RU2522135C1 - Fan cooling tower - Google Patents
Fan cooling tower Download PDFInfo
- Publication number
- RU2522135C1 RU2522135C1 RU2012157032/06A RU2012157032A RU2522135C1 RU 2522135 C1 RU2522135 C1 RU 2522135C1 RU 2012157032/06 A RU2012157032/06 A RU 2012157032/06A RU 2012157032 A RU2012157032 A RU 2012157032A RU 2522135 C1 RU2522135 C1 RU 2522135C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- fan
- sprinkler
- impeller
- sprayer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, а более конкретно, к противоточным контактным охладителям воды, которые используются на различных промышленных объектах, преимущественно, на тепловых и атомных электростанциях.The invention relates to a power system, and more specifically, to counterflow contact water coolers, which are used in various industrial facilities, mainly in thermal and nuclear power plants.
Как следует из достигнутого уровня техники, значительные усилия специалистов были направлены на решение задачи по усовершенствованию конструкции вентиляторных градирен. Так, известна вентиляторная градирня, содержащая установленный на водосборном бассейне (резервуаре) осесимметричный вертикальный корпус с воздуховходными окнами, расположенными равномерно по периметру его нижней части, вытяжное устройство в виде сопряженной с корпусом по периметру его верхней части конфузорно-диффузорной обечайки с размещенным в ней рабочим (лопастным) колесом вентилятора, которое соединено с расположенным там же его электроприводом вращения его вокруг вертикальной оси, при этом в корпусе последовательно сверху вниз размещены поярусно каплеуловитель, водораспределитель с разбрызгивающими элементами (соплами) и двухступенчатый ороситель, а водоразбрызгивающие элементы водораспределителя ориентированы в направлении первой ступени оросителя, вторая ступень которого расположена над верхним краем воздуховходных окон (RU №2253813, C2, 2005).As follows from the achieved level of technology, considerable efforts of specialists were directed to solving the problem of improving the design of fan cooling towers. Thus, a fan cooling tower is known that contains an axisymmetric vertical casing installed on the catchment basin (tank) with air inlets arranged uniformly along the perimeter of its lower part, an exhaust device in the form of a confuser-diffuser shell paired with the casing along the perimeter of its upper part with a working (blade) wheel of the fan, which is connected to its electric drive located around the vertical axis, while in the case sequentially from the top down has tiered eliminator, with the spray water distributor elements (nozzles) and a two-stage Sprinkler and Water-spraying water distributor elements are oriented in the direction of the first stage of the sprinkler, the second stage of which is located above the upper edge of the air-intake windows (RU №2253813, C2, 2005).
Недостаток этой вентиляторной градирни заключается в том, что вследствие низкой интенсивности процессов тепло-массообмена в межступенчатой зоне оросителя градирни имеет место недостаточно глубокое охлаждение воды, обусловленное, в первую очередь, низкой дисперсностью поступающей в эту зону из первой ступени оросителя водяной фазы.The disadvantage of this fan cooling tower is that due to the low intensity of heat and mass transfer processes in the interstage zone of the cooling tower sprinkler, insufficient cooling of water takes place, primarily due to the low dispersion of the water phase entering the zone from the first stage of the sprinkler.
Известна также вентиляторная градирня, содержащая осесимметричный вертикальный корпус с основными воздуховходными окнами, расположенными равномерно по периметру его нижней части, вытяжное устройство в виде сопряженной с корпусом по периметру его верхней части конфузорно-диффузорной обечайки с размещенным в ней рабочим (лопаточным) колесом вентилятора, которое соединено с расположенным там же электроприводом вращения его вокруг вертикальной оси, при этом в корпусе последовательно сверху вниз размещены поярусно каплеуловитель, водораспределитель с разбрызгивающими элементами (форсунками) и многоступенчатый (пленочный) ороситель, а также расположенный ниже основных воздуховходных окон водосборный резервуар, при этом водоразбрызгивающие элементы водораспределителя ориентированы в направлении первой ступени оросителя, последняя ступень которого расположена над верхним краем основных воздуховходных окон, а между каждой парой рядом расположенных ступеней оросителя в корпусе выполнен ряд дополнительных воздуховходных окон (DE №2126758, 1974). Благодаря выполнению в корпусе дополнительных воздуховходных окон обеспечивается дополнительная подача в каждую межступенчатую часть градирни более сухого воздуха из окружающей среды. В результате обеспечивается не только турбулизация воздуха в каждой межступенчатой части градирни, но и уменьшение влажности воздуха, поступающего на вышерасположенную ступень