RU2319919C1

RU2319919C1 - Sprinkling unit for water-cooling tower

Info

Publication number: RU2319919C1
Application number: RU2006127821/06A
Authority: RU
Inventors: Феликс Мубаракович Давлетшин (RU); Феликс Мубаракович Давлетшин
Original assignee: Феликс Мубаракович Давлетшин
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2008-03-20

Abstract

FIELD: hot water supply systems.

SUBSTANCE: unit comprises parallel interconnected pipes made of a polymeric material. The pipes are vertical or inclined to the vertical line, and the cross-section of the pipes is rectangular or square. The sides of the pipes are provided with transverse corrugations, and the distance between the corrugations is 1-1.5 of the width of the side of the pipe with square cross-section or the with of the smaller side of the pipe with rectangular cross-section. The width of the corrugations ranges from 0.5 to 0.3 of the distance between the corrugations, and the depth and/or the height of the corrugations ranges from 0.3 to 0.15 of the distance between the corrugations. The corrugations are made of projections and hollows alternating along the length of the pipe. The height of projections and depth of the hollows are the same.

EFFECT: enhanced reliability.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами.The invention relates to the field of recycled water supply, and in particular to the structural elements of cooling towers and other apparatus for heat and mass transfer between liquid and gaseous media.

Известны блочные оросители из полимерных материалов, например оросительные устройства, выполненные в виде блока пластмассовых, горизонтально расположенных труб (см., например, РФ №2141616, кл. F28F 25/00, 20.11.1999 и №2141617, кл. F28F 25/08, 20.11.1999 г.).Block sprinklers made of polymer materials are known, for example, irrigation devices made in the form of a block of plastic, horizontally arranged pipes (see, for example, RF No. 2141616, class F28F 25/00, 11/20/1999 and No. 2141617, class F28F 25/08 , November 20, 1999).

Данные оросители являются эффективными и водостойкими. Однако эти оросители имеют сравнительно высокое аэродинамическое сопротивление, и, кроме того, недостатком этих оросителей является сложность сборки блока в процессе его изготовления.These sprinklers are effective and water resistant. However, these sprinklers have a relatively high aerodynamic drag, and, in addition, the disadvantage of these sprinklers is the difficulty of assembling the block during its manufacture.

Известен блок оросителя градирни, содержащий вертикальные цилиндрические гофрированные трубы из термопластичного материала, в каналах между трубами заподлицо с их торцами размещены гильзы из того же материала (см. авторское свидетельство SU 1359634, кл. F28F 25/08, 15.12.1987).A well-known cooling tower sprinkler block containing vertical cylindrical corrugated pipes made of thermoplastic material, sleeves of the same material are flush with the ends in the channels between the pipes (see copyright certificate SU 1359634, class F28F 25/08, 12/15/1987).

Недостатками такого оросителя являются невысокая надежность соединения гильз и труб, недостаточная жесткость конструкции, сравнительно высокое аэродинамическое сопротивление и невысокая эффективность тепломассообмена.The disadvantages of this sprinkler are the low reliability of the connection of sleeves and pipes, insufficient rigidity, a relatively high aerodynamic drag and low heat and mass transfer efficiency.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является блок оросителя градирни, содержащий выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы, причем последние скреплены посредством сплавления торцов труб заподлицо, (см. патент на полезную модель RU №28766, кл. F28F 25/08, 10.04.2003).The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a cooling tower irrigation unit containing pipes made of polymer material, arranged parallel to each other and fastened to each other, the latter being fastened by fusion of the pipe ends flush (see patent for utility model RU No. 28766 , CL F28F 25/08, 04/10/2003).

Описанное выше выполнение блока оросителя градирни позволило упростить сборку блока оросителя. Однако жесткость конструкции блока оросителя недостаточно велика, что связано с тем, что трубы соединены между собой в блок через проставки в виде гильз, что не позволяет использовать выполненные на трубах гофры в качестве элементов жесткости не только самой трубы, но и всего блока в целом.The implementation of the cooling tower sprinkler block described above made it possible to simplify the assembly of the sprinkler block. However, the structural rigidity of the sprinkler block is not large enough, due to the fact that the pipes are interconnected into the block through spacers in the form of sleeves, which does not allow the use of corrugations made on pipes as stiffness elements not only of the pipe itself, but of the entire block as a whole.

