ороситель для тепломассообменного аппарата

Формула изобретения

1. Ороситель для тепломассобменного аппарата, содержащий собранные в блок объемные длинномерные элементы с оболочкой, отличающийся тем, что оболочка объемных длинномерных элементов может иметь или решетчатую, или сетчатую, или перфорированную поверхность для пропуска воздуха и воды в виде мелких капель и брызг, причем объемные длинномерные элементы преимущественно расположены большей своей стороной к падающему на него капельному потоку, на которой увеличена в 1,5 и более раз площадь поверхности по сравнению с поверхностями остальных сторон оболочки объемных длинномерных элементов, и параллельно друг другу в основных рядах, чередуясь с опорными рядами из таких же или отличных от них поперечным сечением и размерами оболочки объемных длинномерных элементов, но под углом в пределах от 10 до 90° к объемным длинномерным элементам основных рядов, при этом расстояния В между параллельными объемными длинномерными элементами соответствующих рядов в пределах блока составляют от одной и более значений его ширины b, но так, чтобы во всех рядах оставалось не менее двух этих элементов, расположенных по высоте в шахматном, ступенчатом или каскадном порядке, а нижележащие объемные длинномерные элементы по отношению к вышележащим объемным длинномерным элементам одноименных рядов были смещены на одну его ширину b.

2. Ороситель для тепломассобменного аппарата по п.1, отличающийся тем, что на верхнем, основном, ряду и внутри блока оросителя основные или опорные ряды могут быть расположены без просвета между объемными длинномерными элементами в одноименных рядах с условием, что расстояния Н по высоте между этими элементами, лежащими на одной вертикали, были не менее трех высот h объемных длинномерных элементов, и при количестве рядом расположенных объемных длинномерных элементов без просветов три и более эти элементы через один обращены большей своей стороной вниз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, а именно к конструктивным элементам оросительных устройств градирен.

Известно оросительное устройство капельного типа для раздробления поступающей воды с применением решетника, состоящего из брусков треугольной, прямоугольной или иной формы, горизонтальные ряды которых расположены друг под другом в виде этажерки. Вода, подаваемая сверху, обтекает бруски каждого ряда и падает в виде крупных капель и струек с одного ряда брусков на другой. При ударах падающих крупных капель о верхние грани нижележащих брусков образуются брызги в виде мелких и средних капель, которые в основном способствуют увеличению свободной поверхности, а, следовательно, и эффективности охлаждения воды (Берман Л.Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды. - М.: Госэнергоиздат. - 1957 г, с.36-40).

Недостатком аналога является то, что для повышения охладительной способности оросительного устройства за счет охлаждения в пленках на брусках требуется либо увеличивать высоту оросителя, не снижая доли охлаждения мелких и средних капель, но это повышает материалоемкость охладителя, либо уменьшать расстояния по высоте между брусками, что приведет к уменьшению количества мелких капель, т.е. к уменьшению высокоэффективной поверхности охлаждения воды, и, также, к повышению материалоемкости оросителя и, наконец, к увеличению аэродинамического сопротивления оросителя, что, в конечном счете, приведет к снижению эффективности охлаждения воды в градирне.

Известна насадка для тепломассообменного аппарата, содержащая собранные в блок объемные длинномерные элементы с решетчатой оболочкой. Каждый элемент в поперечном сечении выполнен в виде правильной трехлепестковой фигуры. Причем вершины лепестков закруглены радиусом, меньшим радиуса вогнутости сопряжений между ними (Патент РФ №2143659, МПК F 28 F 25/08, опубл. 27.12.99).

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявленного изобретения.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели являются высокие аэродинамическое сопротивление и материалоемкость, а также слияние стекающих по оболочкам объемных длинномерных элементов пленок воды с образованием крупных капель и струй. Перечисленные недостатки значительно снижают эффективность охлаждения воды в градирне даже при увеличении высоты оросителя.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности охлаждения, снижения материалоемкости и аэродинамического сопротивления и увеличения высоты оросителя.

Для достижения указанного технического решения предлагается ороситель для теплообменного аппарата, содержащий собранные в блок объемные длинномерные элементы с оболочкой. В отличие от известного, в предлагаемом оросителе оболочка объемных длинномерных элементов может иметь или решетчатую, или сетчатую, или перфорированную поверхность для пропуска воздуха и воды в виде мелких капель и брызг. Причем объемные длинномерные элементы преимущественно расположены большей своей стороной к падающему на него капельному потоку, на которой увеличена в 1,5 и более раз площадь поверхности по сравнению с поверхностями остальных сторон оболочки объемных длинномерных элементов, и параллельно друг другу в основных рядах, чередуясь с опорными рядами из таких же или отличных от них поперечным сечением и размерами оболочки объемных длинномерных элементов, но под углом в пределах от 10 до 90° к объемным длинномерным элементам основных рядов. Расстояния В при этом между параллельными объемными длинномерными элементами соответствующих рядов в пределах блока составляют от одной и более значений его ширины b, но так, чтобы во всех рядах оставалось не менее двух этих элементов и расположенных по высоте в шахматном, ступенчатом или каскадном порядке, а нижележащие объемные длинномерные элементы по отношению к вышележащим объемным длинномерным элементам одноименных рядов были смещены на одну его ширину b.

