RU2607443C1

RU2607443C1 - Kochetov cooling tower sprayer (versions)

Info

Publication number: RU2607443C1
Application number: RU2015153469A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2017-01-10

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering and intended for performance of heat exchanging processes between gas and fluid in direct contact, in particular, in fan and tower cooling towers. Cooling tower sprinkler in form of module from layers of polymer cellular tubes, tubes are made cylindrical, arranged in all layers parallel to each other and welded between each other in contact points at module ends, each tube cavities and intertubular space is filled with nozzle, and each of pipe along outer surface is wrapped by intersecting threads, wherein pipes in module are arranged inclined or made winding, and pipes are assembled from corrugated sheets, which are welded along corrugations edges, wherein channels structure can be both straight, winding, inclined and consisting of these forms combinations. Nozzle is made in form of cylindrical ring, on lateral, inner and outer surfaces of which screw thread is made, or in form of ball, on surface of which semi-spherical shaped blind bores are made, or in form of cylindrical ring, on side, inner surface of which partitions are fixed in form of washers with holes perpendicular to ring axis, which axes are asymmetric to ring axis, or in form of inscribable into circle unit, consisting of seven interconnected by lateral faces hexagonal parallelepipeds without upper and lower bases.

EFFECT: technical result is increasing of sprinkler cooling capacity and, due to it, reduction of material consumption.

1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и предназначено для проведения тепломассообменных процессов между газом и жидкостью при их непосредственном контакте, в частности, в вентиляторных и башенных градирнях и позволяет повысить охлаждающую способность оросителя и снизить материалоемкость.The invention relates to energy and is intended for conducting heat and mass transfer processes between gas and liquid when they are in direct contact, in particular, in fan and tower cooling towers and can improve the cooling ability of the irrigator and reduce the consumption of materials.

Наиболее близким по технической сущности, достигаемому эффекту и выбранным в качестве прототипа является ороситель градирни по патенту РФ №2494331, кл. F28F 25/08, выполненный в виде модуля из слоев полимерных ячеистых труб, имеющих круглое поперечное сечение.The closest in technical essence, the achieved effect and selected as a prototype is the cooling tower sprinkler according to the patent of the Russian Federation No. 2494331, cl. F28F 25/08, made in the form of a module from layers of polymer cellular pipes having a circular cross section.

Недостатком данного оросителя является рыхлость его конструкции, что приводит к большой осадке при эксплуатации за счет сплющивания, что снижает равномерность тепломассообмена по объему оросителя, а следовательно, снижает его охлаждающую способность.The disadvantage of this sprinkler is the friability of its design, which leads to a large draft during operation due to flattening, which reduces the uniformity of heat and mass transfer over the volume of the sprinkler, and therefore reduces its cooling ability.

Технический результат - повышение охлаждающей способности оросителя и снижение, за счет этого, материалоемкости.The technical result is an increase in the cooling ability of the sprinkler and a decrease, due to this, material consumption.

Это достигается за счет того, что в оросителе градирни в виде модуля из слоев полимерных ячеистых труб трубы выполнены цилиндрическими, размещены во всех слоях параллельно друг другу и сварены по торцам модуля между собой в местах соприкосновения, а полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнено насадкой. This is achieved due to the fact that in the sprinkler of the cooling tower in the form of a module from layers of polymer cellular pipes, the pipes are made cylindrical, placed in all layers parallel to each other and welded along the ends of the module between them at the points of contact, and the cavities of each of the pipes and the annular space are filled with a nozzle .

На фиг. 1 представлен ороситель градирни в аксонометрии, на фиг. 2, 3 и 4 - варианты выполнения полимерных ячеистых труб, на фиг. 5-8 - варианты выполнения насадки.In FIG. 1 shows a sprinkler of a cooling tower in a perspective view; FIG. 2, 3 and 4 are embodiments of polymer cellular pipes, in FIG. 5-8 - embodiments of the nozzle.

На фиг. 5 изображена форма насадки, выполненной в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка, на фиг. 6 - форма насадки, выполненная в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы, на фиг. 7 - форма насадки, выполненная в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, на фиг. 8 - форма насадки, выполненная в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований.In FIG. 5 shows the shape of the nozzle, made in the form of a cylindrical ring, on the lateral, inner and outer surfaces of which a screw thread is made, in FIG. 6 - nozzle shape made in the form of a ball, on the surface of which non-through holes of hemispherical shape are made, in FIG. 7 is a nozzle shape made in the form of a cylindrical ring, on the side, inner surface of which partitions are fixed in the form of washers perpendicular to the axis of the ring of rings with holes whose axes are asymmetric to the axis of the ring, in FIG. 8 is a nozzle shape made in the form of a block inscribed in a circle, consisting of seven hexagonal parallelepipeds connected to each other by side faces without upper and lower bases.

