RU2053475C1

RU2053475C1 - Cooling tower

Info

Publication number: RU2053475C1
Authority: RU
Inventors: Н.А. Войнов; Н.А. Николаев; О.Э. Рубникович
Original assignee: Красноярская государственная технологическая академия
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: water supply systems for power stations. SUBSTANCE: housing 1 with distribution chamber 5 in top part and air inlet ports 2 arranged in tiers through its height accommodates sprinkler built up of tubular members 7 formed by bands wound along cylindrical helical line with coiling angle of 10-60 deg; edge 10 of bands 8 is bent into member 7; upper edge 9 is bent outside from member 7 at angle of 5-60 deg. to surface of band 8 and embraces lower section of preceding turn to form clearance 11; width of upper bent edge is 2-12 times larger than clearance 11. Distribution plates 13 are installed on lower ends of members 7 in a spaced relation. Cooling tower may be provided, in addition, with exhaust pipe connection 4 and fan 3 mounted under sprinkler and communicating with outlet section of members 7. EFFECT: improved design. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к тепло- и массообменным аппаратам, а именно к градирням систем оборотного водоснабжения электростанций и промышленных предприятий. The invention relates to heat and mass transfer apparatus, and in particular to cooling towers of water recycling systems of power plants and industrial enterprises.

Известна конструкция градирни [1] которая содержит вытяжную башню с воздуховпускными окнами, размещенные в ней воздухораспределитель и ороситель, а также установленные над воздуховпускными окнами по периферии башни основные воздухораспределительные пластины. Однако указанный аппарат имеет ограниченную производительность, низкую эффективность и большие габариты. A known design of a cooling tower [1] which comprises an exhaust tower with air inlet windows, an air distributor and an irrigator located therein, and also main air distribution plates mounted above the air inlet windows on the periphery of the tower. However, this apparatus has limited performance, low efficiency and large dimensions.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является градирня [2] которая содержит корпус с воздуховодными окнами, камеру распределения охлаждаемой жидкости в верхней его части, камеру сбора и отвода охлаждаемой жидкости, а также размещенный между ними ороситель в виде трубчатых элементов, подключенных верхними участками к камере распределения жидкости. Closest to the technical nature of the invention is a cooling tower [2] which contains a housing with air ducts, a distribution chamber for the cooled fluid in its upper part, a collection chamber for draining the cooled fluid, and a sprinkler placed between them in the form of tubular elements connected to the upper sections to fluid distribution chamber.

Однако и эта конструкция градирни имеет низкую эффективность и большие габариты. However, this design of the tower has low efficiency and large dimensions.

Низкая эффективность и большие габариты обусловлены достижением незначительных значений коэффициентов тепло- и массоотдачи. Low efficiency and large dimensions are due to the achievement of insignificant values of the coefficients of heat and mass transfer.

Целью изобретения является увеличение эффективности и уменьшение габаритных размеров градирни. The aim of the invention is to increase the efficiency and decrease the overall dimensions of the tower.

Для достижения указанной цели в аппарате, состоящем из корпуса с воздуховодными окнами, камеры распределения охлаждаемой жидкости в верхней его части, камеры сбора и отвода охлажденной жидкости, а также размещенного между ними оросителя в виде трубчатых элементов, подключенных верхними участками к камере распределения жидкости, воздуходувные окна выполнены ярусами по всей высоте оросителя, последний дополнительно снабжен распределительными тарелками, размещенными с зазором на нижних торцах трубчатых элементов, которые выполнены в виде ленты, навитой по цилиндрической винтовой линии с углом навивки 10. 60^о, нижняя кромка ленты выполнена отогнутой вовнутрь элемента, а верхняя ее кромка выполнена отогнутой наружу элемента под углом 5. 60^о к поверхности ленты и охватывающей нижний участок предыдущего витка ленты с образованием зазора, при этом ширина верхней отогнутой кромки выполнена превышающей величину указанного зазора в 2.12 раз.To achieve this goal, in the apparatus consisting of a housing with air duct windows, a chilled fluid distribution chamber in its upper part, a chilled fluid collection and discharge chamber, and also an irrigator placed between them in the form of tubular elements connected by upper sections to the fluid distribution chamber, blowers the windows are made in tiers along the entire height of the sprinkler; the latter is additionally equipped with distribution plates placed with a gap at the lower ends of the tubular elements, which are made in de tape, wound along a cylindrical helix with a winding angle of 10. 60 ^about , the lower edge of the tape is made bent inward of the element, and its upper edge is bent outward of the element at an angle of 5. 60 ^about to the surface of the tape and covering the lower portion of the previous turn of the tape with the formation a gap, while the width of the upper bent edge is made to exceed the specified gap by 2.12 times.

