RU2043600C1

RU2043600C1 - Sheet of sprayer for water-cooling tower

Info

Publication number: RU2043600C1
Application number: RU92001746A
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Балашов; Виктор Федорович Федосеев
Original assignee: Евгений Васильевич Балашов; Виктор Федорович Федосеев
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1995-09-10

Abstract

FIELD: heat power engineering. SUBSTANCE: sheet 1 is corrugated to define a continuous wave. The corrugations are inclined to the edge of sheet 1 and have concave-convex members 6 on their slopes, convex members arranged along their hollows, and concave members arranged along their tops. The convex and concave members arranged along the hollows and tops of the corrugations are made up as spherical hollows 4 and arranged with a step which exceeds the step of arranging of convex-concave members 6. The hollows are decreased in sizes in the direction of the edges of sheet 1. The hollow 4 can be arranged in groups in each of which the hollows are the same in sizes. In groups hollows 4 can be arranged mutually perpendicular in rows or parallel rows with the same step. In the adjacent rows the hollows can be shifted by half step. EFFECT: improved design. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к тепло-массообмену, в частности к конструктивным элементам тепло-массообменных аппаратов, например градирен, и может быть использовано в аппаратах для охлаждения воды в водооборотных циклах промышленных предприятий при непосредственном контактировании сред. The invention relates to heat and mass transfer, in particular to the structural elements of heat and mass transfer apparatus, such as cooling towers, and can be used in apparatus for cooling water in water cycles of industrial enterprises with direct contact of the media.

Известны листы оросителя градирни с прямолинейными гофрами, имеющими в поперечном сечении вид непрерывной волны и расположенными вдоль кромки листа [1] или под углом к ней [2]
Недостатком известных оросителей градирен, собранных из таких элементов, является возникновение струйного течения жидкости во впадинах гофр, что снижает интенсивность тепло-массообмена жидкости с воздухом.Known are the sheets of the sprinkler of a cooling tower with rectilinear corrugations having a cross section in the form of a continuous wave and located along the edge of the sheet [1] or at an angle to it [2]
A disadvantage of the known sprinklers of cooling towers, assembled from such elements, is the occurrence of a jet fluid flow in the troughs of the corrugations, which reduces the intensity of heat and mass transfer of the liquid with air.

