RU84957U1

RU84957U1 - SPRAY POOL

Info

Publication number: RU84957U1
Application number: RU2009110450/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Емельянов; Николай Сергеевич Кобелев; Алексей Олегович Алифанов; Александр Вячеславович Моржавин; Андрей Николаевич Кобелев; Лариса Сергеевна Белоусова
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2009-07-20

Abstract

Брызгальный бассейн, содержащий водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группой разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факела, в нижней части напорных коллекторов подключены трубопроводы, опущенные по направлению к зеркалу воды и установленные посредством поплавков на уровне ее поверхности, выполненные в виде стояков, соединенных гибкими гофрированными вставками с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющихся частей которых выполнены винтообразные канавки, при этом стояки с эжекторами по длине напорных коллекторов расположены парами, которые сориентированы своими расширяющимися частями навстречу друг другу, причем на внутренней поверхности расширяющейся части первого из пары эжекторов выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, а на внутренней поверхности расширяющейся части второго эжектора выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии, отличающийся тем, что профиль винтообразных канавок выполнен в виде «ласточкина хвоста», а бассейн разделен на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров.A spray pool containing a water supply pipe connected to a discharge manifold located above the pool with a group of spray nozzles in the form of rows separated by air corridors with different torch heights; pipelines connected to the bottom of the pressure collectors are lowered towards the water mirror and installed by floats at the level of its surface, made in the form of risers connected by flexible corrugated inserts with ejectors, expanding on the inner surface i of the parts of which are made spiral-shaped grooves, while the risers with ejectors along the length of the pressure collectors are arranged in pairs that are oriented with their expanding parts towards each other, and on the inner surface of the expanding part of the first of the pair of ejectors spiral-shaped grooves are made, the curvature of which has a positive direction of rotation of the helix and on the inner surface of the expanding part of the second ejector, helical grooves are made, the curvature of which has a negative direction rotation of the helix, characterized in that the profile of the helical grooves is made in the form of a "dovetail", and the pool is divided into sections by partitions, each of which is made of bimetal zigzag with the formation of confusers and diffusers alternating in a checkerboard pattern.

Description

Полезная модель относится к энергетике, в частности к водоохладителям циркуляционных систем тепловых и атомных электростанций, и может быть использована для охлаждения горячей воды на промышленных предприятиях.The utility model relates to energy, in particular to water chillers of circulation systems of thermal and nuclear power plants, and can be used to cool hot water at industrial enterprises.

Известен брызгальный бассейн (см. патент РФ №2128317, МПК F28С 1/00, 1999, Бюл. 9), содержащий водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группами разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факела, в нижней части напорных коллекторов подключены опущенные по направлению к зеркалу воды и установленные посредством поплавков на уровне ее поверхности стояки, соединенные гибкими гофрированными вставками с эжекторами, на внутренних поверхностях расширяющихся частей которых выполнены винтообразные канавки.Known spray pool (see RF patent No. 21283171, IPC F28C 1/00, 1999, Bull. 9), containing a water supply pipe connected to a discharge manifold located above the pool with groups of spray nozzles in the form of rows separated by air corridors, with different torch heights, in the lower part of the pressure collectors connected risers lowered towards the mirror and installed by means of floats at the level of its surface, risers connected by flexible corrugated inserts with ejectors on the inner surfaces These expandable parts are made with helical grooves.

Недостатком является невысокая эффективность охлаждения воды, обусловленная ограниченностью площади тепломассообмена, определяемой поверхностью волн (высотой гребней волн), периодически затухающих вдали от эжектора на зеркале воды брызгального бассейна.The disadvantage is the low efficiency of water cooling, due to the limited heat and mass transfer area determined by the surface of the waves (the height of the wave crests), periodically attenuating away from the ejector on the water mirror of the spray pool.