Градирня дополнительно снабжена патрубком с вентилятором, установленным под оросителем и сообщенным с выходными участками трубчатых элементов. The cooling tower is additionally equipped with a nozzle with a fan installed under the sprinkler and in communication with the outlet sections of the tubular elements.

Выполнение трубчатых элементов из ленты с отогнутыми кромками, навитой по цилиндрической винтовой линии, обеспечивает стекание части пленки жидкости по винтовой линии между отогнутыми кромками, что обуславливает вращательно-поступательное движение пленки жидкости и вызывает центробежную силу, которая прижимает пленку к поверхности трубчатых элементов, препятствует ее разрушению и срыву жидкости с поверхности контакта и вызывает большие расходы по жидкости, высокие коэффициенты тепло- и массоотдачи. The implementation of the tubular elements from a tape with bent edges, wound along a cylindrical helical line, ensures that part of the liquid film flows along the helical line between the bent edges, which causes the rotational-translational movement of the liquid film and causes centrifugal force, which presses the film to the surface of the tubular elements, prevents it the destruction and disruption of the liquid from the contact surface and causes high liquid costs, high heat and mass transfer coefficients.

Выполнение угла навивки ленты в пределах 10.60^о обеспечивает максимальные коэффициенты тепло- и массоотдачи. При выполнении угла навивки менее 10^о или более 60^о пленка жидкости не получает достаточного вращения, возникает срыв жидкости и нарушение работы трубчатых элементов, что снижает коэффициенты тепло- и массоотдачи на 40-60%
Наличие отогнутой наружу верхней кромки ленты на 5-60^о препятствует вытеканию жидкости из трубчатого элемента до осуществления контакта фаз, которая может выдавливаться из зазора центробежной силой. Выполнение ширины верхней отогнутой кромки, превышающей величину указанного зазора в 2.12 раз, обеспечивает достижение максимальных значений коэффициентов тепло- и массоотдачи, что позволяет увеличить коэффициент теплоотдачи из 25-40%
Использование ленты с отогнутой кромкой, из которой выполняется трубчатый элемент, позволяет интенсивно перемешать пленку жидкости (образуется крупномасштабная искусственная шероховатость на поверхности, по которой стекает пленка). Кроме того, при обтекании кромки жидкостью происходит подсос воздуха из межтрубного пространства элемента в пленку, что увеличивает поверхность контакта фаз между жидкостью и газом, повышает коэффициенты тепло- и массоотдачи.The implementation of the angle of winding the tape within 10.60 ^about provides the maximum coefficients of heat and mass transfer. When the winding angle ^of less than 10 or more than ⁶⁰ liquid film does not get sufficient rotation occurs fluid breakdown and malfunction of the tubular elements, thus reducing heat and mass transfer coefficients 40-60%
The presence of outwardly bent upper edge of the tape to ^about 5-60 prevents leakage of fluid from the tubular member prior to the contact of phases which can be extruded from the gap by the centrifugal force. The implementation of the width of the upper bent edge, exceeding the specified gap by 2.12 times, ensures that the maximum values of the coefficients of heat and mass transfer, which allows to increase the heat transfer coefficient from 25-40%
The use of a tape with a bent edge from which the tubular element is made allows intensive mixing of the liquid film (a large-scale artificial roughness is formed on the surface along which the film flows). In addition, when the liquid flows around the edge, air is sucked from the annulus of the element into the film, which increases the contact surface of the phases between the liquid and gas, and increases the heat and mass transfer coefficients.

Наличие распределительной тарелки, а также выполнение воздуховодных окон ярусами по всей высоте оросителя позволяет жидкости, стекающей в виде пленки по поверхности трубчатых элементов, разбрызгивается в виде капель в камере вывода жидкости, интенсивно контактировать с воздухом, поступающим через окна, и обеспечивать тем самым высокие коэффициенты тепло- и массоотдачи. The presence of the distribution plate, as well as the implementation of the air ducts in tiers along the entire height of the sprinkler, allows the liquid flowing in the form of a film on the surface of the tubular elements to be sprayed in the form of droplets in the liquid outlet chamber, to intensively contact the air entering through the windows, and thereby ensure high coefficients heat and mass transfer.