Также известен лист оросителя градирни, выполненный с гофрами в виде непрерывной волны, расположенными под углом к кромке листа и содержащими выпукло-вогнутые элементы на скатах гофр. Выпукло-вогнутые элементы представляют собой выпуклые или вдавленные канавки, выполненные на скатах гофр и не доходящие до вершин и впадин гофр [3]
Недостаток известного листа оросителя градирни заключается в том, что выпукло-вогнутые элементы, не доходящие до впадин гофр, вдоль которых происходит преимущественное течение жидкости и воздуха, оказывают несущественное турбулизирующее воздействие на эти потоки, а, следовательно, не обеспечивают в достаточной степени высокую интенсивность тепло-массообмена.Also known is a sheet of cooling tower sprinkler made with corrugations in the form of a continuous wave located at an angle to the edge of the sheet and containing convex-concave elements on the corrugations of the corrugations. Convex-concave elements are convex or depressed grooves made on the slopes of the corrugations and not reaching the tops and troughs of the corrugations [3]
A disadvantage of the known leaf of the cooling tower irrigation is that convex-concave elements that do not reach the corrugations of the corrugations along which the predominant flow of liquid and air have an insignificant turbulent effect on these flows, and, therefore, do not provide a sufficiently high heat intensity mass transfer.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является известный лист оросителя градирни, выполненный с гофрами в виде непрерывной волны, расположенными под углом к кромке листа и содержащими выпукло-вогнутые элементы на скатах гофр. Лист снабжен дополнительными выпуклыми и вогнутыми элементами, размещенными на вершинах и впадинах гофр эквидистантными рядами, направленными поперек гофр, причем ряды элементов во впадинах и на вершинах гофр сдвинуты относительно одни других и образуют с элементами на скатах непрерывную волну. Дополнительные элементы выполнены вогнутыми на вершинах и выпуклыми во впадинах гофр, при этом вогнутая и выпуклая части элементов на скатах гофр примыкают соответственно к вогнутым и выпуклым дополнительным элементам [4]
Как показала практика эксплуатации созданного листа оросителя в натурных условиях, в начальный период (несколько суток) работы градирни, когда листы "не приработались", т.е. плохо смачиваемы, наблюдалось преимущественно капельное течение по ним воды, переходящее в струйное, особенно во впадинах гофр. Таким же недостатком является струйный режим течения воды в момент запусков градирни после всевозможных остановов.The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is the well-known sheet of the cooling tower sprinkler, made with corrugations in the form of a continuous wave, located at an angle to the edge of the sheet and containing convex-concave elements on the corrugations of the corrugations. The sheet is equipped with additional convex and concave elements located at the vertices and depressions of the corrugations with equidistant rows directed across the corrugations, and the rows of elements in the valleys and at the vertices of the corrugations are shifted relative to each other and form a continuous wave with the elements on the slopes. Additional elements are made concave at the tops and convex in the hollows of the corrugations, while the concave and convex parts of the elements on the slopes of the corrugations are adjacent to the concave and convex additional elements, respectively [4]
As shown by the practice of operating the created irrigator sheet in full-scale conditions, in the initial period (several days) of the cooling tower operation, when the sheets were “not run-in”, i.e. poorly wettable, there was predominantly a droplet flow of water along them, turning into a jet, especially in the corrugations of the corrugations. The same disadvantage is the jet regime of the flow of water at the time of the start-up of the tower after all kinds of shutdowns.

Целью изобретения является повышение интенсивности тепло-массообмена за счет создания смерчеобразных вихревых течений жидкости, которые способствуют интенсивному перемешиванию ее с воздухом на вершинах гофр, и за счет полного исключения струйного течения жидкости и турбулизации ее в виде пленки с воздухом во впадинах гофр. The aim of the invention is to increase the intensity of heat and mass transfer due to the creation of tornado-like vortex fluid flows, which contribute to its intensive mixing with air at the tops of the corrugations, and due to the complete elimination of the jet fluid flow and turbulization of it in the form of a film with air in the corrugations of the corrugations.

Применение изобретения позволяет достигнуть более глубокого охлаждения оборотной воды в градирнях благодаря высоким температурным градиентам процесса и, в конечном итоге, достигнуть увеличения выхода готовой продукции основного производства. The application of the invention allows to achieve a deeper cooling of the circulating water in the cooling towers due to the high temperature gradients of the process and, ultimately, to achieve an increase in the yield of finished products of the main production.

Это достигается тем, что у листа оросителя градирни, выполненного с гофрами в виде непрерывной волны, расположенными под углом к кромке листа и содержащими выпукло-вогнутые элементы на скатах гофр, выпуклые элементы, размещенные вдоль впадин гофр, и вогнутые элементы, размещенные вдоль вершин гофр, выпуклые и вогнутые элементы выполнены в виде сферических лунок и расположены с шагом, превышающим шаг расположения выпукло-вогнутых элементов, причем лунки выполнены с размерами, уменьшающимися в направлении одной из кромок листа. This is achieved by the fact that the leaf of the cooling tower sprinkler made with corrugations in the form of a continuous wave, located at an angle to the edge of the sheet and containing convex-concave elements on the corrugations of the corrugations, convex elements placed along the corrugations of the corrugations, and concave elements located along the vertices of the corrugations convex and concave elements are made in the form of spherical holes and are arranged with a step exceeding the spacing of convex-concave elements, and the holes are made with dimensions decreasing in the direction of one of the edges of the sheet.