Известен брызгальный бассейн (см. патент РФ №2221206, МПК F28С 1/00, F28F 25/00, 2004 г), содержащий водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группой разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факела, в нижней части напорных коллекторов подключены трубопроводы, опущенные по направлению к зеркалу воды и установленные посредством поплавков на уровне ее поверхности, выполненные в виде стояков, соединенных гибкими гофрированными вставками с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющихся частей которых выполнены винтообразные канавки, при этом стояки с эжекторами по длине напорных коллекторов расположены парами, которые сориентированы своими расширяющимися частями навстречу друг другу, причем на внутренней поверхности расширяющейся части первого из пары эжекторов выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, а на внутренней поверхности расширяющейся части второго эжектора выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии.Known spray pool (see RF patent No. 2221206, IPC F28C 1/00, F28F 25/00, 2004), containing a water supply pipe connected to a pressure header located above the pool with a group of spray nozzles in the form of rows separated by air corridors , with different torch heights, in the lower part of the pressure collectors are connected pipelines, lowered towards the water mirror and installed by means of floats at the level of its surface, made in the form of risers connected by flexible corrugated inserts with ejectors on the inner surface of the expanding parts of which are helical grooves, while risers with ejectors along the length of the pressure collectors are arranged in pairs that are oriented with their expanding parts towards each other, and on the inner surface of the expanding part of the first of the pair of ejectors, helical grooves are made, the curvature of which has the positive direction of rotation of the helix, and on the inner surface of the expanding part of the second ejector made helical channels wakes whose curvature has a negative direction of rotation of the helix.

Технической задачей является повышение эффективности охлаждения путем улучшения тепломассообмена за счет устранения твердых загрязнений в охлаждаемой горячей воде и интенсификации процесса перемешивания горячей и охлаждающей воды по высоте заполнения брызгального бассейна. Технический результат, обеспечивающий повышение эффективности охлаждения горячей воды в циркуляционных системах, достигается тем, что брызгальный бассейн, содержащий водоподводящий трубопровод, подключенный к размещенному над бассейном напорному коллектору с группой разбрызгивающих сопел в виде рядов, разделенных между собой воздушными коридорами, с различными высотами факела, в нижней части напорных коллекторов подключены трубопроводы, опущенные по направлению к зеркалу воды и установленные посредством поплавков на уровне ее поверхности, выполненные в виде стояков, соединенных гибкими гофрированными вставками с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющихся частей которых выполнены винтообразные канавки, при этом стояки с эжекторами по длине напорных коллекторов расположены парами, которые сориентированы своими расширяющимися частями навстречу друг другу, причем на внутренней поверхности расширяющейся части первого из пары эжекторов выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, а на внутренней поверхности расширяющейся части второго эжектора выполнены винтообразные канавки, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии, при этом профиль винтообразных канавок выполнен в виде «ласточкина хвоста», а бассейн разделен на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров.The technical task is to increase the cooling efficiency by improving heat and mass transfer by eliminating solid contaminants in the cooled hot water and intensifying the mixing process of hot and cooling water by the height of the spray pool. The technical result, which provides an increase in the efficiency of cooling hot water in circulation systems, is achieved by the fact that a spray pool containing a water supply pipe connected to a discharge manifold located above the pool with a group of spray nozzles in the form of rows separated by air corridors with different torch heights, in the lower part of the pressure collectors are connected pipelines, lowered towards the water mirror and installed by means of floats at the level of its surfaces made in the form of risers connected by flexible corrugated inserts with ejectors on the inner surface of the expanding parts of which are made spiral-shaped grooves, while risers with ejectors along the length of the pressure collectors are arranged in pairs that are oriented by their expanding parts towards each other, and on the inner surface of the expanding part of the first of the pair of ejectors made helical grooves, the curvature of which has a positive direction of rotation of the helix, and on the inside helical grooves are made on the lower surface of the expanding part of the second ejector, the curvature of which has a negative direction of rotation of the helix, while the profile of the helical grooves is made in the form of a “dovetail”, and the pool is divided into sections by partitions, each of which is made of bimetal zigzag with the formation in the section staggered confusers and diffusers.

