ES2289469T3 - Boquilla de distribucion y metodo para la humectacion de una zona predeterminable con tal boquilla de distribucion. - Google Patents

Abstract

Una boquilla de distribución para la distribución de un fluido (2) que comprende un dispositivo de sujeción (3) para la fijación de un elemento de dispersión (4), así como una boquilla de entrada (5) con una abertura de la boquilla (6) para someter el elemento de dispersión (4) al fluido (2), donde el elemento de dispersión (4) presenta una pluralidad de perforaciones de pulverización (7) para la generación de chorros de pulverización (8) a partir del fluido (2), caracterizada porque las perforaciones de pulverización (7) se configuran y se disponen respecto a un eje central (M) del elemento de dispersión (4) de tal modo, que durante el funcionamiento, un ángulo de emisión (alfa) de los chorros de pulverización (8) varía dependiendo de una amplitud fi medida alrededor del eje central (M) de acuerdo con un esquema predeterminable.

Description

Boquilla de distribución y método para la humectación de una zona predeterminable con tal boquilla de distribución.

La invención se refiere a una boquilla de distribución para la distribución de un fluido y a un método para la humectación de una región predeterminable alrededor de la boquilla de distribución de acuerdo con los términos generales de la reivindicación independiente de la respectiva categoría. Además la invención se refiere a una torre de refrigeración con tal boquilla de distribución, que se puede accionar según un método de acuerdo con la invención.

Las boquillas de distribución se emplean ampliamente como boquillas de pulverización para la pulverización de un fluido en un dispositivo de refrigeración, particularmente en torres de refrigeración. En el marco de esta solicitud se tiene que entender por una torre de refrigeración cada componente de un circuito de refrigeración abierto o cerrado, que comprenda una cubierta abierta o cerrada y que comprende las boquillas de distribución en el sentido de esta solicitud para la refrigeración del fluido. En tales instalaciones, el fluido que se tiene que refrigerar, como, a modo de ejemplo, el agua de refrigeración de una central de carbón, de gas o nuclear o un correspondiente fluido de refrigeración de otro dispositivo técnico, en el que se produce durante el funcionamiento el calor que se tiene que evacuar, se pulveriza mediante una o varias boquillas de distribución para la refrigeración en un segundo medio, a modo de ejemplo, en aire, en el interior de la torre de refrigeración, por lo que el fluido puede emitir una parte de su energía calorífica al entorno.

El fluido no tiene que ser necesariamente agua. También se puede considerar cualquier otro refrigerante líquido, como, a modo de ejemplo, alcohol, o incluso un gas que se tiene que refrigerar, como fluido que se tiene que distribuir o pulverizar en la boquilla de distribución.

A partir del documento DE 1 947 898 se conoce, a modo de ejemplo, una boquilla de distribución en forma de una boquilla pulverizadora, que comprende una boquilla y un elemento de dispersión cónica provisto de una pluralidad de aberturas, así como un dispositivo de sujeción que sujeta el elemento de dispersión a distancia respecto a la boquilla se ensancha alejándose de la misma. Para la humectación de un entorno de la boquilla de distribución se conduce un chorro de líquido desde la boquilla sobre el elemento de dispersión cónico, que diverge en la dirección del flujo del chorro de líquido, donde por las aberturas, que se disponen en círculos concéntricos alrededor de un eje central del elemento de dispersión, se genera alrededor del eje central un campo de simetría rotativa de chorros de pulverización.

Una gran torre de refrigeración, a modo de ejemplo, una torre de refrigeración de una central eléctrica para la generación de energía eléctrica, puede comprender varios miles de tales boquillas de distribución, que se pueden distribuir uniformemente sobre una superficie base de varios miles de metros cuadrados. Las boquillas se pueden disponer, por ejemplo, sobre una red rectangular o cuadrada que está formada por un sistema de conducciones de suministro y que suministra a las boquillas de distribución el agua de refrigeración. El agua de refrigeración se pulveriza en la torre de refrigeración, de manera que el agua de refrigeración puede ceder una parte de su energía calorífica al aire de refrigeración situado en la torre de refrigeración.