Целесообразно располагать сферические лунки группами, в каждой из которых они выполнены с одинаковыми размерами. В группах лунки могут размещаться взаимно-перпендикулярными рядами или параллельными рядами с одинаковым шагом, но в смежных рядах лунки могут быть смещены на полшага. It is advisable to arrange the spherical wells in groups, in each of which they are made with the same dimensions. In groups, the wells can be placed in mutually perpendicular rows or parallel rows with the same pitch, but in adjacent rows the wells can be shifted by half a step.

Отличие изобретения заключается в том, что выпуклые и вогнутые элементы, размещенные вдоль впадин и вершин гофр, выполнены в виде сферических лунок и расположены с шагом, превышающим шаг расположения выпукло-вогнутых элементов, причем лунки выполнены с размерами, уменьшающимися в направлении одной из кромок листа. При этом лунки могут располагаться группами, в каждой из которых они выполнены с одинаковыми размерами. В группах лунки могут размещаться взаимно перпендикулярными рядами или параллельными рядами с одинаковым шагом, но в смежных рядах лунки могут быть смещены на полшага. The difference of the invention lies in the fact that the convex and concave elements placed along the hollows and peaks of the corrugations are made in the form of spherical holes and are arranged with a step exceeding the spacing of the convex-concave elements, and the holes are made with dimensions decreasing in the direction of one of the edges of the sheet . In this case, the holes can be arranged in groups, in each of which they are made with the same dimensions. In groups, the wells can be placed in mutually perpendicular rows or parallel rows with the same pitch, but in adjacent rows the wells can be shifted by half a step.

Выполнение лунок на выступах гофр сферическими, т.е. хорошо обтекаемой формы, способствует возникновению в обтекающей среде смерчеобразных вихревых потоков, направленных нормально к плоскости, в которой расположены лунки. Эти потоки сносятся в направлении течения обтекающей среды, вовлекая в этот процесс все большее количество жидкости в связи с увеличением длины пути каждого вихря. Обтекающая среда получает таким образом сильное возмущение во всем объеме в окрестности лунок. Контактирующий с такой средой воздух качественно перемешивается, что сказывается на возрастании интенсивности процессов обмена. The execution of holes on the ledges of the corrugations is spherical, i.e. well streamlined shape, contributes to the appearance in the flowing medium tornado-like vortex flows directed normally to the plane in which the holes are located. These flows are carried in the direction of the flow of the flowing medium, involving an increasing amount of liquid in this process due to the increase in the path length of each vortex. The flowing medium thus receives a strong disturbance in the entire volume in the vicinity of the holes. Air in contact with such an environment mixes qualitatively, which affects the increase in the intensity of metabolic processes.

Выполнение сферических лунок во впадинах выпуклыми приводит при обтекании их к явлению отрыва пограничного слоя в кормовой части лунок и к появлению зон завихрения, дорожек Кармана, в значительной степени турбулизирующих поток жидкости и способствующих разрушению струйного течения жидкости во впадинах и превращению его в пленочный режим, характеризующийся более высокими коэффициентами тепломассообмена. Этот процесс турбулизирует также поток воздуха и способствует повышению интенсивности процессов обмена. The execution of spherical holes in the hollows is convex when they flow around them to the phenomenon of separation of the boundary layer in the stern of the holes and to the appearance of swirl zones, Karman paths, which significantly turbulent the fluid flow and contribute to the destruction of the jet fluid flow in the hollows and its transformation into a film mode, characterized by higher heat and mass transfer coefficients. This process also turbulizes the air flow and helps increase the intensity of metabolic processes.

Для обеспечения равномерности интенсивности тепло-массообмена по поверхности листа оросителя и одинаковой плотности орошения листа лунки выполнены с одинаковым шагом. To ensure uniformity of the intensity of heat and mass transfer over the surface of the irrigator sheet and the same irrigation density of the leaf, the wells are made with the same step.

