RU2676827C1

RU2676827C1 - Fan cooling tower

Info

Publication number: RU2676827C1
Application number: RU2018109266A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Сергей Геннадьевич Емельянов; Владимир Николаевич Кобелев; Татьяна Владимировна Поливанова; Александр Григорьевич Севрюков; Светлана Андреевна Рябцева; Алисафа Мусоимович Гусейнов
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2019-01-11

Abstract

FIELD: heat power engineering.SUBSTANCE: invention relates to a power system, can be used to cool the circulating water. Fan cooling tower contains exhaust tower with air inlet windows around the perimeter of its lower part, water trap, water distribution system with tapering nozzles and located symmetrically relative to the longitudinal axis of the tower, irrigator and basin, divided into sections by partitions, each is made of bimetal in a zigzag manner with the formation of confusers and diffusers alternating in a staggered pattern in the section, and the water distribution system is made of pairwise arranged narrowing nozzles and on the inner surface of each of the pair of nozzles, curved grooves are arranged longitudinally from a larger base to a smaller one, while in the first of a pair of nozzles, the curved groove guide has a direction clockwise, and in the second, the curved groove guide has an anti-clockwise direction, while the exhaust tower is equipped with a fan located in its upper part, a fan drive speed regulator and a temperature controller with an ambient air temperature sensor, at that the temperature controller with its output is connected to the speed controller of rotation in the form of a unit of powder electromagnetic couplings, and the temperature controller contains a comparison unit and a task block, besides the comparison unit is connected to the input of an electronic amplifier equipped with a nonlinear feedback unit, and the output of the electronic amplifier is connected to the input of a magnetic amplifier with a rectifier, that is connected to the speed controller of rotation at the input, at the same time, the coating with fine-fiber basalt material in the form of fine-fiber twisted beams on the outer surface of the cooling tower is made with sets, where the beams are in pairs, the number of not less than four are arranged in the form of sinusoids longitudinally elongated in height, the protrusions and valleys of which, when combined, are concentrators of moving seismic waves, and the areas of closest approximation of sinusoids are nodes that contribute to the formation of standing waves.EFFECT: maintenance in normalized service life.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано для охлаждения оборотной воды. (см. патент №2500964 МПК F28C1/00 Опубл. 10.12.2013, бюл. №34).The invention relates to a power system, can be used to cool circulating water. (see patent No. 25000064 IPC F28C1 / 00 Publ. 10.12.2013, bull. No. 34).

Известна вентиляторная градирня, содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн, разделенный на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла загзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, а водораспределительная система выполнена попарно расположенными суживающимися соплами и на внутренней поверхности каждого из пары сопел выполнены продольно расположенные от большего основания к меньшему криволинейные канавки, при этом в первом из пары сопел направляющая криволинейной канавки имеет направление по ходу часовой стрелки, а во втором – направляющая криволинейной канавки имеет направление против движения часовой стрелки, при этом вытяжная башня снабжена вентилятором, расположенным в верхней ее части, регулятором скорости вращения привода вентилятора и регулятором температуры с датчиком температуры атмосферного воздуха, при этом регулятор температуры своим выходом соединен с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а регулятор температуры содержит блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи и выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости вращения.Known fan cooling tower containing an exhaust tower with air inlets around the perimeter of its lower part, a water trap, a water distribution system with tapering nozzles and located symmetrically relative to the longitudinal axis of the tower, an irrigation device and a swimming pool, divided into sections by partitions, each of which is made of bimetal zagzag with the formation in sections of staggered confusers and diffusers staggered, and the water distribution system is made in pairs of tapering nozzles and on the inner surface of each of the pair of nozzles made longitudinally spaced grooves from the larger base to the smaller, while in the first of the pair of nozzles, the guide of the curved groove has a clockwise direction, and in the second, the guide of the curved groove has a counterclockwise direction, while the exhaust tower is equipped with a fan located in its upper part, a fan speed controller and a temperature controller with an atmospheric temperature sensor about air, while the temperature regulator is connected with a speed controller in the form of a block of powder electromagnetic couplings, and the temperature controller contains a comparison unit and a reference unit, and the comparison unit is connected to the input of an electronic amplifier equipped with a nonlinear feedback unit and the output of the electronic amplifier is connected with the input of a magnetic amplifier with a rectifier, which at the input is connected to a speed controller.

Недостатком является энергоемкость процесса охлаждения воды, обусловленная нестабильностью тепломассобмена между жидкостью и воздухом окружающей среды в изменяющихся в течение года температурных воздействий окружающей среды. Когда в теплое время года наблюдается интенсивный приток тепловой энергии через наружную поверхность вентиляторной башни к воде в бассейне, а в холодное время года наблюдается интенсивный отвод тепловой энергии через наружную поверхность в окружающую среду, а это резко ухудшает нормирование параметра по температурным значениям охлаждающей оборотной воды, возвращающейся к потребителю.The disadvantage is the energy intensity of the process of cooling water, due to the instability of heat and mass transfer between the liquid and the air in the environment during a year changing the temperature effects of the environment. When in the warm season there is an intense influx of thermal energy through the outer surface of the fan tower to the water in the pool, and in the cold season there is an intensive removal of thermal energy through the outer surface into the environment, and this sharply worsens the standardization of the parameter according to the temperature values of the cooling circulating water, returning to the consumer.

