IT8224002A1 - Impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi - Google Patents

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA

FUMER? -STUDIO CONSULENZA BREVETTI s.n.c.

La presente invenzione si riferisce ad un impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi. Impianti raffreddati ad aria per il raffreddamento di liquidi, c?me torri di raffreddamento e similari, sono comunemente impiegati in vari impianti industriali, edifici commerciali ed altro.

Per impianti di combustibile, impianti chimici e similari sono inoltre indispensabili camini ^ Evasa- per la combustione e per smaltire in modo sicuro i fluidi combustibili.

In un i avente di entrambi questi tipi ^ u-?J-v

tonno MWEW la'nrteSa'e /montate e azionate in modo indipendente tra ?P~' i oro. ELUL pimih-ul/STnu i irprittlvamentc i oouumil i inconvenienti^La-<-c . J~?.

V Poich? un impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi, come una. torre di raffreddamento, ? atto ad ottenere per convezione tutto o parte del tiraggio necessario, quale risultato della differenza di densit? dell 'aria determinata dalla differenza di temperatura tra l'entrata dell'aria atmosferica e l'uscita dell 'aria, . un impianto raffreddato ad aria per il raffreddame?rto di liquidi di grande capacit? di raffreddamento inevitabilmente presenta una altezza complessiva estremamente grande, ossia l' impianto ? una alta torre o camino, come rappresentato in Fig. 1. All 'aumentare della capacit? di raffreddamento ? necessario aumentare notevolmente la altezza complessiva. Inoltre, per la costruzione della stessa torre, ? necessaria una grande area ed il costo per la costruzione della torre e per la fondazione della

FUMLKU-OIUU.U

3

stessa risulta elevato. In generale, una torre di raffreddamento del tipo a tiraggio naturale avente una capacit? di raffreddamento di liquidi dell 'ordine di 10.000 tonnellate/ora deve avere una altezza complessiva di circa 100 metri, mentre il diametro della Bua parte inferiore circolare ? di circa $0 metri, per cui la installazione diventa inevitabilmente di dimensioni gigantesche D'altra parte, un camino t svasa che rappresenta un impianto o dispositivo per lo smaltimento dei rifiuti della combustione e che ? indispensabile per determinati impianti industriali, presenta problemi di elevati costi di costruzione simili a quelli delle torri di raffreddamento. Sono inoltre necessarie delle misure speciali per proteggere l'ambiente allo scopo di ridurre al minimo gli effetti ambientali avversi sulle aree in prossimit? delle apparecchiature e dell 'impianto industriale, effetti avversi che possono essere determinati dalla irradiazione di luce, calore e rumore. E' pertanto necessario installare il camino M svasateci in modo tale che la fiamma risulti disposta in posizione pi? alta possibile, oppure alimentare con l'uso di lunghe tubazioni il fluido combustibile da bruciare al camino ^ svasate^ montato in una area vuota o vacante disponibile nel luogo dell 'inquanto.

Poich? sia l' impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi che il camino f!i svasatC^ft sono delle strutture alte a guisa di torre o camino e che per gli stessi sono necessa-rie delle grandi e robuste fondazioni rispettivamente, per la loro FUMERO-STUDIO CONSULENZA BREVETTI s.n.c.

- 4 -

installazione si rendono necessarie delle aree di terreno notevol-mente grandi.

