RU2596076C2

RU2596076C2 - Брызгальные решетки для зон каплепадения или разбрызгивания

Info

Publication number: RU2596076C2
Application number: RU2014105308/06A
Authority: RU
Inventors: Ханно Карл Рудольф РЁТЕР; Детлев Густав КРЁГЕР
Original assignee: Стелленбосский Университет
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2016-08-27
Also published as: JP2014521911A; EP2732232A1; CA2842009A1; US20140151910A1; RU2014105308A; BR112014000875A2; CN103765153A; WO2013011413A1; CN103765153B; US9389030B2; ZA201400015B; JP6411887B2

Abstract

Изобретение относится к области энергетики. Брызгальная решетка включает узел опорной рамы и несколько в общем параллельных элементов, опирающихся на узел рамы, причем каждый из элементов имеет поперечный размер в виде в плане, не превышающий 3 мм, и расстояние между ними на виде в плане, не превышающее 10 мм. Элементы выполнены из пластика, полученного литьем под давлением, и, по выбору, образуют одно целое с кромкой, которая формирует узел опорной рамы или прикреплена к узлу опорной рамы. Элементы представляют собой отдельно изготовленную нить или шнур, опирающийся на кромку, которая образует узел опорной рамы или прикреплена к узлу опорной рамы. Элементы расположены в шахматном порядке в вертикальном направлении. В брызгальной решетке или сборке брызгальных решеток предусмотрены зазоры для прохождения более крупных объектов через брызгальную решетку или сборку брызгальных решеток без захвата решеткой или закупоривания решетки. Изобретение позволяет улучшить тепловые эксплуатационные характеристики градирни. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к брызгальной решетке для использования в промышленном оборудовании, в котором зоны каплепадения или разбрызгивания создаются жидкостью, обычно водой или водным раствором, в форме капель, находящихся в контакте с газом, обычно воздухом, с последующим тепло- и массопереносом между двумя фазами. Такое промышленное оборудование включает градирни, обычно ассоциируемые с теплоэлектростанциями, и применяется к зонам каплепадения или разбрызгивания, в которых капли падают под действием силы тяжести или перемещаются разбрызгивающим устройством.

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

КПД электростанции обычно определяется на этапе проектирования по планируемым тарифам на электроэнергию и издержкам жизненного цикла электростанции. Путем совершенствования технологии издержки жизненного цикла могут быть снижены, таким образом позволяя экономично улучшать КПД электростанции.

Насадки с брызгальными решетками используют в градирнях для повышения тепло- и массопереноса, в частности, когда качество охлаждающей воды плохое. Однако имеющиеся в продаже брызгальные решетки не рассчитаны конкретно на уменьшения размера капель до удовлетворительного эффективного уровня, и капли воды, падающие с известных брызгальных решеток для создания зоны каплепадения под ними, довольно большие. Известные брызгальные решетки имеют большие открытые области, через которые капли могут без столкновения проходить на решетку.

Зоны каплепадения или разбрызгивания включают капли жидкости с полидисперсным распределением размеров, свободно падающие под действием силы тяжести в движущемся или неподвижном газе. В зонах каплепадения под насадками градирен капли падают с основания насадки, тогда как в зонах разбрызгивания капли создаются соплами.

Полуэмпирически было продемонстрировано с использованием вычислительных моделей динамики текучих сред, что эксплуатационные характеристики зон каплепадения градирен и, таким образом, самих градирен могут быть существенно улучшены для разных исследованных случаев путем уменьшения среднего диаметра капель по Заутеру в зоне каплепадения.

Было бы желательно предложить брызгальные решетки, которые можно использовать для улучшения эксплуатационных характеристик зоны каплепадения ниже известной насадки градирни, чтобы этим улучшить тепловые эксплуатационные характеристики градирни и получить уменьшение издержек на электростанции, и которые также можно использовать в любой другой подходящей ситуации с зоной каплепадения или разбрызгивания.

Также было бы желательно предложить брызгальные решетки, подходящие для достижения уменьшения размера многочисленных капель жидкости, свободно падающих под действием силы тяжести в движущемся или неподвижном газе или паре, для улучшения эксплуатационных характеристик тепло- и массопереноса.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложена брызгальная решетка, включающая узел опорной рамы и многочисленные в общем параллельные удлиненные элементы, поддерживаемые узлом рамы, причем каждый из удлиненных элементов имеет поперечный размер, в виде в плане, не превышающий 3 мм, и расстояние между ними в виде в плане, не превышающее 10 мм.