Наличие вытяжного патрубка с вентилятором, установленным под оросителем и сообщенным с выходными участками трубчатых элементов, позволяет увеличить скорость движение газа в трубчатых элементах, что увеличивает эффективность градирни. The presence of an exhaust pipe with a fan installed under the sprinkler and communicated with the outlet sections of the tubular elements, allows to increase the speed of gas movement in the tubular elements, which increases the efficiency of the cooling tower.

На фиг.1 представлена градирня, общий вид; на фиг.2 изображен трубчатый элемент, разрез. Figure 1 shows the cooling tower, a General view; figure 2 shows a tubular element, a section.

Градирня состоит из корпуса 1 с воздуховодными окнами 2, вентилятора 3, вытяжного патрубка 4, камер ввода 5 и вывода жидкости 6, трубчатых элементов 7. Трубчатые элементы выполнены из витков ленты 8, навитых по винтовой линии. Верхние кромки ленты 9 отогнуты наружу, а нижние 10 вовнутрь. Между витками ленты образован зазор 11 для прохода воздуха в трубчатый элемент 7. В верхней части элемента 7 установлена заглушка 12, образующая зазор 14, а в нижней распределительная тарелка 13. The cooling tower consists of a housing 1 with air ducts 2, a fan 3, an exhaust pipe 4, input chambers 5 and a liquid outlet 6, tubular elements 7. The tubular elements are made of turns of tape 8, wound along a helical line. The upper edges of the tape 9 are bent outward, and the lower 10 inward. Between the turns of the tape, a gap 11 is formed for the air to pass into the tubular element 7. In the upper part of the element 7, a plug 12 is installed, forming a gap 14, and in the lower one a distribution plate 13.

Градирня работает следующим образом. The cooling tower works as follows.

Охлаждаемая жидкость подается в камеру 5, затем поступает в трубчатые элементы 7. При прохождении зазора 14 между заглушкой 12 и витками 8 жидкость, перемещаясь в полости между отогнутой нижней кромкой 10, приобретает вращательно-поступательное движение, и виде жидкостной пленки стекает вниз по элементу 7. При этом возникает центробежная сила, которая прижимает пленку к внутренней поверхности элемента 7, что предотвращает ее разрушение, обеспечивает интенсивное перемешивание и подсос воздуха в жидкость. На выходе из элемента пленка жидкости поступает на распределительную тарелку 13, разбрызгивается и виде капель, смешивается с воздухом, происходит ее интенсивное охлаждение. Воздух после трубчатого элемента проходит через распределительную тарелку 13, поступает в камеру 6. Из камеры 6 воздух вентилятором 3 через патрубок 4 удаляется наружу. The cooled liquid is supplied to the chamber 5, then enters the tubular elements 7. When the gap 14 passes between the plug 12 and the turns 8, the liquid, moving in the cavity between the bent bottom edge 10, acquires a rotational-translational motion, and flows as a liquid film down the element 7 Thus, a centrifugal force arises, which presses the film to the inner surface of the element 7, which prevents its destruction, provides intensive mixing and suction of air into the liquid. At the outlet of the element, the liquid film enters the distribution plate 13, is sprayed and in the form of drops, mixes with air, it is intensively cooled. The air after the tubular element passes through the distribution plate 13, enters the chamber 6. From the chamber 6, the air by the fan 3 through the pipe 4 is removed to the outside.

Таким образом предлагаемая конструкция градирни позволяет максимально интенсифицировать процесс тепло- и массопереноса, увеличить эффективность, снизить себестоимость выпускаемого продукта. Thus, the proposed design of the tower allows to intensify the process of heat and mass transfer, increase efficiency, reduce the cost of the product.

Claims

1. A COOLING tower, comprising a housing with air inlet windows, a chilled fluid distribution chamber in its upper part, a chilled fluid collection and discharge chamber, and a sprinkler placed between them in the form of tubular elements connected by the upper sections to the fluid distribution chamber, characterized in that the windows are made in tiers along the entire height of the sprinkler, the latter is additionally equipped with distribution plates placed with a gap at the lower ends of the tubular elements, which are made in the form of a tape, on twisted along a cylindrical helix with a winding angle of 10-60 ^° , the lower edge of the tape is bent inward of the element, and its upper edge is bent outward of the element at an angle of 5-60 ^° to the surface of the tape and covering the lower portion of the previous turn of the tape with the formation of a gap, when this width of the upper bent edge exceeds the specified gap by 2 to 12 times.

2. The cooling tower according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with an exhaust pipe with a fan installed under the sprinkler and in communication with the outlet sections of the tubular elements.