Riesaminando le svariate contromisure per ridurre i costi per la costruzione degli impianti, la Richiedente ha scoperto che se tanto l' impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi quanto il camino $ svasatd?86u sono costruiti in una comhinazione unitaria di entrambi i tipi di apparecchiatura, in un impianto che impieghi entrambi i tipi di apparecchiatura, non solo si risolvono i problemi della tecnica nota, ma anche in certi casi si utilizza in modo efficace la energia altrimenti consumata dal funzionamento del camino ]& svasato^ come sorgente di potenza per indurre il tiraggio (flusso verticale di aria) all ' interno della torre senza impiegare qualsiasi altro meccanismo speciale capace di produrre tiraggio, quale per esempio una ventola, avendosi con ci? una notevole diminuzione delle altezze complessive necessarie per entrambi i tipi di apparecchiatura. In altri casi, la intelai iatura convenzionalmente impiegata per supportare il camino svasatejfe#] diventa non necessaria nell'impianto, secondo la presente invenzione, in quanto il corpo tubolare dell' impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento, di liquidi pu? essere utilizzato come supporto strutturale principale del camino Un svasatfl??. Si ha di conseguenza una diminuzione dell'area di terreno necessaria per la installazione combinata, mentre si riduce la radiazione di calore, luce e rimore intorno alla periferia della installazione, con il risultato di avere dei vantaggi, quali la eliminazione di restrizioni ambientali circa le ubicazioni in cui si possono installare entrambi i tipi di apparecchiatura.

Uno scopo della presente invenzione ? di realizzare un impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi, comprendente un corpo tubolare ad estensione verso l?alto atto ad effettuare il tiraggio (flusso verticale in alto) di aria atmosferica, una parte ad apertura di entrata dell ?aria atmosferica formata in corrispondenza della estremit? inferiore del corpo tubolare, uno scambiatore di calore montato nella parte inferiore dello stesso corpo tubolare, un camino |l( svasateti montato nella parte superiore di detto corpo tubolare, la radiazione di luce dalla fiamma del camino svasatt?i&a' essendo bloccata a mezzo della superficie di parete della parte superiore del corpo tubolare, in modo da non essere diretta in basso e all?esterno dell? impianto, con la estremit? superiore di detto corpo tubolare che ? aperta all?aria atmosferica.

Lo scambiatore di calore impiegato nell? impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi pu? essere del tipo a scambio diretto per contatto oppure del tipo a contatto indiretto, in cui la sua superficie esterna ? spruzzata di acqua. Inoltre, la parete circonferenziale del corpo tubolare pu? essere utilizzata come scambiatore di calore del tipo a parete bagnata. In questo caso la parete bagnata serve a proteggere la parete circonferenziale nella parte superiore del corpo tubolare dagli effetti di NJMfc<'>RO- STUDIO CONSULENZA BREVETTI s.n.c.

_ 6 -

radiazione generata dalla fiamma del camino 4? svasato La parete Lagnata si forma facilmente, aumentando per esempio la quantit? di acqua che fluisce gi? per il corpo tubolare.

Sebbene la altezza complessiva del corpo tubolare possa essere diminuita a motivo dell'aumento del tiraggio determinato dal flusso in alto dei gas caldi prodotto dalla fiamma del camino a svasatura, ? possibile all * occorrenza diminuire ulteriormente la altezza complessiva del corpo tubolare montando una soffiante in corrispondenza della apertura di entrata dell 'aria atmosferica nella estremit? inferiore dello stesso corpo tubolare.

Nell' impianto raffreddata ad aria per il raffreddamento di liquidi secondo la presente invenzione, si dispone all ' occorrenza una superficie d'acqua aperta, come un canale di traboccamento sulla superficie pi? alta dello scambiatore di calore per proteggere la guarnizione presente nella parte inferiore del corpo tubolare dalla radiazione prodotta dalla fiamma del camino jkf svasatdi?.

Il mezzo di protezione contro la radiazione di calore proveniente dal camino ^ svasattt&fc consente di abbassare la posizione della fiamma dello stesso camino [fa svasata^, contribuendo con ci? alla diminuzione della altezza complessiva dell 'impianto. La parte della superficie di parete interna del corpo tubolare che riceve il calore di radiazione dalla fiamma del camino fi/ svasattt?ta. pu? essere rivestita di un materiale resistente, al calore affinch? la superficie rivestita possa essere tenuta in modo sicuro ad una temperatura

ru<i>v<i>cnu-?<i>uuiu UUNt?ULtN?A dlttvti ll s.n,c.

