Радиаторная градирня гибридного типа

Авторы патента:

F28C1/00 - Оросительные холодильники непосредственного контакта, например градирни (конструкции сооружений E04H 5/12; холодильные камеры, охлаждаемые орошением F25; конструктивные элементы оросительных холодильников F28F 25/00)

Владельцы патента RU 2787445:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") (RU)

Изобретение относится к теплообменным аппаратам воздушного охлаждения, в частности к градирням, и может быть использовано в области теплотехники и теплоэнергетики. Радиаторная градирня гибридного типа содержит корпус, расположенный на опорных стойках, внутри которого расположен V-образный каскад, состоящий из объемных испарительных панелей и системы орошения, на внешней поверхности корпуса установлены вентилятор, верхние и нижние коллекторы, трубы радиаторов. Система орошения содержит отверстия, выполненные в боковой стенке верхнего коллектора, обращенной к испарительным панелям, причем отверстия направляют воду таким образом, что охлажденная вода попадает на наружную поверхность труб радиаторов, при этом верхний уровень объемных испарительных панелей выполняет функцию каплеотбойника. Технический результат - повышение производительности аппарата, увеличение интенсивности охлаждения жидкости. 2 ил.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам воздушного охлаждения, в частности, к градирням, и может быть использовано в области теплотехники и теплоэнергетики.

Аналогом является камера распределительная продукта аппаратов воздушного охлаждения с трубчатой внутренней полостью и прямоугольной наружной геометрией, содержащая корпус преимущественно в форме прямоугольного параллелепипеда, имеющий переднюю и заднюю грани, выполненные параллельно-плоскими, внутреннюю полость камеры, выполненную в виде параллельных цилиндрических каналов с осью, перпендикулярной осям отверстий для теплообменных труб и пробок, причем отверстия параллельных цилиндрических каналов выходят на торцевую сторону корпуса. Верхняя, нижняя, торцевые грани корпуса камеры распределительной могут иметь любую геометрически неправильную форму: округлую, овальную, форму многогранника вплоть до необработанной поверхности кованого изделия в состоянии поставки [патент RU 2610972, F28F 9/02, F28B 1/06 от 17.02.2017].

Недостатком аналога является сложность обслуживания конструкции, так как она содержит много отверстий, которые авторы прототипа предполагают либо заглушать пробками, либо вставлять теплообменные трубки (развальцовкой, сваркой), при этом выбор, с какими отверстиями как поступать, не очевиден. Так как отверстия небольшие, они могут забиваться отложениями. Также недостатком является большая металлоемкость аппарата.

Прототипом является пассивный радиатор модульного типа [патент RU 2750513, F28F 19/01, F28B 9/04, F28C 3/06 от 29.06.2021], содержащий корпус, расположенный на опорных стойках и представляющий собой каскадный модуль, внутри которого последовательно расположены теплообменные блоки, каскад, состоящий из объемных испарительных панелей, системы орошения; на внешней поверхности корпуса установлены вентиляторы, коллекторы, размещенные в верхней и нижней частях корпуса, отличающийся тем, что корпус пассивного радиатора выполнен удлиненным, с возможностью разделения указанного каскадного модуля на отдельные изолированные блоки посредством разделительных перегородок, а объемные испарительные панели выполнены с возможностью изменения направления воздушного потока, задаваемого направлением каналов, расположенных внутри панелей, при этом указанные испарительные панели установлены на ламелях таким образом, что образуют, по меньшей мере, один V-образный каскадный уровень с системой орошения, при этом вода на испарительные панели подается с помощью оросительных устройств, установленных на коллекторе, находящемся между двумя испарительными панелями, образующими V-образный каскадный уровень.

Недостатком прототипа является низкая интенсивность испарения, как следствие, малая производительность аппарата.

В одном аспекте заявленного решения раскрыта радиаторная градирня гибридного типа, содержащая

корпус, расположенный на опорных стойках, внутри которого расположен V-образный каскад, состоящий из объемных испарительных панелей и системы орошения;

на внешней поверхности корпуса установлены вентилятор, верхние и нижние коллекторы, трубы радиаторов;

отличающаяся тем, что система орошения содержит отверстия, выполненные в боковой стенке верхнего коллектора, обращенной к испарительным панелям, причем отверстия направляют воду таким образом, что охлажденная вода попадает на наружную поверхность труб радиаторов, при этом верхний уровень объемных испарительных панелей выполняет функцию каплеотбойника.

