RU2132029C1

RU2132029C1 - Cooling tower

Info

Publication number: RU2132029C1
Application number: RU98116140A
Authority: RU
Inventors: Вадим Борисович Иванов; Александр Васильевич Стародубцев; А.И. Шатинин
Original assignee: Вадим Борисович Иванов; Александр Васильевич Стародубцев
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 1999-06-20
Also published as: WO1999044002A1; AU8967798A

Abstract

FIELD: evaporative coolers; thermal and nuclear power stations and other industrial objects where cooling of water or other liquids is required. SUBSTANCE: cooling tower includes housing with air intake ports, water distributing collector with water-jet injectors which are mounted on platform for turning about horizontal axis symmetrically relative to axis of cooling tower; angle of inclination of injectors ensures intersection of water jet at a height of 3.5 to 5 m from level of installation of injectors; injectors are arranged in groups from 2 to 18 injectors in a group. EFFECT: enhanced operational efficiency due to intensified cooling. 2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к испарительным охладителям, и может быть применено на тепловых и атомных электростанциях, а также на других промышленных объектах, где требуется охлаждение воды или других жидкостей. The invention relates to a power system, in particular to evaporative coolers, and can be applied at thermal and nuclear power plants, as well as at other industrial facilities that require cooling of water or other liquids.

Известна вентиляторная градирня, содержащая установленные в корпусе каплеуловитель, водораспределительные трубопроводы с разбрызгивающими соплами и водосборный резервуар в нижней части, в которой трубопроводы установлены в корпусе поярусно, причем в каждом ярусе они размещены по периметру корпуса, а разбрызгивающие сопла выходными отверстиями обращены в центральную зону градирни (см. а.с. СССР N 1071915, кл. F 28 C 1/00, 1984). A fan cooler is known that contains a drip catcher installed in the housing, water distribution pipelines with spray nozzles and a drainage tank in the lower part, in which the pipelines are installed in the housing in layers, and in each tier they are placed along the housing perimeter, and the spray nozzles with their outlets facing the central zone of the cooling tower (see A.S. USSR N 1071915, class F 28 C 1/00, 1984).

Недостатком указанного устройства является неэффективное охлаждение жидкости, обусловленное большим количеством жидкости в небольшом пространстве, что, в свою очередь, заставляет пропускать большие потоки воздуха и использовать мощные вентиляторные системы. The disadvantage of this device is the inefficient cooling of the liquid, due to the large amount of liquid in a small space, which, in turn, makes it possible to pass large air flows and use powerful fan systems.

Известна градирня, содержащая вытяжную башню с воздуховодными окнами, выполненными по кольцу в нижней ее части, размещенный в башне выше окон ороситель с водораспределительной системой и водоструйные эжекторы, подключенные к водораздающему коллектору, при этом эжекторы установлены в центральной зоне градирни, ограниченной диаметром, равным 0,2-0,25 диаметра оросителя, и выходными торцами обращены к оросителю, а водораздающий коллектор размещен внутри башни (см. а.с. СССР N 1158845, кл. F 28 C 1/00, 1985). Known cooling tower containing an exhaust tower with air ducts made in a ring in its lower part, a sprinkler with a water distribution system and water-jet ejectors connected to a water distribution manifold located in the tower above the windows, ejectors installed in the central zone of the tower limited by a diameter of 0 , 2-0.25 diameters of the sprinkler, and the outlet ends face the sprinkler, and the water-distributing collector is located inside the tower (see AS USSR N 1158845, class F 28 C 1/00, 1985).

Недостатком указанной градирни является сложность устройства, обусловленная наличием оросительной системы, недостаточная долговечность и надежность устройства, обусловленная той же причиной, недостаточная эффективность охлаждения, вызванная большим аэродинамическим сопротивлением, связанным с размещением в шахте элементов оросителя. С другой стороны, отказаться от оросителя в данной системе невозможно, поскольку именно ороситель является тем устройством, на котором происходит теплопередача. The disadvantage of this tower is the complexity of the device, due to the presence of an irrigation system, insufficient durability and reliability of the device, due to the same reason, insufficient cooling efficiency caused by high aerodynamic drag associated with the placement of irrigation elements in the mine. On the other hand, it is impossible to abandon the sprinkler in this system, since it is the sprinkler that is the device on which heat transfer occurs.

