Блок оросителя

(19) 1)5 Р 28 Р 25/ ИСАН Б ТЕН исследовазотной про- анического наунститутуктоа П,М.Осипов Т.В.Панчева М.Буравлев ызенкоьмов,ксс, Вцоваельство25/08,СССР984. М ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(57) Использование; в градирнях для охлаждения циркуляционной оборотной воды не предприятиях химической; нефтехимической, газовой и других отраслей промышленности. Сущность изобретения: блок содержит горизонтальные ряды пустотелых . перфорированных элементов, элементы каждого ряда ориентированы ортогонально. относительно элементов смежных рядов и выполнены из полос с неперфорированными продольными кромками, жестко Изобретение относится к энергетике иможет быть использовано в градирнях для охлаждения циркуляционной оборотной воды на предприятиях химической, нефтехимической, газовой, пищевой, медицинской и других отраслей промышленности.Целью изобретения является эксплуатационная надежность путем увеличения жес-.ткости блока. скрепленными между собой с образованием треугольного профиля, кромки полос, образующих боковые грани элементов, выполнены отбортованными и имеющими ширину,составляющую 0,020,06 от высоты элемента, перфорации выполнены с суммарной площадью проходных сечений, составляющей 0,40,8 от площади полосы, Кромки полосы, образующие верхние ребра элемента, наклонены к ней под углом 140.160 . град, а кромки, образующие нижние ребра, под углом 110130 град. Элементы в каждом горизонтальном ряду установлены с зазором, не превышающим ширины элемента. Перфорации полос могут быть выполнены крестообразными и повернутыми относительно продольной оси полосы с образованием углов между последней и продольными и поперечными осями перфорации, составляющих 4565 град, и 2545 град. Кроме того, элементы каждого ряда могут быть установлены сп смещением в шахматном порядке относительно элементов последующего ряда с аналогично ориентированными элементами. 5 з.п., ф-лы, 12 Предлагается блок орос щий горизонтальные ряды форированных элементо профиля, при этом элемент ориентированы ортогональ элементов смежных рядов полос с неперфорированны ми кромками, жестко скреп собой с образованием указа ителя, содержа- пустотелых перв треугольного ы каждого ряда но относительно и выполнены из ми продольны- ленными между нного треуголь 1820167ного профиля, при этом кромки полос образующих боковые грани элементов выполнены отбортованными и имеющими ширину,составляющую 0,02-0,06 от высоты элемента, причем перфорации выполнены с суммарной площадью проходных сечений,составляющей 0,4-0,8 от площади полосы;кромки полосы, образующие верхнее реброэлемента, наклонены к ней под углом 140160", а кромки, образующие нижние ребрапод углом 110-130 О,Элементы в каждом горизонтальном ряду установлены с зазором, имеющим величину, не превышающую ширину элемента; .перфорации полос выполнены крестообразными.Крестообразные перфорации повернуты относительно продольной оси полосы собразованием между последними и продольными и поперечными осями перфораций углов, составляющих соответственно45-65 и 25-45 О.Элементы каждого ряда установлены сосмещением в шахматном порядке относительно элементов последующего ряда с аналогично ориентированными элементами.Выполнение элемента блока оросителяиз перфорированных полос, образующихпризму, когда две смежные верхние полосы,образующие призмужестко соединенымежду собой и плоским основанием и плоским основанием элемента посредствомсвоих продольно-отбортованных неперфорированных кромок и когда отношение ширины продольно-отбортованной кромки квысоте призмы составляет 0,02-0,06, создает жесткую несущую конструкцию, позволя ющую увеличить прочность блока оросителяпо сравнению с блоком того же размера,выполненного беэ продольно-отбортованных кромок. Так, например, блок оросителяразмером 1 х 1 х 1 м, изготовленный с отбортованными кромками шириной 2 мм из листа толщиной 1 мм и площадью живогосечения " 80 , выдерживает статистическую нагрузку в ЗОО кг. Блок оросителя аналогичного размера, выполненный безпродольно-отбортованных кромок, разрушается при нагрузке 100 кг,Блок, выполненный иэ элементов с отбортованными кромками из более тонкого(на 20-25 ф 6) листового материала, будетиметь такую же прочность, что и блок безпродольно-отбортованных кромок, но приэтом экономится 20-25 материала.Выбор соотношения ширины продольно-отбортованной кромки.к высоте призмы(д ) в пределах 002-0,06 определяется слеедующими ограничителями: при соотношении выше верхнего предела( 0,06) увеличивается размер продольно-отбортованнойкромки, который приводит к излишнему расходу металла, что экономически нецелесо 5 образно; уменьшение соотношения ниженижнего предела ( 0,02) технологически неоправданно, так как в этом случае не обеспечивается необходимой жесткостипродольно-отбортованных полос, из кото 10 рых выполнены элементы оросителя.Выполнение элементов блока с отноше. нем площади перфорации грани призмы кплощади грани призмы в пределах 0,4-0,8позволяет снизить гидравлическое сопро 15 тивление оросителя при сохранении высокой интенсивности процессовтепломассообмена.