RU2145699C1

RU2145699C1 - Sprinkler of counterflow cooling tower

Info

Publication number: RU2145699C1
Application number: RU99113822A
Authority: RU
Inventors: В.С. Генкин; Е.Я. Лапига; Г.З. Мирзабекян; А.В. Семенов; З.Т. Тениешвили; В.А. Трубников
Original assignee: Ооо "Нпф Эитэк"
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2000-02-20

Abstract

FIELD: catalytic reactors for water cooling in circulating water supply systems. SUBSTANCE: the sprinkler has a block of underlying members, located under the block of sprinkler plates, the redistribution block and the block underlying members are made of several layers of gauze tubes, the height of the redistribution block exceeds the distance between the adjacent sprinkler plates by 4 to 8 times. EFFECT: enhanced efficiency of sprinkler operation and its reliability. 5 cl, 2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам контактных аппаратов для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. The present invention relates to the field of power engineering, and in particular, to devices of contact devices for cooling water in water recycling systems of industrial enterprises.

В настоящее время существует много конструкций оросительных устройств противоточных градирен, состоящих из вертикально установленных пластин с различными выступами и впадинами, предназначенными для интенсификации теплообменных процессов. В качестве примера можно привести ороситель градирни по авторскому свидетельству СССР 1765682, в котором ороситель градирни содержит блок вертикальных листов с горизонтальными гофрами с криволинейной боковой поверхностью, имеющей радиус кривизны 19 - 31,4 длины гофра, и со сквозными отверстиями. Как правило, такие пластины подвешиваются на связующих элементах и сверху на них разбрызгивают охлаждаемую воду, как это известно из выложенной заявки DE 3415562. Currently, there are many designs of irrigation devices of counterflow cooling towers, consisting of vertically mounted plates with various protrusions and depressions, designed to intensify heat transfer processes. As an example, the cooling tower sprinkler according to the USSR author's certificate 1765682, in which the cooling tower sprinkler contains a block of vertical sheets with horizontal corrugations with a curved side surface having a radius of curvature of 19 - 31.4 corrugation lengths, and with through holes. Typically, such plates are suspended on the connecting elements and sprayed on top of them cooled water, as is known from the laid out application DE 3415562.

Указанные оросительные устройства наряду с определенными достоинствами (обеспечение большой поверхности теплообмена на один квадратный метр оросителя) обладают рядом существенных недостатков. These irrigation devices along with certain advantages (providing a large heat transfer surface per square meter of irrigator) have a number of significant drawbacks.

В оросителях такого типа практически полностью отсутствует перенос жидкости в направлении, перпендикулярном плоскости пластин (даже при наличии перфорации). Кроме того, при малой толщине пластин происходит их выкрашивание под действием струй воды из разбрызгивающих сопел. Еще одним серьезным недостатком оросителей такого типа является то обстоятельство, что при эксплуатации градирни в зимнее время идет процесс обледенения пластин и резко увеличивается нагрузка на пластины. Поскольку в градирнях пластины устанавливаются на жесткие решетки (как, например, в патенте GB 1085223), то в местах контакта листов и решетки происходит смятие кромок пластин, что приводит к увеличению аэродинамического сопротивления оросителя и одновременно к выкрашиванию пластин. In irrigators of this type, fluid transfer is almost completely absent in the direction perpendicular to the plane of the plates (even in the presence of perforation). In addition, with a small thickness of the plates, they are chipped under the action of water jets from spray nozzles. Another serious drawback of this type of irrigators is the fact that during the operation of the cooling tower in the winter, the process of icing of the plates occurs and the load on the plates increases sharply. Since the plates are mounted on rigid lattices in the cooling towers (as, for example, in GB 1085223), at the points of contact between the sheets and the lattice, the edges of the plates are crushed, which leads to an increase in the aerodynamic drag of the irrigator and, at the same time, the plates are chipping.

Для обеспечения равномерности распределения жидкости по поверхности теплообменных пластин применяют перераспределяющие блоки, которые могут иметь различную конструкцию. Так, в оросителе, описанном в Европейском патенте ЕР 0371475, над блоком оросительных пластин размещен распределительный блок, выполненный в виде решетки. Недостаток такого выполнения распределительного блока заключается в том, что он не обеспечивает равномерного распределения орошающей жидкости вдоль и поперек оросительных пластин. To ensure uniform distribution of fluid over the surface of the heat exchanger plates, redistributing units are used, which may have a different design. So, in the sprinkler described in European patent EP 0371475, a distribution block made in the form of a grid is placed above the block of irrigation plates. The disadvantage of this embodiment of the distribution block is that it does not provide a uniform distribution of the irrigation fluid along and across the irrigation plates.

