каплеуловитель градирни

Формула изобретения

Каплеуловитель градирни, содержащий решетку вертикально установленных и жестко соединенных между собой пластин U-образного профиля, каждая из которых образована прямолинейными и вертикальными крайними верхним и нижним участками, сопряженными с расположенными между ними и сопряженными между собой верхним и нижним прямолинейными средними участками, выполненными под углом к вертикальной плоскости, в которой находятся крайние участки, при этом высота крайнего верхнего участка больше высоты крайнего нижнего участка, углы наклона к вертикальной плоскости средних участков выполнены одинаковыми или разными и составляют от 15 до 75°, а радиус сопряжения крайних участков с наклонными участками равен радиусу сопряжения наклонных участков между собой, отличающийся тем, что вдоль края каждого крайнего участка выполнен плавно сопряженный с последним гофр, обращенный выпуклостью в сторону прогиба U-образного профиля, при этом отношение ширины гофра к глубине U-образного профиля составляет от 0,07 до 0,08, отношение высоты гофра к глубине U-образного профиля составляет от 0,04 до 0,06, отношение радиуса сопряжения крайних участков с наклонными участками и наклонных участков между собой к глубине прогиба U-образного профиля составляет от 0,45 до 0,55, отношение высоты пластины к глубине U-образного профиля составляет от 4,2 до 5, отношение высоты крайнего верхнего участка к высоте крайнего нижнего участка составляет от 1,5 до 1,7, а шаг установки пластин в решетке составляет 1,1-1,2 глубины U-образного профиля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для оптимизации процесса улавливания влаги в противоточных башенных и вентиляторных градирнях при незначительном аэродинамическом сопротивлении проходу воздуха.

Известен водоуловитель градирен, состоящий из пластин U-образного профиля с направляющими линейными участками на краях пластин (см. авторское свидетельство SU № 1462080, кл. F28F 25/04, опубл. 28.02.1989).

Основным недостатком этого решения является высокое аэродинамическое сопротивление проходу воздуха в связи с наличием резких угловых поворотов между элементами пластин и отсутствием плавных, криволинейных сопряжений между ними.

Наиболее близким к изобретению является водоуловитель градирни, содержащий решетку вертикально установленных и жестко соединенных между собой пластин U-образного профиля, каждая из которых образована прямолинейными и вертикальными крайними верхним и нижним участками, сопряженными с расположенными между ними и сопряженными между собой верхним и нижним прямолинейными средними участками, выполненными под углом вертикальной плоскости, в которой находятся крайние участки, при этом высота крайнего верхнего участка больше высоты крайнего нижнего участка, углы наклона к вертикальной плоскости средних участков выполнены одинаковыми или разными и составляют от 15 до 75°, а радиус сопряжения крайних участков с наклонными участками равен радиусу сопряжения наклонных участков между собой (см. патент RU № 2178134, кл. F28F 25/08, 10.01.2002).

Однако и этот водоуловитель имеет сравнительно высокое аэродинамическое сопротивление проходу воздуха в связи с небольшим расстоянием между пластинами решетки. Кроме того, пластины решетки имеют недостаточную жесткость, обусловленную отсутствием ребер жесткости на краях пластин, что вызывает возникновение изгибающего момента и, как следствие этого, может привести к деформации водоуловителя в процессе его монтажа и эксплуатации. Кроме этого наличие вертикальных прямолинейных крайних участков не позволяет сформироваться устойчивой пленки воды на поверхности пластин, что также снижает эффективность улавливания капель воды.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация расстояния между пластинами и формы выполнения пластин решетки каплеуловителя, а также повышение жесткости его пластин.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является снижение аэродинамического сопротивления и повышение эффективности улавливания капель воды.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что каплеуловитель градирни содержит решетку вертикально установленных и жестко соединенных между собой пластин U-образного профиля, каждая из которых образована прямолинейными и вертикальными крайними верхним и нижним участками, сопряженными с расположенными между ними и сопряженными между собой верхним и нижним прямолинейными средними участками, выполненными под углом вертикальной плоскости, в которой находятся крайние участки, при этом высота крайнего верхнего участка больше высоты крайнего нижнего участка, углы наклона к вертикальной плоскости средних участков выполнены одинаковыми или разными и составляют от 15 до 75°, а радиус сопряжения крайних участков с наклонными участками равен радиусу сопряжения наклонных участков между собой, при этом вдоль края каждого крайнего участка выполнен плавно сопряженный с последним гофр, обращенный выпуклостью в сторону прогиба U-образного профиля, при этом отношение ширины гофра к глубине U-образного профиля составляет от 0,07 до 0,08, отношение высоты гофра к глубине U-образного профиля составляет от 0,04 до 0,06, отношение радиуса сопряжения крайних участков с наклонными участками и наклонных участков между собой к глубине прогиба U-образного профиля составляет от 0,45 до 0,55, отношение высоты пластины к глубине U-образного профиля составляет от 4,2 до 5, отношение высоты крайнего верхнего участка к высоте крайнего нижнего участка составляет от 1,5 до 1,7, а шаг установки пластин в решетке составляет 1,1-1,2 от глубины U-образного профиля.