Задачей решения является разработка радиаторной градирни гибридного типа, в которой устранены недостатки аналога и прототипа.

Техническим результатом является повышение производительности аппарата за счет одновременной подачи воды в верхний и нижний коллекторы, увеличение интенсивности охлаждения жидкости, достигаемое за счет дополнительного орошения пучка труб радиатора неиспарившейся охлажденной водой, стекающей по объемным испарительным панелям.

Технический результат достигается тем, что радиаторная градирня гибридного типа, содержит корпус, расположенный на опорных стойках, внутри которого расположен V-образный каскад, состоящий из объемных испарительных панелей, системы орошения; на внешней поверхности корпуса установлены вентилятор, коллекторы, размещенные в верхней и нижней частях корпуса. Согласно настоящему решению система орошения содержит отверстия, выполненные в боковых стенках верхнего коллектора, обращенных к испарительным панелям, причем отверстия направляют воду таким образом, что охлажденная вода попадает на наружную поверхность труб радиаторов, при этом верхний уровень объемных испарительных панелей выполняет функцию каплеотбойника.

Сущность решения поясняется чертежами:

- на фиг. 1 изображен вид радиаторной градирни гибридного типа в разрезе;

- на фиг. 2 - схема движения потоков в радиаторной градирне гибридного типа.

Радиаторная градирня гибридного типа содержит корпус 1, опорные стойки 2 (не показаны на фиг. 1), V-образный каскад, состоящий из объемных испарительных панелей 3, систему орошения 4, вентилятор 5 (не показан на фиг. 1), верхние коллекторы 6 и нижние коллекторы 7, трубы радиаторов 8, штуцер 9 выхода воздуха, штуцера 10, 11 ввода воды, и штуцера 12 вывода воды (не показаны на фиг. 1). Система орошения 4 содержит отверстия, выполненные в боковых стенках верхнего коллектора 6, обращенных к испарительным панелям 3, причем за счет своего местоположения отверстия направляют воду таким образом, что охлажденная вода поступает на каждую из испарительных панелей 3, стекая по которым, она достигает наружной поверхности труб радиаторов 8. При этом верхний уровень объемных испарительных панелей 3 выполняет функцию каплеотбойника.

Предлагаемая радиаторная градирня гибридного типа работает следующим образом.

Поток воды, подаваемый в радиаторную градирню, делится на две части. Первая часть воды поступает через штуцера 10, попадает в верхние коллекторы 6, заполняя их сверху вниз, откуда системой орошения 4 через выполненные в стенке коллекторов 6 отверстия распределяется по наклонной поверхности объемных испарительных панелей 3, образующих V-образный каскад. При движении воды по поверхности объемных испарительных панелей 3 происходит многократное дробление и коалесценция за счет постоянного обновления поверхности жидкости на панелях 3 за счет непрерывного перераспределения воды на них для выравнивания расхода. Вытекая через отверстия системы орошения, вода дробится, далее при соударении с поверхностью панели 3 также происходит дробление капель воды и их укрупнение. На поверхности панелей 3 формируется пленочный слой стекающей воды, капли падают с вышерасположенных панелей 3 на нижние. При этом, воздух, поступающий снизу, движется в зазоре между панелями 3 и срывает капли жидкости, унося их по направлению своего движения.

