Бассейны для охлаждения и/или получения соли
Изобретение относится к бассейнам для охлаждения и/или получения солей из водных растворов, включая бассейны для кристаллизации солей, таких как хлорид калия, из рассола, полученного при добыче растворением. Бассейн включает некоторое число каналов, расположенных рядом друг с другом, причем каждый из каналов определен некоторым числом сторон. Впуск выполнен в боковой стороне канала для приема водного раствора, выпуск выполнен в боковой стороне еще одного из каналов для сброса водного раствора. Бассейн имеет по меньшей мере одну перегородку, отделяющую каналы друг от друга. В каждой перегородке выполнен разрыв, чтобы позволить водному раствору протекать между каналами, причем разрыв имеет длину, которая составляет приблизительно от 10 до 40% от длины сторон каналов. Соль кристаллизуется, и раствор охлаждается при его прохождении через каналы бассейна. Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик бассейнов охлаждения и кристаллизации солей из рассола. 20 з.п. ф-лы, 10 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[0001] Настоящая заявка притязает на приоритет и преимущество временной патентной заявки США №61/883,523, поданной 27 сентября 2013 г., содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Изобретение относится к бассейнам для охлаждения и/или получения солей из водных растворов, включая бассейны для кристаллизации солей, таких как хлорид калия, из рассола, полученного при добыче растворением.
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Бассейны для охлаждения и кристаллизации используются при добыче растворением, чтобы получить решения в области получения соли, которые относительно адаптируемые и требуют низких энергозатрат. Использование бассейнов охлаждения особенно подходит для тех областей, где земля не является ограничивающим фактором и погода благоприятствует охлаждению (т.е. низкая окружающая температура и небольшое количество осадков). Более того, бассейны охлаждения не требуют крупных инвестиций и технического обслуживания, что делает эту технологию привлекательной для добычи растворением.
[0004] При добыче поташа растворением его растворяют глубоко под землей, используя горячий рассол, и раствор откачивают на поверхность для переработки в товарный поташ. Переработка горячего рассола может включать охлаждение и кристаллизацию в бассейне. Горячий рассол обычно не насыщен солями KCl и NaCl, когда его закачивают в бассейн, хотя условия насыщения NaCl и KCl на входе бассейна также могут существовать. Когда рассол проходит через бассейн от впуска до выпуска, его охлаждают в разных режимах, включая облучение, конвекцию и потери на испарение с поверхности бассейна, а также потери на просачивание в землю. Испарение также будет вызывать повышение концентрации рассола.
[0005] При охлаждении рассола растворимость KCl снижается до достижения насыщения, и при дальнейшем охлаждении KCl выкристаллизовывается из раствора. В то же время концентрация NaCl остается практически на или немного ниже уровней насыщения, и поэтому кристаллизации не происходит. Кристаллы KCl падают на дно бассейна, откуда их периодически удаляют для переработки в товарный поташ.
[0006] Конфигурация бассейна и эксплуатационные параметры притока рассола определяют виды потоков, которые влияют на общие эксплуатационные характеристики бассейна охлаждения. Типичные бассейны охлаждения включают один или несколько каналов, разделенных перемычками, причем каждая перемычка имеет небольшой разрыв, через который рассол может перетекать между соседними каналами. Авторы изобретения установили, что известная конструкция бассейна может приводить к плохому распределению потоков в бассейне, и полагают, что это плохое распределение потоков оказывает отрицательное влияние на эффективность теплопередачи и выработку минеральной соли (например, KCl). Кроме того, авторы изобретения полагают, что прошлые попытки повысить производительность бассейна охлаждения без решения проблемы распределения потоков окончились неудачей. Например, попытки улучшить охлаждение путем простого увеличения площади поверхности бассейнов охлаждения необязательно повышали выход солей. Также было установлено, что простое увеличение скорости потока раствора через бассейн увеличивает образование соли, но снижает ее выход (или производительность).
