RU2689062C1

RU2689062C1 - Chimney-type cooling tower

Info

Publication number: RU2689062C1
Application number: RU2018117607A
Authority: RU
Inventors: Константин Константинович Ким
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2019-05-23

Abstract

FIELD: power engineering.SUBSTANCE: chimney-type cooling tower contains a case, in the upper part of which there are ionizing nets, covered with a polymer waterproof coating, with corona electrodes connected to a high voltage source and under which the water distribution collector is rigidly fixed, connected to the pressure pipeline of heated water and with the help of a vacuum line – with a vacuum pump rigidly fixed on the outer surface of the housing, the water distribution collector is provided with nozzles oriented downwards, in the lower part of the building there is a zone of regulated air intake containing air inlet windows with rotary valves installed in them, a catchment basin with a chilled water outlet pipeline is located under the chimney-type cooling tower case. Cone-shaped screen is rigidly fixed above the case with the help of vertical racks, along the edge of the base of which a spiral groove is rigidly fixed, the lower end of which is attached to a water intake funnel of a vertical pipe, which is provided with a drainage pipe communicating with, plastic sleeve is installed inside the pipe, fixed with a socket, the narrow part of the socket is mounted on the sleeve, and the wide part is supported on the inner surface of the funnel, which is covered with waterproofing material, inside the plastic sleeve, a power generating unit, made in the form of a stator of a vertical induction motor, is rigidly attached to the inner surface of a vertical pipe, an electrical winding is installed in the slots of the stator magnetic circuit with output terminals to which the load is connected, in the stator bore there is a hollow cylinder, on the outer side surface of which a cylindrical periodic structure of strips of radially magnetized vinyl of alternating polarity is rigidly fixed, the hollow cylinder and the magnetic core are separated by an additional element from composite antifriction non-conducting material that performs the function of a radial-thrust sliding bearing and is integral with the magnetic core and the electric winding, pressure blades are rigidly fixed on the inner surface of the hollow cylinder; the ends of the stator are closed with ring-shaped lids with openings.EFFECT: invention allows to expand the functions of a cooling tower by converting kinetic energy into electrical energy.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменным устройствам охлаждения воды в системах промышленного оборотного водоснабжения для отвода избыточного тепла при различных технологических процессах, связанных с его выделением.The invention relates to heat exchange devices for cooling water in industrial water recycling systems for the removal of excess heat in various technological processes associated with its release.

Известна градирня (RU 2355968, F28C 1/00, 14.11.2007), которая содержит башню с установленными в ней последовательно сверху вниз водоуловителем, водораспределителем с разбрызгивателями и оросителем, при этом в башне, в нижней ее части, выполнены воздуховпускные окна и бассейн. В окнах эксцентрично установлены на вертикальных осях с возможностью поворота под действием ветра или ручного привода заслонки, причем часть заслонок с большей площадью расположены в открытом положении внутри башни. В окнах выполнены упоры для фиксирования заслонок в закрытом положении, при этом каждая заслонка установлена с возможностью открытия от входящего потока воздуха в градирню и герметичного закрытия от выходящего из градирни потока воздуха. В каждом воздуховпусном окне установлены рядом две группы заслонок, соединенных кинематически друг с другом посредством тяг с возможностью одновременного поворота заслонок каждой группы и возможностью их фиксации в промежуточном открытом и закрытом положениях. Каждая заслонка выполнена в виде многослойной прямоугольной панели.Known cooling tower (RU 2355968, F28C 1/00, 11/14/2007), which contains a tower with a water trap installed in it consistently from top to bottom, a water dispenser with sprinklers and irrigator, while in the tower, in its lower part, air inlets and a pool are made. The windows are eccentrically mounted on vertical axes that can be rotated by the action of wind or a manual valve drive, with some of the larger-area dampers located in the open position inside the tower. Windows have stops for fixing the dampers in the closed position, with each damper being installed with the possibility of opening from the incoming air flow into the cooling tower and hermetic closure from the air flow leaving the cooling tower. In each air inlet window, two groups of dampers are installed side by side, connected kinematically with each other by means of the simultaneous rotation of the dampers of each group and the possibility of their fixation in the intermediate open and closed positions. Each valve is made in the form of a multi-layered rectangular panel.