- 7 -

elevata per riscaldare l'aria che fluisce a contatto con la stessa, consentendo con ci? alla parte che riceve la radiazione di contribuire all? aumento del potere di tiraggio.

Se necessario, la superficie di parete interna del corpo tubolare che riceve il calore per radiazione prodotto dalla fiamma pu? essere formata in modo da realizzare una superficie orizzontale arricciata avente parti di superficie inclinate verso l'alto che agiscono per riflettere in alto la radiazione. Per poter fare fronte ad un aumento improvviso del carico del camino $ svasatff?d, ? possibile installare uno sportello di sicurezza secondo bisogno sulla superficie di parete del corpo tubolare tra lo strato di guarnizione od estremit? superiore dello scambiatore di calore e la estremit? inferiore della fiamma. Lo sportello di sicurezza entra in azione per aprirsi all' interno solo quando la differenza di pressione tra l' interno e l'esterno del corpo tubolare supera un valore sezionato, per immetere con ci? aria ambiente supplementare al fine di ridurre il pericolo di sovrariscaldare la parte superiore del corpo tubolare in prossimit? della svasatura.

Nell'impianto secondo la presente invenzione il rapporto tra il valore calorico lordo del camino &ti svasatt$& e la quantit? di acqua da raffreddare (in tonnellate/ora) deve essere inferiore a 50,000 quando non si faccia viso di tiraggio forzato, mentre il rapporto stesso deve essere inferiore a 100.000 quando la superficie di parete interna del corpo tubolare possiede mezzi per la sua protezione contro la radiazione della fiamma. Il diametro

' <? >uunuuLuniui uaLVL J II

8

interno (in metri) della estremit? superiore aperta del corpo tubolare deve essere di 40 volte maggiore del diametro (in metri) dell?ugello della fiamma del caminoM( svasatoci quando non si faccia uso di tiraggio forzato, mentre tale rapporto deve essere di 20 volte maggiore di quest'ultimo quando sia previsto il mezzo di protezione contro la radiazione della fiamma. Per poter evitare gli effetti del calore per radiazione sullo strato di guarnizione o sullo scambiatore di calore, la distanza verticale (in metri) tra l'ugello della fiamma del camino0 svasate^# e lo strato di guarnizione o la estremit? superiore dello scambiatore di calore deve essere di 40 volte maggiore del diametro (in metri) dello ugello della fiamma del camino svasat quando non si impiega il tiraggio forzato e tale distanza deve essere di 20 volte maggiore di detto diametro (piando sullo strato di guarnizione o sulla superficie superiore dello scambiatore di calore sia previsto il mezzo di protezione contro la radiazione della fiamma.

Per poter bloccare la radiazione di luce ed il rumore generati dalla fiamma del camino $jfsvasatici*, la relazione tra il valore numerico della somma della lun^iezza ? (in metri) della fiamma e la distanza verticale HQ (in metri) tra l?ugello della fiamma e la estremit? superiore dello scambiatore di calore o strato di guarnizione ed il valore numerico del calorico lordo per ora (QH(Kcal/ora) della fliamma del camino svasaturi^deve essere emme segue:

H ? = 0,002 \/QH

o <v >

FUMERO-S. UDI<Q >CONSULENZA BREVETTI s.n.c.

- 9 -

Quando il mezzo di protezione contro la radiazione della fiamma ? montatg sulla estremit? superiore dello scambiatore di calore o strato di guarnizione, la relazione deve essere la seguente :

HQ + = 0, 001 QH

Nel camino ^ svasatoci ? possibile prevedere una pluralit? di ugelli di fiamma allo scopo di impedire una distribuzione irregolare del flusso di aria verso l 'alto nel corpo tubolare.

