RU113567U1

RU113567U1 - FAN COOLING TOWER

Info

Publication number: RU113567U1
Application number: RU2011138746/06U
Authority: RU
Inventors: Иван Андреевич Кусков
Original assignee: Открытое акционерное общество "САХАЛИНЭНЕРГО"
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2012-02-20

Abstract

1. Вентиляторная градирня, содержащая установленный на водосборном бассейне корпус с воздуховходными окнами в нижней части и расположенные в корпусе последовательно сверху вниз каплеуловитель, трубопровод подключенной к выходу конденсатора турбин водораспределительной системы, снабженный водоразбрызгивающими соплами с факелом распыла, направленным вниз в сторону размещенного над бассейном оросителя, а также установленный на верху корпуса вентилятор с диффузором, отличающаяся тем, что ближайшие к поверхности каплеуловителя края труб трубопровода водораспределительной системы расположены от этой поверхности на расстоянии, равном продольному размеру аэродинамической тени, образующейся при их обтекании паровоздушной смесью, диаметр входного отверстия каждого сопла выполнен не меньше внутреннего диаметра трубок конденсатора, а вентилятор оснащен блоком с механизмом изменения угла разворота лопастей и/или электроприводом с функцией регулятора частоты их вращения. ! 2. Вентиляторная градирня по п.1, отличающаяся тем, что при использовании труб трубопровода водораспределительной системы с круглым поперечным сечением расстояние между центром этого сечения до нижнего края поверхности каплеуловителя составляет полтора наружного диаметра трубы. 1. A fan cooling tower containing a housing installed on the drainage basin with air inlets in the lower part and a drop catcher located in the housing in series from top to bottom, a pipeline connected to the outlet of the condenser of the turbines of the water distribution system, equipped with water spray nozzles with a spray torch directed downward towards the sprinkler located above the pool , as well as a fan with a diffuser installed on the top of the housing, characterized in that the edges of the pipes of the water distribution system closest to the surface of the droplet catcher are located from this surface at a distance equal to the longitudinal size of the aerodynamic shadow formed when the air-vapor mixture flows around them, the diameter of the inlet of each nozzle is made not less than the inner diameter of the condenser tubes, and the fan is equipped with a block with a mechanism for changing the angle of rotation of the blades and / or an electric drive with the function of regulating their rotation frequency. ! 2. Fan cooling tower according to claim 1, characterized in that when using pipelines of a water distribution system with a circular cross-section, the distance between the center of this section to the lower edge of the surface of the droplet separator is one and a half of the outer diameter of the pipe.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может использоваться для охлаждения оборотной воды тепловых электростанций и промышленных предприятий.The utility model relates to a power system and can be used to cool the circulating water of thermal power plants and industrial enterprises.

Известны вентиляторные градирни с высокой эффективностью охлаждения поступающей из конденсаторов турбин воды (См, например, Патенты РФ №2180085, опубл 27.02.2002 г. и №2334930, опубл. 27.09 2008 г.), содержащие установленный на водосборном резервуаре корпус с воздуховходными окнами в нижней его части, размещенные в корпусе каплеуловитель, водораспределительную систему с водоразбрызгивающими соплами, ороситель и вентилятор, соединенный с воздуховодным проемом. Водосборник снабжен патрубком отвода воды потребителю. Сравнительно высокая эффективность охлаждения воды в этих градирнях достигается, в основном, за счет увеличения пройденного пути ее капель и струй, благодаря обеспечению турбулентности воздушного потока в первом устройстве, и протяженности трубопровода водораспределительной системы с трубами квадратного поперечного сечения во втором. Известна, также, сложная конструкция водоразбрызгивающих сопел (Патент РФ №2197332, опубл. 27.01.2003 г.), позволяющая исключить их забивание привнесенными с водой примесями.Known fan cooling towers with high cooling efficiency coming from turbine condensers of water (See, for example, Patents of the Russian Federation No. 2180085, publ. 02.27.2002 and No. 2334930, publ. September 27, 2008), containing a body mounted on the drainage tank with air inlets in the lower part, a droplet eliminator located in the housing, a water distribution system with water-spraying nozzles, an irrigator and a fan connected to the air duct. The water collector is equipped with a pipe for water drainage to the consumer. The relatively high efficiency of water cooling in these cooling towers is achieved mainly by increasing the distance traveled by its droplets and jets, due to the turbulence of the air flow in the first device, and the length of the pipeline of the water distribution system with square cross-section pipes in the second. Also known is the complicated design of water-spraying nozzles (RF Patent No. 2197332, published on January 27, 2003), which makes it possible to exclude their clogging with impurities introduced with water.

