Изобретение относится к теплоэнергетике, металлургии, нефтепереработке, нефтехимии и другим отраслям промышленности, применяющим оборотное водоснабжение, и предназначено для повышения эффективности охлаждения оборотной воды в градирнях.The invention relates to a power system, metallurgy, oil refining, petrochemicals and other industries using recycled water supply, and is intended to improve the efficiency of cooling recycled water in cooling towers.
Известны насадки градирен, представляющие собой блоки, собранные из множества длинномерных, объемных элементов с решетчатой оболочкой с различными фигурами профиля поперечного сечения, уложенными параллельно друг другу (см. журнал «Водоснабжение и санитарная техника», 2011, №12, стр. 29-36). Недостатками этих насадок является большая трудоемкость сборки и низкая жесткость блоков из-за использования большого количества решетчатых элементов и необходимости фиксации и крепления каждого элемента в блоке.Known cooling tower nozzles, which are blocks assembled from many long, voluminous elements with a trellised casing with various cross-sectional profile figures laid parallel to each other (see the journal "Water Supply and Sanitary Engineering", 2011, No. 12, pp. 29-36 ) The disadvantages of these nozzles are the high complexity of the assembly and low rigidity of the blocks due to the use of a large number of lattice elements and the need to fix and fasten each element in the block.
Известна насадка градирни, представляющая собой блок из чередующихся плоских и гофрированных решеток, собранных в стопу с использованием дистанционных вставок между решетками и скрепленных монтажными трубками (см. «Градирни промышленных и энергетических предприятий». Справочное пособие под общей редакцией B.C. Пономаренко, М., Энергоиздат, 1998 г., стр. 170, поз. 15). Недостатком этого решения является также большая трудоемкость при сборке блоков, обусловленная необходимостью применения большого количества дистанционных вставок и монтажных трубок, а также наличие сквозных, вертикальных воздушных проемов между соседними плоскими и гофрированными решетками, пропускающими брызги воды без их отражения и дробления и, как следствие этого, их недостаточного охлаждения.A well-known nozzle of the cooling tower, which is a block of alternating flat and corrugated gratings, assembled in the foot using remote inserts between the gratings and fastened with mounting tubes (see "Cooling towers of industrial and energy enterprises." Reference manual edited by BC Ponomarenko, M., Energy Publishing House , 1998, p. 170, item 15). The disadvantage of this solution is also the great complexity in assembling the blocks, due to the need to use a large number of remote inserts and mounting tubes, as well as the presence of through, vertical air openings between adjacent flat and corrugated gratings that allow water splashes without reflection and crushing and, as a result their insufficient cooling.
Известна также насадка градирни, представляющая собой свернутые в рулоны плоские сетки, образующие цилиндрические блоки с многослойной решетчатой оболочкой (см. «Градирни промышленных и энергетических предприятий». Справочное пособие, под общей редакцией В.С. Пономаренко, М., Энергоиздат, 1998 г. стр. 170, поз. 18). Недостатком данной насадки является отсутствие воздушных проемов между витками свернутых сеток, что приводит к многократному наложению друг на друга решеток соседних витков и, как следствие этого, повышению аэродинамического сопротивления проходу воздуха и снижению эффективности охлаждения оборотной воды.Also known is the nozzle of the cooling tower, which consists of flat grids rolled up into rolls forming cylindrical blocks with a multilayer lattice shell (see “Cooling Towers of Industrial and Energy Enterprises”. Reference manual, edited by V. S. Ponomarenko, M., Energoizdat, 1998) p. 170, pos. 18). The disadvantage of this nozzle is the lack of air openings between the turns of rolled up grids, which leads to multiple overlapping of the lattices of adjacent turns and, as a result of this, an increase in aerodynamic resistance to air passage and a decrease in the efficiency of cooling circulating water.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является насадка для тепломассообменного аппарата, содержащая длинномерные решетчатые элементы, наружный контур жесткости и каркас (см. патент RU №2268451, кл. F28F 25/08, опубл. 20.01.2006). Недостатком такой насадки является большая трудоемкость при проведении сборочных работ, обусловленная наличием множества решетчатых элементов.Closest to the proposed technical solution is a nozzle for a heat and mass transfer apparatus containing long lattice elements, an external stiffness loop and a frame (see patent RU No. 2268451, class F28F 25/08, publ. 20.01.2006). The disadvantage of this nozzle is the high complexity during the assembly work, due to the presence of many lattice elements.
Задачей настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков. Технический результат достигается за счет повышения эффективности охлаждения воды и снижения трудоемкости изготовления насадки. Это достигается благодаря тому, что насадка для тепломассообменного аппарата содержит длинномерный решетчатый элемент, наружный контур жесткости и каркас, причем из длинномерного решетчатого элемента внутри наружного контура жесткости образована центральная замкнутая продольная оболочка и окружающая ее произвольная спираль, или спираль Архимеда, или спираль Ферма, или их сочетание. Каркас насадки может быть образован гибкими составляющими, переплетающимися с наружным контуром жесткости и пронизывающими ячейки длинномерного решетчатого элемента. Замкнутая оболочка может быть однослойной или многослойной и выполнена по форме цилиндра, или конуса, или пирамиды, или призмы.The objective of the present invention is to remedy the noted drawbacks. The technical result is achieved by increasing the efficiency of water cooling and reducing the complexity of manufacturing nozzles. This is achieved due to the fact that the nozzle for the heat and mass transfer apparatus contains a long lattice element, an external stiffness loop and a frame, and a central closed longitudinal shell and an arbitrary spiral surrounding it, or an Archimedes spiral, or a Fermat spiral, are formed from a long lattice element inside the external stiffness loop. their combination. The nozzle frame can be formed by flexible components interwoven with the external stiffness contour and penetrating the cells of the long lattice element. The closed shell can be single-layer or multi-layer and is made in the form of a cylinder, or cone, or a pyramid, or a prism.