[0007] Поэтому существует настоятельная необходимость улучшить эксплуатационные характеристики бассейнов охлаждения и кристаллизации солей из рассола.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] В одном варианте осуществления предложен бассейн для охлаждения водного раствора. Бассейн включает некоторое число каналов, расположенных рядом друг с другом, причем каждый из каналов определяется некоторым числом сторон; впуск выполнен в боковой стороне одного из упомянутых каналов для приема упомянутого водного раствора; выпуск выполнен в боковой стороне другого из упомянутых каналов для выпуска упомянутого водного раствора из бассейна; по меньшей мере одна перегородка, причем каждая перегородка отделяет пару соседних каналов один от другого и определяет одну из сторон каждого из каналов, который она отделяет, и причем упомянутая пара соседних каналов включает верхнюю (по потоку) часть канала и нижнюю (по потоку) часть канала и по меньшей мере один разрыв, при этом каждый такой разрыв выполнен в одной из упомянутых перегородок так, чтобы позволить водному раствору перетекать между верхней и нижней частями канала, и такой разрыв имеет длину приблизительно 10-40% длины боковых сторон каналов.
[0009] В одном аспекте каждый из разрывов имеет длину, которая составляет приблизительно от 20 до 40% или приблизительно от 25 до 35% от длины сторон каналов.
[0010] В еще одном аспекте каждый из разрывов расположен рядом с концом одной из перегородок.
[0011] В еще одном аспекте бассейн включает некоторое число упомянутых перегородок и некоторое число упомянутых разрывов, и разрывы в паре соседних перегородок расположены на противоположных концах упомянутых перегородок.
[0012] В еще одном аспекте перегородки по существу параллельны друг другу.
[0013] В еще одном аспекте по меньшей мере некоторые из каналов имеют в общем прямоугольную форму с парой более длинных сторон и парой более коротких сторон, при этом перегородки определяют по меньшей мере одну из более длинных сторон каждого упомянутого канала.
[0014] В еще одном аспекте впуск определяется впускным отверстием и парой расходящихся наружу стенок, которые придают впуску форму веера. Например, каждая из расходящихся наружу стенок может проходить наружу от впускного отверстия к одной из более длинных сторон канала, в котором выполнен впуск.
[0015] В еще одном аспекте сторона канала, в которой выполнен впуск, является одной из более коротких сторон канала.
[0016] В еще одном аспекте каналы расположены по одной линии или каналы расположены по некоторому числу линий.
[0017] В еще одном аспекте по меньшей мере один из упомянутых каналов является верхним каналом, при этом по меньшей мере один из упомянутых каналов является нижним каналом, причем верхний канал расположен рядом с впуском, и нижний канал расположен рядом с выпуском; и причем верхний канал имеет другое соотношение размеров, чем нижний канал.
[0018] В еще одном аспекте верхний канал имеет меньшее соотношение размеров (ширина канала к глубине канала), чем нижний канал, и может быть шире, чем нижний канал.
[0019] В еще одном аспекте верхний канал шире, чем нижний канал, и/или может быть глубже, чем нижний канал.
[0020] В еще одном аспекте бассейн включает некоторое число упомянутых впусков, и при этом впуски могут быть расположены рядом друг с другом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0021] Теперь изобретение будет описано, но только для примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
[0022] Фиг. 1 - схематический вид в плане бассейна, известного из уровня техники;
[0023] Фиг. 2а и 2b - поле скоростей потоков (а) и распределение температур (b) в бассейне с фиг. 1;
[0024] Фиг. 3 - схематический вид в плане бассейна согласно одному варианту осуществления изобретения;
[0025] Фиг. 4а и 4b - поле скоростей потоков (а) и распределение температур (b) в бассейне с фиг. 3;
[0026] Фиг. 5 - схематический вид в плане бассейна согласно еще одному варианту осуществления изобретения;
[0027] Фиг. 6 - схематический вид в плане бассейна согласно еще одному варианту осуществления изобретения;
[0028] Фиг. 7 - схематический вид в плане впуска бассейна согласно еще одному варианту осуществления; и
[0029] Фиг. 8 - частичное продольное сечение по линии 8-8' с фиг. 6.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0030] Ниже приведено описание конкретных вариантов осуществления бассейнов для получения хлорида калия из рассола, получаемого добычей поташа растворением. Хотя эти варианты осуществления относятся специфически к добыче поташа растворением, следует понимать, что раскрытые в настоящем документе усовершенствования конструкции бассейна могут быть применены в других способах получения солей из водных растворов или для улучшения эксплуатационных характеристик бассейнов охлаждения электростанций.
[0031] На фиг. 1 показан известный бассейн охлаждения 100, включающий некоторое число каналов по существу одинакового размера, включая первый канал 112, второй канал 114, третий канал 116 и четвертый канал 118. Каналы имеют в общем прямоугольную форму, две длинных стороны и две коротких стороны. Наружный периметр бассейна 100 определяется земляной стенкой 119. Далее в описании длина каналов определена по длинным сторонам, и ширина каналов определена по коротким сторонам.