Однако, несмотря на значительные усложнения и дополнения, производительность этих установок недостаточна.However, despite significant complications and additions, the performance of these plants is insufficient.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели и принятой за прототип является вентиляторная градирня (Патент РФ №2330228, опубл 27.07.2008 г.), содержащая установленный на водосборном бассейне корпус с воздуховходными окнами в его нижней части, в котором последовательно сверху вниз расположены каплеуловитель, трубопровод подключенной к конденсатору турбин водораспределительной системы, снабженный водоразбрызгивающими соплами с факелом распыла направленным вниз в сторону расположенного над бассейном оросителя. Наверху корпуса установлен вентилятор с диффузором. Высокая эффективность охлаждения воды в этой градирне обеспечивается рациональностью заполнения двухсекционными параллельными трубопроводами водораспределительной системы пространства прямоугольного корпуса, распределения водоразбрызгивающих сопел, формы блоков оросителя и входного отверстия диффузора вентилятора, соответствующих прямоугольности корпуса, а также соотношения расстояния между трубопроводами и шириной блока оросителя.Closest to the proposed utility model and adopted for the prototype is a fan cooling tower (RF Patent No. 2330228, published July 27, 2008) containing a casing installed on the catchment basin with air inlets in its lower part, in which a droplet eliminator, a pipeline are arranged sequentially from top to bottom a water distribution system connected to the turbine condenser, equipped with water-spraying nozzles with a spray torch pointing down towards the sprinkler located above the pool. At the top of the case is a fan with a diffuser. The high efficiency of water cooling in this tower is ensured by the rationality of filling two-section parallel pipelines of the water distribution system in the space of a rectangular casing, the distribution of water-spraying nozzles, the shape of the sprinkler blocks and the inlet of the fan diffuser corresponding to the rectangularity of the casing, as well as the ratio of the distance between the pipelines and the width of the sprinkler block.

Недостатком прототипа является не достаточно полное использование поверхностей каплеуловителя и оросителя, пространства между ними, а также повышенный расход электроэнергии на привод вентилятора.The disadvantage of the prototype is not enough full use of the surfaces of the drip tray and the sprinkler, the space between them, as well as the increased energy consumption for the fan drive.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является максимизация эффективности работы устройства в сочетании со снижением расхода электроэнергии.The task to which the proposed utility model is directed is to maximize the efficiency of the device in combination with a reduction in energy consumption.

Поставленная задача решается достижением технического результата при реализации полезной модели, заключающегося в оптимизации взаимного расположения узлов и их размеров, а также режима работы устройства.The problem is solved by achieving a technical result in the implementation of the utility model, which consists in optimizing the mutual arrangement of nodes and their sizes, as well as the operating mode of the device.

Данный технический результат достигается тем, что в вентиляторной градирне, содержащей установленный на водосборном бассейне корпус с воздуховходными окнами в нижней части и расположенные в корпусе последовательно сверху вниз каплеуловитель, трубопровод подключенной к выходу конденсатора турбин водораспределительной системы, снабженный водоразбрызгивающими соплами с факелом распыла, направленным вниз в сторону размещенного над бассейном оросителя, а также установленный наверху корпуса вентилятор с диффузором, ближайшие к поверхности каплеуловителя края труб трубопровода водораспределительной системы расположены от этой поверхности на расстоянии равном продольному размеру аэродинамической тени, образующейся при их обтекании паровоздушной смесью, а диаметр входного диаметра сопла выполнен не меньше внутреннего диаметра трубок конденсатора. Вентилятор оснащен блоком с механизмом изменения угла разворота лопастей и/или электроприводом с функцией регулятора частоты их вращения. При использовании труб трубопровода водораспределительной системы с наиболее привычным и распространенным круглым поперечным сечением расстояние от центра этого сечения до нижнего края поверхности каплеуловителя составляет полтора наружного диаметра трубы.This technical result is achieved by the fact that in a cooling tower containing a housing with air inlet windows in the lower part of the drainage basin and a droplet eliminator located in the housing sequentially from top to bottom, a pipeline connected to the turbine condenser outlet of the water distribution system, equipped with water spray nozzles with a spray torch pointing down in the direction of the sprinkler located above the pool, as well as a fan installed at the top of the casing with a diffuser, closest to the surface The droplet trays of the pipe edge of the piping of the water distribution system are located from this surface at a distance equal to the longitudinal size of the aerodynamic shadow formed when they flow around the vapor-air mixture, and the diameter of the nozzle inlet diameter is no less than the inner diameter of the condenser tubes. The fan is equipped with a unit with a mechanism for changing the angle of rotation of the blades and / or an electric drive with the function of a regulator of their rotational speed. When using pipes of a water distribution system pipeline with the most common and common round cross-section, the distance from the center of this section to the lower edge of the drip trap surface is one and a half outer diameter of the pipe.

