RU2006776C1

RU2006776C1 - Mechanical-draft tower

Info

Publication number: RU2006776C1
Authority: RU
Inventors: Е.Д. Завелев; И.В. Мейтин; И.Г. Завелев; С.А. Шамшин; Н.А. Бухарова; Т.П. Вьюгина; В.Е. Дымов
Priority date: 1990-07-24
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: heat-power engineering. SUBSTANCE: mechanical-draft tower has housing 1 with central plate with water distributing tubes 4 arranged in tiers and peripheral plate of water distributing tubes 3 with spraying nozzles 6. Basin 8 is divided into central portion 7 and peripheral portion by means of partition 9. Discharge pipe line 10 is connected to central zone of basin 8. Air is fed to mechanical-draft tower through ports 11. Mechanical-draft tower has recirculating pipe line connected to peripheral portion of basin and to central plate of water distributing tubes. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к вентиляторным градирням, и может быть использовано в оборотных системах водоснабжения промышленных предприятий. The invention relates to a power system, in particular to fan cooling towers, and can be used in circulating water systems of industrial enterprises.

Известна вентиляторная брызгальная градирня, содержащая установленные в корпусе каплеуловитель, водораспределительные трубопроводы с разбрызгивающими соплами и водосборный резервуар в нижней части. Для интенсификации теплообмена и упрощения конструкции трубопроводы установлены в корпусе поярусно, причем в каждом ярусе они размещены по периметру корпуса, а разбрызгивающие сопла выходными отверстиями обращены в центральную зону градирни [1] . Known fan spray tower containing installed in the housing drip tray, water distribution pipelines with spray nozzles and a drainage tank in the lower part. To intensify heat transfer and simplify the design, pipelines are installed in the casing in layers, and in each tier they are placed around the perimeter of the casing, and the spray nozzles with their outlet openings face the central zone of the tower [1].

Недостатками данной градирни являются повышенное гидравлическое сопротивление и низкая степень использования ее рабочего объема из-за неравномерности распределения потоков воды, направленных в центральную зону градирни, что приводит к ухудшению показателей ее работы. The disadvantages of this tower are the increased hydraulic resistance and low degree of use of its working volume due to the uneven distribution of water flows directed to the central zone of the tower, which leads to a deterioration in its performance.

Известна вентиляторная градирня, имеющая дополнительный ороситель с центробежноструйными форсунками, входные отверстия которых обращены вниз и размещены в верхней части воздухоотводящей трубы. Вода, разбрызгиваемая форсунками, собирается в емкости, откуда эжектором отсасывается и повторно разбрызгивается форсунками, обращенными вверх [2] . Known fan cooling tower having an additional sprinkler with centrifugal spray nozzles, the inlet openings of which are facing down and placed in the upper part of the exhaust pipe. The water sprayed by the nozzles is collected in a tank, from where the nozzles are turned up and sucked up again by the nozzles facing up [2].

Недостатками данной конструкции являются опасность обмерзания стенок корпуса из-за разбрызгивания рециркуляционной (частично охлажденной) воды в периферийной зоне, а также невысокий интенсивный теплообмен ввиду неэффективной организации воздушно-водяных потоков. The disadvantages of this design are the danger of freezing the walls of the housing due to spraying of recirculated (partially cooled) water in the peripheral zone, as well as low intensive heat transfer due to the inefficient organization of air-water flows.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является вентиляторная градирня, содержащая корпус, размещенную в корпусе центральную решетку из расположенных ярусами водораспределительных труб с разбрызгивающими соплами, периферийную решетку водораспределительных труб, подводящий и отводящий трубопроводы, трубопровод рециркуляции, выполненный в нижней части корпуса бассейн с перегородкой, разделяющей его на сообщающиеся между собой центральную и периферийную части, расположенные под соответствующими решетками водораспределительных труб. Центральная часть бассейна сообщена с трубопроводом рециркуляции воды и размещена под решеткой распределительных труб горячей воды, а периферийная часть - под распределительными решетками труб охлажденной воды [3] . The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a fan cooling tower containing a housing, a central lattice of tiered water distribution pipes with spray nozzles, a peripheral lattice of water distribution pipes, supply and discharge pipelines, a recirculation pipe, a pool made in the lower part of the body with a partition dividing it into central and peripheral parts interconnected, located under the corresponding them with grates of water distribution pipes. The central part of the basin is connected to the water recirculation pipeline and placed under the distribution grid of hot water pipes, and the peripheral part - under the distribution grids of chilled water pipes [3].

