RU218628U1

RU218628U1 - ejection cooling tower

Info

Publication number: RU218628U1
Application number: RU2023101224U
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Аничкин; Алексей Михайлович Кашин
Original assignee: Алексей Сергеевич Аничкин
Filing date: 2023-01-22
Publication date: 2023-06-02

Abstract

Полезная модель относится к области теплообменных аппаратов, в частности к градирням эжекционного типа, и может найти применение для охлаждения оборотной воды в системах оборотного водоснабжения производственного оборудования промышленных предприятий. Эжекционная градирня включает корпус с воздуховходными окнами, воздуховыходную шахту и эжекционные каналы, соединенные с соответствующими воздуховходными окнами. Каналы выполнены вертикальными. В нижней части воздуховыходной шахты установлена перегородка. Технический результат - повышение интенсивности испарения оборотной воды.

The utility model relates to the field of heat exchangers, in particular to ejection-type cooling towers, and can be used for cooling circulating water in circulating water supply systems of production equipment of industrial enterprises. The ejection cooling tower includes a housing with air inlet windows, an air outlet shaft and ejection channels connected to the corresponding air inlet windows. The channels are made vertical. A baffle is installed in the lower part of the air outlet shaft. EFFECT: increased intensity of circulating water evaporation.

Description

Полезная модель относится к области теплообменных аппаратов, в частности, к градирням эжекционного типа, и может найти применение для охлаждения оборотной воды в системах оборотного водоснабжения производственного оборудования промышленных предприятий.The utility model relates to the field of heat exchangers, in particular, to ejection-type cooling towers, and can be used for cooling circulating water in circulating water supply systems of production equipment of industrial enterprises.

Известна эжекционная градирня (RU2187058, опубл. 10.08.2002), содержащая корпус, водоуловитель, воздуховходные и воздуховыходную шахты, в верхней и нижней частях корпуса установлены коллекторы основного охлаждения с эжекционными форсунками, распыляющими охлаждаемую воду и эжектирующие воздух, в корпусе расположены четыре воздуховходные шахты, оси эжекционных форсунок направлены по биссектрисе угла раскрытия воздуховходной шахты, внутри корпуса расположены вертикальная перегородка и коллекторы предварительного охлаждения с тангенциальными и/или эжекционными форсунками, обращенные выходными отверстиями вверх, распыляющие охлаждаемую воду и задающие вместе с вертикальной перегородкой направление движения отработанного воздуха, кроме того, градирня снабжена двумя верхними перегородками и двумя нижними перегородками, где каждая нижняя перегородка имеет козырек, параллельный вертикальной оси симметрии градирни.Known ejection cooling tower (RU2187058, publ. 08/10/2002), containing a housing, a water trap, air inlet and air outlet shafts, in the upper and lower parts of the body there are main cooling collectors with ejection nozzles spraying cooled water and ejecting air, four air inlet shafts are located in the body , the axes of the ejection nozzles are directed along the bisector of the opening angle of the air inlet shaft, inside the housing there is a vertical partition and pre-cooling headers with tangential and / or ejection nozzles, facing upwards with outlet openings, spraying the cooled water and setting together with the vertical partition the direction of movement of the exhaust air, in addition , the cooling tower is equipped with two upper baffles and two lower baffles, where each lower baffle has a canopy parallel to the vertical axis of symmetry of the cooling tower.