Общеизвестно, что при движении тела в потоке жидкости или газа за задней частью поверхности тела возникает разряжение. Обтекающий тело наружный поток интенсивно перемешивается с газом, находящимся в застойной зоне за задней частью поверхности, увлекая и отсасывая часть газа из застойной зоны. Т.к. новые порции в эту зону не поступают, в ней возникает разрежение. Область такого разрежения называется аэродинамической тенью. Продольный размер аэродинамической тени определяется миделевым сечением - наибольшим по площади сечением тела плоскостью, перпендикулярной направлению движения, а минимален этот размер у тел, миделевое сечение которых расположено спереди по ходу движения. Расположение трубопровода около поверхности каплеулавливателя на расстоянии равном продольному размеру аэродинамической тени является компромиссом между целесообразностью минимизации этого расстояния с целью повышения эффективности охлаждения воды вследствие увеличения времени нахождения и пройденного пути капель в пространстве между оросителем и каплеулавливателем и максимальным использованием поверхности каплеулавливателя. Целесообразно это для труб с любой формой поперечного сечения. Проведенный расчет аэродинамической тени при поперечном обтекании трубы круглого сечения совпал с результатом экспериментального наблюдения аэродинамической тени шара, описанного в качестве лабораторной работы (см. П.Н.Солянин, М.Н.Сургайло, В.В.Чмовж; «Экспериментальная аэродинамика», Учебное пособие по лабораторному практикуму, Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е.Жуковского, «Харьковский авиационный институт», 2007 г., стр 61-67). Аэродинамическая тень для тел шарообразной формы в достаточно широком диапазоне значений числа Рейнольдса, т.е. как для ламинарного, так и для турбулентного течений постепенно сужается и распространяется от центра шара примерно на величину в полтора раза больше его диаметра. Поэтому наиболее используемые трубы с круглым поперечным сечением предпочтительно устанавливать под нижним краем поверхности каплеуловителя на расстоянии равном продольному размеру аэродинамической тени шара.It is well known that when a body moves in a stream of liquid or gas behind the back of the surface of the body, a vacuum occurs. The external flow around the body is intensively mixed with gas located in the stagnant zone behind the rear of the surface, entraining and sucking part of the gas from the stagnant zone. Because new portions do not enter this zone; rarefaction occurs in it. The area of such rarefaction is called the aerodynamic shadow. The longitudinal size of the aerodynamic shadow is determined by the mid-section - the largest cross-section of the body by a plane perpendicular to the direction of movement, and this size is minimal for bodies whose mid-section is located in front in the direction of travel. The location of the pipeline near the surface of the trap at a distance equal to the longitudinal size of the aerodynamic shadow is a compromise between the expediency of minimizing this distance in order to increase the cooling efficiency of the water due to the increase in the time spent and the distance traveled by the droplets in the space between the sprinkler and the trap and the maximum use of the surface of the trap. It is advisable for pipes with any cross-sectional shape. The calculation of the aerodynamic shadow during the transverse flow around a circular pipe coincided with the experimental observation of the aerodynamic shadow of the ball described as laboratory work (see PN Solyanin, MN Surgailo, VV Chmovzh; “Experimental aerodynamics”, Textbook for a laboratory workshop, National Aerospace University named after N.E. Zhukovsky, Kharkov Aviation Institute, 2007, pp. 61-67). The aerodynamic shadow for spherical bodies in a fairly wide range of Reynolds numbers, i.e. for both laminar and turbulent flows, it gradually narrows and extends from the center of the ball approximately one and a half times its diameter. Therefore, it is preferable to install the most used pipes with a round cross-section under the lower edge of the drip trap surface at a distance equal to the longitudinal dimension of the aerodynamic shadow of the ball.