Благодаря этому увеличиваются коэффициенты тепло- и массоотдачи и, как следствие, интенсивность ее испарения и охлаждения. При этом верхний уровень объемных испарительных панелей 3 выполняет функцию каплеотбойника для улавливания и сепарации капель воды, унесенных из градирни. Вторая часть воды, не контактируя непосредственно с воздухом, подается снизу через штуцера 11 в нижние коллекторы 7, откуда поступает в трубы радиаторов 8, после прохождения которых отводится из верхней части коллекторов 7 через штуцера 12. Причем трубы радиаторов 8 снаружи омываются потоком стекающей по испарительным панелям 3 воды и обдуваются потоком воздуха, нагнетаемым вентилятором 5. Охлажденная таким образом вода (первый поток), является хладагентом для второго потока жидкости, движущейся в трубном пространстве радиаторов 8. Попадая на наружную поверхность труб радиаторов 8, вода забирает тепло от воды, проходящей по трубам радиаторов 8, и частично испаряется. Воздух, всасываемый вентилятором 5, поступает в градирню, обтекая трубы радиаторов 8, и движется навстречу стекающей по объемным испарительным панелям 3 пленке воды. Теплый воздух отводится через штуцер 9. Первый поток собирается в поддон для охлажденной воды (на фигурах не показан).

Наличие панелей 3 обеспечивает высокую эффективную площадь, равномерное распределение воды, низкую склонность к забивке отложениями, а нижние коллекторы 7 с трубами радиаторов 8 обеспечивают дополнительные зоны охлаждения, что позволяет эффективнее достичь технического результата. Запуск в работу коллекторов 6, 7 зависит от характеристик атмосферного воздуха, поступающего в градирню, и требуемых характеристик охлажденной воды. Таким образом, можно определять, когда использовать в работе верхние коллекторы 6 и нижние коллекторы 7, к примеру, используя только те, которые расположены с правой стороны корпуса или наоборот.

В предлагаемой радиаторной градирне гибридного типа обеспечивается более равномерное распределение потока за счет распределения по объемным испарительным панелям 3, охлаждение воды происходит при непосредственном контакте с воздухом и через стенку труб радиаторов 8, что увеличивает интенсивность охлаждения и производительность аппарата. При достаточно низкой температуре воздуха подача воды через штуцер 10 может быть полностью прекращена. Поскольку у градирен существует проблема обледенения, то эту проблему можно решить за счет отсутствия непосредственного контакта воды с воздухом, не осуществляя подачу первого потока воды через штуцера 10.

Следует также отметить, что вода может подаваться в штуцера 10 одновременно или может быть задействован только один из них. Работа нижних коллекторов 7 также предусматривает одновременное параллельное заполнение водой труб радиаторов 8, что позволяет увеличить производительность градирни. За счет того, что увеличивается площадь контакта, но при этом вода в трубах радиаторов 8 охлаждается не только воздухом, но и за счет воды, орошающей их поверхность. То есть тепломассообмен между потоками происходит на поверхности труб радиаторов 8, после того как вода покинула корпус градирни. Одновременно происходит теплообмен между потоками через стенку труб радиатора. Также за счет увеличения площади поверхности контакта фаз при распределении воды по V-образному каскаду, и наружной поверхности труб радиаторов, нет необходимости в перераспределителях жидкости, как в прототипе.

Кроме того, имеется возможность последовательного заполнения труб подключения работы радиаторов 8, что при прочих равных условиях позволит увеличить эффективность охлаждения воды по сравнению с прототипом.

Таким образом, благодаря организации нескольких блоков теплообмена достигается увеличение интенсивности охлаждения жидкости и увеличение производительности, простота элементов дает возможность снижения металлоемкости конструкции.

Радиаторная градирня гибридного типа, содержащая корпус, расположенный на опорных стойках, внутри которого расположен V-образный каскад, состоящий из объемных испарительных панелей и системы орошения, на внешней поверхности корпуса установлены вентилятор, верхние и нижние коллекторы, трубы радиаторов, отличающаяся тем, что система орошения содержит отверстия, выполненные в боковой стенке верхнего коллектора, обращенной к испарительным панелям, причем отверстия направляют воду таким образом, что охлажденная вода попадает на наружную поверхность труб радиаторов, при этом верхний уровень объемных испарительных панелей выполняет функцию каплеотбойника.

Похожие патенты:

Вентиляторная градирня // 2779196

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к вентиляторным градирням. Градирня состоит из корпуса с установленным на нем вентилятором и окнами для входа воздуха, водораспределительным устройством, оросителем и водосборным бассейном.