[0032] Известный бассейн охлаждения 100 включает впуск 120, расположенный в первом канале 112, причем впуск 120 включает разрыв в стенке 119 для приема рассола, включающего хлорид калия и хлорид натрия. Впуск 120 может быть расположен в одной из коротких сторон первого канала 112, дальней от второго канала 114, чтобы не допустить замыкания потока рассола в бассейне 100. Бассейн 100 также включает выпуск 122, расположенный в короткой стороне четвертого канала 118, для выпуска маточной жидкости после кристаллизации хлорида калия из рассола.
[0033] Каналы бассейна 100 отделены друг от друга перегородками 124, 126 и 128, которые могут быть выполнены из земли. Каждая перегородка имеет разрыв, чтобы позволить рассолу перетекать из одного канала в следующий. Разрывы обозначены на фиг. 1 как 130, 132 и 134. Разрывы расположены на концах перегородок так, чтобы рассол следовал зигзагообразно или по серпантину от впуска 120 до выпуска 122.
[0034] Бассейн охлаждения 100 может иметь совокупную площадь приблизительно 150 акров (или 600000 м2) и глубину приблизительно 5 футов (150 см). Рассол может иметь исходную концентрацию KCl приблизительно 130 г/л и может протекать через бассейн 100 с расходом приблизительно от 3000 до 12000 галлонов США в минуту, при этом температура рассола снижается приблизительно с 80°F на впуске 120 до 12°F на выпуске 122.
[0035] В известных бассейнах охлаждения разрывы 30, 32, 34 относительно небольшие по сравнению с длиной перегородок и каналов. Небольшой размер разрыва считается в известном уровне технике необходимым для того, чтобы не допустить замыкания потока из одного канала в другой. Например, типичное соотношение может составлять приблизительно 0,04-0,05, т.е. длина каждого разрыва составляет приблизительно 4-5% длины канала. Однако в результате этого скорость потока рассола в разрывах относительно высокая. Авторы изобретения установили, что это вызывает "реактивное движение" потока рассола через разрыв и по ширине соседнего канала, приводя к большим зонам рециркуляции или "мертвым зонам" сразу же после каждого разрыва. Местонахождение зон рециркуляции очевидно на схеме поля скоростей потоков с фиг. 2(a) и схемы распределения температур с фиг. 2(b). Авторы изобретения также установили, что создание этих зон рециркуляции снижает эффективную площадь поверхности охлаждения, приводя к ухудшению характеристик охлаждения.
[0036] Перейдем к конструкциям бассейна охлаждения согласно изобретению. На фиг. 3 показан бассейн 10, имеющий конфигурацию, подобную известному бассейну 100, описанному выше. Бассейн 10 включает некоторое число каналов, а именно первый канал 12, второй канал 14, третий канал 16 и четвертый канал 18. Каналы 12, 14, 16, 18 бассейна 10 показаны каждый как имеющие в общем прямоугольную форму с двумя более длинными сторонами и двумя более короткими сторонами. Наружный периметр бассейна 10 как обычно определен земляной стенкой 19. Каналы бассейна 10 показаны на чертежах как имеющие одинаковый размер и форму, хотя это и необязательно.
[0037] Хотя бассейн 10 показан как включающий четыре канала, следует понимать, что это не является обязательным. Скорее по меньшей мере некоторые из усовершенствований, предлагаемые изобретением, применимы к бассейнам, имеющим один и больше каналов.
[0038] Бассейн 10 включает впуск 20, расположенный в первом канале 12, причем впуск включает разрыв в стенке 19 для приема рассола, содержащего хлорид калия и хлорид натрия. Бассейн 10 также включает выпуск 22, расположенный в четвертом канале 18, включающем разрыв в стенке 19 для сброса маточной жидкости после кристаллизации хлорида калия из рассола.
[0039] Каналы 12, 14, 16, 18 бассейна 10 отделены друг от друга перегородками, которые также могут быть выполнены из земли и проходить выше уровня рассола в бассейне 10. Альтернативно каналы могут быть разделены перегородками, которые могут быть выполнены из листового материала, такого как ткань. В данном варианте осуществления первая перегородка 24 разделяет первый и второй каналы 12, 14, вторая перегородка 26 разделяет второй и третий каналы 14, 16, и третья перегородка 28 разделяет третий и четвертый каналы 16, 18.