Наиболее близким аналогом изобретения является ороситель противоточной градирни, включающий перераспределяющий блок, размещенный над блоком вертикально установленных оросительных пластин с выступами и впадинами, известный из патента Франции 2431670 по М.кл. F 28 F 25/08. В этом оросителе перераспределяющий блок выполнен из хаотично размещенных переплетенных нитей, преимущественно металлических, на которые сверху попадает вода, разбрызгиваемая из форсунок. The closest analogue of the invention is the countercurrent cooling tower sprinkler comprising a redistributing unit located above a block of vertically mounted irrigation plates with protrusions and depressions, known from French patent 2431670 for M.cl. F 28 F 25/08. In this sprinkler, the redistributing unit is made of randomly placed interwoven threads, mainly metal, onto which water sprayed from the nozzles falls on top.

Основным недостатком такого оросителя является то, что он имеет одинаковое и достаточно большое сопротивление перемещению попадающей на него воды как в продольном, так и в поперечном направлении относительно плоскости оросительных пластин, что ведет к неравномерному распределению попадающей на пластины воды. The main disadvantage of such an irrigator is that it has the same and sufficiently large resistance to the movement of water falling on it both in the longitudinal and transverse directions relative to the plane of the irrigation plates, which leads to an uneven distribution of the water falling on the plates.

В основу изобретения положено создание оросителя противоточной градирни, в котором происходит равномерное распределение воды, падающей из форсунок, по площади поперечного сечения блока оросительных пластин. The basis of the invention is the creation of a sprinkler countercurrent cooling tower, in which there is a uniform distribution of water falling from the nozzles over the cross-sectional area of the block of irrigation plates.

Технический результат, который может быть получен при реализации предложенного оросителя, заключается в повышении эффективности работы оросителя за счет достижения равномерности стекания воды по оросительным пластинам и увеличении срока службы оросительных пластин за счет исключения выкрашивания пластин под действием струй падающей воды и действия контактных усилий в местах закрепления оросительных пластин. The technical result that can be obtained by implementing the proposed sprinkler is to increase the efficiency of the sprinkler by achieving uniform drainage of water on the irrigation plates and increasing the service life of the irrigation plates by eliminating the spalling of the plates under the influence of jets of falling water and the action of contact forces in the places of fixation irrigation plates.

Поставленная задача решена за счет того, что ороситель противоточной градирни, включающий перераспределяющий блок, размещенный над блоком вертикально установленных оросительных пластин с выступами и впадинами, снабжен блоком подстилающих элементов, размещенным под блоком оросительных пластин, при этом перераспределяющий блок и блок подстилающих элементов выполнены каждый из нескольких слоев сетчатых труб, причем оси труб, расположенных в каждом слое, параллельны между собой и перекрещиваются под прямым углом с осями труб, расположенных в каждом соседнем слое, при этом высота перераспределяющего блока в 4-8 раз превышает расстояние между соседними оросительными пластинами. The problem is solved due to the fact that the sprinkler of the counterflow cooling tower, including a redistributing block, placed above a block of vertically mounted irrigation plates with protrusions and troughs, is equipped with a block of underlying elements located under the block of irrigation plates, while the redistributing block and the block of underlying elements are made of each several layers of mesh pipes, and the axis of the pipes located in each layer are parallel to each other and intersect at right angles with the axes of the pipes, located in each adjacent layer, while the height of the redistributing unit is 4-8 times greater than the distance between adjacent irrigation plates.

Возможно выполнение оросителя, в котором сетчатые трубы имеют цилиндрическую форму. It is possible to carry out an irrigator in which the mesh pipes have a cylindrical shape.

Возможно также выполнение, когда сетчатые трубы в своем поперечном сечении имеют треугольную форму. It is also possible that the mesh pipes in their cross section have a triangular shape.

Предпочтительно выполнение оросителя, в котором высота подстилающего блока в 2 - 4 раза превышает расстояние между соседними оросительными пластинами. It is preferable to perform an irrigator in which the height of the underlying block is 2 to 4 times greater than the distance between adjacent irrigation plates.

Целесообразно выполнение оросителя, в котором оросительные пластины установлены с возможностью опоры на блок подстилающих элементов. It is advisable to carry out an irrigator in which irrigation plates are mounted with the possibility of support on a block of underlying elements.

Изобретение поясняется двумя фигурами, где на фиг. 1 представлена схема оросителя противоточной градирни, а на фиг. 2 - рисунок единичной трубы, входящей в перераспределяющий блок и блок подстилающих элементов. The invention is illustrated by two figures, where in FIG. 1 shows a sprinkler diagram of a counterflow tower, and FIG. 2 is a drawing of a single pipe included in a redistributing block and a block of underlying elements.