оросителя. Турбулизация воздуха и снижение его влагосодержания способствует интенсификации процесса испарительного охлаждения воды, однако описанное выше техническое решение обеспечивает турбулизацию и уменьшение содержания влаги только периферийной части потока воздуха, проходящего через ороситель. Кроме того, наличие дополнительных воздуховходных окон существенно снижает эксплуатационную надежность вентиляторной градирни в зимнее время, вследствие образования наледи в зонах, прилегающих к многочисленным дополнительным воздуховходным окнам.A fan cooler is also known, which contains an axisymmetric vertical casing with main air inlets located uniformly around the perimeter of its lower part, an exhaust device in the form of a confuser-diffuser shell paired with the casing along the perimeter of its upper part with a working (blade) fan wheel, which connected to the electric drive of rotation around the vertical axis located in the same place, while a drop eliminator, a a spreader with spray elements (nozzles) and a multi-stage (film) sprinkler, as well as a catchment tank located below the main air inlet windows, while the water sprinkler elements of the water distributor are oriented in the direction of the first stage of the sprinkler, the last stage of which is located above the upper edge of the main air inlet windows, and between each a pair of adjacent sprinkler steps located in the housing has a number of additional air inlet windows (DE No. 2126758, 1974). Due to the implementation of additional air inlet windows in the housing, an additional supply of more dry air from the environment to each interstage part of the cooling tower is provided. The result is not only air turbulization in each interstage part of the tower, but also a decrease in the humidity of the air entering the upstream irrigation stage. Turbulization of the air and a decrease in its moisture content contribute to the intensification of the process of evaporative cooling of water, however, the technical solution described above provides turbulization and a decrease in the moisture content of only the peripheral part of the air flow passing through the sprinkler. In addition, the presence of additional air inlet windows significantly reduces the operational reliability of the fan cooling tower in winter, due to the formation of ice in the areas adjacent to the numerous additional air inlet windows.
В качестве прототипа взята вентиляторная градирня, содержащая осесимметричный вертикальный корпус с воздуховходными окнами, расположенными равномерно по периметру его нижней части, вытяжное устройство в виде сопряженной с корпусом по периметру его верхней части конфузорно-диффузорной обечайки с размещенным в ней рабочим (лопастным) колесом вентилятора, которое связано с размещенным там же электроприводом вращения его вокруг вертикальной оси, при этом в корпусе последовательно сверху вниз размещены поярусно каплеуловитель, основной водораспределитель с разбрызгивающими элементами (форсунками), первая ступень оросителя, дополнительный водораспределитель с разбрызгивающими элементами, вторая ступень оросителя, а также расположенный ниже воздуховходных окон водосборный резервуар, при этом водоразбрызгивающие элементы основного и дополнительного водораспределителей ориентированы в направлении соответствующей каждым из них поверхности первой ступени оросителя, вторая ступень которого расположена над верхним краем воздуховходных окон, а дополнительный водораспределитель соединен с основным водораспределителем с помощью трубопроводов, расположенных вне корпуса и снабженных соответствующим каждому из них эжектором с сообщающейся с атмосферой (окружающей средой) приемной камерой (SU №1404782, A1, 1988).As a prototype, a fan cooling tower containing an axisymmetric vertical casing with air inlets located uniformly around the perimeter of its lower part, an exhaust device in the form of an associated with the casing around the perimeter of its upper part of the diffuser-diffuser shell with a working (blade) fan wheel, which is connected with the electric drive of rotation about the vertical axis located in the same place, while in the case, a drop catcher, main a water distributor with spray elements (nozzles), the first stage of the sprinkler, an additional water distributor with spray elements, a second stage of the sprinkler, and a drainage tank located below the air inlet windows, while the water spray elements of the main and additional water distributors are oriented in the direction of the surface of the first stage of the sprinkler corresponding to each of them , the second stage of which is located above the upper edge of the air intake windows, and an additional water redelitel connected to the main water via piping located outside the housing and provided with a corresponding each of them with an ejector in communication with the atmosphere (environment) of the receiving chamber (SU №1404782, A1, 1988).