Наиболее близкой является градирня, содержащая корпус с воздуховодными окнами, выполненными по периферии в нижней его части, водораспределительный коллектор, размещенный в корпусе и снабженный водоструйными форсунками, наклоненными под углом навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси градирни и размещенными со смещением от плоскости окна к центру градирни (см. патент РФ N 2099662, кл. F 28 C 1/00, 1997). The closest is a cooling tower containing a casing with air ducts made peripherally in its lower part, a water distribution manifold located in the casing and equipped with water-jet nozzles inclined at an angle to each other symmetrically relative to the vertical axis of the cooling tower and placed with an offset from the window plane to the center cooling towers (see RF patent N 2099662, CL F 28 C 1/00, 1997).

Недостатком такой градирни является недостаточная эффективность охлаждения воды. The disadvantage of such a cooling tower is the insufficient efficiency of cooling water.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности работы градирни за счет интенсификации охлаждения жидкости. The problem solved by the invention is to increase the efficiency of the tower due to the intensification of liquid cooling.

Поставленная задача решается тем, что форсунки установлены на платформе с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси симметрично относительно оси градирни, причем угол наклона форсунок обеспечивает высоту точки пересечения факелов жидкости 3,5-5 м от уровня установки форсунок, а форсунки установлены комплектно группами от 2 до 18 единиц в группе. The problem is solved in that the nozzles are mounted on the platform with the possibility of rotation around the horizontal axis symmetrically relative to the axis of the tower, and the angle of the nozzles provides a height of the point of intersection of the liquid torches 3.5-5 m from the installation level of the nozzles, and the nozzles are installed in complete groups from 2 to 18 units in a group.

Кроме того, форсунки размещены в два и более рядов, причем каждый нижний ряд смещен относительно верхнего на величину от 0,5 м. In addition, the nozzles are placed in two or more rows, with each lower row offset from the top by an amount of 0.5 m.

Такое выполнение градирни позволяет, во-первых, обеспечить наилучшее эжектирование воздуха; во-вторых, встречное наклонное размещение форсунок с обеспечением пересечения симметричных факелов жидкости на высоте 3,5-5 м позволяет использовать кинетическую энергию жидкости для взаимного раздробления капель противоположных потоков и увеличения активной охлаждаемой поверхности жидкости; в-третьих, отсутствие оросителя не создает аэродинамических препятствий движению эжектируемого воздуха, который за счет эжекции и конвекционных потоков устремляется вверх по шахте градирни и, тем самым, обеспечивается значительный воздушный поток до 6 - 10-кратного водяного потока. Кроме того, размещение форсунок рядами и группами в проеме воздуховодного окна позволяет еще более эффективно обеспечить гидродинамическое и эжекторное всасывание воздуха и обеспечить больший захват воздуха и соответственно более эффективное охлаждение жидкости. Отсутствие конструктивных элементов оросителя, кроме того, упрощает конструкцию градирни, делает доступней при ремонте внутренние конструкции и соответственно повышает надежность ее работы. This design of the cooling tower allows, firstly, to ensure the best ejection of air; secondly, the counter inclined placement of the nozzles with the intersection of symmetrical fluid torches at a height of 3.5-5 m allows you to use the kinetic energy of the liquid for mutual fragmentation of droplets of opposite flows and increase the active cooled surface of the liquid; thirdly, the absence of a sprinkler does not create aerodynamic obstacles to the movement of the ejected air, which rises upward through the tower shaft due to ejection and convection flows and, thereby, provides a significant air flow up to 6 - 10-fold water flow. In addition, the placement of nozzles in rows and groups in the opening of the air duct window allows even more efficient to provide hydrodynamic and ejector suction of air and to provide greater air capture and, accordingly, more efficient cooling of the liquid. The absence of structural elements of the sprinkler, in addition, simplifies the design of the cooling tower, makes internal structures more accessible during repair and, accordingly, increases the reliability of its operation.

На фиг. 1 схематически изображена градирня, вертикальный разрез. In FIG. 1 schematically shows a cooling tower, a vertical section.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1. FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

На фиг.3 схематически изображена градирня, вертикальный разрез с размещением форсунок в два ряда. Figure 3 schematically shows a cooling tower, a vertical section with the placement of nozzles in two rows.

На фиг.4 изображен поперечный разрез градирни Б-Б на фиг.1. Figure 4 shows a cross section of the cooling tower BB in figure 1.

На фиг.5 изображен поперечный разрез градирни В-В на фиг.3. Figure 5 shows a cross section of the tower bb in figure 3.

На фиг.6 изображен поперечный разрез с исполнением короба восьмигранного сечения. Figure 6 shows a cross section with the execution of the box octagonal section.

На фиг.7 изображен узел крепления платформы форсунки с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. Figure 7 shows the attachment site of the nozzle platform with the possibility of rotation around a horizontal axis.