Известна вентиляторная градирня (см. патент №2561225 МПК F28С 1/00 Опубл. 27.08.2015, бюл. №24), содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн, разделенный на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла загзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, а водораспределительная система выполнена попарно расположенными суживающимися соплами и на внутренней поверхности каждого из пары сопел выполнены продольно расположенные от большего основания к меньшему криволинейные канавки, при этом в первом из пары сопел направляющая криволинейной канавки имеет направление по ходу часовой стрелки, а во втором направляющая криволинейной канавки имеет направление против движения часовой стрелки, при этом вытяжная башня снабжена вентилятором, расположенным в верхней ее части, регулятором скорости вращения привода вентилятора и регулятором температуры с датчиком температуры атмосферного воздуха, при этом регулятор температуры своим выходом соединен с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а регулятор температуры содержит блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи и выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости вращения витых пучков, продольно вытянутых снизу вверх.Known fan cooling tower (see patent No. 2561225 IPC F28C 1/00 Publ. 08/27/2015, bull. No. 24), containing an exhaust tower with air inlets around the perimeter of its lower part, a water catcher, a water distribution system with tapering nozzles and located symmetrically relative to the longitudinal the axis of the tower, the sprinkler and the pool, divided into sections by partitions, each of which is made of bimetal, zagzag-like with the formation of confusers and diffusers alternating in a checkerboard pattern in the section, and the water distribution system is made pop The curved grooves are longitudinally arranged tapering nozzles and on the inner surface of each of the pair of nozzles, curved grooves are arranged longitudinally from the larger base to the smaller one, while in the first of the pair of nozzles, the guide of the curved groove has a clockwise direction, and in the second, the guide of the curved groove has a direction against movement clockwise, while the exhaust tower is equipped with a fan located in its upper part, a fan speed controller and a fan speed controller temperature with an atmospheric air temperature sensor, while the temperature controller is connected to the speed controller in the form of a block of powder electromagnetic couplings, and the temperature controller contains a comparison unit and a reference unit, and the comparison unit is connected to the input of an electronic amplifier equipped with a nonlinear feedback unit and the output of the electronic amplifier is connected to the input of the magnetic amplifier with a rectifier, which is connected at the input to the speed controller of the twisted bundles, longitudinally stretching utyh upwards.

Недостатком является снижение прочностных параметров вытяжной башни и расположенного в ней оборудования с последующим аварийным разрушением под воздействием сейсмических волн, возникающих при длительной эксплуатации из-за вибрации, образованной как закрученным движением горячей воды с образованием микрозавихрений, так и перемещением массы воды по конфузорам и диффузорам с различными скоростными усилиями при турбулизации потока воды.The disadvantage is the decrease in the strength parameters of the exhaust tower and the equipment located in it, followed by accidental destruction under the influence of seismic waves that occur during long-term operation due to vibration generated by both swirling movement of hot water with the formation of micro-eddies and the movement of the mass of water along confusers and diffusers with various speed efforts while turbulizing the water flow.

Технической задачей предполагаемого изобретения является поддержание нормированной надежной эксплуатации вентиляторной градирни за счет устранения образования сейсмических волн при резонансных всплесках в теплоизоляционном слое, путем расположения витых пучков из тонковолокнистого базальтового материала в виде комплектов, в которых попарно количеством не менее четырех вытянуты, пучки по линии синусоиды вдоль вентиляторной градирни, а выступы и впадины синусоид при совмещении являются концентратами перемещающихся сейсмических волн и участки наибольшего сближения составляют узлы, способствующие образованию стоячих волн.The technical task of the proposed invention is to maintain normalized reliable operation of the fan tower by eliminating the formation of seismic waves during resonant bursts in the insulating layer by arranging twisted bundles of fine-fiber basalt material in the form of sets in which at least four are elongated in pairs, the beams along the sinusoid line along cooling tower, and the protrusions and troughs of the sinusoids when combined are concentrates of moving seismic Waves and areas of closest convergence are nodes that contribute to the formation of standing waves.