Однако большое количество воздуховходных шахт и, соответственно, эжекционных каналов приводит к смешению воздушных потоков этих каналов и последующему снижению скорости движения/распыления оборотной воды и эжектируемого воздуха, а также к укрупнению капель распыляемой воды. Это в свою очередь снижает интенсивность испарения воды внутри градирни, а, следовательно, и эффективность теплосъёма.However, a large number of air inlet shafts and, accordingly, ejection channels leads to mixing of the air flows of these channels and a subsequent decrease in the speed of movement / spraying of circulating water and ejected air, as well as to enlargement of sprayed water droplets. This, in turn, reduces the intensity of water evaporation inside the cooling tower, and, consequently, the efficiency of heat removal.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является эжекционная градирня, описанная в RU167426, опубл. 10.01.2017. Градирня содержит корпус с воздуховходными окнами, водосборный резервуар со сливным патрубком, размещенный в нижней части корпуса, воздуховыходную шахту, расположенную в верхней части корпуса, каплеуловитель, расположенный в верхней части воздуховыходной шахты, два эжекционных канала, каждый из которых соединен с одним воздуховходным окном, при этом один из каналов расположен вертикально, второй – горизонтально, а воздуховходное окно горизонтального эжекционного канала выполнено в боковой поверхности корпуса, коллекторный трубопровод с форсунками, установленными на входах указанных каналов, при этом сопла форсунок направлены внутрь каналов, а коллекторный трубопровод соединен с системой охлаждения производственного оборудования, воздуховходное окно вертикального эжекционного канала выполнено в боковой поверхности корпуса, эжекционные каналы выполнены с переменным поперечным сечением с расширением внутрь корпуса, при этом соединение вертикального эжекционного канала с вохдуховходным окном выполнено закругленным, верхняя грань горизонтального эжекционного канала выполнена закругленной вверх, коллекторный трубопровод снабжен вентилем, воздуховходные окна и воздуховыходная шахта снабжены крышками с регулируемым положением открытия. При работе устройства основная масса воды водовоздушных потоков собирается в водосборном резервуаре и выводится через сливной патрубок обратно в систему охлаждения производственного оборудования. При этом вода, распыляемая форсунками вертикального канала воды, стекает в водосборный резервуар через сливные отверстия, выполненные в верхней грани горизонтального канала, т.е. через горизонтальный канал. Остальная часть воды в виде капель подхватывается воздушными потоками, проходит через каплеуловитель, на котором капли оседают и затем падают вниз в водосборный резервуар. The closest in technical essence to the claimed utility model is the ejection cooling tower described in RU167426, publ. 01/10/2017. The cooling tower comprises a housing with air inlet windows, a water collection tank with a drain pipe located in the lower part of the housing, an air outlet shaft located in the upper part of the housing, a drop eliminator located in the upper part of the air outlet shaft, two ejection channels, each of which is connected to one air inlet window, in this case, one of the channels is located vertically, the second is horizontal, and the air inlet window of the horizontal ejection channel is made in the side surface of the housing, the collector pipeline with nozzles installed at the inlets of these channels, while the nozzles of the nozzles are directed inside the channels, and the collector pipeline is connected to the cooling system production equipment, the air inlet window of the vertical ejection channel is made in the side surface of the body, the ejection channels are made with a variable cross-section with an expansion inside the body, while the connection of the vertical ejection channel with the air inlet window is rounded, the upper edge of the horizontal ejection channel is made rounded upwards, the collector pipeline is equipped with valve, the air inlet windows and the air outlet shaft are equipped with covers with an adjustable opening position. During the operation of the device, the bulk of the water of the water-air flows is collected in the catchment tank and is discharged through the drain pipe back into the cooling system of the production equipment. In this case, the water sprayed by the nozzles of the vertical water channel flows into the water collection tank through the drain holes made in the upper face of the horizontal channel, i.e. through a horizontal channel. The rest of the water in the form of droplets is picked up by air currents, passes through the droplet eliminator, on which the droplets settle and then fall down into the catchment tank.

Известное техническое решение, выбранное в качестве прототипа, обладает недостаточно эффективным теплосъемом. Это обусловлено тем, что частичное перекрытие горизонтального канала потоками воды, стекающей с вертикального канала, приводит к снижению скорости и объема эжектируемого в горизонтальный канал воздуха, замедляется процесс испарения и, следовательно, снижается уровень теплосъёма. Кроме того, появляется обратный выброс капель воды (наружу градирни через воздуховходное окно), что приводит к потерям оборотной воды, обмерзанию градирни в зимнее время.Known technical solution, selected as a prototype, has insufficiently effective heat removal. This is due to the fact that the partial overlap of the horizontal channel with water flows flowing from the vertical channel leads to a decrease in the speed and volume of air ejected into the horizontal channel, the evaporation process slows down and, consequently, the level of heat removal decreases. In addition, there is a reverse ejection of water droplets (to the outside of the cooling tower through the air inlet), which leads to losses of circulating water, freezing of the cooling tower in winter.