Ороситель градирни выполнен в виде модуля из слоев 1 полимерных ячеистых труб 2. Трубы ориентированы во всех слоях 1 параллельно друг другу и спаяны по торцам 3 модуля между собой в местах 4 соприкосновения. Полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами 5, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки труб 2.The cooling tower sprinkler is made in the form of a module from layers 1 of polymer cellular pipes 2. The pipes are oriented in all layers 1 parallel to each other and are welded along the ends of the module 3 between each other in places of 4 contact. The cavities of each of the pipes and the annular space are filled with hollow polymer balls 5, and the diameter of the balls is 5 ÷ 10% larger than the maximum cell size of the pipes 2.

Выполнение градирни таким образом позволяет придать торцам модуля свойства диафрагм жесткости. Это дает возможность избежать просадки слоев оросителя, т.е. обеспечить при монтаже и сохранить в процессе эксплуатации оптимальную геометрию изогнутых ячеистых поверхностей труб для создания по всему объему оросителя тонкой водяной пленки без каплеобразования. Так достигается равномерность тепломассообмена и, следовательно, повышается охлаждающая способность оросителя и снижается его материалоемкость. Дополнительную жесткость конструкции придает заполнение труб и межтрубного пространства полыми полимерными шарами 5.The implementation of the tower in this way allows you to give the ends of the module the properties of stiffness diaphragms. This makes it possible to avoid subsidence of the irrigating layers, i.e. to ensure during installation and to maintain during operation the optimal geometry of the curved cellular surfaces of the pipes to create a thin water film throughout the sprinkler without dripping. Thus, uniform heat and mass transfer is achieved and, therefore, the cooling ability of the irrigator increases and its material consumption decreases. Additional rigidity of the structure gives the filling of the pipes and the annular space with hollow polymer balls 5.

При этом для увеличения жесткости конструкции трубы в смежных слоях могут быть размещены в шахматном порядке относительно друг друга.Moreover, to increase the rigidity of the pipe structure in adjacent layers can be staggered relative to each other.

Ячеистые полимерные трубы 2 получают методом экструзии, нарезают на секции, длина которых соответствует длине боковой стороны модуля, и укладывают в кондуктор, соблюдая необходимое направление укладки, т.е. располагая трубы 2 параллельно друг другу. После накопления в кондукторе необходимого количества труб 2 к их торцам подводят нагревательные элементы и сваривают их между собой в местах 4 соприкосновения. За счет этого по торцам 3 модуля оросителя образуются диафрагмы жесткости, позволяющие ему в процессе эксплуатации сохранить исходную оптимальную геометрию своих элементов. Дополнительную жесткость конструкции придает более плотная укладка труб в шахматном порядке в смежных слоях.Cellular polymer pipes 2 are obtained by extrusion, cut into sections, the length of which corresponds to the length of the side of the module, and placed in a conductor, observing the necessary laying direction, i.e. placing pipes 2 parallel to each other. After the accumulation in the conductor of the required number of pipes 2, heating elements are brought to their ends and welded to each other in places of contact 4. Due to this, stiffness diaphragms are formed at the ends of the 3 irrigator modules, allowing it to maintain the initial optimal geometry of its elements during operation. An additional rigidity of the structure is given by a denser stacking of pipes staggered in adjacent layers.

Каждая из труб модуля по внешней поверхности обмотана взаимопересекающимися нитями (на чертеже не показано).Each of the pipes of the module on the outer surface is wrapped with mutually intersecting threads (not shown in the drawing).

Трубы в модуле могут быть расположены наклонно. Трубы могут быть выполнены извилистыми. Трубы могут быть собраны из гофрированных листов, которые сварены по краям гофр, причем структура каналов может быть как прямой, извилистой, наклонной, так и состоящей из комбинаций этих форм.Pipes in the module can be inclined. The pipes can be made twisty. Pipes can be assembled from corrugated sheets that are welded along the edges of the corrugations, and the channel structure can be either straight, curved, inclined, or consisting of combinations of these shapes.

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

Вода, разбрызгиваемая форсунками, поступает на ороситель и стекает тонкой пленкой без каплеобразования по его элементам. При этом происходит равномерный тепломассообмен по всему объему оросителя, а следовательно, повышается охлаждающая способность оросителя и снижается материалоемкость.Water sprayed by nozzles enters the sprinkler and flows off with a thin film without droplet formation along its elements. In this case, uniform heat and mass transfer occurs over the entire volume of the sprinkler, and therefore, the cooling ability of the sprinkler increases and the material consumption decreases.

