибратор, установленный на опорной решетке. Однако такое устройство обладает повышенным энергопотреблением, и в нем не решается задача аккумулирования холода посредством элементов насадки, поскольку они выполнены из гидрофобного материала и подвижны.

Вентиляторная градирня для охлаждения рециркулирующей воды по патенту RU 2541622 С2 является наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения и содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховходными окнами и воздухораспределителями с двух сторон. В верхней части корпуса имеются электровентиляторный агрегат и форсуночный распылитель отепленной воды, в средней части корпуса установлено три ряда оросительных насадок, собранных из составных элементов, и внизу корпуса - емкость для сбора охлажденной воды с отводом ее потребителю. Над водной поверхностью емкости размещен блок поверхностного охлаждения, выполненный из гофрированных листов, расположенных параллельно движению охлаждающего воздуха из воздуховпускных окон, а каждая из оросительных насадок выполнена в виде блока, собранного также из гофрированных листов, но с вертикальным их расположением.

В прототипе составные элементы оросительных насадок и блока поверхностного охлаждения (гофрированные листы) имеют поверхностный слой из гидрофильного материала или выполнены из него целиком, что при попадании на них воды способствует образованию свободной поверхности, и этот эффект используется в прототипе для снижения температуры оборотной воды без увеличения расхода воздуха и увеличения аэродинамического сопротивления градирни.

Однако принятое в прототипе построение оросительной насадки, обусловленное необходимостью использования эффекта гидрофильных свойств ее составных элементов для образования свободной поверхности, не позволяет в такой градирне использовать составные элементы оросителя для аккумуляции холода путем намораживания льда на них, что следует отнести к основному недостатку прототипа. Некоторая конструктивная усложненность вентиляторного агрегата и наличие блока поверхностного охлаждения удорожают градирню, что является другим недостатком прототипа.

Задача, решаемая изобретением, направлена на создание экономически и технологически эффективной холодоаккумуляционной градирни, упрощающей процесс холодоаккумуляции за счет замораживания воды в волокнистой насадке, с возможностью использования слабоотрицательных температур воздуха (от минус 1°C и ниже).

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, заключается в снижении затрат при получении ледяной воды за счет снижения энергопотребления и удешевления устройства при одновременном повышении эффективности процесса тепломассообмена в нем.

Технический результат достигается тем, что в холодоаккумуляционной градирне, содержащей прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховходными окнами и воздухораспределителями, размещенные в верхней части корпуса вентиляторный агрегат и форсуночный распылитель отепленной воды, а также по меньшей мере три ряда установленных в средней части корпуса оросительных насадок с составными элементами из гидрофильного материала и размещенную внизу корпуса емкость для сбора охлажденной воды с отводом ее потребителю, согласно изобретению каждая из оросительных насадок представляет собой группу сферических гидрофильных элементов из волокнистого материала, которые подвешены посредством держателей к несущему их горизонтальному основанию с образованием не менее трех рядов по вертикали и размещены относительно друг друга и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях в шахматном порядке и с обеспечением технологического зазора между ними, при этом количество сферических элементов и их диаметр определяется заданной производительностью градирни, а держатели элементов выполнены из материала, обладающего минимальной теплопроводностью.

Дополнительные отличительные признаки изобретения состоят в том, что:

- диаметр сферических гидрофильных тел определяется в зависимости от диаметра проточной части градирни по соотношению 1/50;

- сферические гидрофильные тела выполнены из способного к впитыванию капельной влаги волокнистого материала, допускающего многократные циклы замораживания - оттаивания без потери свойств впитывания, например из хлопковой ваты.

На представленных чертежах: на фиг. 1 дан общий вид предлагаемой градирни (пример); фиг. 2 - фрагмент оросительной насадки.

Холодоаккумуляционная градирня (фиг. 1) содержит вентиляторный агрегат 1, расположенный в верхней части прямоугольного в поперечном сечении корпуса 2. В нижней части корпуса 2 по одной его стороне имеются два воздуховходных окна 3, через которые воздух попадает внутрь аппарата, где для его более равномерного распределения установлены воздухораспределители 4 изогнутой формы. В средней части корпуса 2 установлены по меньшей мере три оросительные насадки 5 и форсуночный распылитель 6 для подачи отепленной воды от потребителя. Емкость 7 в нижней части корпуса 2 предназначена для сбора охлажденной воды с отводом ее потребителю.

Каждая из оросительных насадок 5 представляет собой группу элементов 8 сферической формы, выполненных из волокнистого гидрофильного материала, способного к впитыванию капельной влаги, например хлопковой ваты или стекловаты, которые подвешены к несущему горизонтальному основанию 9, выполненному, к примеру, в виде ячеистой сетки, посредством не проводящих тепло держателей 10 с узлами 11 (фиг. 2).

Элементы 8 при их креплении к основанию 9 образуют по вертикали не менее трех рядов и размещены относительно друг друга в шахматном порядке и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях и с обеспечением между ними технологического зазора, исключающего вероятность их взаимного соударения и смерзания. Материал, из которого изготовлены элементы 8, должен допускать многократные циклы замораживания - оттаивания без потери свойств впитывания влаги.