Данная градирня предназначена только для охлаждения воды, поступающей в градирню, что определяет ее узкие функциональные возможности.This cooling tower is intended only for cooling the water entering the cooling tower, which determines its narrow functionality.

Известна башенная градирня с нисходящим потоком охлаждаемой жидкости, выбранная в качестве прототипа (RU 2579303, F28C 1/00, 10.04.2016), содержащая корпус, образующий внутреннее пространство башенной градирни, в котором последовательно сверху вниз установлены водоуловитель, водораспределитель с коллектором и напорный трубопровод нагретой воды, в нижней части корпуса башенной градирни расположена зона регулированного воздушного поступления, содержащая воздуховпускные окна с установленными в них поворотными заслонками, под корпусом башенной градирни расположен водосборный бассейн с отводящим трубопроводом охлажденной воды, причем она дополнительно снабжена одним или более устройством для диспергирования жидкости, заземленными ионизирующими сетками с коронирующими электродами, вакуумным насосом и вакуумопроводом, при этом водораспределитель выполнен в виде одного или нескольких участков коллекторов, расположенных горизонтально, на которых размещены одно или более устройств для диспергирования жидкости таким образом, что их сопла ориентированы вниз с возможностью создания нисходящего потока, вакуумный насос расположен на выносной площадке корпуса градирни и связан с одним или несколькими устройствами для диспергирования жидкости вакуумопроводом, заземленные ионизирующие сетки с коронирующими электродами расположены горизонтально под водоуловителем и служат для создания «электрического ветра». При наличии двух и более устройств для диспергирования жидкости, коллекторы, на которых они расположены, установлены на разных горизонтах. При наличии двух и более устройства для диспергирования жидкости, они расположены со смещением по вертикальным осям друг относительно друга. Заземленные ионизирующие сетки с коронирующими электродами выполнены с полимерным водостойким покрытием.Famous tower cooling tower with a downward flow of cooled liquid, selected as a prototype (RU 2579303, F28C 1/00, 04/10/2016), comprising a housing forming the internal space of a cooling tower, in which a water trap, a water distributor with a collector and a discharge pipe are installed from top to bottom heated water, in the lower part of the tower tower is a zone of regulated air intake, containing air inlet windows with rotary valves installed in them, under the case of the tower There is a catchment basin with a chilled water discharge pipeline, and it is additionally equipped with one or more liquid dispersing devices, grounded ionizing nets with discharge electrodes, a vacuum pump and a vacuum line, while the water distributor is made in the form of one or more sections of collectors arranged horizontally on which are placed one or more devices for dispersing a liquid in such a way that their nozzles are oriented downwards with the possibility of creating downstream, the vacuum pump is located on the remote platform of the cooling tower body and is connected to one or more liquid dispersing devices using a vacuum line, the grounded ionizing nets with discharge electrodes are located horizontally under the water trap and serve to create an “electric wind”. If there are two or more devices for dispersing a liquid, the collectors on which they are located are installed on different horizons. If there are two or more devices for dispersing a liquid, they are located offset in vertical axes relative to each other. The grounded ionizing grids with corona electrodes are made with a waterproof polymer coating.

Основным недостатком башенной градирни с нисходящим потоком охлаждаемой жидкости является то, что она предназначена для выполнения одной функции - охлаждения воды.The main disadvantage of a tower cooling tower with a downward flow of cooled liquid is that it is designed to perform one function - cooling water.

Перед автором стояла задача расширения функционального диапазона башенной градирни за счет преобразования кинетической энергии воды в электрическую.The author was faced with the task of expanding the functional range of a tower cooling tower by converting the kinetic energy of water into electrical energy.