Недостаток прототипа заключается в том, что введение дополнительного водораспределителя обеспечивает не только повышение эффективности капельного охлаждения воды, подаваемой через дополнительный водораспределитель (за счет увеличения приблизительно в два раза продолжительности пребывания капель этой воды в зоне капельной стадии ее охлаждения), но и приводит к усложнению конструкции вентиляторной градирни, повышению аэродинамического сопротивления, а также к снижению эксплуатационной надежности в зимнее время года вследствие наличия расположенных вне корпуса трубопроводов с эжекторами. Следствием повышения аэродинамического сопротивления является или увеличение энергозатрат на прокачку потока воздуха через градирню, или снижение эффективности охлаждения воды. Кроме того, в прототипе не обеспечивается однородное по поперечному сечению оросителя распределение воздушного потока.The disadvantage of the prototype is that the introduction of an additional water distributor provides not only an increase in the efficiency of drop cooling of water supplied through an additional water distributor (by increasing the length of stay of drops of this water in the zone of the drop stage of its cooling by approximately two times), but also leads to a complication of the design cooling tower, increase aerodynamic drag, as well as reduce operational reliability in the winter due to Chiya located outside the body of pipelines with ejectors. The result of an increase in aerodynamic drag is either an increase in energy consumption for pumping the air flow through the cooling tower, or a decrease in the efficiency of water cooling. In addition, the prototype does not provide a homogeneous cross-section of the sprinkler distribution of air flow.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению повышения эффективности охлаждения воды на стадии капельного охлаждения, а также по обеспечению оптимальной скорости воздушного потока на стадии пленочного охлаждения воды при одновременном снижении энергозатрат и однородном по поперечному сечению оросителя распределении воздушного потока. Достигаемые при этом технические результаты заключаются в упрощении конструкции вентиляторной градирни, в повышении эксплуатационной надежности в зимнее время года, в повышении однородности распределения воздушного потока по поперечному сечению оросителя при одновременном снижении энергозатрат на формирование потока воздуха через ступени оросителя с оптимальными для режима пленочного охлаждения воды скоростными параметрами, в повышении эффективности капельной стадии охлаждения воды за счет обеспечения высокой дисперсности жидкой фазы и существенного увеличения продолжительности пребывания капель воды в объеме между ступенями оросителя.The present invention is aimed at solving the technical problem of improving the efficiency of water cooling at the stage of drip cooling, as well as ensuring the optimal air flow rate at the stage of film cooling of water while reducing energy consumption and uniform distribution of air flow over the sprinkler cross section. The technical results achieved in this case consist in simplifying the design of the fan cooling tower, in increasing the operational reliability in the winter season, in increasing the uniformity of the distribution of the air flow over the cross section of the sprinkler, while reducing the energy consumption for forming the air flow through the sprinkler stages with optimal speed for film cooling water parameters, in increasing the efficiency of the drip stage of cooling water by ensuring high dispersion of liquid phase and a significant increase in the duration of stay of water droplets in the volume between the steps of the irrigator.
Поставленная задача решена тем, что в вентиляторной градирне, содержащей вертикальный корпус с воздуховходными окнами, расположенными по периметру его нижней части, водосборник и рабочее колесо вентилятора, связанное с электроприводом вращения его вокруг вертикальной оси, при этом в корпусе последовательно сверху вниз размещены поярусно каплеуловитель, водораспределитель с разбрызгивающими элементами, первая ступень оросителя и расположенная выше воздуховходных окон вторая ступень оросителя, упомянутые выше разбрызгивающие элементы ориентированы в направлении верхней поверхности первой ступени оросителя, согласно изобретению, корпус выполнен с открытой верхней торцевой частью, рабочее колесо вентилятора размещено между первой и второй ступенью оросителя, при этом рабочее колесо вентилятора расположено относительно верхней поверхности первой ступени оросителя на расстоянии, которое не превышает 0,38 диаметра рабочего колеса вентилятора, а относительно нижней поверхности первой ступени оросителя на расстоянии, составляющем от 0,03 до 0,075 его диаметра, максимальное значение которого соответствует обеспечению гарантированного рабочего зазора между рабочим колесом вентилятора и внутренней поверхностью корпуса, а минимальное значение - обеспечению допустимой неравномерности распределения воздушного потока по площади поперечного сечения первой и второй ступеней оросителя.The problem is solved in that in the fan tower containing a vertical casing with air inlets located around the perimeter of its lower part, a water collector and a fan impeller associated with its electric rotation around the vertical axis, while in the casing a drop catcher is arranged sequentially from top to bottom, water distributor with spray elements, the first stage of the sprinkler and the second stage of the sprinkler located above the air inlets, the spray elements mentioned above you are oriented in the direction of the upper surface of the first stage of the sprinkler, according to the invention, the housing is made with an open upper end part, the fan impeller is located between the first and second stage of the sprinkler, while the fan wheel is located relative to the upper surface of the first stage of the sprinkler at a distance that does not exceed 0.38 of the diameter of the impeller of the fan, and relative to the lower surface of the first stage of the sprinkler at a distance of 0.03 to 0.075 of its diameter, the maximum e value which corresponds to ensure a guaranteed working air gap between the impeller and the inner surface of the housing, and the minimum value of - providing allowable uneven air flow distribution over the cross section of the first and second stages of the sprinkler.
Кроме того, в одном предпочтительном воплощении изобретения диаметр рабочего колеса вентилятора составляет от 0,9 до 0,98 минимального размера внутреннего поперечного сечения корпуса, в частном случае его диаметра, а в другом предпочтительном воплощении изобретения нижняя поверхность второй ступени оросителя расположена относительно рабочего колеса вентилятора на расстоянии, не превышающем 0,38 его диаметра.In addition, in one preferred embodiment of the invention, the diameter of the fan impeller is from 0.9 to 0.98 of the minimum internal cross-sectional area of the housing, in particular its diameter, and in another preferred embodiment of the invention, the lower surface of the second sprinkler stage is located relative to the fan impeller at a distance not exceeding 0.38 of its diameter.