В ходе проведенного исследования было установлено, что кроме формы самого U-образного профиля существенное значение имеет форма выполнения крайних прямолинейных участков пластин. При этом представляется возможным решить сразу две задачи: повысить жесткость пластин и повысить эффективность улавливания капель воды. Создание пленки воды на поверхности пластины позволяет повысить эффективность улавливания капель из обтекающего пластины потока воздуха и пара. Было выявлено, что выполненный вдоль края прямолинейного участка гофр позволяет стабилизировать пленку воды на поверхности пластины. В ходе проведенного исследования были испытаны пластины с гофром различной высоты и ширины и с различными радиусами сопряжения криволинейных и прямолинейных участков пластины. Наиболее оптимальными оказались соотношения размеров, которые приведены выше. Превышение указанных выше соотношений размеров приводит при одной и той же стабильной пленке воды на поверхности пластины к росту аэродинамического сопротивления решетки из U-образных пластин на 10-15% и, как следствие, к снижению эффективности охлаждения жидкой среды в градирне. Выполнение гофров вдоль края пластины с соотношением размеров меньше указанного выше диапазона не позволяет сформировать стабильную пленку воды на всей поверхности пластины. Как следствие, имеет место резкое снижение эффективности улавливания капель воды. Дополнительного снижения аэродинамического сопротивления удалость добиться за счет увеличения расстояния между пластинами в решетке. Удивительной особенностью решетки оказалось то, что расстояние между пластинами может превышать глубину U-образного профиля на 10-20% без снижения эффективности улавливания капель воды.

На фиг.1 представлен поперечный разрез пластины U-образного профиля.

На фиг.2 представлен поперечный разрез решетки каплеуловителя из вертикально установленных пластин U-образного профиля.

Каплеуловитель градирни содержит решетку вертикально установленных и жестко соединенных между собой пластин 1 U-образного профиля, каждая из которых образована прямолинейными и вертикальными крайними верхним 2 и нижним 3 участками, сопряженными с расположенными между ними и сопряженными между собой верхним 4 и нижним 5 прямолинейными средними участками, выполненными под углом к вертикальной плоскости, в которой находятся крайние участки 2 и 3, при этом высота "h" крайнего верхнего участка 2 больше высоты "h ₁" крайнего нижнего участка 3. Углы наклона " " к вертикальной плоскости средних участков 4 и 5 выполнены одинаковыми или разными и составляют от 15 до 75°. Радиус "r" сопряжения крайних участков 2 и 3 с наклонными участками 4 и 5 равен радиусу "R" сопряжения наклонных участков 4 и 5 между собой. Вдоль края каждого крайнего участка 2 и 3 выполнен плавно сопряженный с последним гофр 6, обращенный выпуклостью в сторону прогиба U-образного профиля. Пластины 1 соединены в решетку с помощью стержней 7. Отношение ширины "b" гофра 6 к глубине "В" U-образного профиля составляет от 0,07 до 0,08, отношение высоты "h₂ " гофра 6 к глубине U-образного профиля составляет от 0,04 до 0,06, отношение радиуса сопряжения крайних участков 2 и 3 с наклонными участками 4 и 5 и наклонных участков 4 и 5 между собой к глубине прогиба U-образного профиля составляет от 0,45 до 0,55, отношение высоты "H" пластины 1 к глубине U-образного профиля составляет от 4,2 до 5, отношение высоты крайнего верхнего участка 2 к высоте крайнего нижнего участка 3 составляет от 1,5 до 1,7, а шаг "S" установки пластин 1 в решетке составляет 1,1-1,2 от глубины U-образного профиля.

Каплеуловитель работает следующим образом. Восходящий поток влажного воздуха попадает снизу в вертикальные каналы между нижними крайними прямолинейными нижними участками 3 соседних пластин 1, пройдя которые, плавно поворачивается в криволинейном канале, образованном U-образным профилем пластин 1. При этом происходит коагуляция и укрупнение капель воды. Далее при движении воздушного потока в криволинейных каналах между верхними средними участками 4 и в верхних прямолинейных каналах между верхними крайними участками 3 происходит окончательная осушка воздуха за счет гравитационной сепарации. Осевшая на поверхности пластин 1 вода стекает вниз и возвращается в оборотный цикл. То, что крайние участки 2 и 3 могут не находиться в одной вертикальной плоскости, смещает центр тяжести профиля пластины 1 к вертикали, проходящей через линию ее опоры, повышает жесткость профиля и решетки в целом. Наличие в каплеуловителе входных и выходных вертикальных каналов 9 и 13 исключает образование турбулентности воздуха и снижает аэродинамическое сопротивление.