Технической проблемой является создание эжекционной градирни, характеризующейся высоким теплосъемом. The technical problem is the creation of an ejection cooling tower, characterized by high heat removal.

Технический результат заключается в повышении интенсивности испарения оборотной воды.The technical result is to increase the intensity of evaporation of recycled water.

Технический результат достигается тем, что в градирне, включающей корпус с воздуховходными окнами, воздуховыходную шахту, эжекционные каналы, соединенные с соответствующими воздуховходными окнами и выполненные с переменным поперечным сечением с расширением внутрь корпуса, указанные каналы выполнены вертикальными и на их входах размещены форсунки, сопла которых направлены внутрь каналов, в нижней части воздуховыходной шахты установлена перегородка, согласно полезной модели форсунки выполнены с тангенциальным входом и переменным сечением выходного сопла, а отношение площади поперечного сечения каждого из эжекционных каналов на входе к площади поперечного сечения на выходе внутри корпуса составляет от 1,2 до 1,6.The technical result is achieved by the fact that in the cooling tower, which includes a housing with air inlet windows, an air outlet shaft, ejection channels connected to the corresponding air inlet windows and made with a variable cross section with an expansion inside the housing, these channels are made vertical and nozzles are placed at their inlets, the nozzles of which directed inside the channels, a partition is installed in the lower part of the air outlet shaft, according to the utility model, the nozzles are made with a tangential inlet and a variable section of the outlet nozzle, and the ratio of the cross-sectional area of each of the ejection channels at the inlet to the cross-sectional area at the outlet inside the housing is from 1.2 up to 1.6.

В частных вариантах реализации полезной модели воздуховходные окна расположены на противоположных друг от друга поверхностях корпуса или на верхней грани корпуса.In private embodiments of the utility model, the air inlet windows are located on opposite surfaces of the housing or on the upper face of the housing.

Заявленные конструктивные особенности выполнения устройства обеспечивают изоляцию водовоздушных потоков каждого канала друг от друга на части пути до попадания в верхнюю часть воздуховыходной части, что исключает пересечение разнонаправленных водовоздушных потоков и возникновение тепловой пробки внутри корпуса. Такая изоляция потоков обуславливает увеличение скорости и объема эжектируемого воздуха, исключает его предварительное насыщение и, соответственно, приводит к интенсификации процесса испарения оборотной воды внутри корпуса.The claimed design features of the device implementation provide isolation of water-air flows of each channel from each other on part of the path before entering the upper part of the air outlet, which eliminates the intersection of multidirectional water-air flows and the occurrence of a thermal plug inside the housing. Such isolation of flows causes an increase in the speed and volume of the ejected air, excludes its preliminary saturation and, accordingly, leads to an intensification of the process of evaporation of circulating water inside the housing.

Частные варианты реализации устройства дополнительно способствуют достижению технического результата. Так расположение воздуховходных окон (на противоположных сторонах корпуса, в частности на верхней грани) позволяет минимизировать влияние переменчивости направления внешних ветровых потоков на объем эжектируемого воздуха, что обеспечивает сохранение необходимого объема эжекции воздуха. Особенности конфигурации каналов (переменное поперечное сечение, соотношение поперечных сечений на входе и выходе) также обуславливает эффективность эжекции воздуха (объем и скорость засасывания воздуха). Использование форсунок с тангенциальным входом и переменным сечением выходного сопла обеспечивает получение капель с наименьшего размера при высокой скорости распыления, что способствует увеличению эжекции и интенсификации испарения.Private embodiments of the device further contribute to the achievement of the technical result. So the location of the air inlet windows (on opposite sides of the body, in particular on the upper face) makes it possible to minimize the influence of the variability of the direction of external wind flows on the volume of ejected air, which ensures that the required volume of air ejection is maintained. Features of the configuration of the channels (variable cross section, the ratio of the cross sections at the inlet and outlet) also determines the efficiency of air ejection (volume and speed of air suction). The use of nozzles with a tangential inlet and a variable section of the outlet nozzle ensures the production of droplets with the smallest size at a high spray rate, which contributes to an increase in ejection and intensification of evaporation.

