UA17381U - Cooling tower - Google Patents

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до галузі енергетики і може бути використана при розробці закритих систем оборотного водопостачання переважно для ТЕС та АЕС.

Відома випаровувальна градирня має у своєму складі витяжну башту з пристроєм охолодження оборотної води в ній див. книгу Справочник по теплообменникам: В 2 т. Т.2/Пер. с англ. под ред. О.Г. Мартьіненко и др.-М.: Знергоатомиздат, 1987, с.128, 129, рис.1, 2). Цей пристрій охолодження являє собою насадку.

Охолодження води здійснюється шляхом передачі теплоти від води до повітря за рахунок поверхневого 70 випаровування та тепловіддачі доторканням. Рухомою силою процесу випаровування є різниця парціального тиску пари поблизу поверхні води та в ядрі повітряного потоку. При теплопередачі доторканням такою рухомою силою є різниця температури води та повітря. Вода завжди стікає через насадку вниз, а потік повітря може рухатись знизу-вверх (протитечія) або в горизонтальній площині (перехресна течія). Основним недоліком таких градирень з прямим контактом води і повітря є те, що необхідне постійне підживлення свіжою водою. Об'єм 19 цього підживлення складає приблизно 395 від загальної витрати води (195 витрачається на компенсацію випаровування та 295 для підтримання концентрації солей у воді на прийнятному рівні), а це приблизно складає 4л води на 1кВт-годину виробленої електроенергії.

В якості прототипу вибрана найбільш близька по технічній суті радіаторна градирня або градирня Гелера, що містить витяжну башту з теплообмінником в ній (див. книгу Фарфоровський Б.С., Фарфоровский Б.Б. Охладители циркуляционной водьі теплових злектростанций. - Л.: Знергия, Ленинградское отделение, 1972, с.76-78, рис.4-13, 4-14). Теплообмінник охолодження води являє собою сукупність декількох радіаторів, що інколи називають радіаторами Форго за іменем їх розробника. Вони виконуються з алюмінієвих труб з ребрами.

Радіатори складають зі стандартних елементів, що мають розміри в плані 150х2500мм при висоті близько 5м. По висоті теплообмінники звичайно складаються з одного, двох або трьох елементів, відповідно повна висота 29 радіаторів складає 5, 10 та 15м. Маса кожного елемента складає близько 49Окг. Радіатори встановлюють в ств) нижній частині градирні під кутом 602 один до одного в плані.

В даному технічному рішенні повністю ліквідовані втрати води, тому що в цій градирні немає прямого контакту охолоджуваної води з охолоджуючим повітрям. Це дає змогу застосовувати градирні цієї конструкції в безводних регіонах та регіонах з дефіцитом водних ресурсів. -

До недоліків прототипу відносяться наступні його особливості. Радіаторна градирня характеризується о значними розмірами та масою. Це пов'язано не тільки з низькою охолоджуючою здатністю повітря через малу його теплоємність, а й з тим, що температура води при її рухові по трубах теплообмінника буде знижуватися, а о значить і ефективність охолодження по ходу руху води буде знижуватися. Тобто найбільш ефективно буде - працювати лише частина поверхні теплообмінників, а саме на вхідних їх ділянках, що приводить до необхідності

Зо збільшення габаритів та маси теплообмінників, а отже, і до перевитрати дорогих кольорових металів. Надійність -- та ремонтопридатність таких теплообмінників невисока. Це спричинено тим, що при появі тріщин, пор чи інших пошкоджень на трубах теплообмінника, вся секція теплообмінника Форго виходить з ладу. Заміна секції потребує демонтажу всього теплообмінника. «