Размещение элементов 8 оросительных насадок 5 в шахматном порядке при не менее чем трехрядном расположении способствует увеличению интенсивности теплообмена со стороны воздуха и обеспечению турбулентного течения воздуха в рабочем объеме градирни. Размещением многочисленной группы элементов 8 с минимальным зазором между ними, достаточным для предотвращения их соударения и смерзания, - например, в конкретном примере осуществления на расстоянии около 5 мм - позволяет увеличить плотность упаковки сферических тел, следовательно, и величину удельной поверхности теплообмена.

Диаметр элементов 8 определяется задаваемой производительностью градирни и зависит от размеров ее проточной части, например, в соотношении 1/50. Так, к примеру, для конкретной холодоаккумуляционной градирни с диаметром проточной части до 0,5 м оптимальный диаметр сферических тел составляет 15-20 мм, а для градирни с диаметром проточной части от 0,5 до 1,5 м оптимальный диаметр сферических тел составляет 30-40 мм.

Работа градирни осуществляется следующим образом.

Первоначально вентиляторный агрегат 1 отключен и на оросительные насадки 5 подается вода через форсуночный распылитель 6. Далее после насыщения водой элементов 8 оросительных насадок 5 форсунки прекращают работу и включается агрегат 1, который обеспечивает подачу встречного потока холодного воздуха из окружающей среды на оросительные насадки 5. Влага, содержащаяся в элементах 8, замораживается, превращая их в ледяные массивы сферической формы (например, шарообразной или эллипсообразной).

Следующий этап работы градирни заключается в остановке агрегата 1 и подаче отепленной воды форсунками распылителя 6 через оросительные насадки 5. Контактируя с холодными насадками 5, содержащими ледяную массу, вода охлаждается до околонулевой температуры за счет расплавления льда оросительных насадок 5 и сливается в емкость 7, откуда охлажденная вода через патрубок отводится потребителю. На это время форсунки распылителя 6 отключаются, т.к. во время указанного выше первоначального пролива гидрофильных элементов 8 теплой водой они впитывали воду и повторного насыщения их влагой не требуется.

Далее включением/отключением вентиляторного агрегата 1 циклы «замораживание - оттаивание» повторяются.

Преимуществом предлагаемой холодоаккумуляционной градирни является расширение диапазона использования температур воздуха вплоть до отрицательных околонулевых (от минус 1°C и ниже) для ведения процесса замораживания воды при создании аккумуляционной массы льда. Градирня может эксплуатироваться зимой и летом. В последнем случае выгодность ее применения диктуется тем обстоятельством, что замораживание насадки может осуществляться воздухом, предварительно охлажденным в воздухоохладителе в условиях дешевого ночного тарифа.

1. Холодоаккумуляционная градирня, содержащая прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховходными окнами и воздухораспределителями, размещенные в верхней части корпуса вентиляторный агрегат и форсуночный распылитель отепленной воды, а также по меньшей мере три ряда установленных в средней части корпуса оросительных насадок с составными элементами из гидрофильного материала и размещенную внизу корпуса емкость для сбора охлажденной воды с ее отводом потребителю, отличающаяся тем, что в ней каждая из оросительных насадок представляет собой группу сферических гидрофильных элементов из волокнистого материала, которые подвешены посредством держателей к несущему их горизонтальному основанию с образованием не менее трех рядов по вертикали и размещены относительно друг друга и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях в шахматном порядке и с обеспечением технологического зазора между ними, при этом количество сферических элементов и их диаметр определяется заданной производительностью градирни, а держатели элементов выполнены из материала, обладающего минимальной теплопроводностью.

2. Градирня по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр сферических гидрофильных элементов определяется в зависимости от диаметра проточной части градирни по соотношению 1/50.

3. Градирня по п. 1, отличающаяся тем, что сферические гидрофильные элементы выполнены из способного к впитыванию капельной влаги волокнистого материала, допускающего многократные циклы замораживания - оттаивания без потери свойств впитывания, например из хлопковой ваты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий. Градирня с поверхностным охлаждением содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховпускными окнами в его нижней части, установленный на водосборном бассейне, в котором помещены последовательно, сверху вниз водоуловитель, водораспределительный коллектор с водоразбрызгивающими соплами, ороситель, выполненный в виде нескольких идентичных блоков.

Изобретение относится к контактному устройству для осуществления процессов тепло- и массообмена в системе газ-жидкость и может найти применение в технологических процессах нефтяной, газовой, химической и других смежных отраслей промышленности.

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами, в частности к элементам оросителей и водоуловителей градирен.

Изобретение относится к энергетике и предназначено для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью при их непосредственном контакте, в частности, в вентиляторных и башенных градирнях.

Изобретение относится к энергетике и предназначено для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью при их непосредственном контакте, в частности, в вентиляторных и башенных градирнях.