Технический результат достигается тем, что в башенной градирне, содержащей корпус, в верхней части которого установлены заземленные ионизирующие сетки, покрытые полимерным водостойким покрытием, с коронирующими электродами, соединенными с источником высокого напряжения и под которыми жестко закреплен водораспределительный коллектор, соединенный с напорным трубопроводом нагретой воды и с помощью вакуумопровода - с вакуумным насосом, жестко закрепленным на внешней поверхности корпуса, водораспределительный коллектор снабжен соплами, ориентированными вниз, в нижней части корпуса расположена зона регулированного воздушного поступления, содержащая воздуховпускные окна с установленными в них поворотными заслонками, под корпусом башенной градирни расположен водосборный бассейн с отводящим трубопроводом охлажденной воды, над корпусом с помощью вертикальных стоек жестко закреплен конусообразный экран, по кромке основания которого жестко закреплен винтообразный желоб, нижний конец которого присоединен к водоприемной воронке вертикальной трубы, которая снабжена сливным отливом, сообщающимся с водосборным бассейном, внутри трубы установлен пластиковый рукав из полимерного материала, закрепленный с помощью раструба, узкая часть раструба насажена на рукав, а широкая часть оперта на внутреннюю поверхность воронки, которая покрыта гидроизолирующим материалом, внутри пластикового рукава установлен жестко прикрепленный к внутренней поверхности вертикальной трубы электрогенерирующий блок, выполненный в виде статора вертикального асинхронного двигателя, в пазах магнитопровода статора уложена электрическая обмотка с выходными зажимами, к которым подключена нагрузка, в расточке статора расположен полый цилиндр, на внешней боковой поверхности которого жестко закреплена цилиндрическая периодическая структура из полос радиально намагниченного винила чередующейся полярности, полый цилиндр и магнитопровод разделены дополнительным элементом из композиционного антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом и электрической обмоткой, на внутренней поверхности полого цилиндра жестко закреплены напорные лопасти, торцы статора закрыты кольцеобразными крышками с отверстиями.The technical result is achieved by the fact that in a tower cooling tower containing a housing, in the upper part of which grounded ionizing nets are installed, covered with a polymer waterproof coating, with discharge electrodes connected to a high voltage source and under which a water distribution collector is rigidly attached to the heated water discharge pipe and with the help of a vacuum line - with a vacuum pump rigidly fixed on the outer surface of the housing, the water distribution collector is equipped with nozzles Oriented down, in the lower part of the building there is a zone of regulated air intake containing air inlet windows with rotary valves installed in them, a catchment basin with a chilled water outlet pipeline is located under the tower tower tower, a cone-shaped screen is rigidly fixed above the case, along the edge the base of which is rigidly fixed spiral groove, the lower end of which is attached to the water intake funnel of the vertical pipe, which is provided with The plastic pipe made of polymeric material is fixed inside the pipe, fixed with a socket, the narrow part of the socket is mounted on the sleeve, and the wide part is supported on the inner surface of the funnel, which is covered with waterproofing material, inside the plastic sleeve is fixed to the inner surface of a vertical pipe; an electricity generating unit, made in the form of a stator of a vertical asynchronous engine, in the slots of the stator magnetic circuit an electric A coil with output clamps to which the load is connected, in the stator bore there is a hollow cylinder, on the outer side surface of which a cylindrical periodic structure of strips of radially magnetized vinyl of alternating polarity is rigidly fixed, the hollow cylinder and magnetic conductor are separated by an additional element from the composite antifriction non-conducting material that performs the function of a radial-thrust sliding bearing and integral with the magnetic core and electric By the winding winding, the pressure blades are rigidly fixed on the inner surface of the hollow cylinder, the ends of the stator are closed with ring-shaped lids with holes.

Заявляемая башенная градирня поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид башенной градирни, на фиг. 2 показано расположение электрогенерирующего блока в вертикальной трубе, а на фиг. 3 - продольный разрез электрогенерирующего блока.The inventive tower cooling tower is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a general view of a tower cooling tower; FIG. 2 shows the arrangement of the electrogenerating unit in a vertical pipe, and FIG. 3 is a longitudinal section of the power generating unit.