В основу корисної моделі поставлено задачу створення градирні, в якій нова будова теплообмінника З7З 70 дозволила б забезпечити підвищення ефективності її роботи, надійності та знизити габарити і масу, а отже і с вартість. "з Поставлена задача вирішується тим, що в радіаторній градирні, що містить витяжну башту з теплообмінником в ній, згідно з корисною моделлю теплообмінник виконано у вигляді пучка теплових труб, конденсаційні ділянки яких вмонтовано у витяжну башту, а випаровувальні ділянки розміщено в камері -з 15 підведення охолоджуваної води, причому випаровувальні та конденсаційні ділянки теплових труб розділено герметичною перегородкою між камерою підведення охолоджуваної води та витяжною баштою, в якій теплові -І труби закріплено та ущільнено. Теплові труби у витяжній башті або у витяжній башті і у камері підведення охолоджуючої води можуть бути споряджені ребрами. о Виконання теплообмінника у вигляді у вигляді пучка теплових труб, конденсаційні ділянки яких вмонтовано у (ее) 50 витяжну башту, а випаровувальні ділянки розміщено в камері підведення охолоджуваної води, причому щк випаровувальні та конденсаційні ділянки теплових труб розділено герметичною перегородкою між камерою підведення охолоджуваної води та витяжною баштою, в якій теплові труби закріплено та ущільнено, причому теплові труби у витяжній башті або у витяжній башті і у камері підведення охолоджуючої води можуть бути споряджені ребрами дозволяє забезпечити підвищення ефективності її роботи за рахунок того, що температура 99 вна конденсаційних ділянках теплових труб внаслідок особливостей роботи випаровувально-конденсаційних с систем буде практично однаковою на всій їх довжині і майже не буде відрізнятися від температури на випаровувальних їх ділянках. Це забезпечуватиме високий рівень теплообміну з навколишнім повітрям на всьому протязі конденсаційних ділянок теплових труб і в підсумку дозволить зменшити габарити та масу теплообмінника, а отже і його вартість. Підвищення надійності забезпечується за рахунок того, що якщо навіть 60 якась одна або кілька теплових труб в пучку будуть ушкоджені в якомусь із середовищ - воді чи повітрі, це не приведе до розгерметизації теплообмінника, так як кожна з теплових труб має стінку в кожному з середовищ, що не можуть одночасно втратити цілісність. Така градирня має також високу ремонтопридатність, так як кожна з теплових труб може бути замінена при необхідності без демонтажу всього пучка теплових труб.

Технічна суть та принцип дії градирні пояснюється кресленням. бо На кресленні зображена градирня в розрізі. Градирня включає в себе витяжну башту 1 та камеру підведення охолоджуваної води 2.

До пучка теплових труб З належать їх випаровувальні ділянки 4 в камері 2, а також конденсаційні ділянки 5 у витяжній башті 1. Камеру 2 та витяжну башту 1 розділено герметичною перегородкою 6, в якій закріплено та ущільнено теплові труби 3. Конденсатор турбіни 7 з теплообмінником конденсатора 8 у ньому з'єднано з камерою 2 трубопроводом гарячої води 9, а камеру 2 з'єднано з конденсатором 7 трубопроводом охолодженої води 10 з циркуляційним насосом 11. Турбіна 12 з'єднана з конденсатором 7 паропроводом відпрацьованої пари 13. Конденсатор 7 споряджено конденсатопроводом 14 з конденсатним насосом 15.

Градирня працює таким чином. Відпрацьована пара з турбіни 12 по паропроводу 13 направляється в 7/0 Конденсатор 7. Тут пара нагріває воду в теплообміннику конденсатора 8, одночасно конденсуючись. Нагріта вода по трубопроводу гарячої води 9 потрапляє в камеру підведення охолоджуваної води 2. Тут гаряча вода нагріває випаровувальні ділянки 4 пучка теплових труб 3. Теплоносій в теплових трубах З випаровується або кипить і у вигляді пари переміщується до конденсаційних їх ділянок 5, переносячи при цьому за рахунок прихованої теплоти пароутворення сприйняту від нагрітої в теплообміннику конденсатора 8 теплоту. У витяжній башті 1 за рахунок теплообміну з потоком повітря, утворюваного у башті, конденсаційні ділянки 5 охолоджуються, а теплоносій в них конденсується. Перетворений в рідину теплоносій теплових труб З повертається на випаровувальні ділянки 4. Охолоджена в камері 2 вода по трубопроводу охолодженої води 10 за допомогою циркуляційного насоса 11 повертається в теплообмінник 8 конденсатора 7. Далі цикл повторюється. В якості конденсатора може використовуватися конденсатор поверхневого типу або, з метою 2о Зменшення різниці температур пари та води на виході тобто температурного напору, змішуючий конденсатор.