Las boquillas de distribución conocidas a partir de la técnica antecedente, como por ejemplo, las boquillas pulverizadoras del documento DE 1 947 898, se disponen preferiblemente con una separación relativamente estrecha entre sí, para que, por la superposición de las superficies que se pueden pulverizar por boquillas pulverizadoras individuales, se pueda conseguir una utilización más o menos completa de la superficie que se tiene que pulverizar en la torre de refrigeración. Ya que las boquillas pulverizadoras conocidas, como se ha explicado anteriormente, suministran una imagen de pulverizado esencialmente con simetría rotativa, se producen zonas totalmente o parcialmente no irrigadas o mal irrigadas, que aportan, para el intercambio de calor y sustancias, ninguna contribución o solamente una no esencial. O las zonas humedecidas por boquillas pulverizadoras adyacentes se superponen lo suficiente, lo que sin embargo tiene como consecuencia que, debido a la geometría circular, se humedecen diferentes zonas con diferente intensidad, lo que tiene como consecuencia efectos térmicos no deseados y disminuye considerablemente la eficacia de la refrigeración. Esto se manifiesta particularmente en la zona del borde, a modo de ejemplo, en torres de refrigeración con superficie base rectangular, ya que sobre todo en las zonas de las paredes de la torre de refrigeración se generan zonas no irrigadas o se pulverizan cantidades considerables de agua de refrigeración a paredes limitantes, donde apenas tienen contacto con el aire de refrigeración que fluye por la misma. Se entiende que los efectos negativos que se han descrito anteriormente son mayores cuanto menor sea la superficie base de la torre de refrigeración y menor sea el número de las boquillas pulverizadoras por unidad de superficie. Estos efectos se manifiestan de forma particularmente espectacular en torres de refrigeración pequeñas, que en un caso dado están equipadas solamente con una o unas pocas boquillas pulverizadoras. En tales unidades pequeñas puede disminuir, debido a los efectos descritos, el rendimiento de refrigeración hasta tal punto, que ya no parece razonable un uso eficaz de las boquillas pulverizadoras conocidas a partir de la técnica antecedente.

Por lo tanto, partiendo de la técnica antecedente, es un objetivo de la invención proponer una boquilla de distribución mejorada para una torre de refrigeración, así como un método mejorado para la humectación de una zona predeterminable alrededor de una boquilla de distribución, por lo que se consigue una mejora de la refrigeración en comparación con las boquillas pulverizadoras conocidas, de manera que el proceso de refrigeración se puede realizar considerablemente más eficaz y con economía de energía de forma más ventajosa, y por tanto, más económica.

Los objetos de la invención que solucionan estos objetivos desde el punto de vista de los aparatos y de la técnica del proceso se definen por las características de la reivindicación independiente de la respectiva categoría.

Las reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones particularmente ventajosas de la invención.

La boquilla de distribución de acuerdo con la invención para la distribución de un fluido comprende un dispositivo de sujeción para la fijación de un elemento de dispersión, así como una boquilla de entrada con una abertura de la boquilla para someter el elemento de dispersión al fluido, donde el elemento de dispersión presenta una pluralidad de perforaciones de pulverización para la generación de chorros de pulverización a partir del fluido. Las perforaciones de pulverización se configuran de tal modo y se disponen respecto a un eje central del elemento de dispersión, que en el estado de funcionamiento, un ángulo de emisión de los chorros de pulverización varía dependiendo de una amplitud medida alrededor del eje central de acuerdo con un esquema predeterminable.

Debido a que el ángulo de emisión de los chorros de pulverización, en la boquilla de distribución de acuerdo con la invención varía con la amplitud alrededor del eje central de acuerdo con un esquema predeterminable, es posible humedecer superficies con cualquier límite alrededor de la boquilla de distribución de acuerdo con la invención de forma completamente uniforme con el fluido, a modo de ejemplo, con agua de refrigeración.