Кроме того, заявленное решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно верхний основной ряд и внутри блока оросителя основные или опорные ряды могут быть расположены без просвета между объемными длинномерными элементами в одноименных рядах с условием, что расстояния Н по высоте между этими элементами, лежащими на одной вертикали, были не менее трех высот h объемных длинномерных элементов и при количестве рядом расположенных объемных длинномерных элементов без просветов трех и более эти элементы через один обращены большей своей стороной вниз.

Отличительными признаками предлагаемого оросителя для тепломассообменного аппарата от указанной выше известной насадки являются: оптимизация расположения объемных длинномерных элементов оросителя определенных форм, обладающих устойчивостью и жесткостью и обращенных большей своей стороной к падающему на него капельному потоку, на которой увеличена в 1,5 и более раз площадь поверхности по сравнению с поверхностями остальных сторон оболочки объемных длинномерных элементов с целью получения наибольшего количества мелкофракционных капель и брызг, исключения крупных капель и струек воды, уменьшения аэродинамического сопротивления оросителя, т.е. повышения расхода воздуха, и, наконец, уменьшения материалоемкости оросителя.

Благодаря наличию этих признаков происходит увеличение эффективности охлаждения воды за счет возрастания количества мелкофракционных капель и брызг.

Предлагаемый ороситель для тепломассообменных аппаратов иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.

На фиг.1 показаны возможные виды поверхностей оболочек объемных длинномерных элементов оросителя: а - решетчатая, б - сетчатая, в - перфорированная.

На фиг.2 - поперечные разрезы профилей оболочек объемных длинномерных элементов оросителя: а - трапецеидальная, б - прямоугольная, в - овальная.

На фиг.3 - три основных порядка расположения объемных длинномерных элементов оросителя в основных рядах: а - шахматный, б - ступенчатый, в - каскадный.

Позициями на чертежах обозначены:

1 - капельный поток;

2 - разбрызгивающее устройство;

3 - ороситель;

4 - объемный длинномерный элемент оросителя;

5 - оболочка объемного длинномерного элемента оросителя;

6 - большая сторона объемного длинномерного элемента;

7 - основные ряды параллельных объемных, длинномерных элементов оросителя;

8 - опорные ряды объемных длинномерных элементов оросителя;

9 - верхний и внутренние опорные ряды параллельных объемных длинномерных элементов оросителя с группами этих элементов без просветов между ними;

10 - расположение объемных длинномерных элементов оросителя большей своей стороной через один - вниз, при количестве рядом расположенных этих элементов не менее трех.

Ороситель для теплообменных аппаратов работает следующим образом.

Капельный поток 1 разбрызгивающего устройства 2, размещенного над оросителем 3, попадают на большую сторону 6 оболочки 5 объемных длинномерных элементов 4 оросителя 3 и разбиваются не мелкие капли и брызги, часть которых пролетает в нижние зоны оросителя 3, а часть в виде пленки воды стекает по оболочке 5 в нижнюю часть. При этом эти капли с каждого объемного длинномерного элемента 4 попадают на нижележащие такие же объемные длинномерные элементы 4, расположенные на одной с ними вертикали. Чем больше расстояние Н по вертикали между этими элементами 4, тем происходит больший эффект разбрызгивания. Поскольку параллельные объемные длинномерные элементы 4 каждого ряда 7 оросителя 3 не касаются друг друга, а находятся на расстоянии В, равном от одной до нескольких значений ширины объемного длинномерного элемента 4 b, кроме уплотненных верхнего и внутри оросителя 3 рядах 7, но отстоящих друг от друга по высоте Н, равной не менее трех высот h объемных длинномерных элементов 4 оросителя 3, то причина слияния пленок воды на них в крупные капли или струйки отсутствует.

Таким образом, капельный поток проходит через оптимально расположенные объемные длинномерные элементы 4 определенных форм оболочки 5, обладающих устойчивостью и жесткостью и обращенных большей своей стороной оболочки 5, на которой увеличена в 1,5 и более раз площадь поверхности по сравнению с поверхностями остальных сторон оболочки 5 объемных длинномерных элементов 4 оросителя 3 в основном в виде мелких капель и брызг и частично в виде средних капель, образующихся на оболочках 5 объемных длинномерных элементов 4 и пленок на этих оболочках 5.

Учитывая, что тепломассообмен с мелких капель, брызг и пленок наиболее эффективный, и поскольку практически в таком оросителе отсутствуют крупные капли и струи, то общая эффективность тепломассообмена больше, чем в прототипе. При этом появляется возможность при необходимости увеличить высоту зоны охлаждения, повысить скорость и расход воздуха в связи со значительным уменьшением аэродинамического сопротивления, т.к. общее количество объемных длинномерных элементов оросителя уменьшается в 2-3 и более раза. Помимо этого в связи с уменьшением диаметров капель воды после оросителя повышается эффект охлаждения воды и в подоросительном пространстве.