На фиг.1 схематически изображен фрагмент брызгального бассейна, на фиг.2 - его разрез; а на фиг.3 - внутренняя поверхность расширяющихся частей эжекторов, направленных навстречу друг другу, на фиг.4 - профиль винтообразных канавок в виде «ласточкина» хвоста; на фиг.5 - секции бассейна с перегородками, выполненными из биметалла зигзагообразно с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров.Figure 1 schematically shows a fragment of the spray pool, figure 2 - its section; and figure 3 is the inner surface of the expanding parts of the ejectors directed towards each other, figure 4 is a profile of helical grooves in the form of a "dovetail"; figure 5 - section of the pool with partitions made of bimetal zigzag with the formation of alternating staggered confusers and diffusers.

Брызгальный бассейн 1 состоит из водоподводящего трубопровода 2, размещенного над бассейном напорного коллектора 3 с разбрызгивающими соплами 4, трубопроводов в виде стояков 5, эжекторов 6 и 7, попарно расположенных навстречу друг другу расширяющими частями 8 и 9, а их камеры смешивания 10 и 11 соединены с атмосферой при помощи патрубков 12 и 13. На внутренних поверхностях расширяющихся частей 8 и 9 эжекторов 6 и 7 выполнены винтообразные канавки 14 и 15. При этом на внутренней поверхности расширяющейся части 8 эжектора 6 выполнены винтообразные канавки 14, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии, а на внутренней поверхности расширяющейся части 9 эжектора 7 выполнены винтообразные канавки 15, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии. Брызгательный бассейн 1 разделен на секции 16 перегородками 17, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции 16 чередующихся в шахматном порядке конфузоров 18 и диффузоров 19.The spray pool 1 consists of a water supply pipe 2 located above the pressure collector 3 pool with spray nozzles 4, pipelines in the form of risers 5, ejectors 6 and 7, arranged in pairs towards each other by expanding parts 8 and 9, and their mixing chambers 10 and 11 are connected with the atmosphere using the nozzles 12 and 13. On the inner surfaces of the expanding parts 8 and 9 of the ejectors 6 and 7, helical grooves 14 and 15 are made. In this case, on the inner surface of the expanding part 8 of the ejector 6, helical grooves are made 14, the curvature of which has a negative direction of rotation of the helix and the inner surface of the divergent part 9 of the ejector 7 are helicoidal grooves 15, the curvature of which has a positive direction of rotation of the helix. The spray pool 1 is divided into sections 16 by partitions 17, each of which is made of bimetal zigzag with the formation in section 16 of alternating staggered confusers 18 and diffusers 19.

Брызгальный бассейн работает следующим образом.The spray pool operates as follows.

Охлаждаемая вода насосами (на фиг. не показано) подается в брызгальный бассейн 1 по водоподводящему трубопроводу 2 напорным коллектором 3 через размещенные на них разбрызгивающие сопла 4 и, контактируя с атмосферным воздухом, образует факелы различной высоты и при этом охлаждается. Часть охлаждаемой воды по трубопроводам 2, присоединенным к напорному коллектору 3 и выполненным в виде вертикальных, опускающихся вниз стояков 5, подводится к попарно расположенным эжекторам 6 и 7, которые установлены на уровне поверхности воды и сориентированы своими расширяющимися частями 8 и 9 навстречу друг другу. Камеры смешивания 10 и 11 эжекторов 6 и 7 через патрубки 12 и 13 засасывают холодный атмосферный воздух за счет образуемого вакуума, создаваемого гидродинамическими силами при выходе охлаждаемой воды из эжекторов 6 и соответственно 7.Cooled water by pumps (not shown in Fig.) Is supplied to the spray pool 1 through a water supply pipe 2 by a pressure manifold 3 through spray nozzles 4 placed on them and, in contact with atmospheric air, forms flares of various heights and is cooled. A part of the cooled water through pipelines 2 connected to the pressure head manifold 3 and made in the form of vertical risers 5, which go down, is led to pairwise arranged ejectors 6 and 7, which are installed at the level of the water surface and are oriented towards each other with their expanding parts 8 and 9. The mixing chambers 10 and 11 of the ejectors 6 and 7 through the nozzles 12 and 13 suck in the cold atmospheric air due to the vacuum created by the hydrodynamic forces when the cooled water leaves the ejectors 6 and 7, respectively.