Башенная градирня содержит корпус 1 (фиг. 1), в верхней части располагаются заземленные ионизирующие сетки 2, покрытые полимерным водостойким покрытием, например, полиэтиленом, полипропиленом и полиизобутиленом, с коронирующими электродами 3, соединенными с источником высокого напряжения 4 и под которыми жестко закреплен водораспределительный коллектор 5, соединенный с напорным трубопроводом нагретой воды 6 и с вакуумным насосом 7, жестко закрепленным на внешней поверхности корпуса 1. Водораспределительный коллектор 5 соединен с вакуумным насосом 7 с помощью вакуумопровода 8. Водораспределительный коллектор 5 снабжен соплами 9, ориентированными вниз. В нижней части корпуса 1 расположена зона регулированного воздушного поступления 10, содержащая воздуховпускные окна 11 с установленными в них поворотными заслонками 12. Под корпусом 1 башенной градирни расположен водосборный бассейн 13 с отводящим трубопроводом охлажденной воды 14. Над корпусом 1 с помощью вертикальных стоек 15 жестко закреплен конусообразный экран 16, по кромке основания которого жестко закреплен винтообразный желоб 17, нижний конец которого присоединен к водоприемной воронке 18 вертикальной трубы 19, которая снабжена сливным отливом 20, сообщающимся с водосборным бассейном 13. Внутри трубы 19 (фиг. 2) установлен пластиковый рукав 21 из полимерного материала, закрепленный с помощью раструба 22, узкая часть раструба 22 насажена на пластиковый рукав 21, а широкая часть оперта на внутреннюю поверхность водоприемной воронки 18, которая покрыта гидроизолирующим материалом. Внутри пластикового рукава 21 установлен жестко прикрепленный к внутренней поверхности вертикальной трубы 19 электрогенерирующий блок 23, выполненный в виде статора 24 (фиг. 3) вертикального асинхронного двигателя. В пазах 25 статора 24 уложена электрическая обмотка 26, выполненная по схеме петлевой двухфазной или трехфазной обмотки, волновой двухфазной или трехфазной обмотки (Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия. 1974. С. 403-431), с выходными зажимами 27, к которым подключена нагрузка (на чертеже не показана). В качестве нагрузки может использоваться осветительная сеть башенной градирни. В расточке статора 24 расположен полый цилиндр 28, на внешней боковой поверхности которого жестко закреплена цилиндрическая периодическая структура 29 из полос радиально намагниченного винила чередующейся полярности. Полый цилиндр 28 и статор 24 разделены дополнительным элементом 30 из композиционного антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое со статором 24 и электрической обмоткой 26. Композиционный антифрикционный неэлектропроводящий материал, включает компоненты, например фтортермопласт (тефлон, фторопласт), обеспечивающие коэффициент трения: между соприкасающимися поверхностями неподвижного статора 24 и вращающегося полого цилиндра 28 при сухом ходе 0,14-0,15 и не более 0,01-0,02 при наличии воды.Tower cooling tower contains a housing 1 (Fig. 1), in the upper part are grounded ionizing nets 2, covered with a polymer waterproof coating, such as polyethylene, polypropylene and polyisobutylene, with corona electrodes 3 connected to a high voltage source 4 and under which the water distribution is rigidly fixed a collector 5 connected to the pressure pipe of the heated water 6 and a vacuum pump 7 rigidly fixed on the outer surface of the housing 1. The water distribution collector 5 is connected to a vacuum pump 7 using a vacuum line 8. The water distribution collector 5 is equipped with nozzles 9, oriented downwards. In the lower part of housing 1, there is a zone of regulated air intake 10, which contains air inlets 11 with rotary valves 12 installed in them. Under the case 1 of the cooling tower there is a catchment basin 13 with a chilled water discharge pipe 14. Above case 1 is fixed a cone-shaped screen 16, on the edge of the base of which a spiral groove 17 is rigidly fixed, the lower end of which is attached to a water intake funnel 18 of a vertical pipe 19, which is provided with a drain an outflow 20 communicating with the drainage basin 13. Inside the pipe 19 (Fig. 2) there is a plastic sleeve 21 made of a polymeric material, fixed with the help of a bell 22, the narrow part of the bell 22 is mounted on a plastic sleeve 21, and the wide part is supported on the inner surface of the water intake funnel 18, which is covered with waterproofing material. Inside the plastic sleeve 21 a power generating unit 23 rigidly attached to the inner surface of the vertical pipe 19 is installed, made in the form of a stator 24 (Fig. 3) of a vertical asynchronous motor. In the slots 25 of the stator 24 laid electric winding 26, made according to the loop two-phase or three-phase winding, wave two-phase or three-phase winding (Woldek AI Electrical machines. Leningrad: Energy. 1974. P. 403-431), with output terminals 27, to which the load is connected (not shown in the drawing). The lighting network of the tower cooling tower can be used as a load. In the bore of the stator 24 there is a hollow cylinder 28, on the outer side surface of which a cylindrical periodic structure 29 of bands of radially magnetized vinyl of alternating polarity is rigidly fixed. The hollow cylinder 28 and the stator 24 are separated by an additional element 30 of composite antifriction non-conducting material that performs the function of a radial-thrust sliding bearing and is integral with the stator 24 and electrical winding 26. The composite antifriction non-conducting material includes components, for example, a fluorothermoplast (Teflon, fluoroplastic) providing friction coefficient: between the contacting surfaces of the fixed stator 24 and the rotating hollow cylinder 28 with dry ho e 0.14-0.15 and 0.01-0.02 more in the presence of water.