Задачей изобретения является упрощение конструкции оросителя и повышение жесткости блока оросителя, снижение материалоемкости и более равномерное распределение потоков воды по сечению блока оросителя градирни.The objective of the invention is to simplify the design of the sprinkler and increase the rigidity of the sprinkler block, reduce material consumption and a more even distribution of water flows over the cross section of the sprinkler block of the cooling tower.

Техническим результатом, достигаемым от использования изобретения, является повышение надежности работы оросителя градирни и снижение его материалоемкости.The technical result achieved by using the invention is to increase the reliability of the sprinkler of the cooling tower and reduce its material consumption.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что блок оросителя градирни содержит выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы, причем последние скреплены посредством сплавления торцов труб заподлицо, трубы оросителя расположены вертикально или под наклоном к вертикали, в поперечном сечении трубы имеют форму прямоугольника или квадрата, а грани труб выполнены с поперечными гофрами, причем расстояние между гофрами составляет от 1:1 до 1:1,5 к ширине грани квадратной в поперечном сечении трубы или ширины меньшей грани прямоугольной в поперечном сечении трубы, ширина гофров составляет от 0,5 до 0,3 от расстояния между гофрами, а глубина и/или высота гофров составляет от 0,3 до 0,15 от расстояния между гофрами, при этом в смежных трубах гофры выполнены сопрягаемыми по форме.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the cooling tower irrigation unit contains pipes made of polymer material, arranged parallel to each other and fastened to each other, the latter being fastened by fusion of the ends of the pipes flush, the irrigation pipes are vertically or inclined vertically , in the cross section of the pipe have the shape of a rectangle or square, and the faces of the pipes are made with transverse corrugations, and the distance between the corrugations is from 1: 1 to 1: 1.5 to the width not the face of the square in the cross section of the pipe or the width of the smaller side of the rectangular in the cross section of the pipe, the width of the corrugations is from 0.5 to 0.3 from the distance between the corrugations, and the depth and / or height of the corrugations is from 0.3 to 0.15 from the distance between the corrugations, while in the adjacent pipes the corrugations are made mating in shape.

Гофры могут быть выполнены в виде последовательно чередующихся по длине трубы выступов и впадин одинаковой соответственно высоты и глубины.The corrugations can be made in the form of protrusions and troughs alternately alternating along the length of the pipe with the same height and depth, respectively.

Гофры могут быть выполнены в виде смежных, сопряженных между собой выступа и впадины.The corrugations can be made in the form of adjacent, interlocking protrusions and depressions.

На каждой трубе гофры могут быть выполнены в виде выступов или впадин одинаковой соответственно высоты и глубины, при этом трубы с выпуклыми и вогнутыми гофрами расположены в блоке оросителя в шахматном порядке.Corrugations on each pipe can be made in the form of protrusions or depressions of the same height and depth, respectively, while pipes with convex and concave corrugations are staggered in the sprinkler block.