Ороситель противоточной градирни содержит перераспределяющий 1 блок, расположенный над блоком 2 оросительных пластин. Ниже блока 2 оросительных пластин расположен блок 3 подстилающих элементов, который составлен из нескольких слоев отдельных сетчатых труб 4. Охлаждаемая вода подается сверху, разбрызгиваясь из форсунок 5, расположенных над поверхностью перераспределяющего блока. Теплообмен между охлаждаемой водой и подаваемым снизу воздухом происходит на поверхности оросительных пластин 6, из которых составлен блок 2 оросительных пластин. Sprinkler countercurrent cooling tower contains a redistributing 1 block located above the block 2 irrigation plates. Below the block 2 of irrigation plates there is a block 3 of underlying elements, which is composed of several layers of separate mesh pipes 4. The cooled water is supplied from above, spraying from nozzles 5 located above the surface of the redistributing block. The heat exchange between the water to be cooled and the air supplied from below occurs on the surface of the irrigation plates 6, of which the block 2 of irrigation plates is composed.

Работа оросителя осуществляется следующим образом. Охлаждаемая вода, разбрызгиваясь из форсунок 5, падает с высоты 2 - 3 метра и попадает на поверхность перераспределяющего блока 1, состоящего из нескольких слоев сетчатых труб 4. Каждая сетчатая труба 4 может быть выполнена из полимерного материала или из металлической сетки. Попадающая на первый слой труб 4 вода распределяется более равномерно по поверхности первого слоя и проникает внутрь каждой трубы. Сопротивление перемещению воды внутри каждого слоя перераспределительного блока 1 существенно неравномерно во взаимно перпендикулярных направлениях - вдоль и поперек осей сетчатых труб 4, расположенных в данном слое, а следовательно, вдоль и поперек плоскости оросительных пластин 6. Исходя из этого, попавшая внутрь труб первого - самого верхнего слоя перераспределительного блока 1 вода будет перераспределяться преимущественно в одном направлении, проникая одновременно внутрь труб 4 второго слоя. Во втором слое перераспределительного блока 1 вода будет перераспределяться в направлении, перпендикулярном направлению перераспределения в первом слое. Далее в следующих слоях перераспределительного блока 1 процесс перераспределения повторяется. The work of the sprinkler is as follows. Cooled water, spraying from nozzles 5, falls from a height of 2 to 3 meters and falls on the surface of the redistributing unit 1, consisting of several layers of mesh pipes 4. Each mesh pipe 4 can be made of polymer material or of metal mesh. The water falling on the first layer of pipes 4 is distributed more evenly over the surface of the first layer and penetrates into each pipe. Resistance to movement of water inside each layer of the redistribution block 1 is substantially uneven in mutually perpendicular directions - along and across the axes of the mesh pipes 4 located in this layer, and therefore along and across the plane of the irrigation plates 6. Based on this, the inside of the pipes of the first - most the upper layer of the redistribution unit 1, the water will be redistributed mainly in one direction, penetrating simultaneously into the pipes 4 of the second layer. In the second layer of the redistribution unit 1, water will be redistributed in a direction perpendicular to the direction of redistribution in the first layer. Further, in the following layers of the redistribution block 1, the redistribution process is repeated.

Экспериментально установлено, что, с точки зрения достижения необходимого распределения воды по площади поперечного сечения блока 2 оросительных пластин и предотвращения возникновения значительных сопротивлений перемещению встречных потоков воды и воздуха, оптимально перераспределяющий блок 1 изготавливать из нескольких слоев труб, причем суммарная высота блока должна в 4 - 8 раз превышать расстояние между соседними оросительными пластинами 6 в блоке 2 оросительных пластин. При этом в каждых двух соседних слоях оси сетчатых труб 4 перекрещиваются между собой под прямым углом, что обеспечивает равномерность распределения охлаждаемой воды по площади. Сами сетчатые трубы могут иметь различную форму в поперечном сечении. В качестве примера на фиг. 2 приведен рисунок трубы с треугольным поперечным сечением, но практически сечение может представлять любую замкнутую кривую. It was experimentally established that, from the point of view of achieving the necessary water distribution over the cross-sectional area of block 2 of irrigation plates and preventing the occurrence of significant resistance to the movement of oncoming water and air flows, it is optimal to redistribute block 1 from several layers of pipes, and the total block height should be 4 - 8 times the distance between adjacent irrigation plates 6 in block 2 of irrigation plates. Moreover, in every two adjacent layers, the axis of the mesh pipes 4 intersect at a right angle, which ensures uniform distribution of the cooled water over the area. Mesh pipes themselves can have a different cross-sectional shape. As an example in FIG. Figure 2 shows a pipe with a triangular cross section, but in practice the cross section can be any closed curve.