На чертеже схематично показан профиль насадки с длинномерным решетчатым элементом.The drawing schematically shows the profile of the nozzle with a long lattice element.
Длинномерный решетчатый элемент 1 расположен в наружном контуре жесткости 2 и снабжен каркасом 3, образованным гибкими фиксирующими составляющими, переплетающимися с наружным контуром жесткости, пронизывающими ячейки длинномерного решетчатого элемента 1 и обеспечивающими его изгиб и фиксацию с образованием центральной продольной оболочки 4 и окружающей его спирали Архимеда, сопряженной со спиралью Ферма. Возможно использование произвольной спирали или сочетание спиралей. Точка А является точкой сопряжения оболочки 4 со спиралью Архимеда, а точка В является точкой сопряжения спирали Архимеда со спиралью Ферма. Решетчатая оболочка 4 замыкается посредством механического крепления или сварки и может быть выполнена однослойной или многослойной и выполнена по форме цилиндра, или конуса, или пирамиды, или призмы. Начало и конец каркаса 3 закреплены на наружном контуре жесткости 2 посредством сварки, развальцовки, переплетения или вязки. Такое выполнение насадки с использованием непрерывно изогнутого длинномерного решетчатого элемента обеспечивает повышение эффективности охлаждения оборотной воды и значительное снижение трудоемкости ее изготовления. Длинномерный решетчатый элемент 1, наружный контур жесткости 2 и каркас 3 изготавливается из материалов, сочетающих высокую морозоустойчивость, достаточную прочность и жесткость с коррозионной стойкостью в средах оборотных вод.The long lattice element 1 is located in the outer stiffness circuit 2 and is equipped with a frame 3 formed by flexible fixing components interwoven with the external stiffness contour penetrating the cells of the long lattice element 1 and ensuring its bending and fixing with the formation of the central longitudinal shell 4 and the Archimedes spiral surrounding it, conjugated to a spiral Fermat. You can use an arbitrary spiral or a combination of spirals. Point A is the interface between shell 4 and the Archimedes spiral, and point B is the interface between the Archimedes spiral and the Fermat spiral. The lattice shell 4 is closed by mechanical fastening or welding and can be made single-layer or multi-layer and made in the shape of a cylinder, or cone, or pyramid, or prism. The beginning and end of the frame 3 are fixed on the outer loop 2 by welding, flaring, weaving or knitting. This embodiment of the nozzle using a continuously curved long mesh element provides an increase in the cooling efficiency of the circulating water and a significant reduction in the complexity of its manufacture. The long lattice element 1, the outer stiffness circuit 2 and the frame 3 are made of materials combining high frost resistance, sufficient strength and stiffness with corrosion resistance in circulating water environments.
Насадка работает следующим образом. Брызги горячей воды из водораспределительной системы градирни падают на насадку сверху. Часть брызг горячей воды, отражаясь от внешних изогнутых витков спирали, дробятся в капли и под разными углами попадают на решетчатую поверхность следующего витка спирали, где вторично дробятся в меньшие капли и попадают на решетчатую поверхность следующего витка спирали, дробятся еще в более мелкие капли т.д. Другая часть брызг через ячейки решетки внешних витков попадает на внутренние решетчатые витки спирали и на замкнутую решетчатую оболочку центральной воздушной полости, так же дробится в мелкие капли. Наличие центральной воздушной полости и воздушных проемов между витками спирали значительно снижает аэродинамическое сопротивление насадки и обеспечивает свободный проход охлаждающего воздуха. Многократное дробление и отражение под разными углами брызг воды приводит к их мелкодисперсному орошению, дополнительной турбулизации и эффективному охлаждению потоком восходящего холодного воздуха. Замкнутая решетчатая оболочка в центре насадки значительно повышает ее жесткость и прочность. Комплексное воздействие указанных факторов повышает эффективность охлаждения воды на 15-20% и снижает трудоемкость изготовления насадки.The nozzle works as follows. Splashes of hot water from the water distribution system of the tower fall onto the nozzle from above. Part of the spray of hot water, reflected from the external curved turns of the spiral, is crushed into drops and at different angles fall on the lattice surface of the next coil of the spiral, where it is secondly crushed into smaller drops and fall on the lattice surface of the next coil of the spiral, crushed into even smaller drops. d. The other part of the spray through the cells of the lattice of the external turns falls on the internal lattice coils of the spiral and on the closed lattice shell of the central air cavity, is also crushed into small drops. The presence of a central air cavity and air openings between the turns of the spiral significantly reduces the aerodynamic resistance of the nozzle and provides free passage of cooling air. Multiple crushing and reflection at different angles of water spray leads to their finely dispersed irrigation, additional turbulization and efficient cooling by the flow of rising cold air. A closed lattice shell in the center of the nozzle significantly increases its rigidity and strength. The combined effect of these factors increases the efficiency of water cooling by 15-20% and reduces the complexity of manufacturing nozzles.