Преимущество патентуемой вентиляторной градирни (по сравнению с прототипом) заключается в том, что, благодаря исключению конфузорно-диффузорной обечайки, дополнительного водораспределителя и расположенных вне корпуса трубопроводов с эжекторами, обеспечивается не только упрощение конструкции вентиляторной градирни, но и повышение ее эксплуатационной надежности в зимнее время вследствие исключения элементов, расположенных вне корпуса. Размещение рабочего колеса вентилятора между ступенями оросителя, а также патентуемые геометрические соотношения, характеризующие расположение рабочего колеса вентилятора относительно оросителя, обеспечивают, с одной стороны, снижение энергозатрат на формирование однородного по поперечному сечению ступеней оросителя воздушного потока с оптимальными для пленочного режима охлаждения воды скоростными параметрами, а с другой стороны, интенсификацию капельной стадии охлаждения воды за счет повышения дисперсности жидкой фазы в активной зоне капельного охлаждения и существенного увеличения времени пребывания капель воды в упомянутой выше зоне в результате взаимодействия их с лопастями (лопатками) рабочего колеса вентилятора. Другие технические результаты, достигаемые при использовании патентуемого изобретения, станут ясными из дальнейшего изложения сущности патентуемого изобретения.The advantage of the patented fan cooling tower (in comparison with the prototype) is that, due to the exclusion of the confuser-diffuser shell, an additional water distributor and pipelines located outside the housing with ejectors, not only simplification of the design of the fan cooling tower, but also increase its operational reliability in winter due to the exclusion of elements located outside the housing. The placement of the fan impeller between the steps of the sprinkler, as well as the patented geometric relationships characterizing the location of the fan impeller relative to the sprinkler, provide, on the one hand, a reduction in energy consumption for the formation of a uniform cross-section of the sprinkler stages of the air flow with optimal speed parameters for the film mode of water cooling, and, on the other hand, the intensification of the drop stage of water cooling by increasing the dispersion of the liquid phase in the active th zone drip cooling and substantial increase in the residence time of the water drops in the above area as a result of their interaction with the blades (vanes) fan impeller. Other technical results achieved using the patented invention will become apparent from a further summary of the essence of the patented invention.
В дальнейшем изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения перечисленных выше технических результатов патентуемой совокупностью существенных признаков.The invention is further illustrated by a specific example, which, however, is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving the above technical results with a patentable combination of essential features.
На чертеже схематично изображена вентиляторная градирня, продольный разрез.The drawing schematically shows a fan cooling tower, a longitudinal section.
Вентиляторная градирня (см. чертеж) содержит вертикальный, например, осесимметричный корпус 1 с открытой верхней торцевой частью и с воздуховходными окнами 2, расположенными, предпочтительно, равномерно по периметру его нижней части. Воздуховходные окна 2 снабжены, например, воздухораспределительными решетками 3 или другими известными из достигнутого уровня техники средствами: щитами, заслонками и т.п. В корпусе 1 последовательно сверху вниз расположены поярусно каплеуловитель 4, водораспределитель 5 с разбрызгивающими элементами, например форсунками 6, первая ступень 7 оросителя, рабочее колесо 8 (лопастное или лопаточное) вентилятора и вторая ступень 9 оросителя, которая расположена выше воздуховходных окон 2. Кроме того, в нижней части корпуса (ниже воздуховходных окон 2) расположен водосборник, например водосборный резервуар 10 (бассейн). В других воплощениях изобретения корпус 1 может быть установлен непосредственно на водосборном бассейне, аналогично тому, как описано в патенте RU №18763, U1, 2001. Разбрызгивающие элементы (форсунки 6) водораспределителя 5 ориентированы в направлении верхней поверхности первой ступени 7 оросителя, при этом расстояние от верхней поверхности первой ступени 7 оросителя до рабочего колеса 8 вентилятора не превышает 0,38 его диаметра (диаметра окружности, описывающей его лопасти), который для обеспечения равномерного распределения воздушного потока по поперечному сечению первой 7 и второй 9 ступеней оросителя составляет от 0,9 до 0,98 минимального размера внутреннего поперечного сечения корпуса 1, в частном случае, его внутреннего диаметра. При этом, максимальное значение диаметра рабочего колеса 8 вентилятора выбирается исходя только из условия обеспечения гарантированного рабочего зазора между концами лопастей (лопаток) рабочего колеса 8 вентилятора и внутренней поверхностью корпуса, а минимальное значение выбирается исходя из допустимой в каждом конкретном случае неравномерности распределения воздушного потока по поперечному сечению ступеней 7 и 9 оросителя.The fan cooling tower (see drawing) contains a vertical, for example, axisymmetric casing 1 with an open upper end part and with air inlets 2 located, preferably uniformly around the perimeter of its lower part. The air inlet windows 2 are provided, for example, with air distribution grilles 3 or other means known from the state of the art: shields, dampers, etc. In the housing 1, a droplet separator 4, a water