После перераспределения падающей воды в перераспределяющем блоке 1 по площади охлаждаемая вода попадает на поверхность оросительных пластин 6. Поскольку в процессе перемещения по слоям перераспределяющего блока 1 вода потеряла свою кинетическую энергию, попадание воды на верхние кромки оросительных пластин 6 не сопровождается выкрашиванием этих кромок, что наблюдается в оросителях с другими конструкциями перераспределяющих блоков. Равномерное распределение воды по площади поперечного сечения блока 2 оросительных пластин позволило исключить неравномерности в работе пластин 6, расположенных в различных частях поперечного сечения блока 2 оросительных пластин, что в свою очередь привело к увеличению теплоотдачи охлаждаемой воды и повышению КПД градирни. After the redistribution of the falling water in the redistributing unit 1 over the area, the cooled water enters the surface of the irrigation plates 6. Since the water lost its kinetic energy during the movement through the layers of the redistributing unit 1, water entering the upper edges of the irrigation plates 6 is not accompanied by chipping of these edges, which is observed in sprinklers with other designs of redistributing blocks. The uniform distribution of water over the cross-sectional area of block 2 of irrigation plates made it possible to eliminate irregularities in the operation of plates 6 located in different parts of the cross section of block 2 of irrigation plates, which in turn led to an increase in the heat transfer of cooled water and an increase in the cooling tower efficiency.

Ниже блока 2 оросительных пластин расположен блок 3 подстилающих элементов. Этот блок выполняет две функции. С одной стороны, он является поддерживающим для пластин 6. Блок 2 оросительных пластин, расположенный над блоком 3 подстилающих элементов, опирается своими пластинами 6 на сетчатые трубы 4, из нескольких слоев которых состоит блок 3. Такая опора предохраняет нижние кромки оросительных пластин от смятия и выкрашивания, что увеличивает срок их службы и, кроме того, не ведет к увеличению сопротивления воздуха на входе в ороситель. С другой стороны, блок 3 подстилающих элементов служит распределителем воздушного потока, поступающего на ороситель, что ведет к более равномерному охлаждению потока поступающей навстречу воды. Below block 2 of irrigation plates is a block of 3 underlying elements. This block has two functions. On the one hand, it is supportive for the plates 6. The block 2 of irrigation plates located above the block 3 of underlying elements is supported by its plates 6 on the mesh pipes 4, of which block 3 consists of several layers. This support protects the lower edges of the irrigation plates from being crushed and spalling, which increases their service life and, in addition, does not lead to an increase in air resistance at the entrance to the sprinkler. On the other hand, the block 3 of the underlying elements serves as a distributor of the air flow entering the sprinkler, which leads to a more uniform cooling of the flow of incoming water.

Экспериментально определено, что высота блока 3 подстилающих элементов должна в 2 - 4 раза превышать расстояние между оросительными пластинами, т. е. составлять примерно половину высоты перераспределяющего блока 1. При меньшей толщине блока 3 он сминается, не выдерживая нагрузки вышерасположенных блоков, а при большей толщине ухудшаются условия воздухораспределения. It was experimentally determined that the height of the block of 3 underlying elements should be 2 to 4 times the distance between the irrigation plates, that is, approximately half the height of the redistributing block 1. With a smaller thickness of the block 3, it crumbles, not withstanding the load of the upstream blocks, but with a larger thickness worsens air distribution conditions.

В целом ороситель, выполненный согласно настоящему изобретению, позволяет повысить эффективность работы градирни за счет улучшения условий теплообмена между встречными потоками охлаждаемой воды и охлаждающего воздуха, а также увеличить срок работы блока 2 оросительных пластин. In General, the sprinkler, made according to the present invention, can improve the efficiency of the tower by improving the heat transfer conditions between the opposing flows of cooled water and cooling air, as well as increase the life of the block 2 of irrigation plates.

Claims

1. Sprinkler countercurrent cooling tower, including a redistributing unit located above the block of irrigation plates mounted vertically and having protrusions and depressions, characterized in that it has a block of underlying elements located under the block of irrigation plates, while the redistributing block and the block of underlying elements are made each of several layers of mesh pipes, and the axis of the pipes located in each layer are parallel to each other and intersect at right angles with the axes of the pipes located in each neighbor cm layer, the height of redistributing the block of 4 - 8 times the distance between adjacent irrigation plates.

2. Sprinkler counterflow cooling tower according to claim 1, characterized in that the mesh pipes are cylindrical.

3. Sprinkler counterflow cooling tower according to claim 1, characterized in that the mesh pipe in its cross section are triangular in shape.

4. Sprinkler countercurrent cooling tower according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the height of the underlying unit is 2 to 4 times the distance between adjacent irrigation plates.

5. Sprinkler countercurrent cooling tower according to claim 4, characterized in that the irrigation plates are installed with the possibility of support on the block of underlying elements.