[0040] Как показано на фиг. 1, каждая перегородка имеет разрыв для пропуска потока рассола из одного канала в следующий. В этой связи первая перегородка 24 имеет разрыв 30, вторая перегородка 26 имеет разрыв 32, и третья перегородка 28 имеет разрыв 34. Каждый разрыв расположен на конце соответствующей перегородки, и можно видеть, что разрывы 30, 32, 34 расположены на чередующихся концах бассейна 10 и расположены относительно впуска 20 и выпуска 22 так, что рассол следует по зигзагообразному или серпантинному пути потока от впуска 20 до выпуска 22. Эта схема приводит к тому, что рассол совершает серию проходов из конца в конец по каналам бассейна 10, чем увеличивается время выдержки и предотвращается замыкание потока, чтобы оптимизировать охлаждение рассола.
[0041] Далее, впуск 20 и выпуск 22 расположены на коротких сторонах соответствующих каналов 12 и 18, дальних от соответствующих разрывов 30 и 34, чтобы не допустить замыкания потока рассола в бассейне 10. Однако следует понимать, что впуск 20 и выпуск 22 могут быть вместо этого расположены в углах каналов 12 и 18 или в длинных сторонах каналов 12 и 18, дальних от разрывов 30 и 34.
[0042] В бассейне 10, выполненном в соответствии с изобретением, разрывы 30, 32, 34 между каналами 12, 14, 16 и 18 увеличиваются по длине (при этом длину разрыва измеряют по длине каналов) относительно длины каналов. Например, в варианте осуществления, показанном на чертежах, отношение длины разрыва к совокупной длине канала (т.е. длина разрыва + длина перегородки) составляет приблизительно 20-40%, например приблизительно 25-35%, что приблизительно на порядок больше, чем типичная длина разрыва в известных бассейнах охлаждения, описанных выше.
[0043] Хотя можно ожидать, что увеличенная длина разрывов приведет к большей возможности замыкания потока между каналами и, следовательно, к снижению характеристик охлаждения, авторы изобретения установили, что результат будет противоположным. В этой связи существенное увеличение длины разрывов снижает тенденцию потока рассола к "реактивному движению" по соседнему каналу и уменьшает размер зон рециркуляции сразу же после разрыва. Места зон рециркуляции очевидны из схемы поля скоростей потоков с фиг. 4(a) и схемы распределения температур с фиг. 4(b). Таким образом, авторы изобретения установили, что увеличение длины разрывов приводит к более равномерному распределению потоков по ширине каналов и обеспечивает улучшенные характеристики охлаждения.
[0044] Авторы изобретения также установили, что изменение конфигурации впуска 20 может улучшать распределение потоков по ширине первого канала 12. Один вариант осуществления изобретения с измененной конфигурацией впуска описан ниже со ссылкой на фиг. 5.
[0045] В известных бассейнах охлаждения, как показано на фиг. 1, небольшой размер впускного отверстия приводит к "реактивному движению" рассола по первому каналу 12 без распределения по ширине канала. Эта конфигурация приводит к формированию одной или нескольких зон рециркуляции по длинным сторонам первого канала 12, снижая эффективную площадь поверхности охлаждения и приводя к ухудшению характеристик охлаждения.
[0046] В изобретении улучшенное распределение потоков по ширине первого канала 12 достигается за счет увеличения эффективного размера впуска 20. В одном варианте осуществления это достигается за счет наличия некоторого числа отверстий впуска в первый канал 12. Например, в дополнение к впуску 20 второй впуск 20' может быть выполнен в стенке 19 в одной из коротких сторон или длинных сторон первого канала 12. Согласно одному варианту осуществления второй впуск 20' может быть расположен в короткой стороне первого канала 12, причем первый впуск 20 расположен приблизительно на расстоянии 2-3 диаметра трубы от первого впуска 20. Возможное место второго впуска 20' показано на фиг. 3. Следует понимать, что канал 12 может включать более двух впусков и что дополнительные впуски могут быть расположены на одной короткой стороне, в которой выполнены впуски 20, 20', в соседней длинной стороне канала 12 и/или в углу, образованному длинной и короткой сторонами.