distributor 5 with spraying elements, for example nozzles 6, a first stage 7 of the sprinkler, an impeller 8 (paddle or blade) of the fan and a second stage 9 of the sprinkler, which is located above the air inlet windows 2, are located sequentially from top to bottom , in the lower part of the housing (below the air intake windows 2) there is a catchment basin, for example a catchment tank 10 (pool). In other embodiments of the invention, the housing 1 can be installed directly on the drainage basin, similarly to that described in patent RU No. 18763, U1, 2001. Spray elements (nozzles 6) of the water distributor 5 are oriented in the direction of the upper surface of the first stage 7 of the sprinkler, while the distance from the upper surface of the first stage 7 of the sprinkler to the impeller 8 of the fan does not exceed 0.38 of its diameter (the diameter of the circle that describes its blades), which, to ensure uniform distribution of air flow about the cross section of the first 7 and second 9 steps of the irrigator is from 0.9 to 0.98 of the minimum size of the internal cross section of the housing 1, in the particular case, its internal diameter. Moreover, the maximum value of the diameter of the impeller 8 of the fan is selected only on the basis of ensuring a guaranteed working clearance between the ends of the blades (blades) of the impeller 8 of the fan and the inner surface of the housing, and the minimum value is selected based on the permissible in each case uneven distribution of air flow over the cross section of the stages 7 and 9 of the irrigator.
Рабочее колесо 8 вентилятора связано с электроприводом вращения его вокруг вертикальной оси, а именно электродвигателем 11, при этом, в предпочтительном воплощении изобретения, рабочее колесо 8 вентилятора вместе с электродвигателем 11 установлены на расположенной внутри корпуса 1 центральной (например, сосной корпусу 1) стойке 12, которая выполнена из железобетона или металла и соединена со второй ступенью 9 оросителя, например, как описано в патенте RU №18763, U1, 2001. В другом воплощении изобретения упомянутая выше стойка выполнена трубчатой формы, что позволяет установить электропривод вращения в нижней части градирни, а связывающую его с рабочим колесом вентилятора трансмиссию (вал) разместить в полости трубчатой стойки (RU №2101640, C1, 1998; RU №2193148, С1, 2002). Электродвигатель 11 может быть также установлен с внешней стороны корпуса 1 и соединен с рабочим колесом 8 вентилятора с помощью горизонтально расположенной трансмиссии, аналогично тому, как описано в патентах RU №119083, U1, 2012; EP №357805, A1, 990; ЕР №558300, B1, 1996. Кроме того, рабочее колесо 8 вентилятора может быть закреплено с помощью горизонтально расположенных и закрепленных на каркасе 1 несущих элементов. Однако в этом случае увеличивается не только нагрузка на корпус 1 вентиляторной градирни, но и аэродинамическое сопротивление для воздушного потока. В принципе в патентуемой вентиляторной градирне может быть использовано известное из уровня техники рабочее колесо вентилятора с внешним ободом (SU №1654503, A1, 1991). В этом случае электродвигатели расположены с внешней стороны корпуса вентиляторной градирни и кинематически связаны с ободом рабочего колеса вентилятора. Кроме электропривода в патентуемой вентиляторной градирне могут быть использованы также известные из уровня техники пневмоприводы вращения или гидроприводы вращения, например гидропривод вращения, описанный в заявке GB №2049906, A, 1980. Однако вне зависимости от выполнения крепления рабочего колеса 8 вентилятора, патентуемое размещение его между ступенями 7 и 9 оросителя позволяет уменьшить материалоемкость конструкции вентиляторной градирни и снизить уровень вибраций. Рабочее колесо 8 вентилятора расположено относительно нижней поверхности первой ступени 7 оросителя на расстоянии, соответствующем от 0,03 до 0,075 его диаметра. В предпочтительном воплощении изобретения рабочее колесо 8 вентилятора расположено относительно нижней поверхности второй ступени 9 оросителя на расстоянии, не превышающем 0,38 его диаметра. Что касается расстояния между рабочим колесом 8 вентилятора и верней поверхностью второй ступени 9 оросителя, то оно выбирается исходя из обеспечения при прогибе его лопастей гарантированного рабочего зазора между концами лопастей и верхней поверхностью второй ступени 9 оросителя.The impeller 8 of the fan is connected with an electric drive rotating it about a vertical axis, namely, an electric motor 11, while in a preferred embodiment of the invention, the impeller 8 of the fan together with the electric motor 11 are mounted on a central rack (for example, a pine casing 1) located 12 which is made of reinforced concrete or metal and connected to the second stage 9 of the sprinkler, for example, as described in patent RU No. 18763, U1, 2001. In another embodiment of the invention, the aforementioned column is made of tubular shape we, that allows you to install the electric drive of rotation in the lower part of the tower, and connect the transmission (shaft) connecting it to the fan impeller in the cavity of the tubular rack (RU No. 2101640, C1, 1998; RU No. 2193148, C1, 2002). The electric motor 11 can also be installed on the outside of the housing 1 and connected to the impeller 8 of the fan using a horizontally located transmission, similarly as described in patents RU No. 119083, U1, 2012; EP No. 357805, A1, 990; EP No. 558300, B1, 1996. In addition, the impeller 8 of the fan can be fixed using horizontally located and mounted on the frame 1 of the supporting