охладитель воды

Формула изобретения

ОХЛАДИТЕЛЬ ВОДЫ, содержащий корпус, снабженный поддоном с патрубком отвода охлажденной воды, форсунки для распыления воды, размещенные в зоне воздуховходного окна, вертикальную перегородку, установленную в корпусе с зазором относительно уровня воды в поддоне, тепломассообменную насадку, закрепленную между стенками корпуса и нижним участком вертикальной перегородки и разделяющую полость корпуса на две камеры, снабженные автономными патрубками отвода воздуха, вентилятор и каплеуловитель, при этом последние установлены во второй по ходу потока камере, а первая камера разделена посредством отбойной пластины на эжекторный и сепарационный каналы, отличающийся тем, что охладитель снабжен двумя сеточными пластинами, дополнительным тепломассообменным устройством и патрубком подачи воздуха, размещенным между насадкой и поддоном, пластины установлены в эжекторном канале одна под другой на расстоянии, равном 40 120 мм, верхняя их них выполнена в центральной части с одним или несколькими отверстиями суммарной площадью, составляющей 0,20 0,65 площади поверхности нижней пластины, дополнительное тепломассообменное устройство размещено во второй по ходу потока камере напротив патрубка подачи воздуха и выполнено в виде закрепленных на вертикальной перегородке и корпусе верхней и нижней опор, установленных на них верхней и нижней направляющих, последняя из которых установлена с возможностью перемещения посредством тяги, размещенных между направляющими жалюзийных сеток и затвора, шарнирно закрепленного на нижней направляющей и заведенного нижним концом под уровень воды в поддоне, тепломассообменная насадка выполнена в виде перфорированного листа, а вентилятор установлен в патрубке подачи воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к системам оборотного водоснабжения холодильных машин и теплотехнических устройств.

Известен охладитель воды с эжектированием воздуха факелом распыливаемой жидкости. Однако интенсивность теплообмена при охлаждении воды в этом аппарате недостаточно эффективна, особенно в летнее время и при повышенной влажности воздуха. Обусловлено это недостатком свежего воздуха, поступающего в зону контакта через окна эжекторного канала [1]

Известен охладитель воды, в котором вода охлаждается за счет эжекции воздуха. Аппарат имеет две камеры, в одной из них охлаждаемая вода сталкивается с ударной пластиной, распыляется и падает. При этом происходит тепломассообмен с поступающим в результате подсоса воздухом. Воздух, проходя насадку, разделяющую камеры, поступает в другую камеру, из которой он отводится за счет подсоса вентилятора, установленного на выходе из охладителя. При этом возможно регулирование воздушного потока, прошедшего через окно эжектированния за счет заслонки.

Однако это устройство не имеет высокой эффективности вследствие ограниченного количества воздуха, поступающего только через всасывающее узкое окно струйного (эжекторного) канала, в результате не достигается высокая эффективность охлаждения воды из-за низкого коэффициента орошения. Кроме того, в этом устройстве из-за высокого гидравлического сопротивления в потоке воздуха будет иметь место повышенный расход электроэнергии [2]

Цель изобретения повышение эффективности эксплуатации путем интенсификации теплообмена и регулирования энергетических характеристик.

Это достигается тем, что охладитель воды, содержащий корпус, снабженный поддоном с патрубком отвода охлажденной воды, форсунки для распыления воды, размещенные в зоне воздуховходного окна, вертикальную перегородку, установленную в корпусе с зазором относительно уровня воды в поддоне, тепломассообменную насадку, закрепленную между стенками корпуса и нижним участком вертикальной перегородки и разделяющую полость корпуса на две камеры, снабженные автономными патрубками отвода воздуха, вентилятор и каплеуловитель, при этом последние установлены во второй по ходу потока камере, а первая камера разделена посредством отбойной пластины на эжекторный и сепарационный каналы, снабжен двумя сеточными пластинами, дополнительным тепломассообменным устройством и патрубком подачи воздуха, размещенным между насадкой и поддоном, пластины установлены в эжекторном канале одна под другой на расстоянии, равном 40-120 мм, верхняя из них выполнена в центральной части с одним или несколькими отверстиями с суммарной площадью, составляющей 0,20-0,65 от площади поверхности нижней пластины, дополнительное тепломассообменное устройство размещено во второй по ходу потока камере напротив патрубка подачи воздуха и выполнено в виде закрепленных на вертикальной перегородке и корпусе верхней и нижней опор, установленных на них верхней и нижней направляющих, последняя из которых установлена между направляющими жалюзийных сеток и затвора, шарнирно закрепленного на нижней направляющей и заведенного нижним концом под уровень воды в поддоне, тепломассообменная насадка выполнена в виде перфорированного листа, а вентилятор установлен в патрубке подачи воздуха.

Аналогичное техническое решение в смежных областях техники не выявлено.

На фиг. 1 показан общий вид охладителя воды; на фиг. 2 узел тепломассообменных насадок; на фиг. 3 вид по стрелке А на фиг. 1.

Охладитель воды содержит корпус 1, форсунки 2, окно для всасывания эжекторного воздуха из атмосферы 3, тепломассообменные насадки 4 и 5, эжекторный канал 6, сепарационный канал 7, перфорированную перегородку 8, жалюзиные сетки 9, направляющие опоры жалюзи 10, оси крепления жалюзи 11, тягу 12, затвор 13, поддон 14, воздуховодный канал 15, каплеуловитель 16, вентилятор 17, патрубок для слива воды 18, несущую опору жалюзи 19, верхнюю опору крепления жалюзи 20.