На фиг.8 показана платформа с размещением группы из шести форсунок. On Fig shows a platform with a group of six nozzles.

Градирня содержит корпус 1, выполненный, например, в виде вертикального короба с воздуховодными окнами 2, расположенными по периметру в нижней его части, водораспределительную систему 3 и водоструйные форсунки-эжекторы 4, подключенные к водораспределительному коллектору 5, причем форсунки-эжекторы 3 создают наклоненные от вертикали факелы жидкости 6. Кроме того, градирня содержит водосборный бассейн 7. Платформа 8 форсунки 4 соединена с водораспределительной системой 3 известными средствами через подвижные фланцы 9, обеспечивающие поворот платформы относительно горизонтальной оси. На платформе 8 форсунки 4 могут быть установлены группами, как показано на фиг. 8. The cooling tower includes a housing 1, made, for example, in the form of a vertical duct with air ducts 2 located along the perimeter in its lower part, a water distribution system 3 and water-jet nozzles-ejectors 4 connected to the water distribution manifold 5, and the nozzles-ejectors 3 create inclined from vertical fluid torches 6. In addition, the cooling tower contains a catchment basin 7. The platform 8 of the nozzle 4 is connected to the water distribution system 3 by known means through movable flanges 9, providing rotation latforms relative to the horizontal axis. On the platform 8, nozzles 4 can be installed in groups, as shown in FIG. eight.

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

Охлаждаемая вода подается через водораспределительную систему 3 и форсунки 4 в корпус в виде наклонных от вертикали факелов 6. Встречные факелы на высоте 3,5-5 метров встречаются, образуя при взаимном разбиении водяную пыль с развитой поверхностью капель и сверху эти капли падают в водосборный бассейн 7 При подаче воды через форсунки-эжекторы 6 последние всасывают воздух из воздуховодных отверстий и увлекают его вверх. Одновременно горячая вода нагревает эжектируемый воздух и на него дополнительно начинают действовать конвекционные силы. Воздух устремляется вверх и встречается с водяной пылью, падающей в водосборный бассейн 7. Встречные потоки воздуха и падающей водяной пыли образуют активный тепло- и массообмен. Форсунки-эжекторы 4 образуют область с пониженным давлением в проеме воздуховодных окон 2. В эти окна устремляется поток воздуха, в результате чего организуется принудительная циркуляция воздушных масс без дополнительного энергопотребления. Кроме того, установка форсунок группами обеспечивает значительный подогрев подаваемого через окна воздуха на начальной стадии и дополнительно обеспечивает конвекционную тягу в коробе. Поворотные платформы позволяют отрегулировать направление факелов жидкости для каждой конкретной градирни с учетом температуры наружного воздуха, начальной температуры охлаждаемой вода и иных параметров градирни и окружающей среды. Cooled water is supplied through water distribution system 3 and nozzles 4 into the casing in the form of torches 6, inclined from the vertical. Counter torches at an altitude of 3.5-5 meters occur, forming water dust with a developed surface of droplets when divided apart and from above these drops fall into the catchment basin 7 When water is supplied through the nozzles-ejectors 6, the latter suck in air from the air holes and carry it up. At the same time, hot water heats the ejected air and additional convection forces begin to act on it. Air rises upward and is met with water dust falling into the catchment basin 7. Counter flows of air and falling water dust form active heat and mass transfer. The ejector nozzles 4 form a region with reduced pressure in the opening of the air duct windows 2. An air stream rushes into these windows, as a result of which forced circulation of air masses is organized without additional energy consumption. In addition, the installation of nozzles in groups provides a significant heating of the air supplied through the windows at the initial stage and additionally provides convection draft in the duct. Swivel platforms allow you to adjust the direction of the fluid torches for each specific cooling tower, taking into account the outdoor temperature, the initial temperature of the cooled water and other parameters of the cooling tower and the environment.

Claims

1. The cooling tower, comprising a casing with air inlets made peripherally in its lower part, a water distribution manifold located in the casing and equipped with water-jet nozzles inclined at an angle to each other symmetrically relative to the vertical axis of the tower and placed with an offset from the plane of the window to the center of the tower characterized in that the nozzles are mounted on the platform with the possibility of rotation around a horizontal axis, symmetrically with respect to the axis of the tower, and the angle of inclination of the nozzles provides the height of the point of intersection of the liquid torches is 3.5 - 5 m from the installation level of the nozzles, and the nozzles are installed in complete groups of 2 to 18 units in the group.

2. The cooling tower according to claim 1, characterized in that the nozzles are placed in two or more rows, each lower row being offset from the top by an amount of 0.5 m or more.