Водоотводящая эмульсия, образованная в камере смешивания 10 эжектора 6, перемещается в расширяющейся части 8 по винтообразным канавкам 14, кривизна которых имеет отрицательное направление вращения винтовой линии и закручивается по часовой стрелке. В результате колебательного воздействия закрученного но часовой стрелке потока на зеркале воды брызгального бассейна 1 образуются волны с высотой гребней (амплитудой), величина которых определяется напором, создаваемым насосами в напорном трубопроводе 2. При этом волны движутся от расширяющейся части 8 эжектора 6 к расширяющейся части 9 эжектора 7. Одновременно водоотводящая эмульсия, образованная в камере смешивания 11 эжектора 7, перемещается в расширяющейся части 9 по винтообразным канавкам 15, кривизна которых имеет положительное направление вращения винтовой линии, и закручивается против часовой стрелки. Колебательное воздействие закрученного против часовой стрелки потока на зеркале воды брызгального бассейна 1 образует волны с высотой гребней, равной высоте гребней, полученных на выходе из эжектора 6. При этом волны движутся от расширяющейся части 9 эжектора 7 с амплитудой (высотой гребней), смещенной на 180° относительно амплитуды (высота гребней) волн, полученных на выходе из расширяющейся части 8 эжектора 6.The drainage emulsion formed in the mixing chamber 10 of the ejector 6 moves in the expanding part 8 along the helical grooves 14, the curvature of which has a negative direction of rotation of the helix and twists clockwise. As a result of the vibrational effect of the swirling clockwise flow on the water mirror of the spray pool 1, waves with crest height (amplitude) are formed, the magnitude of which is determined by the pressure created by the pumps in the pressure pipe 2. In this case, the waves move from the expanding part 8 of the ejector 6 to the expanding part 9 ejector 7. At the same time, a drainage emulsion formed in the mixing chamber 11 of the ejector 7 moves in the expanding part 9 along the helical grooves 15, the curvature of which has a positive direction Lenie rotation of the helix, and is twisted counterclockwise. The oscillatory effect of the counterclockwise swirling flow on the water mirror of the spray pool 1 forms waves with the height of the ridges equal to the height of the ridges obtained at the outlet of the ejector 6. In this case, the waves move from the expanding part 9 of the ejector 7 with the amplitude (height of the ridges) shifted by 180 ° relative to the amplitude (height of the crests) of the waves obtained at the exit from the expanding part 8 of the ejector 6.

В результате наблюдается, например, перед расширяющейся частью 8 эжектора 6 положение минимума высоты гребня (амплитуды) затухающей волны, движущейся от расширяющейся части 9 эжектора 7 с максимумом высоты гребня (амплитуды) волны, образованной при колебательном воздействии закрученного потока, выбрасываемого из расширительной части 8 эжектора 6. То же самое явление наблюдается и перед расширяющейся частью 9 эжектора 7.As a result, it is observed, for example, in front of the expanding part 8 of the ejector 6, the position of the minimum height of the crest (amplitude) of the damped wave moving from the expanding part 9 of the ejector 7 with the maximum height of the crest (amplitude) of the wave formed by the oscillatory action of the swirling flow ejected from the expansion part 8 ejector 6. The same phenomenon is observed before the expanding part 9 of the ejector 7.

Следовательно, между расширяющимися частями 8 и 9 эжекторов 6 и 7 наблюдается как бы поддержание "незатухающих" волн с усредненной высотой гребней (амплитудой), превышающей в два раза усредненную амплитуду затухающих волн при однонаправленном расположении расширяющихся частей эжекторов. В результате наблюдается увеличение в 2 раза поверхности зеркала брызгального бассейна и, соответственно, площади теплообмена, что в конечном итоге во столько же раз повышает эффективность охлаждения воды на эксплуатируемых брызгальных бассейнах промышленных предприятий.Therefore, between the expanding parts 8 and 9 of the ejectors 6 and 7, it is as if maintaining “undamped” waves with an average crest height (amplitude) twice as large as the average amplitude of the damping waves with the unidirectional arrangement of the expanding parts of the ejectors. As a result, there is a 2-fold increase in the surface of the mirror of the spray pool and, correspondingly, the heat transfer area, which ultimately increases the efficiency of cooling water in operated spray pools of industrial enterprises by the same amount.