Para ello, a la boquilla de entrada se suministra el fluido, por ejemplo, el agua de refrigeración u otro refrigerante adecuado liquido o gaseoso, mediante una conducción de alimentación con una presión de alimentación predeterminable, de manera que el fluido abandona con una presión de trabajo predeterminable la boquilla de entrada por la abertura de la boquilla y somete el elemento de dispersión al fluido para la formación de chorros de pulverización. Los chorros de pulverización se forman por la pluralidad de perforaciones de pulverización del elemento de dispersión, donde las perforaciones de pulverización se configuran y se disponen respecto al eje central del elemento de dispersión de tal modo, que a los chorros de pulverización, dependiendo de la amplitud, se les otorgan diferentes ángulos de emisión, de manera que, debido a las parábolas de los chorros de pulverización, se puede humedecer una región con bordes geométricos predeterminables. De este modo se pueden humedecer regiones ovales, regiones triangulares, regiones rectangulares, particularmente también cuadradas, o superficies limitadas de cualquier otro modo uniformemente alrededor de la boquilla de distribución.

Las propias perforaciones de pulverización, que se disponen alrededor del eje central del elemento de dispersión, pueden estar limitadas de manera conocida redondas, elípticas, triangulares, rectangulares, con forma de un segmento de arco, o con cualquier otra forma adecuada. Ventajosamente, pero no necesariamente, una o varias limitaciones laterales de la pared de estas aberturas divergen alejándose de la boquilla de entrada respecto al eje central del elemento de dispersión.

En un ejemplo de realización particularmente preferido de la boquilla de distribución de acuerdo con la invención, el ángulo de emisión de los chorros de pulverización varía dependiendo de una distancia respecto al eje central del elemento de dispersión. Esto quiere decir que las perforaciones de pulverización se configuran y se disponen respecto al eje central en el elemento de dispersión de tal modo, que el ángulo de emisión de los chorros de pulverización es una función de la amplitud, y también de la distancia de la perforación de pulverización respecto al eje central.

En un ejemplo de realización particularmente relevante para la práctica, las perforaciones de pulverización se configuran y se disponen respecto al eje central del elemento de dispersión de tal modo, que el ángulo de emisión de los chorros de pulverización, como función de la amplitud y de la distancia respecto al eje central, varía de tal modo que una superficie base esencialmente rectangular alrededor de la boquilla de distribución se puede humedecer uniformemente. Esto quiere decir que las perforaciones de pulverización se disponen y configuran de tal modo, que los chorros de pulverización se distribuyen en trayectorias diferentes, por ejemplo, con forma de parábola, dependiendo de la amplitud y dependiendo de la distancia al eje central del elemento de dispersión sobre una superficie base esencialmente rectangular.

Por una disposición adecuada de varias de tales boquillas de distribución en una retícula, a modo de ejemplo, en el interior de una torre de refrigeración, es posible que las superficies humedecidas por boquillas de distribución adyacentes se pongan en contacto por sus cantos rectos, de manera que, por ejemplo, una superficie rectangular se humedece por varias boquillas de distribución de tal manera, que esencialmente no se presenta superposición de las regiones humedecidas por las diferentes boquillas de distribución y también se pueden evitar pérdidas marginales, a modo de ejemplo, en una torre de refrigeración rectan-
gular.

Ventajosamente pero no necesariamente, las perforaciones de pulverización se disponen en círculos concéntricos con radios predeterminables a distancia alrededor del eje central. Evidentemente, las perforaciones de pulverización en casos especiales también se pueden disponer de otro modo, por ejemplo, sobre trayectorias paralelas elípticas, sobre trayectorias limitadas de forma recta, y sobre trayectorias rectangulares o triangulares o particularmente también de cualquier otra forma adecuada en el elemento de dispersión.

El propio elemento de dispersión comprende preferiblemente una forma hueca que se ensancha con forma de embudo respecto al eje central y en una dirección opuesta a la abertura de la boquilla. El elemento de dispersión, a modo de ejemplo, puede presentar un corte transversal curvado de forma cóncava.

En otros ejemplos de realización de la boquilla de distribución de acuerdo con la invención, el elemento de dispersión tiene un corte transversal esencialmente triangular y en una realización preferida adicional, el elemento de dispersión presenta un corte transversal curvado de forma convexa. Evidentemente, para requerimientos particulares, el corte transversal del elemento de dispersión también puede presentar cualquier otra forma adecuada.