[0047] Хотя можно ожидать, что наличие одного или нескольких дополнительных впусков будет ухудшать характеристики охлаждения из-за увеличения замкнутого потока, авторы изобретения установили, что благоприятное влияние второго впуска 20' и дальнейших впусков на распределение потоков улучшает характеристики охлаждения по сравнению с известной конструкцией, имеющей один относительно небольшой впуск.
[0048] В бассейне охлаждения согласно еще одному варианту осуществления, показанному на фиг. 5, эффективный размер впуска 20 увеличен за счет выполнения впуска 20 в форме расширяющегося наружу конуса наподобие веера. Впуск 20 имеет относительно небольшой вход 26 и боковые стенки 38 в форме расширяющегося наружу конуса 38, что увеличивает эффективную ширину впуска 20. Угол конуса боковых стенок относительно стенок впускного канала 12 может быть разным и будет зависеть, по меньшей мере частично, от ширины канала 12, но обычно может составлять приблизительно от 30 до 60°. Для создания впуска 20 в форме веера может быть предпочтительным расположить впуск приблизительно в середине одной из коротких стенок первого канала 12, как показано на фиг. 3. Например, каждая из конических стенок 38 может проходить от одной из коротких стенок до одной из длинных стенок первого канала 12.
[0049] Как сказано выше, выполнение перегородок с разрывами, расположенными на чередующихся концах каналов, заставляет рассол следовать по зигзагообразному или серпантинному пути потока от впуска до выпуска бассейна охлаждения. Известные бассейны охлаждения имеют относительно немного крупных каналов при относительно небольшом соотношении длины разрыва с шириной канала, при этом соотношения размеров (ширина канала к глубине канала) всех каналов по существу одинаковые или сходные. Бассейн охлаждения с фиг. 1 имеет такую конфигурацию. Хотя наличие крупных каналов с относительно низкими соотношениями размеров (ширина канала к глубине канала) благоприятствует кристаллизации, авторы изобретения установили, что эта конфигурация дает относительно плохие характеристики охлаждения.
[0050] В соответствии с изобретением характеристики охлаждения улучшаются при увеличении соотношений размеров по меньшей мере некоторых каналов бассейна 10, т.е. при выполнении каналов немного уже и длиннее, чем каналы известных бассейнов охлаждения. Помимо этого, число каналов в бассейне может быть увеличено за счет увеличения числа перегородок и расположения перегородок таким образом, чтобы увеличить шаг / уменьшить период серпантинного потока. Это дает эффект увеличения турбулентности потока рассола, которая уменьшает зоны рециркуляции в бассейне и приводит к улучшению характеристик охлаждения.
[0051] Увеличение шага или уменьшение периода серпантинного потока может быть осуществлено несколькими способами. Например, в существующем бассейне один или больше каналов могут быть разделены путем установки дополнительных перегородок, проходящих по длине и/или ширине канала. Также может быть спроектирован новый бассейн охлаждения с увеличенным числом каналов с большим соотношением размеров и с перегородками, проходящими по ширине каналов, чтобы обеспечить повышенную турбулентность.
[0052] Например, на фиг. 5 показан бассейн охлаждения 50, имеющий два ряда каналов (помеченных как Бассейн 1 - Бассейн 14 на фиг. 5) с впуском 20 и выпуском 22, расположенными рядом друг с другом. Бассейн 50 имеет систему перегородок, которая включает продольную перегородку 52, делящую бассейн пополам и разделяющую два ряда каналов, при этом перегородка 52 заставляет поток рассола совершать два прохода через бассейн 50. Первое число перегородок 54, расположенных по ширине, проходит под по существу прямыми углами от продольной перегородки 52 к стенке бассейна 50, и второе число перегородок 56, расположенных по ширине, проходит от стенки бассейна к продольной перегородке 52. Таким образом бассейн 50 разделен всего на 14 отдельных каналов, каждый из которых имеет соотношение размеров больше, чем соотношения размеров каналов в известном бассейне 100, показанном на фиг. 1. Кроме того, уменьшенный интервал между перегородками 54, 56, расположенными по ширине, приводит к более турбулентному потоку, чем в бассейне 100, и помогает улучшить эффективность охлаждения.