Технический результат по поддержанию нормированных сроков эксплуатации достигается тем, что вентиляторная градирня содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами и расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн, разделенный на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла загзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, а водораспределительная система выполнена попарно расположенными суживающимися соплами и на внутренней поверхности каждого из пары сопел выполнены продольно расположенные от большего основания к меньшему криволинейные канавки, при этом в первом из пары сопел направляющая криволинейной канавки имеет направление по ходу часовой стрелки, а во втором – направляющая криволинейной канавки имеет направление против движения часовой стрелки, при этом вытяжная башня снабжена вентилятором, расположенным в верхней ее части, регулятором скорости вращения привода вентилятора и регулятором температуры с датчиком температуры атмосферного воздуха, при этом регулятор температуры своим выходом соединен с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а регулятор температуры содержит блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи и выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости вращения при этом покрытые тонковолокнистым базальтовым материалом в виде тонковолокнистых витых пучков на наружной поверхности вентиляторной градирни, выполнено комплектами, где попарно , количеством не менее четырех расположены в виде синусоиды, продольно вытянутых по высоте, выступы и впадины которых при совмещении являются концентраторами перемещающихся сейсмических волн, а участки наибольшего сближения синусоид составляет узлы, способствующие образованию стоячих волн. The technical result of maintaining normalized operating life is achieved by the fact that the fan tower contains an exhaust tower with air inlets around the perimeter of its lower part, a water trap, a water distribution system with tapering nozzles and located symmetrically relative to the longitudinal axis of the tower, an irrigation and a pool, divided into sections by partitions, each of which it is made of bimetal in a zag-like fashion with the formation in the section of staggered confusers and diffusers, and water distribution the dosing system is made in pairs of tapering nozzles and on the inner surface of each of the pair of nozzles there are made longitudinally spaced grooves, while in the first of the pair of nozzles, the guide of the curved groove has a clockwise direction, and in the second, the guide of a curved groove has a counterclockwise direction, while the exhaust tower is equipped with a fan located in its upper part, a speed controller the fan drive and the temperature controller with a temperature sensor, the temperature controller with its output connected to the speed controller in the form of a block of powder electromagnetic couplings, and the temperature controller contains a comparison unit and a reference unit, and the comparison unit is connected to the input of an electronic amplifier equipped with a unit nonlinear feedback and the output of the electronic amplifier is connected to the input of the magnetic amplifier with a rectifier, which at the input is connected to the speed controller in At the same time, the supports, covered with fine-fiber basalt material in the form of fine-fiber twisted bundles on the outer surface of the fan tower, are made in sets where, in pairs, at least four are arranged in the form of sinusoids longitudinally elongated in height, the protrusions and troughs of which, when combined, are concentrators of moving seismic waves, and the sites of greatest convergence of the sinusoids are nodes that contribute to the formation of standing waves.

На фиг.1 показан общий вид вентиляторной градирни, на фиг. 2 – разрез корпуса бассейна, на фиг. 3 – внутренняя поверхность суживающегося сопла с продольно расположенными канавками, направляющая которых имеет направление по ходу часовой стрелки, на фиг. 4 - внутренняя поверхность суживающегося сопла с продольно расположенными канавками, направляющая которых имеет направление против хода часовой стрелки, на фиг. 5 – комплект покрытых тонковолокнистым базальтовым материалом в виде витых пучков попарно расположенных количеством не менее четырех и вытянутых по линии синусоиды вдоль вентиляторной градирни.Fig. 1 shows a general view of a fan cooling tower; 2 is a sectional view of the pool body, in FIG. 3 - the inner surface of the tapering nozzle with longitudinally located grooves, the guide of which has a clockwise direction, in FIG. 4 - the inner surface of the tapering nozzle with longitudinally located grooves, the guide of which has a counterclockwise direction, in FIG. 5 - a set of coated with thin-fiber basalt material in the form of twisted bundles arranged in pairs of at least four and elongated along the line of a sinusoid along the cooling tower.

Вентиляторная градирня содержит корпус 1 с воздуховпускными окнами и водосборным бассейном 2, над которым установлены ороситель 3, водораспределительная система 4, водоуловитель 5. На верхней части корпуса 1 закреплены вытяжное устройство, включающее конфузор 6 с вентилятором 7, концевой конфузорный канал 8 с устройством регулирования подачи ветрового потока атмосферного воздуха и диффузор 9, за вентилятором 7 жестко укреплены профильные пластины 10, а на внутренней поверхности от входа к выходу диффузора 9 расположены ребра 11, соединенные с кольцевой канавкой 12 и внешней поверхностью конической обечайки 13. Ороситель 3 имеет не менее двух секций из волнообразных пластин 14, водораспределительная система 4 состоит из подводящего коллектора 15 и водораспределителя 16, включающего ассиметрично укрепленную трубу 17, относительно корпуса 1, на которых распределены суживающие сопла 18 с встроенными в них завихрителями 19.The fan tower contains a housing 1 with air inlets and a catchment basin 2, over which a sprinkler 3, a water distribution system 4, a water trap 5 are mounted. An exhaust device is fixed on the upper part of the housing 1, including a confuser 6 with a fan 7, an end confuser channel 8 with a feed control device atmospheric air flow and diffuser 9, profile plates 10 are rigidly fixed behind the fan 7, and ribs 11 are connected to the inner surface from the inlet to the outlet of the diffuser 9, connected to the circumferential groove 12 and the outer surface of the conical shell 13. The sprinkler 3 has at least two sections of wave-like plates 14, the water distribution system 4 consists of a supply manifold 15 and a water distributor 16, including an asymmetrically strengthened pipe 17, relative to the housing 1, on which the narrowing nozzles 18 are distributed with swirls built into them 19.

Водосборный бассейн 2 (фиг. 1 и фиг. 2) включает корпус 1, в котором установлены секционные перегородки 20, выполненные зигзагообразными и образует в каждой секции 21 диффузоры 22 и конфузоры 23, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке.The catchment basin 2 (Fig. 1 and Fig. 2) includes a housing 1 in which sectional partitions 20 are made, made zigzag and forms diffusers 22 and confusers 23 in each section 21, staggered relative to neighboring sections.