Тепломассообменный блок эжекционной градирни // 2774749

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в эжекционных градирнях. В тепломассообменном блоке, представляющем собой два ряда малогабаритных эжекционных узлов, смонтированных на противоположных водосливах с уклоном навстречу друг к другу, эжекционный узел состоит из окна воздухозаборного, канала эжекционного, коллектора лучевого и форсунок.

Башенная градирня // 2771796

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к конструкциям башенных градирен с естественной тягой, широко применяемым в системах оборотного водоснабжения в различных отраслях промышленности. Башенная градирня содержит выполненную из стального каркаса, облицованного обшивкой, вытяжную башню, которая выполнена из стержневых элементов, соединяемых с помощью болтовых соединений и образующих пространственную решетчатую конструкцию с поверхностью гиперболоида вращения и обшивкой, причем из стержневых элементов предварительно собраны треугольной формы модули, которые при монтаже каркаса вытяжной башни соединены между собой посредством болтовых соединений, причем на образующих треугольную форму стержневых элементах модулей закреплены, например, посредством сварки стальные ригели, стержневые элементы выполнены из труб, которые соединены болтовым соединением между собой с образованием треугольной формы посредством монтажных соединительных узлов, выполненных в виде составной стойки, собранной из жестко соединенных друг с другом сплошного в поперечном сечении стального стержня и стальной трубы, причем стальной стержень выполнен с радиально жестко закрепленными на нем посредством сварки вдоль стержня стальными ребрами, в которых выполнены отверстия, и закрепленными на стальном стержне кольцевыми ребрами жесткости, на стальной трубе со стороны ее свободного конца вдоль стальной трубы установлены жестко соединенные с ней посредством сварки два плоских диаметрально противоположно расположенных стальных ребра с отверстиями, модули в каркасе вытяжной башни установлены таким образом, что один из стержневых элементов расположен горизонтально, а два других стержневых элемента блока образуют боковые стороны образованного ими треугольника и ригели закреплены на этих стержневых элементах, горизонтальный стержневой элемент блока снабжен расположенной с наружной стороны относительно каркаса решетчатой полкой в виде стальной фермы, образованной горизонтально расположенным стальным стержнем, жестко соединенным посредством коротких стальных стержней с горизонтальным стержневым элементом блока и посредством стальных подкосов с боковыми стержневыми элементами блока, при этом в собранном каркасе вытяжной башни стержневые элементы смежных блоков соединены между собой посредством радиальных ребер, соединенных посредством болтового соединения через отверстия, выполненные в радиальных ребрах и стержневых элементах блоков, а горизонтальные стальные стержни полок смежных блоков соединены между собой посредством болтового соединения с диаметрально противоположно расположенными стальными ребрами монтажных соединительных узлов через выполненные в них отверстия с образованием снаружи стального каркаса горизонтальных кольцевых ребер поперечной жесткости стального каркаса вытяжной башни, стальной каркас вытяжной башни установлен на железобетонном кольцевом фундаменте, на котором под каждым из нижних блоков стального каркаса установлены отдельно стоящие железобетонные блоки с опорой стального каркаса на последние, стальной каркас обшит профилированными листами, прикрепленными к ригелям блоков стального каркаса, а внутри последнего установлена водоохладительная система с системой водораспределения с различной плотностью орошения центральной и периферийной зон орошения для летнего и зимнего периодов работы, включающая также оросительное устройство, водоуловительное устройство, нижнее и верхнее противообледенительные устройства градирни, в стальном каркасе установлена система улавливания льда, выполненная в виде балочной клети, собираемой на болтовых соединениях из стального проката, поверх которой предусмотрен решетчатый настил с малым аэродинамическим сопротивлением, нижняя часть стального каркаса вытяжной башни выполнена с системой регулирования подачи воздуха, выполненной в виде легкомодульной системы поворотных щитов с приводом их поворота, а под стальным каркасом выполнен водосборный бассейн градирни.

Способ очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов в приземном слое // 2771038

Изобретение относится к области прикладной метеорологии и экологии. Способ заключается в создании естественной конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха в башне для получения восходящего потока воздуха, способствующего появлению циркуляционного движения вблизи башни, созданию тяги, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы.