El método de acuerdo con la invención para la humectación de una región predeterminable alrededor de una boquilla de distribución con un fluido, se realiza con una boquilla de distribución que comprende un dispositivo de sujeción para la fijación de un elemento de dispersión, así como una boquilla de entrada con una abertura de la boquilla para someter el elemento de dispersión al fluido, donde el elemento de dispersión presenta una pluralidad de perforaciones de pulverización para la generación de chorros de pulverización a partir del fluido y las perforaciones de pulverización se configuran y se disponen respecto a un eje central del elemento de dispersión de tal modo, que en el estado de funcionamiento, un ángulo de emisión de los chorros de pulverización varía dependiendo de una amplitud medida alrededor del eje central de acuerdo con esquema predeterminado. De acuerdo con la invención, el ángulo de emisión de los chorros de pulverización se ajusta de modo que se humedece uniformemente una región esencialmente rectangular alrededor de la boquilla de distribución.

Por lo demás, la invención también se refiere a un dispositivo de refrigeración, particularmente una torre de refrigeración, con una de las boquillas de distribución que se han descrito anteriormente con más detalle, que se puede accionar según un método de acuerdo con la invención.

La invención se explicará a continuación con más detalle mediante el dibujo esquemático. Se muestra:

En la Fig. 1 un corte de la una boquilla de distribución de acuerdo con la invención;

En la Fig. 2 un corte a lo largo de la línea 11-11 de acuerdo con la Fig. 1.

La Fig. 1 muestra, en una representación esquemática, una boquilla de distribución de acuerdo con la invención, que en lo sucesivo se indica en su totalidad con la referencia 1. La boquilla de distribución 1 para la distribución de un fluido 2 comprende un dispositivo de sujeción 3, en el que se fija un elemento de dispersión 4 y una boquilla de entrada 5 con una abertura de la boquilla 6. La abertura de la boquilla 6 se estrecha hasta una abertura de salida 61 en dirección al elemento de dispersión 4, donde la boquilla de entrada 5, de acuerdo con la representación, se coloca debajo del elemento de dispersión 4 en el dispositivo de sujeción 3 de tal manera, que el elemento de dispersión 4 para la formación de chorros de pulverización 8 se puede someter, a través de la abertura de salida 61, al fluido 2. La parte inferior de la boquilla de entrada 5 de acuerdo con la representación presenta una abertura de entrada 51 para el fluido 2, de manera que la boquilla de entrada 5 se puede alimentar por la abertura de entrada 51 de una conducción de alimentación 9, que se une con la boquilla de distribución 1, con fluido 2. El fluido 2 en la conducción de alimentación 9 se encuentra preferiblemente bajo una presión de alimentación predeterminable, de manera que el fluido 2 abandona con una presión de trabajo predeterminable la boquilla de entrada 5 por la abertura de la boquilla 6 y de este modo, somete el elemento de dispersión 4, para la formación de chorros de pulverización 8, al fluido 2. Mediante una unidad de control y/o regulación no mostrada en la Fig. 1, sin embargo, conocida, se puede adaptar la presión de trabajo influyendo sobre la presión de alimentación durante el funcionamiento de la boquilla de distribución 1 a los respectivos requerimientos necesarios de la potencia de refrigeración de la torre de refrigeración y/o a los requerimientos del transporte del fluido 2.

El elemento de dispersión 4 presenta, en el ejemplo de realización preferido mostrado en la Fig. 1, una forma hueca que se extiende respecto al eje central M con forma de embudo, en una dirección opuesta a la abertura de la boquilla 6 con un corte transversal curvado de forma cóncava.

Para la formación de los chorros de pulverización 8 y para la formación de su ángulo de emisión \alpha, el elemento de dispersión 4 presenta una pluralidad de perforaciones de pulverización 7, que se disponen preferiblemente, pero no necesariamente, como se representa esquemáticamente en la Fig. 1, sobre círculos concéntricos con radio R en la distancia A del eje central M.