[0053] Как сказано выше, повышенная турбулентность может благоприятствовать улучшению характеристик охлаждения за счет характеристик кристаллизации. Авторы изобретения установили, что предпочтительно увеличить до максимума количество теплоты, удаляемой из рассола в каналах, ближайших к впуску бассейна, и увеличить до максимума кристаллизацию в каналах, ближайших к выпуску бассейна. Поэтому согласно одному варианту осуществления изобретения соотношение размеров каналов бассейна охлаждения увеличивается от впуска до выпуска бассейна, так что турбулентность потока рассола в верхних каналах будет больше, чем турбулентность потока в нижних каналах.
[0054] Хотя бассейн 50 показан как включающий два ряда каналов, это не является обязательным и, по меньшей мере частично, зависит от объема пространства, доступного для бассейна 50. Например, каналы бассейна 50 могут быть вместо этого расположены в один ряд, или они могут быть расположены более чем в два ряда.
[0055] Ниже будет описан еще один вариант осуществления бассейна согласно изобретению со ссылкой на фиг. 6. Бассейн 60 с фиг. 6 включает всего восемь каналов, расположенных в один ряд и обозначенных как 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74 и 76, при этом впуск 20 и выпуск 22 расположены на противоположных концах бассейна 60. Впуск 20 имеет коническую веерообразную форму как в бассейне 50 с фиг. 5, определяемую входом 26 и расходящимися наружу боковыми стенками 38. Однако следует понимать, что бассейн 60 вместо этого может быть выполнен с одним или несколькими впусками 20, 20' и т.д., как в бассейне 10, описанным выше.
[0056] Каналы бассейна 60 имеют большее соотношение размеров, чем каналы бассейнов, показанных на фиг. 1 и 3, т.е. они относительно длинные и узкие. Каналы разделены перегородками 78, имеющими разрывы 80 на их концах, чтобы позволить проход рассола между соседними каналами. Разрывы 80 в соседних перегородках 78 расположены на противоположных концах каналов, чтобы создавать извилистый серпантинный путь потока через бассейн 60. Хотя бассейн 60 показан как имеющий один ряд каналов, следует понимать, что вместо этого он может быть выполнен с двумя рядами каналов, как на фиг. 5, или более чем с двумя рядами каналов.
[0057] Бассейн 60 с фиг. 6 имеет структуру, которая доводит до максимума кристаллизацию в первых двух каналах 62, 64 (верхние каналы) и которая доводит до максимума охлаждение в последних шести каналах 66, 68, 70, 72, 74 и 76 (нижние каналы). В этой связи можно видеть, что верхние каналы 62, 64 имеют первое соотношение размеров, и нижние каналы 66, 68, 70, 72, 74 и 76 имеют второе соотношение размеров. Верхние каналы шире, чем нижние каналы и поэтому имеют меньшее соотношение размеров. Как сказано выше, меньшее соотношение размеров более благоприятно для кристаллизации, чем для охлаждения, тогда как более высокое соотношение размеров дает более турбулентный поток, который благоприятствует охлаждению.
[0058] Хотя на виде в плане с фиг. 6 этого не видно, верхние каналы могут быть глубже, чем нижние каналы. Наличие более мелких нижних каналов также способствует охлаждению, тогда как наличие более глубоких верхних каналов облегчает работу драг по удалению кристаллизованного продукта из верхних каналов.
[0059] На фиг. 7 показана часть впуска 20 бассейна, который может быть похож на бассейн 60 с фиг. 6 и имеет веерообразный впуск 20, через который рассол поступает в первый канал 62. Как в вариантах осуществления с фиг. 5 и 6, впуск 20, показанный на фиг. 7, имеет коническую веерообразную конфигурацию, определяемую входом 26 и расходящимися наружу коническими боковыми стенками 38. Для того, чтобы далее снизить тенденцию рассола к реактивному движению через впуск 20, когда рассол поступает в канал 62, впуск 20 снабжен одной или несколькими конструкциями блокировки потока, также именуемыми в настоящем документе "препятствия". В варианте осуществления с фиг. 7 некоторое число препятствий расположены во впуске 20, причем эти препятствия имеют форму цилиндрических стержней или стоек 82. Однако следует понимать, что препятствия могут иметь разные формы, и что стержни 82 являются только одной из возможных форм препятствий.