Используется ороситель с водой, до 50 мг/л, в слабощелочных и слабокислотных растворах, с водой, содержащей нефтепродукты. Трубы не подвержены биологическому обрастанию, так как выполнены из полипропилена. Используются в среде как кислой, так и щелочной, т.е. с водой: 7<pH<7.An irrigator is used with water, up to 50 mg / l, in slightly alkaline and weakly acid solutions, with water containing oil products. Pipes are not subject to biological fouling, as they are made of polypropylene. They are used in both acidic and alkaline environments, i.e. with water: 7 <pH <7.

Структура каналов может быть как прямой, извилистой, наклонной, так и состоящей из комбинаций этих форм. Легко промываются и очищаются водой под напором. Допускается многократная перекладка при ремонтах и реконструкциях. Высокая механическая прочность. Высокая охлаждающая эффективность, элементы не разрушаются и не деформируются при температуре -55°C÷+70°C.The structure of the channels can be either straight, winding, inclined, or consisting of combinations of these forms. Easily washed and cleaned with water under pressure. Multiple rearrangement during repairs and reconstructions is allowed. High mechanical strength. High cooling efficiency, the elements are not destroyed and do not deform at a temperature of -55 ° C ÷ + 70 ° C.

Модули изготавливаются любых размеров, под любые виды и размеры опорных конструкций. Требуемое охлаждение воды в реальных условиях достигается выбором оптимального соотношения тепломассообмена и аэродинамического сопротивления всех элементов градирни.Modules are made of any sizes, for any types and sizes of supporting structures. The required cooling of water in real conditions is achieved by choosing the optimal ratio of heat and mass transfer and aerodynamic resistance of all elements of the tower.

За счет развитой структуры формирования капельной воды поверхность теплообмена достигает 400 м²/м³. Количество нитей, форма и шаг их расположения в конструкции выбирается под конкретную производительность градирни.Due to the developed structure of the formation of droplet water, the heat transfer surface reaches 400 m ² / m ³ . The number of threads, the shape and the step of their location in the design is selected for the specific performance of the tower.

Например, в модуле размером 800×400×400 увеличена насыщенность объема взаимопересекающимися нитями в насадке при сохранении наклонных и перекрестных аэродинамических каналов сечением 50×50 мм. Насыщенность оросителей нитями: протяженность нитей - 1875 погонных метров на квадратный метр оросителя. Это позволяет увеличить тепломасообменные свойства оросителя в 1,3 раза при сохранении малых значений аэродинамического сопротивления в пределах.For example, in a module 800 × 400 × 400 in size, the volume saturation is increased by intersecting threads in the nozzle while maintaining inclined and cross aerodynamic channels with a cross section of 50 × 50 mm. Saturation of irrigators with threads: the length of the threads is 1875 linear meters per square meter of irrigator. This allows you to increase the heat and mass transfer properties of the sprinkler by 1.3 times while maintaining low values of aerodynamic drag within.

Оросители обладают высокими показателями химической и механической прочности, пригодны для использования в оборотных системах с содержанием взвешенных частиц до 2500 мг/л.Irrigators have high chemical and mechanical strength, suitable for use in circulating systems with suspended particles up to 2500 mg / l.

Капельные и капельно-пленочные конструкции эффективно работают в любых типах градирен. В отличие от пленочных, капельные и капельно-пленочные оросители позволяют снизить энергозатраты при их применении в поперечноточных градирнях, в которых воздух движется перпендикулярно падающему капельному потоку.Drop and drop-film constructions work effectively in all types of cooling towers. Unlike film, drip and drip-film sprinklers can reduce energy consumption when used in cross-flow cooling towers in which air moves perpendicular to the dropping drop stream.

Claims

The cooling tower sprinkler in the form of a module made of layers of polymer honeycomb pipes, the pipes are cylindrical, placed in all layers parallel to each other and welded at the ends of the module between each other, the cavities of each of the pipes and the annulus are filled with a nozzle, and each of the pipes is on the outer surface wrapped with mutually intersecting threads, while the pipes in the module are slanted or made winding, and the pipes are assembled from corrugated sheets that are welded along the edges of the corrugations, and the channel structure can be It is straight, winding, oblique, and consisting of combinations of these forms, characterized in that the nozzle is made in the form of a cylindrical ring, on the lateral, internal and external surfaces of which a screw thread is made, or in the form of a ball on the surface of which non-through holes of a hemispherical shape, or in the form of a cylindrical ring, on the lateral, inner surface of which partitions are fixed in the form of washers perpendicular to the axis of the ring with holes whose axes are asymmetric to the axis of the ring, or in the form of yvaemogo unit in a circle of seven interconnected side faces hexagonal parallelepipeds without upper and lower bases.