Водораспределительная система 4 с суживающимися соплами 18 выполнена в виде попарно расположенных суживающихся сопел 24 и 25, при этом на внутренней поверхности 26 суживающегося сопла 24 выполнены продольно расположенные от большего основания 27 к меньшему основанию 28 криволинейные канавки 29, причем направляющая криволинейной канавки 29 имеет направление по ходу часовой стрелки, а на внутренней поверхности 30 суживающегося сопла 25 выполнены продольно расположенные от большего основания 31 к меньшему основанию 32 криволинейные канавки 33 и направляющая криволинейной канавки 33 имеет направление против хода часовой стрелки. Вытяжная башня снабжена вентилятором 7, расположенным в ее верхней части, регулятором скорости вращения 34 привода 35 и регулятором температуры 36 с датчиком температуры 37 атмосферного воздуха, при этом регулятор температуры 36 своим выходом соединен с регулятором скорости вращения 34 в виде блоков порошковых электромагнитных муфт, а регулятор температуры 36 содержит блок сравнения 38 и блок задания 39. Блок сравнения соединен с входом электронного усилителя 40, оборудованного блоком нелинейной обратной связи 41 и выход электронного усилителя 40 соединен с входом магнитного усилителя 42 с выпрямителем, который на выходе подключен к регулятору скорости вращения 34. Корпус 1 вытяжной башни с наружной поверхности 43 покрыт тонковолокнистым базальтовым материалом 44, расположенным в виде витых пучков 45, продольно вытянутых снизу вверх.The water distribution system 4 with tapering nozzles 18 is made in the form of pairwise tapering nozzles 24 and 25, while on the inner surface 26 of the tapering nozzle 24 there are curved grooves 29 longitudinally arranged from the larger base 27 to the smaller base 28, and the guide of the curved groove 29 has a direction along clockwise, and on the inner surface 30 of the tapering nozzle 25, curvilinear grooves 33 and longitudinally arranged longitudinally from the larger base 31 to the smaller base 32 are made the curved groove 33 has a counterclockwise direction. The exhaust tower is equipped with a fan 7, located in its upper part, a speed controller 34 of the actuator 35 and a temperature controller 36 with a temperature sensor 37 of atmospheric air, while the temperature controller 36 is connected to the speed controller 34 in the form of powder electromagnetic clutch blocks, and the temperature controller 36 comprises a comparison unit 38 and a reference unit 39. The comparison unit is connected to an input of an electronic amplifier 40 equipped with a non-linear feedback unit 41 and an output of an electronic amplifier 40 oedinen magnetic amplifier to the input to the rectifier 42 which is connected to the output rotational speed regulator 34. The housing 1 of the stack to the outer surface 43 is covered with fine fiber basalt material 44 disposed in the form of twisted bundles 45, longitudinally extended upwards.

Покрытые тонковолокнистым базальтовым материалом 44 в виде витых пучков 45 по наружной поверхности 43 вентиляторной градирни выполнено комплектами 46, где попарно 47 и 48, количеством не менее четырех, расположенные по линии 49, 50, 51, 52 в виде синусоид, продольно вытянутых по высоте корпуса 1, выступы 53 и впадины 54, которые при совмещении являются концентрами перемещающихся сейсмических волн 55, а участки наибольшего сближения синусоид 49, 50, 51 и 52 составляют узлы 56 и 57, способствующих образованию стоячих волн 58.Covered with fine-fiber basalt material 44 in the form of twisted bundles 45 on the outer surface 43 of the fan tower, they are made in sets 46, where 47 and 48 in pairs, of at least four, located along lines 49, 50, 51, 52 in the form of sinusoids longitudinally elongated along the height of the casing 1, protrusions 53 and depressions 54, which, when combined, are concentrates of moving seismic waves 55, and the areas of closest approach of sinusoids 49, 50, 51 and 52 are nodes 56 and 57, which contribute to the formation of standing waves 58.

Вентиляторная градирня работает следующим образом.Fan cooling tower operates as follows.

При наличии вибрационной нагрузки сейсмическая волна 55 перемещается по высоте корпуса 1 вентиляторной градирни, как по его материалу, так и по покрытию тонковолокнистым базальтовым материалом 44 в виде витых пучков 45 на наружной поверхности 43 вентиляторной градирни. В связи с тем, что плотность тонковолокнистого базальтового материала 44 значительно меньше плотности материала корпуса 1, то сейсмическая волна 55 имеет более высокую амплитуду и, соответственно, скорость распространения по высоте покрытия из тонковолокнистого базальтового материала 44 значительно меньше плотности материала корпуса 1, то сейсмическая волна 55 имеет более высокую амплитуду и, соответственно, скорость распространения по высоте покрытия из тонковолокнистого базальтового материала 44 с образованием резонансных всплесков в местах соединения корпуса 1 с оборудованием, размещенные в нем витые пучки 45 расположенные по линии 49, 50, 51, 52 в виде синусоид продольно вытянутых по высоте корпуса 1, являются направляющими для перемещения сейсмических волн 55, которые концентрируются в выступах 55 и впадинах 54. При этом выделяются участки наибольшего сближения попарно 47 и 48 расположенных пучков 45, которые способствуют появлению узлов 56 и 57, вызывающих образование стоячих волн 58 (см. например, Ландау Л.О., Лившин Е.М., Теоретическая физика. М.: Наука. 1968-836 с., ш), которые гасят сейсмические волны 55 и нейтрализуют резонансные всплески на наружной поверхности 43 корпуса 1 вентиляторной градирни.In the presence of vibrational load, the seismic wave 55 moves along the height of the housing 1 of the fan tower, both in its material and in the coating of fine-fiber basalt material 44 in the form of twisted bundles 45 on the outer surface 43 of the fan tower. Due to the fact that the density of the fine-fiber basalt material 44 is much lower than the density of the material of the casing 1, the seismic wave 55 has a higher amplitude and, accordingly, the propagation velocity along the height of the coating of fine-fiber basalt material 44 is much lower than the density of the material of the casing 1, then the seismic wave 55 has a higher amplitude and, accordingly, the propagation velocity along the height of the coating of fine fiber basalt material 44 with the formation of resonant bursts in m When connecting the housing 1 to the equipment, twisted bundles 45 located in it along the lines 49, 50, 51, 52 in the form of sinusoids longitudinally elongated along the height of the housing 1 are guides for moving seismic waves 55, which are concentrated in the protrusions 55 and depressions 54. In this case, the areas of greatest closeness in pairs 47 and 48 of the located beams 45 are distinguished, which contribute to the appearance of nodes 56 and 57, which cause the formation of standing waves 58 (see e.g. Landau L.O., Livshin E.M., Theoretical Physics. M .: Science. 1968-836 p., W), which quench the seismic waves 55 and neutralize the resonant bursts on the outer surface 43 of the housing 1 of the fan tower.