elements. However, in this case, not only the load on the housing 1 of the fan tower increases, but also the aerodynamic drag for the air flow. In principle, a fan impeller with an external rim (SU No. 1654503, A1, 1991) known in the art can be used in a patented fan tower. In this case, the electric motors are located on the outside of the fan casing and are kinematically connected with the rim of the fan impeller. In addition to the electric drive, patented fan cooling towers can also use pneumatic rotation drives or hydraulic rotation drives known from the prior art, for example a hydraulic rotation drive described in GB Application No. 2049906, A, 1980. However, regardless of the mounting of the fan impeller 8, the patented placement of it between steps 7 and 9 of the sprinkler can reduce the material consumption of the design of the fan tower and reduce the level of vibration. The impeller 8 of the fan is located relative to the lower surface of the first stage 7 of the sprinkler at a distance corresponding to 0.03 to 0.075 of its diameter. In a preferred embodiment of the invention, the impeller 8 of the fan is located relative to the lower surface of the second stage 9 of the sprinkler at a distance not exceeding 0.38 of its diameter. As for the distance between the impeller 8 of the fan and the upper surface of the second stage 9 of the sprinkler, it is selected on the basis of ensuring the deflection of its blades with a guaranteed working gap between the ends of the blades and the upper surface of the second stage 9 of the sprinkler.
Патентуемая вентиляторная градирня работает следующим образом. Предназначенная для охлаждения вода через водораспределитель 5 и разбрызгивающие элементы, например форсунки 6, подается на верхнюю поверхность первой ступени 7 оросителя, а далее, стекая тонкой пленкой по элементам первой ступени 7 оросителя, охлаждается за счет испарения и конвективной теплоотдачи при взаимодействии с создаваемым вращающимся рабочим колесом 8 вентилятора восходящим воздушным потоком. За счет патентуемого расположения верхней поверхности первой ступени 7 оросителя относительно рабочего колеса 8 вентилятора на расстоянии, не превышающем 0,38 его диаметра, обеспечивается возможность достижения оптимальной для пленочного режима охлаждения воды скорости воздушного потока (а именно, от 1,5 до 2,5 м/с.), проходящего по каналам первой ступени 7 оросителя при не только существенно меньших энергозатратах (по сравнению с известным из уровня техники расположением рабочего колеса вентилятора со стороны верхней торцевой части корпуса), но и меньших скоростях вращения рабочего колеса 8 вентилятора. Последнее обстоятельство является существенным, поскольку для обеспечения равномерного распределения воздушного потока по поперечному сечению ступеней 7 и 9 оросителя, рабочее колеса 8 вентилятора имеет больший диаметр, чем в прототипе, а именно: диаметр рабочего колеса 8 вентилятора составляет от 0,9 до 0,98 минимального размера внутреннего поперечного сечения корпуса 1, в частном случае его диаметра. Вода, прошедшая первую ступень 7 оросителя в виде прерывистых струй и бесформенных крупных капель, поступает в сильнозавихренную ближнюю зону создаваемого вращающимся рабочим колесом 8 вентилятора воздушного потока. В результате взаимодействия водяной фазы с сильнозавихренным воздушным потоком дисперсность водяной фазы увеличивается. Патентуемое расстояние между нижней поверхностью первой ступени 7 оросителя и рабочим колесом 7 вентилятора, составляющим от 0,03 до 0,075 его диаметра, обеспечивает условия, необходимые для повышения эффективности стадии капельного охлаждения воды, поскольку за счет увлечения капель воды вихревым воздушным потоком увеличивается время пребывания их в активной зоне (иными словами, в зоне капельного охлаждения, включающего поверхностное испарение воды и теплообмен при контакте капель воды с воздухом). Кроме того, в результате взаимодействия капель воды с лопастями (лопатками) рабочего колеса 8 вентилятора происходит не только дробление крупных капель (иными словами, повышается дисперсность водяной фазы, а следовательно, увеличивается поверхность испарения), но и возврат не только этих капель, но и других попавших на лопасти мелких капель обратно в упомянутую выше активную зону. Таким образом, интенсификация стадии капельного охлаждения воды в патентуемой вентиляторной градирне достигается за счет обеспечения высокой дисперсности водяной фазы и увеличения продолжительности пребывания мелких капель воды в упомянутой выше активной зоне, при этом, если расстояние между рабочим колесом 8 вентилятора и нижней поверхностью первой ступени 7 оросителя будет меньше 0,03 диаметра рабочего колеса 8 вентилятора, то это приводит к увеличению температуры воды, поступающей в водосборный резервуар 10, поскольку вследствие уменьшения объема упомянутой выше активной зоны процесс капельного охлаждения замедляется. При расстоянии между рабочим колесом 8 вентилятора и нижней поверхностью первой ступени 7 оросителя, превышающем 0,075 диаметр рабочего колеса 8 вентилятора, неоправданно увеличивается высота корпуса 1. Капли воды, прошедшие между лопастями рабочего колеса 8 вентилятора, поступают на вторую ступень 9 оросителя, где происходит дальнейшее охлаждение воды, при этом для обеспечения (в предпочтительном воплощении изобретения) оптимальной для пленочного режима охлаждения воды скорости воздушного потока, проходящего по каналам второй ступени 9 оросителя, расстояние между рабочим колесом 8 вентилятора и нижней поверхностью второй ступени 9 оросителя не должно (аналогично тому, как