RU2215960C2

RU2215960C2 - Spray pond

Info

Publication number: RU2215960C2
Application number: RU2001128110/06A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Викторов; Н.С. Кобелев
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2003-11-10

Abstract

FIELD: water coolers of circulation systems of atomic and thermal power stations. SUBSTANCE: spray pond has water-feeding pipe-line linked to pressure collector placed above pond carrying groups of spray nozzles in the form of rows separated by air corridors with different heights of flames. Pipe-lines with ejectors with helical grooves made in inner surface of expanding part of each ejector are joined to lower parts of pressure collectors. Ejector is put on float and is connected to rising pipe by means of flexible corrugated insert. Ejector is linked to pulser with its mixing chamber. Resonator comprising vertical springy plate which lower part is attached to pedestal and which upper part is movably coupled to propeller-float is placed on pond bottom. Curvilinear, spiral-shaped guides are provided on internal surface of spray nozzles. Pulser is made of four bimetal plates bent twice, propeller-float is fabricated from springy plates having form of clotoid with four tabs, as minimum, put on vertical springy plate for vertical displacement and rotation with use of joint. EFFECT: increased cooling efficiency of water. 5 dwg

Description

Изобретение относится к водоохладителям циркуляционных систем тепловых и атомных электростанций. The invention relates to water chillers circulating systems of thermal and nuclear power plants.

Известен брызгательный бассейн (см. патент РФ 2128317, МПК 7 F 28 С 1/00, Бюл. 9, 1999), содержащий водоподающий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группами разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факелов, в нижней части напорных коллекторов подключены трубопроводы с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющейся части каждого из которых выполнены винтообразные канавки, а сам эжектор установлен на поплавке и посредством гибкой гофрированной вставки соединен со стояком. A spray basin is known (see RF patent 2128317, IPC 7 F 28 C 1/00, Bull. 9, 1999) containing a water supply pipe connected to a discharge manifold located above the pool with groups of spray nozzles in the form of rows separated by air corridors , with different torch heights, in the lower part of the pressure manifolds are connected pipelines with ejectors, on the inner surface of the expanding part of each of which helical grooves are made, and the ejector is mounted on a float and by means of flexible corrugations constant is connected with the riser insert.

Недостатком данного брызгательного бассейна является недостаточная эффективность охлаждения воды из-за снижения тепломассообмена над поверхностью и в объеме воды в бассейне при сравнительно быстром затухании образовавшихся волн на поверхности зеркала и под ним. The disadvantage of this spray pool is the insufficient efficiency of water cooling due to a decrease in heat and mass transfer above the surface and in the volume of water in the pool with a relatively rapid attenuation of the generated waves on the surface of the mirror and under it.

Известен брызгательный бассейн (см. патент РФ 2168133, МПК 7 F 28 С 1/00, Бюл. 15, 2001), содержащий водоподающий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группами разбрызгивающий сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факелов, в нижней части напорных коллекторов подключены трубопроводы с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющейся части каждого из которых выполнены винтообразные канавки, а сам эжектор установлен на поплавке и посредством гибкой гофрированной вставки соединен со стояком, эжектор своей камерой смешения соединен с пульсатором, а на дне бассейна установлены резонаторы, состоящие из вертикальной упругой пластины, в нижней части закрепленной к постаменту, а в верхней части подвижно соединенной с пропеллером-поплавком. A spray basin is known (see RF patent 2168133, IPC 7 F 28 C 1/00, Bull. 15, 2001) containing a water supply pipe connected to a discharge manifold with groups located above the pool and spray nozzles in the form of rows divided by air corridors , with different torch heights, in the lower part of the pressure manifolds are connected pipelines with ejectors, on the inner surface of the expanding part of each of which helical grooves are made, and the ejector is mounted on a float and by means of flexible corrugations This insert is connected to the riser, the ejector is connected to the pulsator by its mixing chamber, and resonators are installed at the bottom of the pool, consisting of a vertical elastic plate fixed to the pedestal in the lower part and movably connected to the float propeller in the upper part.

Недостатком данного брызгательного бассейна является недостаточно высокая эффективность охлаждения из-за невозможности отвода тепла наружным холодным воздухом с глубинных слоев бассейна. The disadvantage of this spray pool is the insufficiently high cooling efficiency due to the impossibility of heat removal by the outside cold air from the deep layers of the pool.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности охлаждения воды путем установки на внутренней поверхности разбрызгивающих сопел криволинейных спиралевидных направляющих, выполнением пульсатора из биметаллических пластин дважды изогнутой формы количеством не менее четырех и пропеллера-поплавка из пружинистой пластины формой в виде клотоиды количеством лепестков не менее четырех, насажанных на вертикальную упругую пластину с возможностью вертикального перемещения и шарнирного вращения. The technical problem to which the invention is directed is to increase the efficiency of water cooling by installing curved spiral guides on the inner surface of the spray nozzles, making a pulsator from bimetallic plates of double curved shape with a quantity of at least four and a float propeller from a spring plate in the form of clothoid petals of at least four, mounted on a vertical elastic plate with the possibility of vertical movement and rotary rotation.