Выбор диаметра входного отверстия каждого водоразбрызгивающего сопла трубопровода обусловлен тем, что в водосборный бассейн через воздуховходные окна с потоком наружного воздуха вносятся посторонние предметы. Из бассейна в оборотных системах водоснабжения эти примеси вместе с водой всасываются насосами, проходят через трубки конденсаторов турбин и, попадая в трубопровод водораспределительной системы градирни, куда поступает теплая вода из конденсатора, засоряют входные отверстия водоразбрызгивающих сопел. В предлагаемом устройстве соотношение диаметра входного отверстия сопла и внутреннего диаметра трубок конденсатора турбин исключает проникновение посторонних предметов способных перекрыть отверстия сопел и их засорение, что обеспечивает равномерное распределение воды, выходящей из сопел по поверхности оросителя и наилучшее использование его поверхности.The choice of the diameter of the inlet of each water spray nozzle of the pipeline is due to the fact that foreign objects are introduced into the catchment basin through the air inlets with the flow of external air. From the pool in the circulating water supply systems, these impurities together with water are sucked up by the pumps, pass through the tubes of the turbine condensers and, getting into the pipeline of the water distribution system of the cooling tower, where warm water comes from the condenser, clog the inlet openings of the water-spraying nozzles. In the proposed device, the ratio of the diameter of the nozzle inlet and the inner diameter of the turbine condenser tubes eliminates the penetration of foreign objects capable of blocking the nozzle openings and their clogging, which ensures uniform distribution of water leaving the nozzles over the surface of the sprinkler and the best use of its surface.

Оснащение вентилятора механизмом изменения разворота его лопастей и/или электроприводом с регулировкой частоты вращения позволяет при необходимости равномерно распределять воздух по сечению градирни и регулировать отвод тепловой энергии при постоянных значениях расхода и температуры воды, поступающей в градирню. Например, в зимних условиях уменьшить частоту вращения лопастей, что приведет к уменьшению расхода воздуха, и, соответственно, отвода теплоты и экономии электроэнергии на привод вентилятора.Equipping a fan with a mechanism for changing the rotation of its blades and / or an electric drive with speed control allows, if necessary, to evenly distribute air over the cross section of the tower and to regulate the removal of thermal energy at constant values of the flow rate and temperature of the water entering the tower. For example, in winter conditions, reduce the rotational speed of the blades, which will lead to a decrease in air consumption, and, accordingly, heat dissipation and energy savings on the fan drive.

На фигуре схематично представлен продольный разрез вентиляторной градирни с трубами круглого поперечного сечения. Она содержит корпус 1 с воздуховходными окнами 2. Корпус 1 установлен на водосборном бассейне 3. Внутри корпуса 1 последовательно сверху вниз расположены каплеуловитель 4, трубопровод 5, подключенной к конденсатору турбин водораспределительной системы и ороситель 6. Трубы трубопровода 5 снабжены обращенными вниз в сторону оросителя 6 водоразбрызгивающими соплами 7, имеют, как наиболее распространенные и привычно изготавливаемые в поперечном сечении, круглую форму с диаметром d и расположены под каплеуловителем 4 так, что просвет между нижним краем поверхности каплеуловителя 4 и трубами равен диаметру трубы. Иными словами расстояние между центром круглого поперечного сечения труб трубопровода 5 до нижнего края каплеуловителя 4 составляет полтора наружного диаметра трубы - 1,5d. Величина диаметров входных отверстий водоразбрызгивающих сопел 7 не меньше внутреннего диаметра трубок конденсатора турбин. Наверху корпуса 1 установлен вентилятор 8 с диффузором 9. Вентилятор 8 оснащен блоком 10 с механизмом изменения угла разворота лопастей и/или электроприводом с функцией регулятора частоты их вращения.The figure schematically shows a longitudinal section of a fan cooling tower with pipes of circular cross section. It contains a housing 1 with air inlet windows 2. A housing 1 is mounted on a drainage basin 3. Inside the housing 1, a droplet separator 4, a conduit 5 connected to a turbine condenser of the water distribution system and a sprinkler 6 are arranged sequentially from top to bottom. Pipes of the conduit 5 are provided facing down to the irrigator 6 water-spraying nozzles 7, have, as the most common and customarily made in cross section, a round shape with a diameter d and are located under the drip tray 4 so that the gap between the lower the edge of the surface of the drip tray 4 and the pipes is equal to the diameter of the pipe. In other words, the distance between the center of the circular cross-section of the pipes of the pipeline 5 to the lower edge of the drip tray 4 is one and a half outer diameter of the pipe - 1,5d. The magnitude of the diameters of the inlets of the water-spraying nozzles 7 is not less than the inner diameter of the tubes of the turbine condenser. A fan 8 with a diffuser 9 is installed at the top of the housing 1. Fan 8 is equipped with a block 10 with a mechanism for changing the angle of rotation of the blades and / or an electric drive with the function of a regulator of their rotation frequency.