В результате, устраняется интенсивное разрушение материала корпуса 1 и оборудования, размещенного в нем, под воздействием сейсмических волн, обусловленных вибрационными смещениями, возникающими при вращательном движении горячей воды и скоростными перепадами в диффузорах и конфузорах вентиляторной градирни, что обеспечивает ее нормированные сроки эксплуатации.As a result, the intensive destruction of the material of the housing 1 and the equipment placed in it under the influence of seismic waves caused by vibrational displacements arising from the rotational movement of hot water and high-speed drops in the diffusers and confusers of the cooling tower is eliminated, which ensures its normalized life.

При температуре воды в бассейне 2 значительно более ниже значений, чем температура воздуха окружающей наружную поверхность 43 корпуса 1 вытяжной башни, и, особенно, при отрицательных температурах окружающей среды наблюдается интенсивный отвод техводы из верхнего объема вытяжной башни с нарушением микроклимата процесса охлаждения оборотной воды, т.е. осуществляется нестационарный тепломассообмен, резко снижающий эффективность охлаждения оборотной воды (см., например, стр. 435 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопереадча.-М.: Высшая школа, 1980, с.469).When the water temperature in the pool 2 is much lower than the temperature of the air surrounding the outer surface 43 of the exhaust tower housing 1, and, especially, at negative ambient temperatures, there is an intensive removal of technical outlets from the upper volume of the exhaust tower with a violation of the microclimate of the process of cooling the circulating water, t .e. non-stationary heat and mass transfer is carried out, which sharply reduces the efficiency of cooling circulating water (see, for example, p. 435 Nashokin VV Technical thermodynamics and heat transfer.-M.: Higher School, 1980, p. 469).

При высоких положительных температурах воздуха окружающую наружную поверхность 43 среды и особенно дополнительно с солнечной радиацией наблюдается интенсивное поступление теплоты к воде бассейна 2 с последующим нарушением микроклимата процесса охлаждения оборотной воды, т.е. наблюдается также нестационарный тепломассообмен, резко увеличивающий энергоемкость охлаждения оборотной воды, из-за необходимости увеличения количества подавляемого атмосферного воздуха через воздуховпускные окна корпуса 1.At high positive air temperatures, the surrounding external surface 43 of the environment and especially in addition to solar radiation, there is an intensive supply of heat to the water of the pool 2 with subsequent violation of the microclimate of the process of cooling the circulating water, i.e. unsteady heat and mass transfer is also observed, which sharply increases the energy consumption of cooling circulating water, due to the need to increase the amount of suppressed atmospheric air through the air inlet windows of housing 1.

При покрытии тонковолокнистым базальтовым материалом 44 наружной поверхности 43 в условиях эксплуатации вентиляторной градирни с температурой окружающей среды более низкой, чем температура воды в бассейне 2, тепловой поток теплопроводностью через наружную поверхность 43 передается тонволокнистому базальтовому материалу 44, а за счет того, что он выложен в виде витых пучков 45, продольно вытянутых снизу вверх, наблюдается не только устранение тепловых потерь в связи с теплоизоляционными свойствами, но и аккумулирование тепловой энергии (см., например, Волокнистые материалы из базальтов Украины, издательство «Техника». Киев, 1971-76 с., ил.). Наличие высокой температуры воздуха окружающей среды особенно в светлое время суток с солнечной радиацией, тонковолокнистый базальтовый материал 44 теплоизолирует наружную поверхность 43, с последующим аккумулированием тепловой энергии, которая в темное время суток теплопроводностью передается во внутрь корпуса 1, поддерживая стационарный процесс тепломассообмена оборотной охлаждаемой воды круглосуточно. Следовательно, выполнение наружной поверхности 43 с покрытием из тонковолокнистого базальтового материала 44 в виде пучков 45 обеспечивает нормированный тепломассообменный процесс охлаждения водопроводной воды, что снижает энергозатраты до расчетно-оптимальных.When thin-fiber basalt material 44 is coated on the outer surface 43 under operating conditions of a cooling tower with an ambient temperature lower than the temperature of the pool 2, the heat flux through the outer surface 43 is transferred to the fibrous basalt material 44, and due to the fact that it is laid out in in the form of twisted bundles 45, elongated longitudinally from the bottom up, not only is the elimination of heat losses due to thermal insulation properties, but also the accumulation of thermal energy (see , for example, Fibrous materials from basalts of Ukraine, publishing house "Technique". Kiev, 1971-76 p., ill.). The presence of high ambient air temperature, especially in the daytime with solar radiation, fine-fiber basalt material 44 insulates the outer surface 43, followed by the accumulation of thermal energy, which is transferred to the inside of the housing 1 by heat conduction at night, supporting the stationary process of heat and mass transfer of circulating cooled water around the clock . Therefore, the implementation of the outer surface 43 coated with fine-fiber basalt material 44 in the form of bundles 45 provides a normalized heat and mass transfer process of cooling tap water, which reduces energy consumption to the calculated optimal.