На внутренней поверхности полого цилиндра жестко закреплены напорные лопасти, торцы статора 24 закрыты кольцеобразными крышками с отверстиями 32. Стрелками показано направление движения воды.Pressure blades are rigidly fixed on the inner surface of the hollow cylinder; the ends of the stator 24 are closed by ring-shaped lids with openings 32. The arrows indicate the direction of water movement.

Башенная градирня работает следующим образом. Подлежащая охлаждению вода по напорному трубопроводу нагретой воды 6 (фиг. 1) поступает на водораспределительный коллектор 5 одновременно с этим начинает работать вакуумный насос 7. В результате подлежащая охлаждению вода проходит через сопла 9 и превращается в мелкодисперсные факелы, направленные вниз. Навстречу мелкодисперсной охлаждаемой воде поступает воздушный поток из зоны регулированного воздушного регулирования 10. Величина этого воздушного потока регулируется с помощью угла поворота поворотных заслонок 12 в воздухвпускных окнах 11. Динамический ветровой напор, гравитационная составляющая разницы удельных весов воздуха и «электрический ветер», образуемый заземленными ионизирующими сетками 2 с коронирующими электродами 3, подсоединенных к источнику высокого напряжения 4 создают оптимальное истечение воздуха снизу вверх в корпусе градирни 1 и обеспечивают максимально возможный гидроаэротермический процесс. Заземленные ионизирующие сетки 2 с коронирующими электродами 3, выполнены с полимерным водостойким покрытием.Tower cooling tower works as follows. The water to be cooled through the pressure pipe of the heated water 6 (Fig. 1) enters the water distribution manifold 5 at the same time the vacuum pump 7 starts working. As a result, the water to be cooled passes through the nozzles 9 and turns into fine flares directed downwards. Towards the fine cooled water, air flows from the regulated air regulation zone 10. The magnitude of this air flow is controlled by the angle of rotation of the butterfly valves 12 in the air inlets 11. Dynamic wind head, the gravitational component of the difference in specific gravities of air and the “electric wind” formed by grounded ionizing grids 2 with corona electrodes 3 connected to the high voltage source 4 create an optimal outflow of air from the bottom up to the core truncated tower 1 and provides the highest possible gidroaerotermichesky process. The grounded ionizing nets 2 with corona electrodes 3 are made with a waterproof polymer coating.

Заземленные ионизирующие сетки 2 с коронирующими электродами 3 также служат для укрупнения дисперсной водяной пыли ионизирующим полем в капли. Что уменьшает потери охлаждаемой оборотной воды.The grounded ionizing nets 2 with corona electrodes 3 also serve to enlarge disperse mist from the ionizing field into droplets. That reduces the loss of cooled circulating water.