Оптимальность предлагаемого соотношения площади перфорации грани призмы20 к площади грани призмы (1=0,4-0,8) следуетиз результатов, представленных на фиг. 1,На кривой 2 фиг. 1 в интервале 0,4-0,8 происходит относительно небольшое на " 8снижение охлаждающей способности оро 25 сителя, В то же время гидравлическое сопротивление(ЬР) снижается в значительнобольшей степени (на35;) (кривая 1).Дальнейшее увеличение 1 выше 0,8, как этовидно, практически не ведет к снижениюЗО гидравлического сопротивления и в"то жевремя существенно ослабляет жесткостьконструкции, а также приводит к резкомуснижению охлаждающей способности. Резкое снижение охлаждающей способности35 при0,8 объясняется изменением характера течения жидкости и условий взаимодействия контактирующих потоков:переходом от преимущественного пленочного режима течения к капельному. Сниже 40 ние 1 ниже значения 0,4 приводит к резкомуувеличению гидравлического сопротивления ( Ь Р), которое становится выше допустимого значения для вентиляторныхградирен,45 Выполнение элементов оросителя с углом Р, образованным продольно-отработанной кромкой с боковой гранью призмы вверхней. частИ элемента блока оросителя,находящимся в пределах 140-160 и углому, образованным продольно-отбортованной кромкой с нижней гранью призмы-110-130 О, позволяет сохранить достаточную жесткость элемента блока оросителяпри рабочих нагрузках,Заявленные интервалы значений риу поясняются следующим образом, Призначениях углов Р140 и у130 происходит увеличение значения острого угла вверхней части элемента и резкое снижение10 которых образуются элементы блока ороси 15 20 25 30 35 40 45 50 его жесткости, что недопустимо в условияхвозможного обследования блока оросителяградирни в зимнее время, При значенияхуглов 3 160 и у110 угол при вершинеэлемента оросителя уменьшается, в результате чего увеличивается жесткость элемента. Однако при этом одновременнопроисходит неоправданное увеличение металлоемкости блока, а эффективность теплообмена практически не возрастает.Кроме того, при этом происходит неже, лательное увеличение гидравлического сопротивления примерно на 18-23 при е 2м/с. Поэтому значение углов ф 160 иу ( 110 нецелесообразны,Выполнение оснований смежных элементов в ряду с зазором М, находящимся впределах от 2 е до величины 1. + 2 е, где е -ширина продольно-отбортоаанной кромки(е = 3-6 мм); Е - ширина грани призмы элемента оросителя (= 80-140 мм), позволяетосуществить дистанционирование междуэлементами, делает конструкцию оросителяболее.проницаемой для встречных потоковвоздуха и воды. При этом гидравлическоесопротивление при зазоре М - 1. + 2 е и 6сопя уменьшается на 47 Ъ, а вес оросителя- на 50,Выбор дистанционирования между элементами зависит от величины 1 следующимобразом: при 1 ваь = 0,8 величина зазора Мдолжна быть минимальной, т.е. М=2 е, а приЬь =04- М =2 е+.,Зависимость гидравлического сопротивления и охлаждающей способности оросителя от величины зазора М при 1 = 0,4представлена в таблицеИз данных табл. 1 следует, что увеличивать величину зазора М более чем ( + 2 е)нецелесообразно из-за снижения эффективности охлаждения ( Ь ф хотя Ь Р приэтом и снижается на47,Выполнение перфорации полос в.видекрестообразных фигур, благодаря совокупности многочисленных прямых и тупых углов, увеличивается количество точек отрывакапель с поверхности перфорации, способствуя каплеобразованию и, как следствие -увеличению охлаждающей способностиоросителя.Выполнение перфорации в виде крестообразных отверстий с поворотом их вертикальных осей относительно длины полосыобразует зигзагообразные перемычки между перфорациями. Этим обеспечивается дополнительная турбулизация пленки 5жидкости при стекании ее с косых срезов итем самым повышается охлаждающая спо.собность оросителя. При этом увеличивается и число точек каплеобразования из-за более выгодного расположения края отверстий по отношению к стекающей пленке жидкости.Заявленный интервал значений углов а= 45-65 поясняется рис 2,Из данных фиг. 1 следует, что в укаэанном интервале значений а обеспечивается минимальная материалоемкость полос, из теля, т.е, минимальный вес оросителя,Выполнение блока оросителя с одинаково ориентированными в блоке элементами, уложенными по высоте через ряд друг над другом на расстоянии й - Н + 2 е, где Н- высота призмы, ведет при укладке элементов с зазорами в горизонтальном ряду к образованию чередующихся по поперечному сечению сквозных каналов, что в свою очередь обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление блоков оросителя, Дистанционирование расположенных друг над другом и одинаково ориентированных элементов блока на расстоянии, равном й, обеспечивает необходимую жесткость элементов заявляемого оросителя,На фиг, 1 кривая 1 представлена зависимостью гидравлического сопротивления (ЬР) блока оросителя вот Ц 1- отношение площади перфорации к площади полосы); на фиг, 1, кривая 2 представлена зависимость охлаждающей