В ходе исследования работы оросителей, собранных из гофрированных труб, было выявлено, что конструкцию оросителя можно упростить за счет выполнения оросителя из двух типов труб или из однотипных гофрированных труб с прямоугольным поперечным сечением, которые при транспортировке занимают мало места за счет плотной укладки друг на друга и практически полностью перекрывают поперечное сечение градирни. При сборке блока оросителя не требуется специальная подгонка труб друг к другу. Блок оросителя легко и быстро собирается на месте монтажа градирни. Выполнение оросителя с вертикальными каналами, имеющими в поперечном сечении форму прямоугольника, позволяет, с одной стороны, снизить аэродинамическое сопротивление и создать из тонкостенных труб жесткую конструкцию блока оросителя, обеспечивая при этом высокую эффективность тепломассообмена. Именно для этого трубы выполнены с поперечными гофрами, которые сопрягаются друг с другом при сборке, образуя таким образом ребра жесткости с толщиной стенки, в два раза превышающей толщину стенки трубы, а принимая во внимание, что трубы плотно прилегают друг к другу, представляется возможным изготавливать трубы с меньшей толщиной стенки, что, в свою очередь, позволяет снизить материалоемкость конструкции оросителя при повышении жесткости конструкции. Набегающий снизу поток охлаждающего воздуха обтекает выполненные в трубах поперечные гофры. В результате взаимодействия с гофрами поток воздуха турбулизуется, образуя вихри. Падающие сверху капли воды, попадая в вихревой поток воздуха, отбрасываются на стенки канала и стекают по ним в виде пленки, что и позволяет добиться высокой эффективности теплообмена.In the study of the work of sprinklers assembled from corrugated pipes, it was found that the design of the sprinkler can be simplified by making the sprinkler from two types of pipes or from the same type of corrugated pipes with a rectangular cross section, which during transportation take up little space due to tight laying on each other and almost completely overlap the cross section of the tower. When assembling the sprinkler block, special adjustment of the pipes to each other is not required. The sprinkler unit is easily and quickly assembled at the installation site of the tower. The implementation of the sprinkler with vertical channels having a rectangular shape in cross section allows, on the one hand, to reduce aerodynamic drag and create a rigid structure of the sprinkler block from thin-walled pipes, while ensuring high heat and mass transfer efficiency. It is for this purpose that the pipes are made with transverse corrugations that mate with each other during assembly, thus forming stiffeners with a wall thickness twice the thickness of the pipe wall, and taking into account that the pipes fit snugly against each other, it seems possible to produce pipes with a smaller wall thickness, which, in turn, allows to reduce the material consumption of the irrigation structure while increasing the rigidity of the structure. The flow of cooling air flowing from below flows around the transverse corrugations made in the pipes. As a result of interaction with the corrugations, the air flow is turbulent, forming vortices. Drops of water falling from above, falling into a vortex air flow, are thrown onto the channel walls and flow down them in the form of a film, which allows achieving high heat transfer efficiency.

В ходе проведенного исследования выявлено влияние конструктивных особенностей выполнения выступов и впадин на эффективность работы оросителя. Было установлено, что снижения материалоемкости при повышении жесткости конструкции блока оросителя удалось добиться при выполнении расстояния между гофрами, составляющем от 1:1 до 1:1,5 к ширине грани квадратной в поперечном сечении трубы или ширины меньшей грани прямоугольной в поперечном сечении трубы, ширины гофров, составляющей от 0,5 до 0,3 от расстояния между гофрами, и глубины и/или высоты гофров, составляющей от 0,3 до 0,15 от расстояния между гофрами. При этом принималось во внимание, что в смежных трубах гофры выполнены сопрягаемыми по форме. Выполнение гофров с меньшим расстоянием между ними и большей, соответственно, ширины, глубины и высоты позволяет повысить жесткость конструкции блока оросителя, но при этом не удается снизить материалоемкость конструкции. Одновременно увеличение высоты гофров ведет к увеличению гидравлического сопротивления. В то же время увеличение расстояния между гофрами, уменьшение их ширины и, соответственно, высоты и глубины дает возможность снизить материалоемкость, однако в этом случае гофры практически не оказывают влияния на жесткость конструкции и выполняют при этом только одну функцию - обеспечивают турбулентность протекающего потока воздуха.In the course of the study, the influence of design features of the protrusions and depressions on the efficiency of the irrigator was revealed. It was found that reducing material consumption while increasing the structural rigidity of the sprinkler block was achieved by fulfilling a distance between corrugations of 1: 1 to 1: 1.5 to the width of the square face in the pipe cross section or the width of the smaller face of the pipe rectangular in the cross section, width corrugations, component from 0.5 to 0.3 of the distance between the corrugations, and the depth and / or height of the corrugations, component from 0.3 to 0.15 of the distance between the corrugations. In this case, it was taken into account that in adjacent pipes, the corrugations are made mating in shape. The implementation of the corrugations with a shorter distance between them and a greater width, depth and height, respectively, makes it possible to increase the rigidity of the sprinkler block structure, but it is not possible to reduce the material consumption of the structure. At the same time, an increase in the height of the corrugations leads to an increase in hydraulic resistance. At the same time, increasing the distance between the corrugations, reducing their width and, correspondingly, height and depth makes it possible to reduce material consumption, however, in this case, the corrugations practically do not affect the rigidity of the structure and perform only one function in this case - they ensure turbulence of the flowing air flow.