Не смотря на достаточно равномерное распределение воздушного потока по сечению градирни, данная градирня имеет низкую эффективность тепломассообмена, поскольку лишь 20-50% общего расхода воды подвергается рециркуляции, противоточное движение фаз создается только в центральной зоне градирни, а в периферийной зоне - поперечноточное. Кроме того, в данной градирне в зимнее время происходит частичное обмерзание стенок корпуса. Despite the fairly uniform distribution of air flow over the cross section of the tower, this tower has low heat and mass transfer efficiency, since only 20-50% of the total water flow is recycled, countercurrent movement of phases is created only in the central zone of the tower, and cross-flow in the peripheral zone. In addition, in this cooling tower in winter there is a partial freezing of the walls of the casing.

Целью изобретения является повышение эффективности тепло массообмена и уменьшение обмерзания стенок корпуса. The aim of the invention is to increase the efficiency of heat mass transfer and reduce freezing of the walls of the housing.

Для достижения данной цели в вентиляторной градирне, содержащей корпус, размещенную в корпусе центральную решетку из расположенных ярусами водораспределительных труб с разбрызгивающими соплами, периферийную решетку водораспределительных труб, подводящий и отводящий трубопроводы, трубопровод рециркуляции, выполненный в нижней части корпуса бассейн с перегородкой, разделяющей его на центральную и периферийную части, расположенные под соответствующими решетками водораспределительных труб, перегородка бассейна выполнена глухой с образованием автономных отсеков равных объемов, трубопровод рециркуляции подключен к периферийному отсеку и центральной решетке, подводящий трубопровод подключен к периферийной решетке, трубы обеих решеток в каждом ярусе установлены с шагом 1,0-1,5 м, разбрызгивающие сопла в каждом ярусе размещены в шахматном порядке с шагом 1,0-1,5 м решетки выполнены из трех ярусов водораспределительных труб с расстоянием между ярусами, составляющим 1,0-1,5 м, разбрызгивающие сопла в каждом ярусе обеих решеток ориентированы по касательной к условным окружностям радиусами, составляющими 1/8-1/2 ширины периферийной части бассейна, центры окружностей, размещены на осях симметрии центральной и периферийной решеток, при этом сопла, ориентированные по касательным смежных условных окружностей, направлены в противоположные стороны, сопла верхнего яруса решеток установлены под углом 30-40^о к горизонтам вниз, а среднего и нижнего ярусов соответственно под углом 40-50 и 50-60^о вверх.To achieve this goal, in a fan cooling tower containing a casing, a central lattice from tiered water distribution pipes with spray nozzles, a peripheral lattice of water distribution pipes, inlet and outlet pipes, a recirculation pipe, a pool with a partition in the lower part of the casing, which divides it into the central and peripheral parts located under the corresponding gratings of the water distribution pipes, the pool partition is made blind with By calling autonomous compartments of equal volumes, the recirculation pipeline is connected to the peripheral compartment and the central lattice, the inlet pipeline is connected to the peripheral lattice, the pipes of both lattices in each tier are installed in increments of 1.0-1.5 m, the spray nozzles in each tier are staggered with a step of 1.0-1.5 m, the gratings are made of three tiers of water distribution pipes with a distance between tiers of 1.0-1.5 m, the spray nozzles in each tier of both gratings are oriented tangentially to the conditional circumference with radii of 1 / 8-1 / 2 of the width of the peripheral part of the pool, the centers of circles are located on the symmetry axes of the central and peripheral gratings, while nozzles oriented along the tangent lines of adjacent conditional circles are directed in opposite directions, nozzles of the upper tier of the gratings are installed under an angle of 30-40 ^about to the horizons down, and the middle and lower tiers, respectively, at an angle of 40-50 and 50-60 ^about up.