[0060] Стержни 82 расположены во впуске 20 между коническими боковыми стенками 38 и нижней частью входа 26, чтобы разбивать струю рассола, поступающую во впуск 20, и распределять поток рассола по существу равномерно по ширине канала 62. На фиг. 7 показаны стержни 82, расположенные по специфической схеме, чтобы выполнить эту задачу. В этой связи стержни 82 расположены несколькими рядами, причем каждый ряд параллелен ширине (W) канала 62 и другому ряду (или рядам) стержней 82. Стержни 82 в каждом ряду отстоят друг от друга на равном расстоянии, и крайние стержни 82 расположены рядом с коническими боковыми стенками 38 так, чтобы предотвращать значительный переток вокруг стержней 82. Стержни 82 в соседних рядах могут быть расположены зигзагообразно, так что поток рассола будет следовать по извилистому пути, когда он проходит через систему стержней 82. Хотя на фиг. 7 показаны два ряда стержней 82, следует понимать, что препятствия могут включать больше или меньше рядов стержней 82, и что стержни 82 необязательно должны быть расположены рядами.
[0061] На фиг. 7 показано специфическое расположение стержней 82 с некоторым интервалом между ними. Согласно этому расположению интервал S1 между соседними стержнями в ряду меньше, чем интервал S2 между стержнями в соседних рядах, и может составлять приблизительно 10-40% от W, полной ширины канала 62. Также, диаметр или ширина каждого препятствия или стержня 82 может составлять приблизительно 5-30% от W. В конкретном расположении, показанном на фиг. 7, интервал S1 составляет приблизительно 20% от W, интервал S2 составляет приблизительно 30% от W, и диаметр D каждого стержня 82 составляет приблизительно 8% от W.
[0062] В дополнение к улучшению распределения потока на впуске первого канала, можно использовать препятствия для улучшения распределения потоков по глубине каналов. Это объяснено ниже со ссылкой на фиг. 6 и 8. На фиг. 8 представлено частичное продольное сечение канала 66 бассейна 60. По ширине канала 66 проходит некоторое число погруженных в рассол препятствий в форме цилиндрических стержней 84. Хотя на фиг. 8 показаны погруженные в рассол препятствия в форме цилиндрических стержней 84, следует понимать, что препятствия могут иметь разные формы, и что стержни 84 являются только одной из возможных форм препятствий.
[0063] Как показано на фиг. 6 и 8, канал 66 включает некоторое число стержней 84, каждый из которых проходит по существу по всей ширине канала 66 и расположен ниже поверхности 86 рассола в канале 66, при этом он расположен на некотором расстоянии над донной стенкой 88 канала 66. Однако следует понимать, что один или больше стержней 84 могут быть расположены на поверхности 86 канала 66 или контактировать с донной стенкой 88. В расположении на фиг. 8 предусмотрены три стержня 84, причем стержни 84 параллельны друг другу и расположены горизонтально и зигзагообразно по длине канала 66 и по глубине (D) канала 66. В этой связи интервал стержней 84 выше донной стенки 88 уменьшается в направлении потока рассола. Когда рассол обтекает стержни 84, как показано стрелками на фиг. 8, создаются потоки с вертикальной компонентой, что приводит к распределению всего потока по глубине канала 66.
[0064] Хотя стержни 84 могут быть расположены в любом месте в любых каналах бассейна 60, наиболее предпочтительно разместить стержни по ширине канала сразу же после разрыва 80 между двумя каналами. Например, как показано на фиг. 6, стержни 84 могут быть расположены сразу же после разрыва 80, разделяющего каналы 64 и 66. Это место расположения стержней 84 помогает уменьшить размер мертвых зон после разрыва 80 и улучшить поток и распределение температур по глубине канала 66.
[0065] Хотя на фиг. 6 и 8 показаны три стержня 84 в конкретной схеме расположения и в конкретном месте, следует понимать, что препятствия не обязательно должны быть цилиндрическими стержнями, что препятствия необязательно должны быть расположены так, как показано на фиг. 8, и что препятствия могут быть расположены после любых разрывов 80 в бассейне 60.
[0066] Хотя изобретение было описано в связи с конкретными вариантами осуществления, которые раскрыты выше и показаны на чертежах, оно не предназначено для ограничения ими. Скорее предполагается, что изобретение включает все варианты осуществления, которые могут подпадать под объем прилагаемой формулы изобретения.