было описано выше взаимное расположение рабочего колеса 8 вентилятора и верхней поверхности первой ступени 7 оросителя) превышать 0,38 диаметра рабочего колеса 8 вентилятора. Вода, прошедшая вторую ступень 9 оросителя, поступает дождеванием в водосборный резервуар 10, при этом происходит ее дополнительное охлаждение за счет взаимодействия капель воды с воздухом, поступающим в результате работы вентилятора через воздуховходные окна 2. Благодаря патентуемому размещению рабочего колеса вентилятора отпадает необходимость в использовании конфузорно-диффузорной обечайки. Следствием этого является не только упрощение конструкции градирни и уменьшение аэродинамического сопротивления, но и обеспечивается уменьшение капельного уноса воды в атмосферу за счет уменьшения скорости воздуха в зоне размещения каплеуловителя.Patented fan cooling tower operates as follows. The water intended for cooling through the water distributor 5 and spray elements, for example nozzles 6, is supplied to the upper surface of the first stage 7 of the sprinkler, and then, dripping with a thin film on the elements of the first stage 7 of the sprinkler, it is cooled by evaporation and convective heat transfer when interacting with the created rotating worker fan wheel 8 upstream. Due to the patented arrangement of the upper surface of the first stage 7 of the sprinkler relative to the impeller 8 of the fan at a distance not exceeding 0.38 of its diameter, it is possible to achieve an optimum air flow rate for the film mode of cooling water (namely, from 1.5 to 2.5 m / s.) passing through the channels of the first stage 7 of the sprinkler at not only significantly lower energy costs (compared with the location of the fan impeller known from the prior art from the side of the upper end part of the housing ), but also lower rotational speeds of the impeller 8 of the fan. The latter circumstance is significant, because to ensure uniform distribution of air flow over the cross section of the stages 7 and 9 of the sprinkler, the impeller 8 of the fan has a larger diameter than in the prototype, namely: the diameter of the impeller 8 of the fan is from 0.9 to 0.98 the minimum size of the internal cross section of the housing 1, in the particular case of its diameter. Water that has passed the first stage 7 of the sprinkler in the form of intermittent jets and shapeless large drops enters the highly swirled near zone created by the rotating impeller 8 of the air flow fan. As a result of the interaction of the water phase with a strongly swirling air stream, the dispersion of the water phase increases. The patented distance between the lower surface of the first stage 7 of the sprinkler and the impeller 7 of the fan, ranging from 0.03 to 0.075 of its diameter, provides the conditions necessary to increase the efficiency of the drip cooling stage of the water, since their residence time increases due to the vortex air flow. in the active zone (in other words, in the zone of droplet cooling, including surface evaporation of water and heat transfer upon contact of water droplets with air). In addition, as a result of the interaction of water droplets with the blades (blades) of the impeller 8 of the fan, not only crushing of large droplets occurs (in other words, the dispersion of the water phase increases, and therefore, the evaporation surface increases), but also the return of not only these droplets, but also other small drops falling on the blades back into the aforementioned core. Thus, the intensification of the stage of drop cooling of water in the patented fan tower is achieved by ensuring a high dispersion of the water phase and increasing the length of stay of small drops of water in the aforementioned core, while if the distance between the impeller 8 of the fan and the bottom surface of the first stage 7 of the sprinkler is less than 0.03 of the diameter of the impeller 8 of the fan, this leads to an increase in the temperature of the water entering the catchment tank 10, because due to By increasing the volume of the aforementioned core, the drip cooling process slows down. When the distance between the impeller 8 of the fan and the lower surface of the first stage 7 of the sprinkler exceeds 0.075 the diameter of the impeller 8 of the fan, the height of the housing 1 unreasonably increases. The water droplets passing between the blades of the impeller 8 of the fan enter the second stage 9 of the sprinkler, where further water cooling, while ensuring (in a preferred embodiment of the invention) the optimal airflow velocity for the film mode of water cooling passing through the channels of the second stage 9 op CITEL, the distance between the impeller 8 and the lower surface 9 of the second stage should not sprinkler (similar manner as described above relative positioning of the fan impeller 8 and the upper surface of the first stage 7 of the sprinkler) exceed 0.38 8 Fan impeller diameter. Water that has passed the second stage 9 of the irrigator is supplied by sprinkling to the catchment tank 10, while it is additionally cooled due to the interaction of water droplets with air flowing as a result of the fan working through the air inlet windows 2. Due to the patented placement of the fan impeller, there is no need to use a confuser -diffuser shell. The consequence of this is not only a simplification of the design of the cooling tower and a decrease in aerodynamic drag, but also provides a reduction in the drop of ablation of water into the atmosphere due to a decrease in the air velocity in the area of the drop eliminator.