*

Nei camini jtU svasatati convenzionali non ? importante il fatto di migliorare la condizione di combustione della fiamma, mentre ? della massima importanza il fatto di impedire l? interruzione della combustione stessa. Nell ' impianto secondo la presente invenzione la condizione di combustione della fiamma ? per? migliorata, in quanto la combustione viene utilizzata in modo positivo come mezzo per aumentare il flusso di aria verso l'alto nel corpo tubolare. Per migliorare le condizioni di combustione si aggiunge alla occorrenza un meccanismo, quale il fatto di prevedere sia aria primaria che aria secondaria all 'ugello di fiamma, per ottenere con ci? una combustione pi? perfetta.

Con riferimento agli annessi disegni si descriver? l ' impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi secondo la presente invenzione.

Negli annessi disegni :

Fig. 1 ? una vista schematica in sezione verticale di una torre di raffreddamento convenzionale ;

FUMER? -STUDIO CONSULENZA BREVETTI s.n.c.

10

Pig, 2 ? una vista schematica in sezione verticale di una torre di raffreddamento secondo l' invenzione, avente un camino ^ svasa' montato al centro della torre* stessa; e

Fig. 3 ? una vista schematica in sezione verticale di una seconda forma di realizzazione dell ? invenzione.

Con riferimento a Fig, 2, un corpo tubolare 1 presenta un ugello della fiamma 2 disposto nella sua parte centrale superiore. Il corpo tubolare 1 pu? per esempio essere della stessa forma dell cosidette torri iperboliche di raffreddamento a tiraggio naturale, che sono ampiamente impiegate nelle centrali di utilizzazione elettrica. Il corpo tubolare pu? essere fatto di calcestruzzo. Di preferenza esso ? di forma circolare in sezione trasversale ed il suo diametro diminuisce gradualmente nella direzione verso l?al L'ugello 2 ? supportato al centro del corpo tubolare 1 da una intelaiatura verticale fatta per esempio di acciaio strutturale. Le emissioni della fiamma, ossia la radiazione di luce, la radiazione di calore ed il suono, sono confinate all? interno del corpo tubolare 1 in tutte le direzioni, tranne che nella direzione in alto. In corrispondenza della estremit? inferiore del corpo tubolare 1 ? previsto un tratto 3 di entrata dell?aria atmosferica. L'aria atmosferica fluisce verso l?alto all' interno del corpo tubolare 1 e viene a contatto con il liquido, per esempio acqua, che ? in discesa nel corpo tubolare 1 , in uno strato di guarnizione 4 ed uno spazio 5 al disotto dello strato di guarnizione,, in modo che l ?acqua viene raffreddala per raffreddamento di

ruMt/flJ- STUDIO CONSULENZA BREVETTI 11 s.n.c.

evaporazione determinato dal contatto con l?aria. L?aria fluisce quindi verso l?alto attraverso il corpo tubolare 1. Il flusso verso l?alto dell ?aria atmosferica risulta accelerato in (pianto la salita dei prodotti gassosi caldi di combustione della fiamma nella parte superiore del corpo tubolare induce un flusso d?aria verso l?alto dal fondo del corpo tubolare 1 , L?acqua raffreddata viene raccolta nel serbatoio 6 ed ? distribuita dallo stesso ai punti di utilizzo della stessa.

Un sistema 8 a canale di distribuzione dell'acqua in due stadi distribuisce l?acqua in arrivo, per cui la stessa viene sparsa in modo sostanzialmente uniforme sulla sommit? dello strato di guarnizione. 4? L?acqua da raffreddare ? fatta fluire nel sistema a canale 8 attraverso un condotto di entrata (non rappresentato) . E? stratocdi guarnizione 4 pu? essere di qualsiasi costruzione adatta di impiego convenzionale nelle torri di raffreddamento.