Технический результат достигается тем, что брызгательный бассейн содержит водоподающий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группами разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факелов, в нижней части напорных коллекторов подключены трубопроводы с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющейся части каждого из которых выполнены винтообразные канавки, а сам эжектор установлен на поплавке и посредством гибкой гофрированной вставки соединен со стояком, эжектор своей камерой смешения соединен с пульсатором, а на дне бассейна установлен резонатор, состоящий из вертикальной упругой пластины, в нижней части закрепленной к постаменту, а в верхней части подвижно соединенной с пропеллером-поплавком, отличием является то, что на внутренней поверхности разбрызгивающих сопел предусмотрены криволинейные спиралевидные направляющие, пульсатор выполнен из биметаллических пластин дважды изогнутой формы количеством не менее четырех, и пропеллер-поплавок выполнен из пружинистых пластин формой в виде клотоиды количеством лепестков не менее четырех, насажанных на вертикальную упругую пластину с возможностью вертикального перемещения и шарнирного вращения. The technical result is achieved by the fact that the spray pool contains a water supply pipe connected to a discharge manifold located above the pool with groups of spray nozzles in the form of rows separated by air corridors with different torch heights, pipelines with ejectors are connected in the lower part of the pressure collectors, on the inside the surfaces of the expanding part of each of which are made spiral-shaped grooves, and the ejector itself is mounted on a float and by means of a flexible corrugated stand the avki is connected to the riser, the ejector is connected to the pulsator with its mixing chamber, and at the bottom of the pool there is a resonator consisting of a vertical elastic plate fixed to the pedestal in the lower part and movably connected to the float propeller in the upper part, the difference is that curved spiral guides are provided on the inner surface of the spray nozzles, the pulsator is made of bimetallic plates of double curved shape with a quantity of at least four, and the propeller-float is made of spring of sheet plates in the form of a clothoid with a number of petals of at least four, mounted on a vertical elastic plate with the possibility of vertical movement and articulation.

На фиг. 1 изображен фрагмент брызгательного бассейна, на фиг.2 - развертка внутренней поверхности разбрызгивающих сопел с криволинейными спиралевидными направляющими, на фиг.3 - пульсатор из биметаллических пластин дважды изогнутой формы, на фиг.4 - схема резонатора с пропеллером-поплавком, на фиг. 5 - схема пропеллера-поплавка из пружинистой пластины формой в виде клотоиды. In FIG. 1 shows a fragment of a spray basin, FIG. 2 shows a scan of the inner surface of spray nozzles with curved spiral guides, FIG. 3 shows a pulsator made of bimetallic plates of double curved shape, FIG. 4 shows a diagram of a resonator with a float propeller, FIG. 5 is a diagram of a propeller-float from a spring plate in the form of a clothoid.

Брызгательный бассейн 1 состоит из водоподводящего трубопровода 2, размещенного над бассейном напорного коллектора 3 с разбрызгивающими соплами 4, трубопроводов в виде стояков 5, эжекторов 6, камеры смешения 7, которая соединена с атмосферой при помощи патрубка 8, на расширяющейся части 9 эжектора 6 на внутренней ее поверхности выполнены винтообразные канавки 10. Эжектор 6, установленный на поплавке 11 и имеющий гибкую гофрированную вставку 12, соединяющую эжектор 6 со стояком 5. Над патрубком 8 установлен пульсатор 13, а на дне бассейна - резонатор 14, состоящий из вертикальной упругой пластины 15, закрепленной нижним концом на постаменте 16, а в верхней части установлен пропеллер-поплавок 17 с изменяющимся уровнем перемещения по вертикали между упорами 18 и 19 и возможностью шарнирного вращения. На внутренней поверхности разбрызгивающих сопел 4 предусмотрены криволинейные спиралевидные направляющие 20. Пульсатор 13 выполнен из биметаллических пластин дважды изогнутой формы количеством не менее четырех 21, 22, 23 и 24, свободно насаженных на ось 25. Пропеллер-поплавок 17 выполнен из пружинистых пластин 26, имеющих форму клотоиды 27 количеством лепестков не менее четырех 28, 29, 30 и 31, насаженных на вертикальную упругую пластину 15 с возможностью вертикального перемещения и шарнирного вращения. The spray pool 1 consists of a water supply pipe 2 located above the pressure collector pool 3 with spray nozzles 4, pipelines in the form of risers 5, ejectors 6, a mixing chamber 7, which is connected to the atmosphere via a pipe 8, on the expanding part 9 of the ejector 6 on the inside helical grooves are made on its surface 10. An ejector 6 mounted on the float 11 and having a flexible corrugated insert 12 connecting the ejector 6 to the riser 5. A pulsator 13 is installed above the pipe 8, and a resonator 14 is installed at the bottom of the pool , consisting of a vertical elastic plate 15, fixed with a lower end on a pedestal 16, and in the upper part there is a propeller-float 17 with a variable level of vertical movement between the stops 18 and 19 and the possibility of articulated rotation. On the inner surface of the spray nozzles 4, curved spiral guides 20 are provided. The pulsator 13 is made of bimetallic plates of double curved shape with a number of at least four 21, 22, 23 and 24 freely mounted on the axis 25. The propeller-float 17 is made of spring plates 26 having the shape of the clothoid 27 by the number of petals of at least four 28, 29, 30 and 31, mounted on a vertical elastic plate 15 with the possibility of vertical movement and articulation.