Изобретение относится к энергетике и предназначено для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью при их непосредственном контакте, в частности, в вентиляторных и башенных градирнях.

Изобретение относится к области энергетики. Брызгальная решетка включает узел опорной рамы и несколько в общем параллельных элементов, опирающихся на узел рамы, причем каждый из элементов имеет поперечный размер в виде в плане, не превышающий 3 мм, и расстояние между ними на виде в плане, не превышающее 10 мм.

Изобретение относится к области машиностроения, точнее к конструкции регулярных насадок, которые применяются в различных отраслях промышленности при осуществлении процессов тепло- и массообмена, в частности в разнообразных градирнях.

Изобретение относится к теплоэнергетике, металлургии, нефтепереработке, нефтехимии и другим отраслям промышленности, применяющим оборотное водоснабжение. Насадка для тепломассообменного аппарата содержит длинномерный решетчатый элемент, наружный контур жесткости и каркас.

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами.

Изобретение относится к системам кондиционирования, а именно к аппаратам воздушного охлаждения (АВО) и может быть использовано для конденсации или охлаждения теплоносителя на электростанциях, предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к области компрессорных станций магистральных газопроводов и, в частности, к аппаратам воздушного охлаждения газа с выработкой электроэнергии для электроснабжения собственных нужд.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при сооружении градирен башенного типа. Вытяжная башня градирни содержит железобетонную гиперболическую оболочку с поперечными сечениями в форме треугольника Рело, являющегося фигурой постоянной ширины.

Изобретение относится к теплоэнергетике. Летний оголовок для градирни содержит сплошное вертикальное ограждение высотой Н, прикрепленное к вертикальным стойкам, расположенным по периметру устья градирни, прикрепленным нижними торцами к верхнему кольцу жесткости устья и соединенным между собой на высоте h опорным уголком, на который уложен водопароуловитель, собранный из секций, каждая из которых состоит из наклоненных в сторону ограждения под углом α, несколько большим угла естественного откоса воды, лотков, в которые опущены, не касаясь их днища и стенок, водопароулавливающие пластины, выполненные из гидрофильного материала или покрытые им, перфорированные коническими отверстиями, причем конические отверстия пластин обращены большими отверстиями вниз, сами пластины по своей длине наклонены в сторону ограждения под углом α, а по высоте наклонены под углом, равным 45°, направленным в сторону вращения лопаточного колеса вентилятора.

Изобретение относится к аппаратам для утилизации теплоты удаляемого воздуха и охлаждения циркуляционной воды (в качестве градирни), а также адиабатного охлаждения и увлажнения воздуха в системах вентиляции и кондиционирования.

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности к градирням, и может быть использовано на тепловых электрических станциях для охлаждения оборотной воды.

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности, к градирням, и может быть использовано на тепловых электрических станциях для охлаждения оборотной воды.

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности к градирням, и может быть использовано на тепловых электрических станциях для охлаждения оборотной воды.

Изобретение относится к области энергетики. Брызгальная решетка включает узел опорной рамы и несколько в общем параллельных элементов, опирающихся на узел рамы, причем каждый из элементов имеет поперечный размер в виде в плане, не превышающий 3 мм, и расстояние между ними на виде в плане, не превышающее 10 мм.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в испарительных градирнях башенного типа. Аэродинамическая градирня содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами в ее основании, водосборный бассейн, водораспределительную систему, ороситель с наклонными плоскостями и ветровое колесо, соединенное с электрогенератором.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения технологического оборудования, охлаждаемого водой. 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, дополнительную эжекционную камеру с одной или более форсунками внутри нее, с каплеуловителем в верхней ее части, и одним или более воздухоприемными окнами в нижней ее части, форсунками, размещенными в дополнительной эжекционной камере, соединенными магистралью с системой охлаждения производственного оборудования, в нижней части дополнительной эжекционной камеры выполнена магистраль для слива воды из нее в приемный бак, в котором 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 которой могут быть снабжены элементами принудительной подачи воздуха, в донной части приемного бака установлено устройство для дегазации воды, на корпусе эжекционного устройства за каплеуловителями размещен роторный ветродвигатель. Устройство снабжено дополнительной магистралью, соединенной соответственно с магистралью оборотной воды от производственного оборудования и тепличным комплексом сельскохозяйственного назначения для нагрева посевной земли. Изобретение позволяет использовать низкопотенциальное тепло оборотной воды от производственного оборудования для нагрева посевной земли тепличного комплекса сельскохозяйственного назначения при пониженных температурах окружающего воздуха в осенний, зимний и весенний периоды года, не только обеспечивая непосредственное охлаждение воды, но и позволяя создать необходимые температурные условия в посевной земле для выращивания товарной сельскохозяйственной продукции, а также отказаться от применения водогрейного котла, работающего на газовом или других видах топлива, и, как следствие, исключить вредные выбросы в окружающую среду с уходящими в дымовую трубу дымовыми газами. 1 ил.
Наверх