На фиг.1 представлен вид сбоку на блок оросителя, трубы которого выполнены с поперечными гофрами и чередующимися по длине трубы выступами и впадинами. На фиг.2 представлено сечение А-А одной из труб на фиг.1. На фиг.3 представлен вид сбоку на блок оросителя, трубы которого выполнены с поперечными гофрами, которые выполнены в виде смежных сопряженных между собой выступов и впадин. На фиг.4 представлен вид сбоку на блок оросителя, трубы которого выполнены с поперечными гофрами, которые выполнены в виде выступов или впадин одинаковой соответственно высоты и глубины, а трубы с выпуклыми и вогнутыми гофрами расположены в блоке оросителя в шахматном порядке.Figure 1 presents a side view of the sprinkler unit, the pipes of which are made with transverse corrugations and alternating protrusions and depressions along the length of the pipe. Figure 2 presents a section aa of one of the pipes in figure 1. Figure 3 presents a side view of the irrigation unit, the pipes of which are made with transverse corrugations, which are made in the form of adjacent adjacent protrusions and depressions. Figure 4 presents a side view of the sprinkler block, the pipes of which are made with transverse corrugations, which are made in the form of protrusions or depressions of the same height and depth, respectively, and pipes with convex and concave corrugations are located in the sprinkler block in a checkerboard pattern.

Блок оросителя градирни содержит выполненные из полимерного материала, расположенные параллельно друг другу и скрепленные между собой трубы 1, причем последние скреплены посредством сплавления торцов 2 труб 1 заподлицо. Трубы 1 оросителя расположены вертикально или под наклоном к вертикали. В поперечном сечении трубы 1 имеют форму прямоугольника или квадрата (см. фиг.2), а грани труб 1 выполнены с поперечными гофрами 3. Расстояние (l) между гофрами 3 составляет от 1:1 до 1:1,5 к ширине (b) грани квадратной в поперечном сечении трубы 1 или ширины меньшей грани прямоугольной в поперечном сечении трубы 1. Ширина (s) гофров 3 составляет от 0,5 до 0,3 от расстояния (l) между гофрами 3, а глубина и/или высота (h) гофров 3 составляет от 0,3 до 0,15 от расстояния (l) между гофрами 3, при этом в смежных трубах 1 гофры 3 выполнены сопрягаемыми по форме.The cooling tower sprinkler block comprises polymeric material arranged parallel to each other and joined together by pipes 1, the latter being fastened by fusion of the ends 2 of the pipes 1 flush. Sprinkler pipes 1 are located vertically or at an angle to the vertical. In the cross section, the pipes 1 have the shape of a rectangle or square (see figure 2), and the faces of the pipes 1 are made with transverse corrugations 3. The distance (l) between the corrugations 3 is from 1: 1 to 1: 1.5 to the width (b ) the face square in the cross section of the pipe 1 or the width of the smaller face rectangular in the cross section of the pipe 1. The width (s) of the corrugations 3 is from 0.5 to 0.3 from the distance (l) between the corrugations 3, and the depth and / or height ( h) the corrugations 3 are from 0.3 to 0.15 of the distance (l) between the corrugations 3, while in the adjacent pipes 1, the corrugations 3 are made mating in shape.

Гофры 3 могут быть выполнены в виде последовательно чередующихся по длине трубы 1 выступов и впадин одинаковой соответственно высоты и глубины (А).Corrugations 3 can be made in the form of protrusions and troughs alternately alternating along the length of the pipe 1 and troughs of the same height and depth (A), respectively.

Гофры 3 могут быть выполнены в виде смежных сопряженным между собой выступа и впадины.Corrugations 3 can be made in the form of adjacent protruding protrusions and depressions.