Уменьшение температуры атмосферного воздуха ниже нормированной (например, 20⁰С) фиксируется датчиком температуры 37 атмосферного воздуха. При этом, как известно, плотность всасываемого в вентилятор атмосферного воздуха возрастает и увеличивается массовая производительность, т.е. наблюдается излишество количества воздуха, поступающего в воздуховходные окна по сравнению с нормировано-необходимым, что приводит к ненужным энергозатратам на привод вентилятора.A decrease in atmospheric air temperature below normalized (for example, 20 ⁰ С) is detected by a temperature sensor 37 of atmospheric air. At the same time, as you know, the density of atmospheric air absorbed into the fan increases and mass productivity increases, i.e. there is an excess of the amount of air entering the air inlets compared with the normalized necessary, which leads to unnecessary energy consumption for the fan drive.

Сигнал, поступающий с датчика температуры 37, становится большим, чем сигнал блока задания 39, и на входе блока сравнения 38 появится сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 40 одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи блока 41. За счет этого в электронном усилителе 40 компенсируется нелинейность характеристики привода 35 вентилятора 7. Сигнал с выхода электронного усилителя 40 поступает на вход магнитного усилителя 42, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает в регулятор скорости вращения 34 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 40 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 42. В результате снижается момент от привода 35 вентилятора 7, передаваемый на регулятор скорости 36 в виде блока порошковых электромагнитных муфт и поступление атмосферного воздуха через воздуховходные окна в нижнюю часть корпуса 1 вытяжной башни, достигая значений нормировано-необходимых для процесса охлаждения оборотной воды, со снижением энергозатрат на привод 35 вентилятора 7.The signal from the temperature sensor 37 becomes larger than the signal of the reference unit 39, and a negative polarity signal appears at the input of the comparison unit 38, which is fed to the input of the electronic amplifier 40 simultaneously with the negative nonlinear feedback signal of the block 41. Due to this, in the electronic the amplifier 40 compensates for the non-linearity of the characteristics of the drive 35 of the fan 7. The signal from the output of the electronic amplifier 40 is fed to the input of the magnetic amplifier 42, where it is amplified by power, rectified and fed to the controller Op rotational speed of the block 34 in the form of electromagnetic powder clutches. The negative polarity of the signal of the electronic amplifier 40 causes a decrease in the excitation current at the output of the magnetic amplifier 42. As a result, the moment from the drive 35 of the fan 7 decreases, transmitted to the speed controller 36 in the form of a block of powder electromagnetic couplings and the intake of atmospheric air through the air inlets to the lower part of the exhaust housing 1 towers, reaching normalized values necessary for the process of cooling circulating water, with a reduction in energy consumption for drive 35 of fan 7.

Увеличение температуры атмосферного воздуха выше нормированной (например, 20⁰С), приводит к уменьшению его плотности и соответственно массовой производительности вентилятора 7 при постоянной скорости вращения привода 35, что ухудшает тепломассобменный процесс охлаждения оборотной воды. Для устранения данного явления также применяется система автоматизированного контроля. В этом случае сигнал, поступающий с датчика температуры 37, становится меньшим, чем сигнал блока задания 39 и на входе блока сравнения 38 появится сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 40 одновременно с сигналом отрицательной нелинейной оборотной связи 41. Сигнал с выхода электронного усилителя 40 поступает на вход магнитного усилителя 42, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает в регулятор скорости вращения 34 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 40 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 42. В результате увеличивается момент от привода 35 вентилятора 7, передаваемый на регулятор скорости вращения 36 в виде блока порошковых электромагнитных муфт, и поступление атмосферного воздуха через воздуховходные окна в нижнюю часть корпуса 1 вытяжной башни, достигая значений нормировано-необходимых для процесса охлаждения оборотной воды.An increase in the temperature of atmospheric air above normalized (for example, 20 ⁰ С), leads to a decrease in its density and, accordingly, mass productivity of the fan 7 at a constant speed of rotation of the drive 35, which worsens the heat and mass transfer process of cooling the circulating water. To eliminate this phenomenon, an automated control system is also used. In this case, the signal from the temperature sensor 37 becomes smaller than the signal of the reference unit 39 and a positive polarity signal appears at the input of the comparison unit 38, which is fed to the input of the electronic amplifier 40 simultaneously with the negative nonlinear feedback signal 41. The signal from the output of the electronic the amplifier 40 enters the input of the magnetic amplifier 42, where it is amplified by power, rectified and fed into the speed controller 34 in the form of a block of powder electromagnetic couplings. The positive polarity of the signal of the electronic amplifier 40 causes an increase in the excitation current at the output of the magnetic amplifier 42. As a result, the moment from the drive 35 of the fan 7 increases, transmitted to the speed controller 36 in the form of a block of powder electromagnetic couplings, and the flow of atmospheric air through the air inlets to the lower part of the housing 1 exhaust tower, reaching normalized values necessary for the process of cooling the circulating water.