Данная конструкция позволяет повысить эффективность тепломассообмена. Это обусловлено тем, что образование автономных отсеков бассейна, подключение трубопровода рециркуляции к периферийному отсеку и центральной решетке, а подводящего трубопровода к периферийной решетке позволяет создать противоточное движение фаз в обеих зонах градирни - центральный и периферийный, рециркуляции подвергается вся вода в градирне. Кроме того, в данной градирне уменьшена возможность обмерзания стенок за счет того, что контакта воды со стенками не происходит вследствие образования восходящих закрученных водовоздушных потоков. This design allows to increase the efficiency of heat and mass transfer. This is due to the fact that the formation of autonomous pool compartments, the connection of the recirculation pipeline to the peripheral compartment and the central lattice, and the supply pipe to the peripheral lattice allows creating countercurrent phase motion in both zones of the cooling tower - central and peripheral, all water in the cooling tower is recycled. In addition, the possibility of freezing the walls in this cooling tower is reduced due to the fact that water does not come into contact with the walls due to the formation of ascending swirling water-air flows.

Заявленное расположение решеток и разбрызгивающих сопел способствует эжектированию интенсивно турболизированных газожидкостных систем, созданию восходящих закрученных газожидкостных потоков, что дополнительно интенсифицирует тепломассообмен в градирне. The claimed arrangement of gratings and spray nozzles contributes to the ejection of intensely turbolized gas-liquid systems, the creation of ascending swirling gas-liquid flows, which further intensifies heat and mass transfer in the cooling tower.

На фиг. 1 представлен общий вид градирни; на фиг. 2 - поперечное сечение бассейна; на фиг. 3 - организация расположения разбрызгивающих сопел и закрученных воздушно-водных потоков; на фиг. 4 - положение разбрызгивающих сопел по ярусам относительно распределительных решеток. In FIG. 1 shows a general view of a cooling tower; in FIG. 2 - cross section of the pool; in FIG. 3 - arrangement of spray nozzles and swirling air-water flows; in FIG. 4 - the position of the spray nozzles in tiers relative to the distribution grilles.

Градирня содержит корпус 1, каплеуловитель 2, периферийные решетки 3 водораспределительных труб горячей воды, центральные решетки 4 водораспределительных труб охлажденной воды, трубопровод 5 рециркуляции воды, разбрызгивающие сопла 6, центральную зону 7 бассейна, периферийную зону бассейна 8, перегородки 9, отводящий трубопровод 10, воздухораспределительные окна 11, насос 12 и соединительную трубу 13. The cooling tower contains a housing 1, a droplet eliminator 2, peripheral lattices 3 of the hot water distribution pipes, central lattices 4 of the cold water distribution pipes, water recirculation pipe 5, spray nozzles 6, the central zone 7 of the pool, the peripheral zone of the pool 8, partitions 9, the discharge pipe 10, air distribution windows 11, pump 12 and connecting pipe 13.