1. Бассейн для охлаждения водного раствора, включающий:
(a) некоторое число каналов, расположенных рядом друг с другом, причем каждый из каналов определен некоторым числом сторон;
(b) впуск, выполненный в боковой стороне одного из упомянутых каналов, для приема упомянутого водного раствора;
(c) выпуск, выполненный в боковой стороне еще одного из упомянутых каналов, для сброса упомянутого водного раствора из бассейна;
(d) по меньшей мере одну перегородку, причем каждая упомянутая перегородка отделяет соседнюю пару упомянутых каналов друг от друга и определяет одну из сторон каждого из каналов, которые она разделяет, причем соседняя пара каналов включает верхний по потоку канал и нижний по потоку канал; и
(e) по меньшей мере один разрыв, причем каждый упомянутый разрыв выполнен в одной из упомянутых перегородок, чтобы позволить водному раствору протекать между верхним каналом и нижним каналом, и причем разрыв имеет длину, которая составляет приблизительно от 10 до 40% от длины сторон каналов;
отличающийся тем, что по меньшей мере один из упомянутых каналов является верхним по потоку каналом, и отличающийся тем, что по меньшей мере один из упомянутых каналов является нижним по потоку каналом, причем верхний канал расположен рядом с впуском, и нижний канал расположен рядом с выпуском, и причем верхний канал имеет другое соотношение размеров, чем нижний канал.
2. Бассейн по п. 1, отличающийся тем, что каждый из разрывов имеет длину, которая составляет приблизительно от 20 до 40% длины сторон каналов.
3. Бассейн по п. 1, отличающийся тем, что каждый из разрывов расположен рядом с концом одной из перегородок.
4. Бассейн по п. 3, отличающийся тем, что бассейн включает некоторое число упомянутых перегородок и некоторое число упомянутых разрывов, и отличающийся тем, что разрывы в соседней паре упомянутых перегородок расположены на противоположных концах упомянутых перегородок.
5. Бассейн по п. 4, отличающийся тем, что перегородки по существу параллельны друг другу.
6. Бассейн по любому одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что по меньшей мере некоторые из каналов имеют в общем прямоугольную форму с парой более длинных сторон и парой более коротких сторон, и отличающийся тем, что перегородки определяют по меньшей мере одну из более длинных сторон каждого упомянутого канала.
7. Бассейн по п. 6, отличающийся тем, что впуск определен впускным отверстием и парой расходящихся наружу стенок, которые придают впуску форму веера.
8. Бассейн по п. 7, отличающийся тем, что каждая из расходящихся наружу стенок впуска проходит наружу от впускного отверстия к одной из более длинных сторон канала, в которой выполнен впуск.
9. Бассейн по п. 8, отличающийся тем, что стороной канала, в которой выполнено впускное отверстие, является одна из более коротких сторон канала.
10. Бассейн по п. 7, отличающийся тем, что впуск снабжен некоторым числом вертикальных препятствий, расположенных между расходящимися наружу стенками.
11. Бассейн по п. 10, отличающийся тем, что препятствия включают некоторое число стержней, расположенных с некоторым интервалом относительно друг друга.
12. Бассейн по п. 11, отличающийся тем, что стержни расположены несколькими рядами, проходящими параллельно ширине канала, в котором выполнен впуск, и отличающийся тем, что соседние ряды расположены зигзагообразно относительно друг друга.
13. Бассейн по п. 1, отличающийся тем, что каналы расположены одним или несколькими рядами.
14. Бассейн по п. 1, отличающийся тем, что верхний канал имеет меньшее соотношение размеров, чем нижний канал, и шире, чем нижний канал.
15. Бассейн по п. 14, отличающийся тем, что верхний канал глубже, чем нижний канал.
16. Бассейн по п. 1, отличающийся тем, что бассейн включает некоторое число упомянутых впусков, расположенных рядом друг с другом.
17. Бассейн по п. 1, отличающийся тем, что каждый из разрывов имеет длину, которая составляет приблизительно от 25 до 35% от длины сторон каналов.
18. Бассейн по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один из каналов снабжен одним или несколькими погруженными в рассол препятствиями, каждое из которых проходит по существу по всей ширине нижнего канала.
19. Бассейн по п. 18, отличающийся тем, что погруженные в рассол препятствия расположены сразу же после разрыва между верхним каналом и нижним каналом.
20. Бассейн по п. 18 или 19, отличающийся тем, что погруженные в рассол изделия включают некоторое число стержней, которые параллельны друг другу и расположены зигзагообразно по длине нижнего канала.
21. Бассейн по п. 20, отличающийся тем, что каждый из стержней расположен между поверхностью нижнего канала и донной стенкой нижнего канала.