способности оросителя ( Ь т) от ; на фиг, 3 изображен вид в изометрии элемента блока оросителя в виде трехгранной призмы с гранями 3, 4, 5; на фиг. 4 представлен поперечный разрез элемента блока оросителя с углами 1.11 1, где 6, 7, 8 ребра соответствующих граней, Н- высота элемента, 1. - ширина грани призмы, е - ширина продольно-отбортованной кромки полосы, 1. + 2 е - ширина элемента оросителя; на фиг, 5 - узел 1: 12, 15. - верхние продольно-отбортованные кромки, е - ширина продольно-отбортованной кромки, 9, 10 - верхние грани призмы, Р. у - углы, образованные продольно-отбортованной кромкой с гранями призмы; узел 11: 10 -правая, верхняя грань призмы, 11 - основание элемента, 13 - нижняя продольно-отбортованная кромка правой грани, е - ширина и родольно-отбортован ной кромки; узел 1: 9 - левач грань призмы, 11 - основание призмы, 14 - нижняя продольно-отбортованная кромка левой грани. е - ширина продольно-отбортованной кромки; на фиг. 6 - неотбортованная полоса с перфорацией крестообразной формы, которая является основанием элемента, Т - шаг перфорации, й - угол поворота оси крестооб 1820167разной фигуры относительно длины полосы, 3 - неперфорированная часть полосы; на фиг. 7, 8 - примеры перфорации полос с отверстиями различных геометрических форм, где Т - шаг перфорации, 8- неперфорированная часть полосы; на фиг. 9 - вид сбоку оросителя (перфорация условно не показана) при М = 2 е; на фиг. 10 - вид в плане блока оросителя (перфорация условно не показана); на фиг. 11- блок оросителя с зазором между элементами, расположенными друг над другом; на.фиг. 12 - блок оросителя с зазором между элементами со смещением его в каждом последующем ряду на величину, равную половине зазора (шахматное расположение).Ороситель работает следующим образом,Циркуляционная охлаждаемая вода подается на блоки оросителя градирни сверху.Охлаждающий воздух, засасываемый вентилятором, проходит снизу вверх градирни. На поверхности элементов блока оросителя происходит контактирование двух систем вода-воздух.Ломанный контур перемычек на гранях призмы обеспечивает обрыв и постоянное обновление пленки жидкости, турбулизацию потоков.Взаимно перпендикулярное расположение элементов в соседних по высоте рядах а блоке с учетом конструкции элемента исключает интенсивный контакт протекающих потоков. Охлажденная вода в результате тепломассообмена стекает с оросителя и собирается в бассейне.Были проведены испытания блока оросителя размером 500 х 500 х 1000 мм из перфорированых продольно-отбортованн ых полос в виде трехгранных призм с равными гранямиу которых: Ь" 80 мм, - -0,37; е-Змм;.нмм; Ме; Р 150; у 120, 1=0,8.Перфорация выполнена в виде кресто образных отверстий с а= 60,Экспериментальные данные испытаний показали уменьшение гидравлического сопротивления в 1,8 раза по сравнению с прототипом, а материалоемкость - на 75 меньше по сравнению с прототипом, охлаждающая способность соизмерима с прототипом, 1, Блок оросителя, содержащий гори 10 зонтальные ряды пустотелых перфориро 15 20 25. ции выполнены с суммарной площадью 30 35 50 40 45 Продольно-отбортированные полосы изготовлены из нержавеющей стали и сварены между собой точечной сваркой в местах отбортовки, ширина которой составляет 3 мм,Формула изобретения ванных элементов треугольного профиля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью его эксплуатационной надежности путем увеличения жесткости блока, элементы каждого ряда ориентированы ортогонально относительно элементов смежных рядов и выполнены из полос с неперфорированными продольными кромками, жестко скрепленными между собой с образованием указанного треугольного профиля, при этом кромки полос, образующих боковые грани элементов, выполнены отбортованными и имеющими ширину, составляющую 0,02- 0,06 от высоты элемента, причем перфооапроходных сечений, составляющей 0,4-0,8 от площади полосы.2. Блок оросителя по и. 1, о т л и ч а ю щи й с я тем, что кромки полосы, образующие верхнее ребро элемента, наклонены к ней под углом 140-160, а кромкиобразующие нижние ребра, - под углом 110-130,3, Блок по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что элементы в каждом горизонтальном ряду установлены с зазором, имеющим величину, не превышающую ширину элемента.4; Блок по пп, 1-3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что перфорации полос выполнены крестооб разными.5. Блок по пп.14,отличающийся тем, что крестообразные перфорации повернуты относительно продольной оси полосы между последней и продольными и поперечными осями перфораций углов, составляющих .соответственно 45-65 и 25-45,6, Блок по пп, 1-5, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что элементы каждого ряда установлены со смещением в шахматном порядке относительно элементов, последующего рядас аналогично ориентированными элементами;М.Самборск ор Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб,. 4/5 каз 2020 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва. Жтвенно-издательский комбинат "Патент", г, У