Оборотная вода с температурой 40^оС в количестве 750 м³/ч последовательно подается вначале в трубопроводы на периферийные решетки 3, расположенные над периферийной зоной бассейна 8, и в сопла, разбрызгивающие горячую воду. Воздух в количестве 1400 м³/ч поступает через воздухораспределительные окна 11, расположенные на боковых стенках градирни, и смешивается с водой. Из периферийной зоны охлаждения вода насосом 12 подается по трубопроводу 5 рециркуляции воды на центральные решетки 4 и стекает в центральную зону 7 бассейна. Из центральной зоны через трубопровод 10 охлажденная до 28^оС вода поступает потребителю. Ввиду определенного расположения сопел происходит вращение воздушно-водного потока периферийной и центральной зон бассейна в противоположных направлениях, что позволяет увеличить время его пребывания и интенсифицировать тепломассообмен.Cooling water with a temperature of 40 ^{° C} in an amount of 750 m ³ / h is fed sequentially first to the peripheral lines in the lattice 3, located above the peripheral area of the basin 8 and in the nozzle, spraying hot water. Air in the amount of 1400 m ³ / h enters through the air distribution windows 11 located on the side walls of the tower, and mixes with water. From the peripheral cooling zone, water is pumped by a pump 12 through a water recirculation pipe 5 to the central lattices 4 and flows into the central zone 7 of the pool. From the central zone, through the pipe 10, the water cooled to 28 ^° C is supplied to the consumer. Due to the specific location of the nozzles, the air-water flow rotates in the peripheral and central zones of the basin in opposite directions, which allows to increase its residence time and intensify heat and mass transfer.

Показатели работы предложенного устройства превышают аналогичные показатели прототипа: степень обмерзания стенок корпуса градирни уменьшена на 10 и 50% , гидравлическое сопротивление снижено на 5 и 10% , время пребывания увеличено в 2 и 2,5 раза, распределение газожидкостных потоков равномерное и степень использования их равна 100% . При этом габаритные размеры градирни сохраняются прежними. (56) Авторское свидетельство N 1071915, кл. F 28 C 1/00, 1984. The performance of the proposed device exceeds the similar performance of the prototype: the degree of freezing of the walls of the tower tower is reduced by 10 and 50%, the hydraulic resistance is reduced by 5 and 10%, the residence time is increased by 2 and 2.5 times, the distribution of gas-liquid flows is uniform and the degree of use is equal to 100% . At the same time, the overall dimensions of the tower remain the same. (56) Copyright certificate N 1071915, cl. F 28 C 1/00, 1984.

Авторское свидетельство N 1437665, кл. F 28 C 1/00, 1988. Copyright certificate N 1437665, cl. F 28 C 1/00, 1988.

Авторское свидетельство СССP N 868297, кл. F 28 C 1/06, 1979. Copyright certificate CCCP N 868297, cl. F 28 C 1/06, 1979.

Claims

1. FAN cooling tower, comprising a housing, a central grid located in the housing of tiered water distribution pipes with spray nozzles, a peripheral water distribution grid, supplying, discharging pipes, a recirculation pipe made in the lower part of the housing, a pool with a partition dividing it into the central and peripheral parts located under the corresponding gratings of water distribution pipes, characterized in that, in order to increase the efficiency of heat and mass transfer and to reduce freezing of the walls of the casing, the pool partition is blind, with the formation of autonomous compartments of equal volumes, the recirculation pipeline is connected to the peripheral compartment and the central lattice, the supply pipe is connected to the peripheral lattice, the pipes of both lattices in each tier are installed in increments of 1.0 - 1 5 m, spray nozzles in each tier are staggered in increments of 1.0 - 1.5 m, gratings are made of three tiers of water distribution pipes with a distance between tiers of 1.0 - 1.5 m.

2. The cooling tower according to claim 1, characterized in that the spray nozzles in each tier of both gratings are oriented tangentially to the conventional circles with radii of 1/8 - 1/2 of the width of the peripheral part of the pool, the centers of the circles are located on the symmetry axes of the central and peripheral gratings while nozzles oriented along the tangents of adjacent conditional circles are directed in opposite directions.

3. The cooling tower according to claim 1, characterized in that the nozzles of the upper tier of the gratings are installed at an angle of 30 - 40 ^o to the horizontal down, and the middle and lower tiers at an angle of 40 - 50 ^o and 50 - 60 ^o up, respectively.