Брызгательный бассейн работает следующим образом. The spray pool operates as follows.

Охлаждаемая вода насосами (не показаны) подается в брызгательный бассейн 1 по водоподводящему трубопроводу 2 напорным коллектором 3 через размещенные на них разбрызгивающие сопла 4 и, контактируя с атмосферным воздухом, образует факелы различной высоты и при этом отдает часть тепла холодному атмосферному воздуху, который уносит тепло за пределы поверхности бассейна, то есть охлаждается частично. Часть охлаждаемой воды по трубопроводу, присоединенному к напорному коллектору 3, выполненному в виде вертикально вниз опускающихся стояков 5, подводится к эжекторам 6, которые установлены на уровне поверхности воды и сориентированы в сторону ее перемещения. Камера смешения 7 эжекторов 6 через патрубок 8 и пульсатор 13 импульсивно засасывает холодный атмосферный воздух из воздушного коридора за счет образуемого разрежения, создаваемых насосами гидродинамических сил при выходе охлаждаемой воды из эжекторов 6. Cooled water by pumps (not shown) is supplied to the spray pool 1 through a water supply pipe 2 by a pressure manifold 3 through spray nozzles 4 placed on them and, in contact with atmospheric air, forms flares of various heights and at the same time gives off part of the heat to cold atmospheric air, which carries away heat beyond the surface of the pool, that is, partially cooled. Part of the cooled water through a pipeline connected to the pressure manifold 3, made in the form of vertically downward descending risers 5, is supplied to the ejectors 6, which are installed at the level of the water surface and oriented in the direction of its movement. The mixing chamber 7 of the ejectors 6 through the pipe 8 and the pulsator 13 impulsively draws in cold atmospheric air from the air corridor due to the generated vacuum created by the pumps of hydrodynamic forces when the cooled water leaves the ejectors 6.

Водовоздушная эмульсия, образованная в камере смешения 7 эжектора 6, выбрасывается в расширяющуюся его часть 9, где, перемещаясь по винтообразным канавкам 10, закручивается и в виде завихренного потока импульсно выбрасывается в брызгательный бассейн 1, создавая волны на зеркале воды. В процессе перемещения образованных волн по зеркалу воды брызгательного бассейна 1 они соприкасаются с резонатором 14, воздействуя на пропеллер-поплавок 17, который непрерывно колеблется за счет действия волн между упорами 18 и 19. Наложение волн, образованных пульсирующим завихрением потоком и колебательно-вращательным движением пропеллера-поплавка 17, приводит к резонансу, устранению их затухания по мере удаления от эжектора 6. При этом зеркало воды в бассейне возрастает, и благодаря этому усиливается тепломассообмен между охлаждаемой водой и холодным атмосферным воздухом. Кроме того, колебательное движение пропеллера-поплавка 17 передается упругой пластине 15, жестко закрепленной на постаменте 15, и упругая пластина 15 начинает также колебаться, улучшая перемещение слоев жидкости по объему брызгательного бассейна 1. The water-air emulsion formed in the mixing chamber 7 of the ejector 6 is ejected into its expanding part 9, where, moving along the helical grooves 10, it is twisted and pulsed into the spray pool 1 as a swirling stream, creating waves on the water mirror. In the process of moving the generated waves through the water mirror of the spray pool 1, they come into contact with the resonator 14, acting on the propeller-float 17, which continuously oscillates due to the action of the waves between the stops 18 and 19. The superposition of the waves formed by the pulsating swirl flow and the vibrational-rotational movement of the propeller -melt 17, leads to resonance, the elimination of their attenuation with distance from the ejector 6. In this case, the mirror of the water in the pool increases, and due to this the heat and mass transfer between the cooled water is enhanced oh and cold air. In addition, the oscillatory movement of the propeller-float 17 is transmitted to the elastic plate 15, rigidly fixed to the pedestal 15, and the elastic plate 15 also begins to oscillate, improving the movement of the liquid layers throughout the volume of the spray pool 1.