Il suo scopo ? quello di realizzare una grande area di superficie d?acqua per un contatto con l?aria che fluisce in alto,

Fig, 3 illustra una seconda forma di realizzazione della invenzione, nella quale la torre di raffreddamento presenta una pluralit? di ugelli della fiamma 2 disposti nella parte superiore dell? impianto. Si noter? che gli ugelli sono supportati sul lato o fianco del corpo tubolare 1 e che per gli ugelli stessi non ? prevista nessuna intelaiatura di sostegno. Un tubo di spruzzatura 7 ? montato per spruzzare acqua- sulla parete interna del corpo tubolare al disopra delle fiamme e proteggere con ci? la stessa

Claims (7)

RIVENDIC AZIONI

1. Impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi, comprendente un corpo tubolare allungato verticalmente e che si estende verso l?alto, il quale ? aperto alla sua sommit? ed ? in grado di effettuare attraverso lo stesso un tiraggio naturale per convezione dell 'aria atmosferica, detto corpo tubolare presentando un tratto d? entrata in corrispondenza della sua estremit? inferiore per la immisione di aria atmosferica nella estremit? inferiore di detto corpo tubolare; un complesso di guarnizione disposto all ' interno di detto corpo tubolare al disopra di detto tratto di entrata dell'aria e che realizza una grande area di superficie di liquido che agisce per portare il FUMER<? >-S<T>liDI0 CONSULENZA BREVETTI s.n.c.

- 13 -

liquido a contatto in modo sostanzialmente uniforme con l ' aria atmosferica immessa in detto corpo tubolare attraverso detto tratto di entrata dell 'aria, in modo che il liquido risulta raffreddato per raffreddamento di evaporazione con il contatto con l'aria; un sistema di distribuzione del liquido disposto allo interno di detto corpo tubolare al disopra di detto complesso di guarnizione per spargere il liquido in modo uniforme sulla sommit? dello stesso complesso di guarnizione ; mezz* a camino

t t disposta all ' interno di detto corpo tubolare e avente mezzi ad ugello di fiamma situati all ' interno di detto corpo tubolare PU

nella parte superiore <?e?SBJ-?4resso, in modo che la fiamma o le fiamme che provengono da detti mezzi ad ugello di fiamma szmr' confinate in detto corpo tubolare.

2. Impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi come in 1 , comprendente mezzi per spruzzare liquido sulla parete interna di detto corpo tubolare al disopra di detti mezzi ad ugello di fiamma allo scopo di bagnare la parete interna di detto corpo tubolare,

3. Impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi come in 1 , comprendente mezzi a sportello previsti in detto corpo tubolare al disopra di detto sistema di distribuzione del liquido e al disotto di detti mezzi ad ugello di fiamma, detti mezzi a sportello essendo apribili automaticamente quando la differenza di pressione tra l ' aria ambiente all' esterno del

corpo tubolare e l 'aria all' interno dello stesso corpo tubolare supera un. valore predeterminato, per immetere con ci? una mag-gior quantit? di aria atmosferica in detto corpo tubolare,

4 impianto raffreddato ad aria per il raf fr?ddamente di liquidi come in 1 , in cui detto corpo tubolare ? un camino di

forma circolare in sezione trasversale e di diametro che si restringe gradualmente verso la sua estremit? superiore,

5 Impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi come in cui, in cui detto mezzo a camino 0 svasat

un singolo camino verticale situato nella regione centrale di

detto corpo tubolare e comprendente una intelaiatura verticale per il sostegno di detto camino fan svasatiti^,

6, Impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi come in 4i in cui detto mezzo a camino fa svasa-t

comprende una pluralit? di camini svasatati supportati su

detto corpo tubolare e disposti nello stesso in punti distanziati circonferenzialmente in modo sostanzialmente uniforme ,

7. Impianto raffreddato ad aria per il raffreddamento di liquidi come in 1 , in cui detto liquido ? acqua.

FUMER? -STUDIO CONSULENZA BREVETTI s.n.c.

!' Ufficiale Rogante

(Guglielmo Sheltanta^

<i>V>. Brest'