По мере нагрева охлаждаемой воды на поверхности брызгательного бассейна 1 наблюдается повышение ее температуры по всему объему. Различное значение температурного градиента объема охлаждаемой воды в брызгательном бассейне 1 приводит к возникновению термовибраций выполненных из биметалла перегородок 17 секций 16 (см., например, Дмитриев А.Н., Биметаллы, Пермь 1990 г. - 437 с., ил.) и слои жидкости под вибрационным воздействием перемешиваются, перемещаясь от поверхности брызгательного бассейна 1 к его днищу.As the cooled water is heated on the surface of the spray pool 1, an increase in its temperature throughout the volume is observed. A different value of the temperature gradient of the volume of cooled water in the spray pool 1 leads to the appearance of thermal vibrations of the bimetal partitions 17 sections 16 (see, for example, Dmitriev AN, Bimetals, Perm 1990 - 437 pp., Ill.) And layers liquids under vibration influence are mixed, moving from the surface of the spray pool 1 to its bottom.

Выполнение секций 16 в виде конфузоров 18 и диффузоров 19 изменяет скорость перемещения слоев охлаждаемой воды, дополнительно осуществляя турбулизацию движущейся жидкости. В результате совместного воздействия по объему охлаждаемой воды в корпусе брызгательного бассейна 1 термовибрации и турбулизации за счет последовательного прохождения конфузоров и диффузоров 19 улучшаются условия тепломассообмена (см., например, Исаченков В.П., Теплопередача. М.: Энергия. - 1975 - 488 с., ил.), а это в конечном итоге дополнительно повышает эффективность охлаждения воды в циркуляционных системах.The implementation of the sections 16 in the form of confusers 18 and diffusers 19 changes the speed of movement of the layers of cooled water, additionally carrying out turbulization of the moving fluid. As a result of the combined effect of thermal vibration and turbulization through the volume of the cooled water in the housing of the spray pool 1 due to the consecutive passage of confusers and diffusers 19, heat and mass transfer conditions are improved (see, for example, Isachenkov V.P., Heat Transfer. M .: Energy. - 1975 - 488 pp., ill.), and this ultimately additionally increases the efficiency of water cooling in circulating systems.

Оригинальность предложенного технического решения заключается в том, что повышение эффективности охлаждения воды достигается путем интенсификации тепломассобмена между слоями жидкости не только на поверхности, но и по объему брызгательного бассейна за счет их дополнительного перемешивания, получаемого при разделении бассейна на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров.The originality of the proposed technical solution lies in the fact that increasing the cooling efficiency of water is achieved by intensifying heat and mass transfer between the liquid layers not only on the surface, but also in the volume of the spray pool due to their additional mixing obtained by dividing the pool into sections with partitions, each of which is made of the bimetal is zigzag with the formation in the section of staggered confusers and diffusers.

Claims

A spray pool containing a water supply pipe connected to a discharge manifold located above the pool with a group of spray nozzles in the form of rows separated by air corridors with different torch heights; pipelines connected to the bottom of the pressure collectors are lowered towards the water mirror and installed by floats at the level of its surface, made in the form of risers connected by flexible corrugated inserts with ejectors, expanding on the inner surface I of the parts of which are made spiral-shaped grooves, while the risers with ejectors along the length of the pressure collectors are arranged in pairs that are oriented by their expanding parts towards each other, and on the inner surface of the expanding part of the first of the pair of ejectors spiral-shaped grooves are made, the curvature of which has a positive direction of rotation of the helix and on the inner surface of the expanding part of the second ejector, helical grooves are made, the curvature of which has a negative direction rotation of the helix, characterized in that the profile of the helical grooves is made in the form of a dovetail, and the pool is divided into sections by partitions, each of which is made of bimetal in a zigzag fashion with the formation of confusers and diffusers alternating in a checkerboard pattern.