На каждой трубе 1 гофры 3 могут быть выполнены в виде выступов или впадин одинаковой соответственно высоты и глубины (h), при этом трубы 1 с выпуклыми и вогнутыми гофрами 3 расположены в блоке оросителя в шахматном порядке.On each pipe 1, the corrugations 3 can be made in the form of protrusions or depressions of the same height and depth (h), respectively, while the pipes 1 with convex and concave corrugations 3 are arranged in a staggered block in the sprinkler.

Ороситель градирни работает следующим образом.The sprinkler of the cooling tower operates as follows.

Охлаждающий воздух поступает из нижней части градирни за счет естественной тяги в башенных градирнях и принудительного движения в вентиляторных градирнях. Охлаждаемую воду сверху от блока оросителя равномерно разбрызгивают по площади, образованной трубами 1 блока оросителя. В оросителе тепломассообмен происходит между движущимися в противотоке каплями воды и воздуха, а также на поверхности каналов, образованных гофрированными трубами 1, после контакта капель воды со стенками каналов и образования на поверхности каналов пленки воды, образованной стекающими каплями воды при обтекании выступов и впадин, образованных гофрами 3 на поверхности труб 1, причем в результате взаимодействия с выступами и впадинами в потоке воздуха образуются вихри. Основная масса воздуха движется в центральной части каналов, образованных трубами 1 блока оросителя градирни, а жидкость в результате взаимодействия с вихрями в потоке воздуха и стенками каналов, образованных трубами 1, осаждается на стенках каналов и движется по стенкам каналов в виде пленки.Cooling air comes from the bottom of the tower due to natural draft in tower towers and forced movement in fan cooling towers. Cooled water on top of the sprinkler block is uniformly sprayed over the area formed by the pipes 1 of the sprinkler block. In the sprinkler, heat and mass transfer occurs between water and air droplets moving in countercurrent, as well as on the surface of the channels formed by corrugated pipes 1, after the water drops contact the channel walls and the formation of a water film on the channel surface formed by flowing drops of water during the flow around protrusions and depressions formed corrugations 3 on the surface of the pipes 1, and as a result of interaction with the protrusions and depressions in the air stream, vortices are formed. The bulk of the air moves in the central part of the channels formed by the pipes 1 of the cooling tower sprinkler unit, and the liquid, as a result of interaction with vortices in the air stream and the walls of the channels formed by the pipes 1, is deposited on the walls of the channels and moves along the channel walls in the form of a film.

Данное изобретение позволяет решить задачу создания блока оросителя градирни, удобного для монтажа и транспортировки при одновременных упрощении и удешевлении монтажных и ремонтных работ в градирнях и может быть использовано в устройствах для охлаждения воды в водооборотных системах промышленных предприятий при непосредственном контакте охлаждаемой воды и охлаждающего ее воздуха.This invention allows to solve the problem of creating a tower sprinkler block, convenient for installation and transportation while simplifying and cheapening installation and repair work in cooling towers and can be used in devices for cooling water in water circulating systems of industrial enterprises with direct contact of cooled water and its cooling air.

Claims

1. The cooling tower irrigation unit, comprising pipes made of a polymer material, arranged parallel to each other and fastened together, the pipes being fastened by fusion of the pipe ends flush, characterized in that the pipes are arranged vertically or at an angle to the vertical, and in the cross section of the pipes have the shape of a rectangle or square, and the faces of the pipes are made with transverse corrugations, and the distance between the corrugations is from 1: 1 to 1: 1.5 to the width of the square face in the pipe cross section or less than faces of a rectangular pipe in the cross section, the width of the corrugations is from 0.5 to 0.3 of the distance between the corrugations, and the depth and / or height of the corrugations is from 0.3 to 0.15 of the distance between the corrugations, while in the adjacent pipes the corrugations are made mating in form.

2. The cooling tower irrigation unit according to claim 1, characterized in that the corrugations are made in the form of protrusions and troughs alternately alternating along the length of the pipe with the same height and depth, respectively.

3. The cooling tower irrigation unit according to claim 1, characterized in that the corrugations are made in the form of adjacent, mating protrusions and depressions.

4. The cooling tower irrigation unit according to claim 1, characterized in that the corrugations on each pipe are made in the form of protrusions or depressions of the same height and depth, respectively, while the pipes with convex and concave corrugations are staggered in the irrigation unit.