Всепогодная башенная градирня // 2752683

Изобретение относится к области энергетики. Всепогодная башенная градирня содержит водосборный бассейн охлажденной воды, установленный над ним вертикальный корпус, открытый снизу для забора атмосферного воздуха, сверху – для выхода паровоздушной смеси и содержащий внутри корпуса оросительное, водораспределительное и каплеуловительное устройства, а над корпусом установлен пароуловитель в виде сообщенного с атмосферой купола с конденсаторным желобом, соединенным трубчатыми каналами стока воды с внутренней частью корпуса градирни и окном для выхода в атмосферу осушенной паровоздушной смеси.

Секционная градирня // 2743901

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к градирням систем оборотного водоснабжения электростанций и промышленных предприятий. Секционная градирня содержит башню, в башне по ее окружности установлены внутренняя и периферийная водоохлаждающие секции, при этом каждая из секций снабжена установленными в башне друг над другом последовательно сверху вниз водоуловителем, водораспределительными трубопроводами и оросителем, при этом ороситель выполнен общим для внутренней и периферийной водоохлаждающих секций в виде трапецеидальных секторов, расположенных вокруг вертикальной трансмиссионной шахты, каждый из секторов образован двумя горизонтальными радиально расположенными металлическими балками, на балках установлен металлический сетчатый настил, в котором в его периферийной части выполнен технологический проем с сетчатой крышкой с возможностью установки относительно него транспортера для подачи с его помощью через технологический проем блоков оросителя при монтаже из блоков оросителя на сетчатом настиле оросителя и демонтаже блоков оросителя.

Плавучая установка для охлаждения циркуляционной воды // 2743442

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано, в частности, для охлаждения циркуляционной воды тепловых электростанций (ТЭС). Установка для охлаждения циркуляционной воды содержит корпус с воздуховходными окнами в нижней части и расположенные в корпусе последовательно сверху вниз каплеуловитель, трубопровод водораспределительной системы, снабженный водоразбрызгивающими соплами с факелом распыла, направленным вниз в сторону размещенного над источником водоснабжения оросителя, а также установленный наверху корпуса вентилятор.

Градирня низкого давления для дистилляции воды // 2743154

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может применяться для охлаждения конденсатора теплового насоса, двигателей генераторов и конденсаторов в электростанциях, а также для получения дистиллированной воды для питья или для технологического использования. В градирне низкого давления для дистилляции воды, состоящей из герметичного сосуда, каплеуловителя, основного теплообменника, разбрызгивателя воды и трубопроводов для подачи и отвода нагретой и охлажденной воды, поплавкового клапана, датчика концентрации соли, клапана для сброса воды и циркуляционного насоса для передачи воды из нижней части сосуда в разбрызгиватель воды в верхней части сосуда, согласно предлагаемому изобретению, добавляется вакуумный насос, который вызывает кипение и испарение воды при низком давлении и температуре, а образованный при этом пар подается во вторичный теплообменник для полной конденсации.

Кулер для регулирования климата // 2734834

Изобретение относится к области физики атмосферы и прикладной метеорологии. Устройство содержит средство для создания потока восходящего воздуха в атмосферу и включает 2 и более инжекторов и 3-33 винтовых вентилятора с электроприводом общей производительностью одного инжектора не менее 50000 м3/сек и скоростью вывода влажного воздуха не менее 40 м/сек.

Способ и система регулирования градирни // 2724912

Изобретение относится к области энергетики. Способ регулирования операции сброса жидкости из коллектора градирни включает в себя следующие этапы: проверка сигнала активации соленоидного клапана (EV) сброса коллектора, определение значения расхода жидкости, текущей между входным отверстием и выходным отверстием коллектора, с целью обеспечения операции сброса жидкости, содержащейся в коллекторе, при этом указанная операция сброса разрешается при условии, что определенное значение расхода жидкости, текущей между входным отверстием и выходным отверстием коллектора, как минимум равно эталонному пороговому значению, и при этом указанная операция сброса запрещается, если определенное значение расхода жидкости является нулевым или ниже указанного эталонного порогового значения.