Дополнительным преимуществом заявленной конструкции является устранение обратного выброса капель оборотной воды, что снижает ее потери, исключает обмерзание градирни в зимний период, уменьшает объем подпидки. Кроме того, подбор конфигурации расположения воздуховходных окон позволяет значительно уменьшить высоту градирни (до 2500 мм), что упрощает логистику и обслуживание градирни, позволяет устанавливать градирни линейкой из нескольких штук (от 2-х и более в ряд).An additional advantage of the proposed design is the elimination of the reverse ejection of recycled water droplets, which reduces its losses, eliminates freezing of the cooling tower in winter, and reduces the amount of replenishment. In addition, the selection of the configuration of the location of the air inlet windows can significantly reduce the height of the cooling tower (up to 2500 mm), which simplifies the logistics and maintenance of the cooling tower, allows you to install cooling towers in a line of several pieces (from 2 or more in a row).

Полезная модель поясняется чертежами, где The utility model is illustrated by drawings, where

на фиг.1 - поперечное сечение эжекционной градирни.figure 1 is a cross section of the ejection cooling tower.

Эжекционная градирня содержит корпус 1, во внутренней полости которого расположены вертикальные эжекционные каналы 2, соединенные с воздухоходными окнами 3. Окна 3 выполнены преимущественно в верхней части корпуса, например, на боковых (вертикальных) стенках корпуса 1 или на верхней (горизонтальной) поверхности корпуса 1, и предпочтительно на разных или противоположных сторонах корпуса 1.The ejection cooling tower contains a housing 1, in the inner cavity of which there are vertical ejection channels 2 connected to air duct windows 3. Windows 3 are made mainly in the upper part of the housing, for example, on the side (vertical) walls of the housing 1 or on the upper (horizontal) surface of the housing 1 , and preferably on different or opposite sides of the housing 1.

Эжекционные каналы 2 могут быть выполнены с постоянным поперечным сечением или с переменным поперечным сечением с расширением внутрь корпуса 1. При этом в последнем варианте отношение площади поперечного сечения каждого из эжекционных каналов 2 на входе к площади поперечного сечения на выходе внутри корпуса 1 составляет от 1,2 до 1,6, что обеспечивает наиболее оптимальные условия для испарения в зависимости от исходных параметров (температуры атмосферного воздуха и температуры поступающей для охлаждения оборотной воды).The ejection channels 2 can be made with a constant cross-section or with a variable cross-section with an extension inside the housing 1. In this case, in the latter version, the ratio of the cross-sectional area of each of the ejection channels 2 at the inlet to the cross-sectional area at the outlet inside the housing 1 is from 1, 2 to 1.6, which provides the most optimal conditions for evaporation, depending on the initial parameters (atmospheric air temperature and the temperature of the circulating water supplied for cooling).

В нижней части воздуховыходной шахты 4 установлена перегородка 5, предназначенная для отделения друг от друга водовоздушных потоков из каналов 2, движущихся в разном направлении, исключая их столкновение, перемешивание и возникновение тепловой пробки внутри корпуса. In the lower part of the air outlet shaft 4, a partition 5 is installed, designed to separate water-air flows from each other from channels 2 moving in different directions, excluding their collision, mixing and the occurrence of a thermal plug inside the housing.

На входах каналов 2 установлены форсунки 6, сопла которых направлены внутрь каналов 2. Форсунки 6 могут быть выполнены центробежными с тангенциальным входом и переменным сечением выходного сопла. Форсунки 6 соединены посредством коллекторного трубопровода 7 с системой охлаждения производственного оборудования. Трубопровод 7 может быть дополнительно снабжен вентилем (на фигуре не показан) для регулировки гидравлической нагрузки на градирню, изменения рабочих характеристик форсунок 6 и регулировки теплосъема градирни.Nozzles 6 are installed at the inlets of the channels 2, the nozzles of which are directed inside the channels 2. The nozzles 6 can be made centrifugal with a tangential inlet and a variable section of the outlet nozzle. The nozzles 6 are connected by means of a collector pipeline 7 to the cooling system of the production equipment. The pipeline 7 can be additionally equipped with a valve (not shown in the figure) for adjusting the hydraulic load on the cooling tower, changing the performance of the nozzles 6 and adjusting the heat removal of the cooling tower.