En el ejemplo de realización representado en la Fig. 1, las perforaciones de pulverización 7 se realizan como aberturas esencialmente cilíndricas con un corte transversal circular, donde un eje central 71 de la perforación 7 se inclina de tal modo respecto a un plano imaginario vertical respecto al eje central M con el ángulo de emisión \alpha, que el correspondiente chorro de pulverización 8 formado por la perforación de pulverización 7 abandona esencialmente con el mismo ángulo de emisión \alpha la perforación de pulverización 7. El ángulo \alpha no depende solamente de la distancia A de la perforación de pulverización 7 hacia el eje central M, sino también de la amplitud \phi, con la que la perforación de pulverización 7 se dispone respecto al eje central M. De este modo, mediante la selección adecuada de los diferentes ángulos de emisión \alpha dependiendo de la distancia A hasta el eje central M y dependiendo de la amplitud \phi medida alrededor del eje central M, se puede generar una imagen de pulverización sin simetría rotativa de la boquilla de distribución, como se explicará mediante la Fig. 2 con más detalle.

En la Fig. 2 se muestra de forma esquemática un corte a lo largo de la línea II-II de acuerdo con la Fig. 1. Las perforaciones de pulverización 7 se disponen en círculos concéntricos con radio R en la distancia A alrededor del eje central M. Los respectivos ejes centrales 71, 72 de diferentes perforaciones de pulverización 7 están inclinados de tal modo respecto a un plano imaginario vertical respecto al eje central M con el ángulo de emisión \alpha, que el correspondiente chorro de pulverización 8 formado por la perforación de pulverización 7 abandona con esencialmente el mismo ángulo de emisión \alpha la perforación de pulverización 7. El ángulo de emisión \alpha de los chorros de pulverización 8 varía dependiendo de la distancia A hasta el eje central M, y también dependiendo de la amplitud \phi, con la que la perforación de pulverización 7 se dispone respecto al eje central M.

En el elemento de dispersión 4 representado en la Fig. 2, las perforaciones de pulverización 7 se disponen de tal modo que por la boquilla de distribución 1 se puede humedecer de forma uniforme una región esencialmente cuadrada 10 con fluido 2. Para explicar la configuración y disposición de acuerdo con la invención de las perforaciones de pulverización 7 se dibujan, a modo de ejemplo, dos chorros de pulverización 81 y 82, que parten de dos perforaciones de pulverización 7 diferentes con diferentes ejes centrales 71 y 72. Las dos perforaciones 7 diferentes con los respectivos ejes centrales 71 y 72 se disponen con la misma distancia A con el mismo radio R, sin embargo, con dos amplitudes \phi_{1} y \phi_{2} diferentes respecto al eje central M del elemento de dispersión 4. Para que por la boquilla de distribución 1 se pueda humedecer uniformemente una región esencialmente cuadrada 10, el chorro de pulverización 81 tiene un ángulo de emisión \alpha_{1} y el chorro de pulverización 82 un ángulo de emisión \alpha_{2}, donde, en el presente ejemplo, el ángulo de emisión \alpha_{1} tiene un menor valor que el ángulo de emisión \alpha_{1}, ya que el chorro de pulverización 81 discurre en el sentido de una diagonal de la región limitada de forma cuadrada 10 que se tiene que humedecer, y por tanto, tiene que superar una mayor distancia que el chorro de pulverización 72, que debido a esto abandona la respectiva perforación de pulverización 7 con un mayor ángulo de
emisión \alpha_{2}.

Por una disposición adecuada de varias de tales boquillas de distribución 1 en una retícula rectangular, a modo de ejemplo, en el interior de una torre de refrigeración, es posible que las regiones 10 humedecidas por boquillas de distribución 1 contiguas se pongan en contacto por sus cantos rectos, de manera que, por ejemplo, se puede humedecer una mayor superficie por varias boquillas de distribución 1 de tal modo, que esencialmente no se presenta superposición de las regiones 10 humedecidas por las diferentes boquillas de distribución 1 y también se evitan pérdidas marginales, a modo de ejemplo, en una torre de refrigeración rectangular.