Охладитель работает следующим образом.

Горячая вода, идущая на охлаждение, поступает в форсунки 2, распыляется в эжекторном канале 6, образуя факел распыла, который эжектирует воздух из атмосферы через окно 3. Смесь воздуха и воды движется вниз через развитую поверхность капель где происходит тепломассообмен. Крупные капли дробятся в тепломассообменных насадках 4 и 5, повышая эффективность теплопереноса. Увлажненный воздух направляется в сепарационный канал 7, где по ходу его движения вверх происходит каплеотделение, после чего воздух из аппарата под действием движущей силы направленного потока удаляется.

Охлажденная вода поступает на перфорированную перегородку 8, площадь перфорации которой рассчитана таким образом, чтобы при непрерывном сливе воды через перегородку создавался определенный уровень жидкости над поверхностью перегородки, который должен составлять примерно 50-250 мм. Это обеспечивает независимость движения воздуха, поступающего через окно 3, от потока воздуха нагнетаемого вентилятором 17 из атмосферы и подаваемого на жалюзийные сетки 9 и проходящего воздуховодный канал 15.

Равномерно сливаясь через перфорированные отверстия перегородки 8, вода попадает на жалюзийные сетки 9 (либо перфорированные пластины). Жалюзийные сетки укреплены в направляющих опорах 10. Угол их наклона регулируется тягой 12. Это позволяет обеспечить наиболее оптимальные условия дробления капель, их растекания, тепломассообмена и каплеуноса. Направляющие опоры жалюзи закрепляются в несущей опоре жалюзи 19 и верхней опоры крепления жалюзи 20.

Попадая на жалюзийные сетки (или перфорированные пластины) вода равномерно растекается тонким слоем в виде пленки и мелких струек. Через сетки жалюзи продувается свежий воздух из атмосферы, нагнетаемый вентилятором 17. Чтобы избежать проскока воздуха мимо жалюзи предусмотрен затвор 13 в виде плоского щита, работающий автоматически при регулировании угла наклона сеток с помощью тяги 12. Затор закрепляется на оси и отклоняется под действием силы тяжести за счет свободного крепления его на нижней направляющей опоре.

Таким образом, на сетках жалюзи происходит дополнительное охлаждение воды за счет контакта со свежим нагнетаемым вентилятором воздухом. Это количество воздуха согласно экспериментальным данным составляет примерно 10-40% от всасывания воздуха в эжекторный канал. Общий коэффициент эффективности аппарата повышается.

Поток увлажненного воздуха после жалюзи по воздуховодному каналу проходит каплеуловитель 16 и удаляется из аппарата.

Эффективность охлаждения горячей воды в данном техническом решении обеспечивается прежде всего за счет применения в эжекторном канале тепломассообменного блока из двух сеточных насадок, из которых верхняя в центре имеет одно или несколько свободных отверстий, а нижняя свободных отверстий не имеет, причем площадь свободных отверстий верхней насадки F₁ и площадь всей сеточной поверхности нижней насадки F₂ имеют соотношение F₁/F₂=0,20-0,65, а расстояние между насадками может выбираться в интервале 40-120 мм. В результате обеспечивается сохранение гидродинамического напора и увеличивается время контакта фаз.

Дополнительное охлаждение воды происходит на жалюзийных сетках за счет дополнительной порции свежего воздуха, нагнетаемого вентилятором. Смещение воздушных потоков исключается за счет гидравлического затвора в виде слоя жидкости на перфорированной пластине. По эффективности предлагаемое техническое решение, как показал эксперимент, не уступает вентиляторным градирням с насадочными оросителями типа ГПВ.

Преимущества изобретения заключаются в том, что обеспечивается повышение эксплуатационных характеристик как за счет снижения энергетических затрат, так и за счет улучшения условий работы обслуживающего персонала. При этом обеспечивается регулирование тепловой производительности в различное время года (отключается или включается вентилятор как дополнительный резерв охлаждения, снижается давление в форсунках и т.п.). Этого нельзя сказать о пленочных вентиляторных градирнях, где мощность электродвигателя вентилятора выбирается по наиболее жаркому времени года и, следовательно, для остальных временных отрезков года эта мощность оказывается излишней. Отсюда высокий уровень энергозатрат на 1 м³ охлаждаемой воды.

Как показал расчет в предполагаемом техническом решении снижение расхода электроэнергии на 1 м³ воды составляет 10-20%

В предлагаемом охладителе воды основной уровень шума возникает за счет вентилятора. Однако этот шум значительно ниже, чем это имеет место в вентиляторных градирнях, так как мощность вентилятора при сопоставимых расходах воды в охладителе примерно в 5-7 раз меньше.

Кроме того, предлагаемая конструкция существенно дешевле, так как в ней отсутствует насадка для оросителя из дефицитных и дорогостоящих материалов типа мипласт.

По сравнению с эжекторными охладителями данный тип охладителя более универсален, так как обеспечивает более глубокое охлаждение воды и может быть использован в значительно более широких климатических диапазонах и географических районах.

Это особенно существенно при охлаждении конденсаторов холодильных машин в летнее время, обеспечивающих устойчивое термостатирование объектов охлаждения и хранения различных продуктов и сырья на предприятиях агропромышленного комплекса, а также на других объектах.