Расположение лунок с шагом, превышающим шаг выпукло-вогнутых элементов, способствует подготовке потока жидкости перед натеканием на лунки, а именно выпукло-вогнутые элементы предварительно турбулизируют жидкость, придают ей пленочное волновое течение и выравнивают плотность орошения по поверхности листа. The location of the wells with a step exceeding the step of the convex-concave elements contributes to the preparation of the fluid flow before flowing into the wells, namely, the convex-concave elements pre-turbulize the liquid, give it a film wave flow and equalize the irrigation density over the surface of the sheet.

Движущая сила процесса испарительного охлаждения разность относительной влажности паровоздушной смеси на выходе из оросителя и на входе в него, уменьшается в направлении движения этой смеси. Для поддержания одинаково высокой интенсивности процесса охлаждения жидкости характерный размер лунки (ее диаметр) уменьшают в том же направлении. Это стимулирует процессы зарождения и развития смерчеобразных вихрей в лунках, расположенных на выступах гофр. С уменьшением диаметра лунок уменьшают и их глубину практически в прямой зависимости. Уменьшение же размеров лунок в том же направлении во впадинах гофр приводит к увеличению поперечного сечения канала, образованного впадинами гофр и способствует эвакуации через каждое горизонтальное сечение оросителя возрастающего объема паровоздушной смеси. The driving force of the evaporative cooling process, the difference in the relative humidity of the vapor-air mixture at the outlet of the sprinkler and at the entrance to it, decreases in the direction of movement of this mixture. To maintain an equally high intensity of the liquid cooling process, the characteristic size of the well (its diameter) is reduced in the same direction. This stimulates the processes of nucleation and development of tornado-like vortices in the holes located on the protrusions of the corrugations. With a decrease in the diameter of the holes, their depth is also reduced almost in direct proportion. Reducing the size of the holes in the same direction in the hollows of the corrugations leads to an increase in the cross section of the channel formed by the hollows of the corrugations and facilitates the evacuation through each horizontal section of the irrigator of an increasing volume of the vapor-air mixture.

Из технологических соображений целесообразно располагать сферические лунки группами, в каждой из которых они имеют одинаковые размеры. For technological reasons, it is advisable to arrange the spherical holes in groups, in each of which they have the same size.

При недостаточной гидравлической нагрузке для получения одинаково высокой интенсивности тепло-массообмена целесообразно выполнение лунок взаимно перпендикулярными рядами или параллельными рядами с одинаковым шагом и со смещением лунок на полшага в смежных рядах. И тот и другой вид расположения лунок обеспечивают наиболее высокую интенсивность обменных процессов при поперечном обтекании. With insufficient hydraulic load, in order to obtain an equally high intensity of heat and mass transfer, it is advisable to make holes in mutually perpendicular rows or parallel rows with the same pitch and with the holes shifted by half a step in adjacent rows. Both this and the other type of arrangement of the holes provide the highest intensity of metabolic processes during transverse flow.

На фиг. 1 и 2 изображен фрагмент листа в плане, поясняющий расположение групп сферических лунок; на фиг. 3 расположение лунок в несколько рядов. In FIG. 1 and 2 depict a fragment of a sheet in plan, explaining the location of groups of spherical holes; in FIG. 3 arrangement of holes in several rows.

Лист 1 оросителя градирни содержит наклонные гофры трапецеидального профиля, имеющие вершины 2 и впадины 3 одного и того же профиля. Во впадинах и на вершинах гофр предусмотрены группы соответственно выпуклых и вогнутых сферических лунок 4 с одинаковым шагом между лунками. На скатах 5 гофр выполнены выпукло-вогнутые элементы 6 в виде канавок криволинейного профиля. The cooling tower sprinkler sheet 1 contains inclined corrugations of a trapezoidal profile having peaks 2 and troughs 3 of the same profile. Groups of convex and concave spherical holes 4 with the same pitch between the holes are provided in the hollows and on the corrugation peaks. On the slopes of the 5 corrugations, convex-concave elements 6 are made in the form of grooves of a curved profile.