Por el empleo de la boquilla de distribución de acuerdo con la invención es posible irrigar de forma completamente uniforme regiones y superficies con cualquier límite, particularmente regiones rectangulares o cuadradas, sin que queden zonas no irrigadas o irrigadas de forma insuficiente o determinadas regiones se irriguen por dos o más boquillas de distribución diferentes simultáneamente y con superposición. De este modo se superan completamente las desventajas conocidas que se producen en las boquillas de distribución conocidas a partir de la técnica antecedente con imagen de pulverización de simetría rotativa. Por tanto, se consigue particularmente una considerable mejora de la refrigeración en comparación con las boquillas de distribución conocidas, de manera que el proceso de refrigeración se puede realizar considerablemente más eficaz y más ventajoso en la economía de energía, y por tanto, de forma más
económica.

Claims (10)

1. Una boquilla de distribución para la distribución de un fluido (2) que comprende un dispositivo de sujeción (3) para la fijación de un elemento de dispersión (4), así como una boquilla de entrada (5) con una abertura de la boquilla (6) para someter el elemento de dispersión (4) al fluido (2), donde el elemento de dispersión (4) presenta una pluralidad de perforaciones de pulverización (7) para la generación de chorros de pulverización (8) a partir del fluido (2), caracterizada porque las perforaciones de pulverización (7) se configuran y se disponen respecto a un eje central (M) del elemento de dispersión (4) de tal modo, que durante el funcionamiento, un ángulo de emisión (\alpha) de los chorros de pulverización (8) varía dependiendo de una amplitud \phi medida alrededor del eje central (M) de acuerdo con un esquema predeterminable.

2. La boquilla de distribución de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el ángulo de emisión (\alpha) de los chorros de pulverización (8) varía dependiendo de una distancia (A) respecto al eje central (M).

3. La boquilla de distribución de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que las perforaciones de pulverización (7) se configuran y se disponen respecto al eje central (M) del elemento de dispersión (4) de tal modo, que el ángulo de emisión (\alpha) de los chorros de pulverización (8) como función de la amplitud (\phi) y de la distancia (A) del eje central (M), varía de tal modo que se puede humedecer uniformemente una superficie base (9) esencialmente rectangular alrededor de la boquilla de distribución.

4. La boquilla de distribución de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que las perforaciones de pulverización (7) se disponen en círculos concéntricos (K) con radios (R) predeterminables en la distancia (A) alrededor del eje central (M).

5. La boquilla de distribución de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que el elemento de dispersión (4) presenta una forma hueca que se ensancha en forma de embudo respecto al eje central (M) y en una dirección alejada de la abertura de la boquilla (6).

6. La boquilla de distribución de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que el elemento de dispersión (4) presenta un corte transversal curvado de forma cóncava.

7. La boquilla de distribución de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que el elemento de dispersión (4) presenta un corte transversal esencialmente triangular.

8. La boquilla de distribución de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que el elemento de dispersión (4) presenta un corte transversal curvado de forma cóncava.

9. Un método para la humectación de una zona predeterminable (10) alrededor de una boquilla de distribución (1) con un fluido (2), cuya boquilla de distribución (1) comprende un dispositivo de sujeción (3) para la fijación de un elemento de dispersión (4), así como una boquilla de entrada (5) con una abertura de la boquilla (6) para someter el elemento de dispersión (4) al fluido (2), donde el elemento de dispersión (4) presenta una pluralidad de perforaciones de pulverización (7) para la generación de chorros de pulverización (8) a partir del fluido (2) y las perforaciones de pulverización (7) se configuran y disponen respecto a un eje central (M) del elemento de dispersión (4) de tal modo, que durante el funcionamiento, un ángulo de emisión (\alpha) de los chorros de pulverización (8) varía dependiendo de una amplitud \phi medida alrededor del eje central (M) de acuerdo con un esquema predeterminado, caracterizado porque el ángulo de emisión (\alpha) de los chorros de pulverización (8) se ajusta de tal modo que se humedece uniformemente una región esencialmente rectangular (10) alrededor de la boquilla de distribución (1).

10. Un dispositivo de refrigeración, particularmente una torre de refrigeración, con una boquilla de distribución (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, que se puede accionar según un método de acuerdo con la reivindicación 9.