Горячая вода подается из коллектора 15 в водораспределитель 16 через асимметричную укрепленную трубу 17 относительно корпуса 1 в суживающиеся сопла 18. Размещение суживающихся сопел 18 попарно, таким образом, что, например, на внутренней поверхности 26 суживающегося сопла 24 выполнены криволинейные канавки 29, направляющая которых имеет направление по ходу движения часовой стрелки, а на внутренней поверхности 30 суживающегося сопла 25 выполнены криволинейные канавки 33, направляющая которых имеет направление против хода часовой стрелки, приводит к следующему: поток горячей воды, перемещаясь от большего основания 27 суживающегося сопла 24 по криволинейным канавкам 29, расположенным на внутренней поверхности 26, закручивается по ходу часовой стрелки и после завихрителя 19 в виде микрозавихрения выбрасывается в полость корпуса 1 между оросителем 3 и водоуловителем 5.Hot water is supplied from the manifold 15 to the water distributor 16 through an asymmetric reinforced pipe 17 relative to the housing 1 into the tapering nozzles 18. The tapering nozzles 18 are arranged in pairs, so that, for example, curved grooves 29 are made on the inner surface 26 of the tapering nozzle 24, the guide of which has clockwise direction, and on the inner surface 30 of the tapering nozzle 25, curved grooves 33 are made, the guide of which has a counterclockwise direction, leads to the following: the flow of hot water, moving from the larger base 27 of the tapering nozzle 24 along the curved grooves 29 located on the inner surface 26, is twisted clockwise and, after the swirler 19, is ejected in the form of a micro-swirl into the cavity of the housing 1 between the sprinkler 3 and the water trap 5.

Одновременно, поток горячей воды, перемещающийся от большего основания 3 суживающегося сопла 25 по криволинейным канавкам 33, расположенным на внутренней поверхности 30, закручивается против хода часовой стрелки и после соответствующего завихрителя 19 в виде микрозавихрения выбрасывается также в полость корпуса 1 между оросителем 3 и водоуловителем 5. Попарное расположение суживающихся сопел 24 и 25 приводит к тому, что два вращающихся в противоположные направления микрозавихрителя сталкиваются, образуя микровзрывы (см., например, А.П. Меркулов. Вихревой эффект и его применение в промышленности. Куйбышев. 1969, 348 с.) с интенсивным перемешиванием капелек горячей воды, что резко интенсифицирует тепломассообменный процесс охлаждаемой воды с воздухом, выходящим из оросителя 3.At the same time, the flow of hot water moving from the larger base 3 of the tapering nozzle 25 along the curved grooves 33 located on the inner surface 30 is twisted counterclockwise and, after a corresponding swirler 19, is also micro-swirled into the cavity of the housing 1 between the sprinkler 3 and the water trap 5 The pairwise arrangement of the narrowing nozzles 24 and 25 leads to the fact that two microswirkers rotating in opposite directions collide, forming microexplosions (see, for example, A.P. Merkulo C. Vortex effect and its application in industry. Kuibyshev, 1969, 348 pp.) with intensive mixing of droplets of hot water, which sharply intensifies the heat and mass transfer process of cooled water with air leaving the irrigator 3.

Под действием гидродинамических свойств, преимущественно, каплеобразная масса остывающей горячей воды фонтанирует на оросителе 3 и стекает по волнообразным пластинам 14 первой секции в виде полосок пленки и капель, контактируя с проходящим потоком воздуха. После первой секции вода дождеванием переходит на вторую секцию, где циклично повторяется теплообмен первой секции, т.е. осуществляется пленочно-капельный эффект. Со второй секции охлаждения жидкость поступает в водосборный бассейн 2. При этом атмосферный воздух поступает в корпус 1 через воздуховпускные окна и охлаждает горячую воду, после чего насыщенный парами и каплями поступает в водоуловитель 5, где очищается от воды, и вентилятор 4 осуществляет отсос воздуха из корпуса 1.Under the influence of hydrodynamic properties, mainly, a droplet-like mass of cooling hot water gushes out on the sprinkler 3 and flows down into the wave-like plates 14 of the first section in the form of film strips and drops in contact with a passing air stream. After the first section, the water sprinkles to the second section, where the heat transfer of the first section is repeated cyclically, i.e. film-droplet effect is carried out. From the second cooling section, the liquid enters the catchment basin 2. At the same time, atmospheric air enters the housing 1 through the air inlets and cools the hot water, after which it is saturated with vapors and drops and enters the water trap 5, where it is cleaned of water, and the fan 4 sucks air from housing 1.