Элемент оросителя блок представляет собой собранные и скрепленные в вертикальном положении друг с другом листы, при этом листы оросителя собирают таким образом, что более крупные лунки расположены ближе к основанию блока. The sprinkler element of the block consists of sheets assembled and bonded in a vertical position with each other, while the sprinkler sheets are assembled in such a way that larger holes are located closer to the base of the block.

Лист оросителя градирни работает следующим образом. The sprinkler sheet of a cooling tower works as follows.

Охлаждаемую воду распределяют по поверхности листа 1 оросителя. Попадая на листы 1, вода под действием силы тяжести растекается по гофрированной поверхности листа. Струйки воды, протекая поперек канавок 6 на скатах 5 гофр, получают волновое течение, способствующее растеканию воды в виде пленок по поверхности листа 1 и подготавливающее этим самым поток жидкости для встречи с лунками 4. Часть жидкости, продолжая протекать через канавки 6, постоянно переходит к пленочному режиму течения. Другая часть, попадая в виде пленки на вершины 2 гофр и встречая сферические лунки 4, получает смерчеобразное вихревое течение, которое сносится в сторону движения основной массы жидкости, в результате чего последняя хорошо перемешивается как внутри себя, так и с контактирующим воздухом, что обеспечивает высокие характеристики тепло-массообмена. И наконец та часть жидкости, которая течет в виде пленки по впадинам 3 гофр встречает на своем пути выпуклые сферические лунки 4, которые при их обтекании создают завихрения в своей кормовой части. Пленка жидкости получается достаточно турбулизированной, как и воздух, находящийся в непосредственном контакте с ней, отчего возрастает интенсивность тепло-массообмена. The cooled water is distributed on the surface of the sheet 1 of the irrigator. Getting on sheets 1, water under the action of gravity spreads over the corrugated surface of the sheet. Trickles of water flowing across the grooves 6 on the slopes 5 of the corrugations receive a wave flow that promotes the spreading of water in the form of films on the surface of the sheet 1 and thereby preparing a fluid flow to meet the wells 4. Part of the fluid, continuing to flow through the grooves 6, constantly goes to film flow regime. The other part, getting in the form of a film on the tops of 2 corrugations and meeting spherical holes 4, receives a tornado-like vortex flow, which drifts towards the movement of the bulk of the liquid, as a result of which the latter mixes well both inside itself and with the contacting air, which ensures high heat and mass transfer characteristics. And finally, that part of the liquid that flows in the form of a film through the hollows of the 3 corrugations meets on its way convex spherical holes 4, which, when they flow around, create turbulences in their stern. The liquid film is sufficiently turbulent, as is the air in direct contact with it, which increases the intensity of heat and mass transfer.

Эти три составляющих фактора обеспечивают в целом высокую интенсивность обменных процессов между жидкостью и воздухом, гарантирующую увеличение глубины охлаждения оборотной воды в химических производствах. These three constituent factors provide, on the whole, a high intensity of exchange processes between liquid and air, which guarantees an increase in the cooling depth of circulating water in chemical plants.

Claims

1. SHAFT IRRIGATOR, made with corrugations in the form of a continuous wave, located at an angle to the edge of the sheet and containing convex-concave elements on the corrugations of the corrugations, convex elements placed along the corrugations of the corrugations, and concave elements located along the vertices of the corrugations, characterized in that the convex and concave elements placed along the hollows and peaks of the corrugations are made in the form of spherical holes and are arranged with a step exceeding the step of the arrangement of convex-concave elements, and the holes are made with dimensions decreasing in the direction one of the edges of the sheet.

2. The sheet according to claim 1, characterized in that the holes are arranged in groups, in each of which they are made with the same dimensions.

3. The sheet according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the wells in the groups are arranged in mutually perpendicular rows.

4. The sheet according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the holes in the groups are placed in parallel rows with the same pitch, and the holes in adjacent rows are shifted by half a step.