В процессе работы градирни происходит постоянное пополнение водосборного бассейна 13 охлажденной водой. Откачка из водосборного бассейна 13 осуществляется через отводящий трубопровод 14.In the process of operation of the cooling tower, there is a constant replenishment of the catchment basin 13 with cooled water. Pumping from the drainage basin 13 is carried out through the discharge pipe 14.

Воздушный поток, поступающий снизу вверх, одновременно с охлаждением мелкодисперсной охлаждаемой воды насыщается парами воды и при встрече с внутренней поверхностью конусообразного экрана 16 конденсируется на ней. Капли этого конденсата, образуют поток, который стекает в винтообразный желоб 17, к нему добавляется поток, обусловленный внешними атмосферными осадками. Эти потоки попадают в пластиковый рукав 21 (фиг. 2) вертикальной трубы 19. Двигаясь по пластиковому рукаву 21 водный поток в электрогенерирующем блоке 23 воздействует на напорные лопасти 31 (фиг. 3). В результате, полый цилиндр 28, несущий цилиндрическую периодическую структуру 29 из полос радиально намагниченного винила чередующейся полярности, начинает вращаться. Магнитное поле, созданное цилиндрической периодической структурой 29, пересекает проводники электрической обмотки 26, и в последней индуцируется электродвижущая сила. В результате ее действия по цепи, состоящей из электрической обмотки 26 и нагрузки, начинает протекать электрический ток.The air flow coming from the bottom up, simultaneously with the cooling of the fine cooled water, is saturated with water vapor and condenses on it when meeting the inner surface of the cone-shaped screen 16. Drops of this condensate form a stream that flows into the spiral-shaped chute 17, a stream due to external precipitation is added to it. These flows fall into the plastic sleeve 21 (Fig. 2) of the vertical pipe 19. Moving along the plastic sleeve 21, the water flow in the electro-generating unit 23 acts on the pressure vanes 31 (Fig. 3). As a result, the hollow cylinder 28, bearing a cylindrical periodic structure 29 of bands of radially magnetized vinyl of alternating polarity, begins to rotate. The magnetic field created by the cylindrical periodic structure 29 intersects the conductors of the electric winding 26, and the electromotive force is induced in the latter. As a result of its action on the circuit, consisting of an electric winding 26 and the load, electric current begins to flow.

Как можно заметить, заявляемой башенной градирни свойственна дополнительная функция - преобразование кинетической энергии воды в электрическую.As you can see, the proposed tower cooling tower is characterized by an additional function - the conversion of the kinetic energy of water into electrical energy.

Claims

Tower cooling tower, containing a housing, in the upper part of which grounded ionizing nets are installed, covered with a polymer waterproof coating, with discharge electrodes connected to a high voltage source and under which a water distribution collector rigidly fixed to the heated water pressure pipe and vacuum the pump is rigidly fixed on the outer surface of the housing, the water distribution manifold is equipped with nozzles oriented downward in the lower part of the building and a zone of regulated air intake is located, containing air inlet windows with rotary valves installed in them, a catchment basin with a chilled water discharge pipe is located under the tower tower tower, characterized by the fact that a cone-shaped screen is rigidly fixed above the case, along the edge of the base which is rigid a spiral groove is fixed, the lower end of which is attached to the water intake funnel of the vertical pipe, which is provided with a drain There is a plastic plastic sleeve inside the pipe, fixed with a socket, the narrow part of the bell is mounted on the sleeve, and the wide part is supported on the inner surface of the funnel, which is covered with waterproofing material, inside the plastic sleeve rigidly attached to the inner surface of the vertical pipes power generating unit, made in the form of a stator of a vertical asynchronous motor, in the slots of the stator magnetic circuit electric winding is laid with output The clips, to which the load is connected, have a hollow cylinder in the bore of the stator, on the outer side surface of which a cylindrical periodic structure of bands of radially magnetized vinyl of alternating polarity is rigidly fixed, the hollow cylinder and magnetic core are separated by an additional element from composite antifriction non-conductive material that performs the function of radial thrust sliding bearing and integral with the magnetic core and electric winding, on the inside The pressure vanes are rigidly fixed to the bottom surface of the hollow cylinder; the ends of the stator are closed with ring-shaped lids with openings.