Промышленная применимость изобретения подтверждается также возможностью осуществления его с помощью известных в соответствующей области техники технических средств и функциональных узлов.The industrial applicability of the invention is also confirmed by the possibility of its implementation using well-known in the relevant field of technology technical means and functional units.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012157032/06A RU2522135C1 (en) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | Fan cooling tower |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012157032/06A RU2522135C1 (en) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | Fan cooling tower |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2522135C1 true RU2522135C1 (en) | 2014-07-10 |
| RU2012157032A RU2012157032A (en) | 2014-07-10 |
Family
ID=51215477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012157032/06A RU2522135C1 (en) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | Fan cooling tower |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2522135C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1404782A1 (en) * | 1986-12-29 | 1988-06-23 | Предприятие П/Я В-8333 | Mechanical-draft cooling tower |
| RU2153137C2 (en) * | 1998-06-29 | 2000-07-20 | Прохоров Евгений Иванович | Cooling tower |
| RU2253813C2 (en) * | 2003-04-03 | 2005-06-10 | Закрытое акционерное общество "АИР" | Arrangement for prevention of frosting of mechanical-draft towers |
| US20110174003A1 (en) * | 2008-04-18 | 2011-07-21 | Jarrell Wenger | Evaporative Cooling Tower Performance Enhancement Through Cooling Recovery |
-
2012
- 2012-12-26 RU RU2012157032/06A patent/RU2522135C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1404782A1 (en) * | 1986-12-29 | 1988-06-23 | Предприятие П/Я В-8333 | Mechanical-draft cooling tower |
| RU2153137C2 (en) * | 1998-06-29 | 2000-07-20 | Прохоров Евгений Иванович | Cooling tower |
| RU2253813C2 (en) * | 2003-04-03 | 2005-06-10 | Закрытое акционерное общество "АИР" | Arrangement for prevention of frosting of mechanical-draft towers |
| US20110174003A1 (en) * | 2008-04-18 | 2011-07-21 | Jarrell Wenger | Evaporative Cooling Tower Performance Enhancement Through Cooling Recovery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012157032A (en) | 2014-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108261842A (en) | A kind of cooling condensation and dewatering integrated elimination " white cigarette " method | |
| CN105202942A (en) | Water-saving and mist-dispersing cooling tower | |
| RU2582031C1 (en) | Aerodynamic cooling tower with external heat exchange | |
| RU2522135C1 (en) | Fan cooling tower | |
| RU2624073C1 (en) | Combined cooling tower with rational water recycling system | |
| RU2334930C1 (en) | Mechanical-draft tower | |
| CN207261283U (en) | A kind of centrifugal spraying wind turbine | |
| RU2637341C1 (en) | Circulating water supply system | |
| RU2541622C2 (en) | Fan cooling tower | |
| RU140850U1 (en) | FRAME TWO-CIRCUIT EJECTION COOLING COOL | |
| CN210533087U (en) | Natural draft wet cooling tower | |
| RU113567U1 (en) | FAN COOLING TOWER | |
| RU2132029C1 (en) | Cooling tower | |
| RU2155919C2 (en) | Water cooling tower | |
| RU2335722C2 (en) | Cooling tower | |
| CN216714755U (en) | High-temperature axial flow smoke exhaust fan with cooling structure | |
| CN216205485U (en) | Atomizing fan impeller | |
| RU2168132C2 (en) | Cooling tower | |
| RU2055292C1 (en) | Blower graduation tower | |
| CN110081731B (en) | High-efficient cooling tower | |
| RU2183005C1 (en) | Spray-type cooling tower | |
| RU218628U1 (en) | ejection cooling tower | |
| RU2635727C1 (en) | Water cooling unit of water circulation system | |
| CN220380315U (en) | Environment-friendly energy-saving closed cooling tower | |
| RU2511903C1 (en) | Kochetov fan cooling tower |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161227 |