Відповідно температурний напір зменшується від 4-52 до 0,2-0,32. Для створення більш потужного потоку повітря навколо тепловіддаючих поверхонь, а саме конденсаційних ділянок теплових труб, можуть також використовуватися вентилятори, тобто дане технічне рішення може бути використане і у вентиляторних градирнях.

Виготовлена та випробувана модель фрагмента градирні, що мала у своєму складі парову камеру з блоком нагрівання, кілька теплових труб, випаровувальні ділянки яких були розміщені в герметичній камері, що мала в) спільну стінку з імітатором витяжної башти. В цей імітатор через стінку були виведені конденсаційні ділянки теплових труб, споряджені ребрами. Парова камера була приєднана паропроводом до конденсатора з теплообмінником у вигляді змійовика в ньому. Теплообмінник у свою чергу було приєднано до герметичної «-- зо камери трубками гарячої та охолодженої води. Конденсатор було споряджено конденсатозбирачем.

В результаті проведеного випробування було з'ясовано наступне: со - через деякий час після ввімкнення живлення нагрівача парової камери в ній починала утворюватися пара, со що надходила в конденсатор, про що свідчило підвищення температури в ньому; - потім починався рух води з конденсатора в герметичну камеру, а температура теплових труб починала в з5 підвищуватися; «- - після прогрівання ділянок випаровування теплових труб вони починали працювати і передавати тепло і у гарячої води в імітатор витяжної башти; - Через деякий час встановлювався стаціонарний режим роботи теплових труб і в конденсатозбирач починав надходити конденсат; « - застосування теплових труб в якості високоефективних теплопередаючих елементів при виготовленні сухих пе) с градирень дозволить підвищити ефективність роботи градирень за рахунок високої ізотермічності поверхонь й ділянок конденсації теплових труб, що в даному технічному рішенні являють собою поверхню кінцевого "» теплоскидаючого пристрою в довкілля; - надійність такої градирні буде знаходитись на високому рівні, тому що взаємне перемішування охолоджуваного і охолоджуючого середовища повністю виключається за рахунок створення подвійного бар'єру - між середовищами, а саме за рахунок наявності оболонок кожної з теплових труб в зоні їх випаровування та оболонки цих же теплових труб в зоні їх конденсації. Крім того вихід з ладу однієї або кількох теплових труб,

Ше що є малоймовірним, не приводить до зупинки градирні та до суттєвого змінювання показників її роботи. (95) бе о

Claims (2)

Формула винаходу -

1. Градирня, що містить витяжну башту з теплообмінником в ній, яка відрізняється тим, що теплообмінник виконано у вигляді пучка теплових труб, конденсаційні ділянки яких вмонтовано у витяжну башту, а 5Б випаровувальні ділянки розміщено в камері підведення охолоджуваної води, причому випаровувальні та конденсаційні ділянки теплових труб розділено герметичною перегородкою між камерою підведення с охолоджуваної води та витяжною баштою, в якій теплові труби закріплено та ущільнено.

2. Градирня за п. 1, яка відрізняється тим, що теплові труби оснащено ребрами у витяжній башті.

З. Градирня за п. 1, яка відрізняється тим, що теплові труби оснащено ребрами в камері підведення 60 охолоджуваної води та у витяжній башті. б5