В криволинейных спиралевидных направляющих 20, размещенных во внутренней поверхности разбрызгивающих сопел 4, охлаждаемая вода закручивается и выбрасывается в виде завихренных шнуров, перемешиваясь с холодным атмосферным воздухом, часть которого в составе водовоздушной эмульсии попадает в объем воды в бассейне и отбирает часть тепла от воды в бассейне и уходит обратно в атмосферу. Засасываемый из зоны воздушного коридора холодный атмосферный воздух эжектором 6 через пульсатор 13, состоящий из биметаллических пластин дважды изогнутой формы количеством не менее четырех 21, 22, 23 и 24, свободно насажанных на ось 25 за счет разницы температур холодного атмосферного воздуха и теплой охлаждаемой воды, начинает пульсировать и вызывать образование волн на поверхности воды в бассейне 1. Пропеллер-поплавок 17, выполненный из пружинистых пластин 26, имеющих форму клотоиды 27 количеством лепестков не менее четырех 28, 29, 30 и 31, насажанных на вертикальную упругую пластину 15 под действием волн, создаваемых эжектором 5 и пульсатором 13, начинает перемещаться по вертикали в пределах упор 18 и 19, а также вращаться вокруг шарнирного соединения, и образуются глубинные волны во всех направлениях в объеме воды в бассейне 1, усиливаемые за счет разницы плотностей воды по глубине, создавая стратифицированные течения. In curved spiral guides 20 located on the inner surface of the spray nozzles 4, the cooled water is twisted and thrown out in the form of swirling cords, mixing with cold atmospheric air, part of which in the composition of the air-water emulsion enters the volume of water in the pool and takes part of the heat from the water in the pool and goes back to the atmosphere. Cold atmospheric air drawn in from the zone of the air corridor by the ejector 6 through a pulsator 13, consisting of bimetallic plates of double curved shape with a quantity of at least four 21, 22, 23 and 24, freely mounted on the axis 25 due to the temperature difference between cold atmospheric air and warm cooled water, starts to pulsate and cause waves to form on the surface of the water in pool 1. The propeller-float 17, made of springy plates 26, having the shape of clothoids 27, with the number of petals of at least four 28, 29, 30 and 31, are planted x onto the vertical elastic plate 15 under the action of waves generated by the ejector 5 and the pulsator 13, begins to move vertically within the stops 18 and 19, and also rotate around the swivel, and deep waves are generated in all directions in the volume of water in the pool 1, reinforced due to the difference in water densities in depth, creating stratified currents.

При применении брызгательного бассейна предлагаемой конструкции тепломассообмен при охлаждении воды происходит не только за счет испарения и уноса тепла ветром, но и за счет эжекционных процессов, и при этом в охлаждении воды участвует вся ее масса в полном объеме, использование которых наиболее эффективно с точки зрения материальных и энергетических затрат по сравнению с методом охлаждения оборотных вод, основанным на разбрызгивания различными конструкциями насадок. When using the spray pool of the proposed design, heat and mass transfer during water cooling occurs not only due to evaporation and heat removal by the wind, but also due to ejection processes, and all its mass is involved in water cooling in full, the use of which is most effective from the point of view of material and energy costs compared to the method of cooling circulating water, based on the spraying of various designs of nozzles.

Оригинальность предложенного технического решения заключается в использовании эффекта пульсации, резонанса и эжекционных процессов для повышения эффективности охлаждения воды в брызгательном бассейне. The originality of the proposed technical solution consists in using the effect of pulsation, resonance and ejection processes to increase the efficiency of cooling water in the spray pool.

Claims

A spray pool containing a water supply pipe connected to a discharge manifold located above the pool with groups of spray nozzles in the form of rows separated by air corridors with different torch heights; pipelines with ejectors are connected to the lower part of the pressure collectors on the inner surface of the expanding part of each of which helical grooves are made, and the ejector itself is mounted on the float and is connected to the riser by means of a flexible corrugated insert, its ejector to by means of a mixing chamber it is connected to the pulsator, and a resonator is installed on the bottom of the pool, consisting of a vertical elastic plate fixed in the lower part to the pedestal and in the upper part movably connected to the float propeller, characterized in that curved spiral guides are provided on the inner surface of the spray nozzles , the pulsator is made of bimetallic plates of double curved shape with a quantity of at least four, and the propeller-float is made of springy plates in the form of a clothoid of quantity with at least four petals mounted on a vertical elastic plate with the possibility of vertical movement and articulated rotation.