В водосборном бассейне 2 секции 21 расположены таким образом, что обеспечивается равномерная эпюра скоростей водяного потока в поперечном сечении корпуса бассейна 2, поддерживаемая за счет «живого» сечения входных отверстий диффузоров 22 и конфузоров 23. Охлаждаемый поток воды с оптимальной эпюрой скоростей, обеспечивающий рациональный контакт воды с зигзагообразными секционными перегородками 20, поступает в секции 21 и, проходя последовательно участки диффузоров 22 и конфузоров 23, непрерывно меняет свою скорость, что приводит к турбулизации потока и повышению теплообмена, а также к перераспределению в секциях 21 давления движущегося потока воды. Это выравнивает гидравлическое сопротивление воды в секциях 21, приводит к равномерному смыванию водой всего объема водосборного бассейна 2.In the catchment basin 2, sections 21 are arranged in such a way that a uniform diagram of the water flow velocities is provided in the cross section of the basin body 2, supported by a “live” section of the inlet openings of the diffusers 22 and confusers 23. A cooled water stream with an optimal velocity diagram, providing rational contact water with zigzag sectional partitions 20, enters section 21 and, passing successively sections of diffusers 22 and confusers 23, continuously changes its speed, which leads to turbulization and flow and increase heat transfer, as well as redistribution in sections 21 of the pressure of the moving water stream. This equalizes the hydraulic resistance of the water in sections 21, leads to uniform flushing with water of the entire volume of the catchment basin 2.

Кроме того, шахматное расположение диффузоров 22 и кофузоров 23 в каждой секции 21 относительно соседней приводит к тому, что поверхности секционных перегородок 20 одновременно находятся под различным скоростным воздействием потока движущейся воды (с одной стороны перегородку 20 омывает поток, движущийся в диффузоре, с другой омывает поток, движущийся в конфузоре). В результате на данный элемент секционной перегородки 20 действует разность температур (температурный напор) посекционно разделенного потока охлаждения воды. Выполнение секционных перегородок 20 из биметалла приводит в данных условиях воздействия температурного напора к возникновению продольных колебаний термовибрации, что создает дополнительную турбулизацию непосредственно в поперечном слое секционных перегородок 20, значительно повышая тепломассообменные процессы дальнейшего поэтапного охлаждения воды в бассейне 2. Все это в конечном итоге и обеспечивает эффективную работу вентиляторной градирни даже при незначительном перепаде температур между атмосферным воздухом и охлаждаемой водой.In addition, the checkerboard arrangement of the diffusers 22 and the cofusors 23 in each section 21 relative to the adjacent one leads to the fact that the surfaces of the sectional partitions 20 are simultaneously under different speed effects of the flow of moving water (on the one hand, the partition 20 is washed by the flow moving in the diffuser, on the other, by flow moving in the confuser). As a result, a temperature difference (temperature pressure) of a sectionally divided water cooling flow acts on this element of the partition wall 20. The implementation of the sectional partitions 20 from bimetal leads to the occurrence of longitudinal vibrations of thermal vibration under the given temperature pressure, which creates additional turbulization directly in the transverse layer of the sectional partitions 20, significantly increasing the heat and mass transfer processes for the further stage-by-stage cooling of water in the pool 2. All this ultimately provides efficient operation of the fan tower even with a slight temperature difference between the atmospheric air and the cooled oh.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что поддержание нормированных сроков эксплуатации вентиляторной градирни при вибрационных воздействиях образующих сейсмические волны достигается за счет выполнения покрытия наружной поверхности корпуса комплектами тонковолокнистого материала из базальта, где попарно количеством не менее четырех расположенных по линии синусоида, с получением выступов и впадин, которые при совмещении являются концентратами перемещающихся сейсмических волн, а участки наибольшего сближения синусоид составляют узлы, способствующих образованию стоячих волн, предотвращающих интенсивное разрушение материала.The originality of the invention lies in the fact that the maintenance of normalized operating life of the fan cooling tower under vibration influences generating seismic waves is achieved by covering the outer surface of the casing with sets of fine-fiber basalt material, where in pairs the number of at least four sine waves located along the line, with obtaining protrusions and troughs which, when combined, are concentrates of moving seismic waves, and the areas of greatest closeness I sinusoids constitute components that contribute to the formation of standing waves, preventing a violent rupture of the material.

Claims

A fan tower containing an exhaust tower with air inlets around the perimeter of its lower part, a water trap, a water distribution system with tapering nozzles and located symmetrically relative to the longitudinal axis of the tower, an irrigation device and a pool divided into sections by partitions, each of which is made of zigzag bimetal with formation in a section in a zigzag shape alternating staggered confusers and diffusers, and the water distribution system is made in pairs of narrowing nozzles, and on the inside on the first surface of each of the pair of nozzles, curved grooves are arranged longitudinally from the larger base to the smaller one, while in the first of the pair of nozzles, the guide of the curved groove has a clockwise direction, and in the second, the guide of the curved groove has a counterclockwise direction, while the exhaust the tower is equipped with a fan located in its upper part, a fan speed controller and a temperature controller with a temperature sensor, In this case, the temperature controller is connected with the output to the speed controller in the form of a block of powder electromagnetic couplings, and the temperature controller contains a comparison unit and a reference unit, and the comparison unit is connected to the input of an electronic amplifier equipped with a nonlinear feedback unit, and the output of the electronic amplifier is connected to the input a magnetic amplifier with a rectifier, which is connected at the input to the speed controller, in addition, the exhaust tower from the outer surface is covered with fine-fiber basalt the material located in the form of twisted bundles longitudinally elongated from the bottom up, characterized in that the coating with a thin fiber basalt material in the form of twisted bundles on the outer surface of the exhaust tower is made in sets where the bundles are arranged in pairs, at least four in the form of sinusoids longitudinally elongated along height, the protrusions and troughs of which, when combined, are concentrators of moving seismic waves, and the sites of greatest convergence of sinusoids are nodes that contribute to the formation of standing waves.