В нижней части корпуса 1 размещен водосборный резервуар 8 со сливным патрубком 9, который соединен трубопроводом (на фигуре не показан) с системой охлаждения производственного оборудования.In the lower part of the housing 1 there is a water collection tank 8 with a drain pipe 9, which is connected by a pipeline (not shown in the figure) to the cooling system of the production equipment.

В верхней части воздуховыходной шахты 4 установлен каплеуловитель 10.A drop catcher 10 is installed in the upper part of the air outlet shaft 4.

Эжекционная градирня работает следующим образом. Нагретая оборотная вода от производственного оборудования под давлением (посредством насосов, на фигуре не показаны) подается по коллекторному трубопроводу 7 на форсунки 6 эжекционных каналов 2. Через форсунки 6 вода распыляется в каналы 2, в которых возникает гидрозатвор, появляется область разряжения на входе каналов 2 и происходит эжектирование (засасывание) атмосферного воздуха внутрь каналов 2. Нагретые и насыщенные распыляемой форсунками 6 влагой потоки воздуха проходят по каналам 2, на выходах каждого из которых (в расширенных частях каналов) достигается максимальное развитие площади поверхности оборотной воды (максимальная площадь поверхности контакта вода-воздух). По пути движения потоков по каналам 2 оборотная вода испаряется. Далее водовоздушные потоки с высокоразвитой поверхностью выходят в воздуховыходную шахту 4, в которой продолжается испарение оборотной воды. При этом благодаря выполнению эжекционных каналов 2 вертикально практически полностью исключается засорение окон, и образуется защита от внешних ветровых потоков. Основная масса воды водовоздушных потоков собирается в водосборном резервуаре 2 и выводится через сливной патрубок 3 обратно в систему охлаждения производственного оборудования. Остальные капли воды, подхваченные воздушным потоком, проходят через каплеуловитель 6, на котором оседают и затем падают вниз в водосборный резервуар 8, откуда выводится через сливной патрубок 9 обратно в систему охлаждения производственного оборудования. Насыщенные испарившейся влагой потоки воздуха, выходят из воздуховыходной шахты 4 в окружающую среду. Ejection cooling tower works as follows. Heated circulating water from production equipment under pressure (by means of pumps, not shown in the figure) is supplied through the collector pipeline 7 to the nozzles 6 of the ejection channels 2. Through the nozzles 6, water is sprayed into the channels 2, in which a water seal occurs, a rarefaction area appears at the inlet of the channels 2 and atmospheric air is ejected (sucked in) inside channels 2. Heated and saturated with moisture sprayed by nozzles 6, air flows pass through channels 2, at the outlets of each of which (in the expanded parts of the channels) the maximum development of the surface area of the circulating water is achieved (the maximum surface area of contact water -air). On the way of flow through the channels 2, the circulating water evaporates. Next, water-air flows with a highly developed surface exit into the air outlet shaft 4, in which the recycled water continues to evaporate. At the same time, due to the execution of the ejection channels 2 vertically, clogging of windows is almost completely eliminated, and protection from external wind flows is formed. The bulk of the water of the water-air flows is collected in the catchment tank 2 and is discharged through the drain pipe 3 back into the cooling system of the production equipment. The remaining drops of water, picked up by the air flow, pass through the drop eliminator 6, where they settle and then fall down into the water collection tank 8, from where it is discharged through the drain pipe 9 back into the cooling system of the production equipment. Saturated with evaporated moisture, air flows exit the air outlet shaft 4 into the environment.

Claims

1. Ejection cooling tower, containing a housing with air inlet windows, an air outlet shaft, ejection channels connected to the corresponding air inlet windows and made with a variable cross section with an expansion inside the housing, these channels are vertical, and nozzles are placed at their inlets, the nozzles of which are directed inside the channels , a partition is installed in the lower part of the air outlet shaft, characterized in that the nozzles are made with a tangential inlet and a variable section of the outlet nozzle, and the ratio of the cross-sectional area of each of the ejection channels at the inlet to the cross-sectional area at the outlet inside the housing is from 1.2 to 1 ,6.

2. Cooling tower according to claim 1, characterized in that the air inlet windows are located on opposite surfaces of the housing.

3. Cooling tower according to claim 1, characterized in that the air inlet windows are located on the upper face of the housing.