Устройство работает следующим образом. Вода, подлежащая охлаждению, поступает из конденсатора турбин в трубопровод 5 водораспределительной системы и через сопла 7 благодаря достаточно большому диаметру отверстий в них, эффективно разбрызгивается в сторону оросителя 6. В пространстве между каплеуловителем 4 и оросителем 6, а также в оросителе 6 оросителе 6 происходит охлаждение капель воды потоком воздуха, нагнетаемого вентилятором 8 через воздуховходные окна 2. Охлажденные капли воды с оросителя 6 стекают в бассейн 3. Кроме того, подогретый, насыщенный парами и капельками воды и прошедший сквозь ороситель 6, а также пространство над ним, воздух, обтекая трубы трубопровода 5, поступает в каплеуловитель 4, на поверхности которого вследствие торможения и изменения направления движения потока, сепарируются частицы воды, увлекаемые воздухом, благодаря вентилятору 8. В области аэродинамической тени труб количество этого воздуха мало, но в связи с тем, что каплеуловитель 4 расположен на расстоянии большем, чем продольный размер разрежения, используется вся поверхность каплеуловителя 4 Сепарация воды и осушка прогоняемого вентилятором 8 выбрасываемого через диффузор 9 в атмосферу воздуха осуществляется более эффективно. Блок 10 включается в случае необходимости уменьшения отвода теплоты или регулирования направления движения воздуха через градирню.The device operates as follows. The water to be cooled comes from the turbine condenser into the pipeline 5 of the water distribution system and, through the nozzles 7, due to the sufficiently large diameter of the holes in them, is effectively sprayed towards the sprinkler 6. In the space between the drip trap 4 and sprinkler 6, as well as in sprinkler 6 of sprinkler 6, cooling water droplets with a stream of air pumped by fan 8 through air inlets 2. Chilled water droplets from sprinkler 6 flow into pool 3. In addition, it is heated, saturated with vapors and water droplets, and the air flowing through the sprinkler 6, and also the space above it, the air flowing through the pipes of the pipeline 5 enters the drip trap 4, on the surface of which, due to braking and changing the direction of flow, water particles entrained by air are separated thanks to the fan 8. In the aerodynamic shadow area of the pipes the amount of this air is small, but due to the fact that the droplet eliminator 4 is located at a distance greater than the longitudinal size of the vacuum, the entire surface of the droplet eliminator 4 is used. Water separation and drying The fan 8 emitted through the diffuser 9 in an air atmosphere is performed more efficiently. Block 10 is turned on if it is necessary to reduce heat removal or to regulate the direction of air movement through the tower.

Claims

1. A fan cooling tower comprising a casing installed on the catchment basin with air inlets in the lower part and a drop eliminator located in the casing sequentially from top to bottom, a piping connected to the turbine condenser outlet of the water distribution system, equipped with water spray nozzles with a spray torch pointing down towards the sprinkler placed above the pool as well as a fan with a diffuser mounted on top of the housing, characterized in that the edges tr b the pipelines of the water distribution system are located from this surface at a distance equal to the longitudinal size of the aerodynamic shadow formed during their flow through the steam-air mixture, the diameter of the inlet of each nozzle is made not less than the internal diameter of the condenser tubes, and the fan is equipped with a mechanism with a mechanism for changing the angle of rotation of the blades and / or electric drive with the function of a regulator of their rotation frequency.

2. The fan cooling tower according to claim 1, characterized in that when using pipes of a water distribution system with a circular cross-section, the distance between the center of this section and the lower edge of the drip tray surface is one and a half outer diameter of the pipe.