Другие признаки этого аспекта изобретения предусматривают, что удлиненные элементы выполнены или из формованного пластика, который, по выбору, составляет одно целое с кромкой, которая образует узел опорной рамы, или прикреплена к нему, или, альтернативно, что удлиненные элементы выполнены из изготовленной отдельно гибкой нити или шнура, опирающегося на кромку, которая образует узел опорной рамы или прикреплена к нему, причем ширина удлиненных элементов в виде в плане составляет от 1 до 3 мм; что удлиненные элементы расположены в шахматном порядке в вертикальном направлении, чтобы уменьшить падение давления газа на брызгальной решетке; что удлиненные элементы расположены так, чтобы оптимизировать вероятность столкновения капель с удлиненным элементом при прохождении через брызгальную решетку; что в брызгальной решетке или сборке брызгальных решеток предусмотрены зазоры для более крупных объектов, таких как пористые шарики системы очистки трубки конденсатора, чтобы проходить через брызгальную решетку или сборку брызгальных решеток беспрепятственно и без закупоривания решетки; и чтобы минимизировать промежуточные боковые крепления для поддержки удлиненных элементов во избежание формирования узлов, из которых может происходить каплепадение.

Существуют разные возможности расположения брызгальных решеток таким образом, чтобы удлиненные элементы в виде в боковом разрезе занимали разные положения относительно друг друга в зависимости от доступного места и требований. Ниже описаны, только для примера, несколько возможных схем расположения.

В том случае, если более крупных объектов нет, брызгальные решетки могут иметь форму просто горизонтальных панелей. Брызгальные решетки могут быть расположены одним слоем или несколькими слоями, при этом отдельные удлиненные элементы могут быть смещены относительно друг друга в вертикальном направлении, чтобы предусмотреть наилучшую возможность столкновения падающих капель с удлиненным элементом.

В том случае, если необходимо предусмотреть наличие более крупных объектов при в общем плоских панелях, они могут быть несколько наклонены к горизонтали, чтобы получить вертикальные зазоры между нижним концом одной панели и верхним концом следующей панели.

В том случае, если вертикальное пространство более доступно, удлиненные элементы могут быть расположены группами, которые, попеременно, выше и ниже, чтобы предусмотреть зазоры для более крупных объектов между крайним удлиненным элементом одной группы и крайним элементом следующей расположенной выше или ниже группы. Удлиненные элементы в группе могут быть расположены дугообразно, чтобы более крупные объекты, падающие на группу, стремились скатываться к одной или другой стороне этой группы.

Альтернативно, удлиненные элементы могут быть расположены плоскими наклонными группами с наклонными зазорами между группами для прохода более крупных объектов через брызгальную решетку с наклонными группами, покрывающими по существу всю площадь в виде в плане.

В соответствии с вторым аспектом изобретения предложена установка для охлаждения жидкости, включающая в общем вертикальный путь потока, систему распределения охлаждаемой жидкости в его верхней области, известную или сходную насадку ниже системы распределения жидкости, на которую должна поступать охлаждаемая жидкость при использовании, и зону каплепадения под этой известной или сходной насадкой, причем эта установка для охлаждения жидкости отличается тем, что брызгальные решетки, которые описаны выше, установлены в зоне каплепадения над средством для сбора жидкости в нижней области установки.

Другие признаки этого аспекта изобретения предусматривают, что брызгальные решетки расположены на 200 мм - 600 мм ниже насадки и что установка для охлаждения жидкости является градирней, имеющей в ином общеизвестную конструкцию.

Для более полного понимания изобретения разные конфигурации брызгальных решеток будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

Фиг. 1 - изометрический вид двух в общем плоских панелей брызгальных решеток;

Фиг. 2 - схематический вид сбоку одной схемы расположения панелей брызгальных решеток в случае, когда более крупных объектов не предусмотрено;

Фиг. 3 - схематический вид сбоку второй схемы расположения панелей брызгальных решеток в случае наличия более крупных объектов и когда панели имеют наклон к горизонтали;

Фиг. 4 - схематический вид в разрезе одной панели типа, показанного на Фиг. 2;

Фиг. 5 - сходный схематический вид в разрезе брызгальной решетки, удлиненные элементы которой расположены в плоскостях, разнесенных по вертикали;

Фиг. 6 - сходный схематический вид в разрезе брызгальной решетки, удлиненные элементы которой расположены группами, разнесенными по вертикали;

Фиг. 7 - сходный схематический вид в разрезе брызгальной решетки, удлиненные элементы которой расположены в разнесенных наклонных плоскостях; и

Фиг. 8 - вид в разрезе установки для охлаждения жидкости согласно изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СО ССЫЛКАМИ НА ЧЕРТЕЖИ

В простейшем варианте осуществления изобретения, который показан на Фиг. 1, 2 и 4, брызгальная решетка включает пластиковые панели, полученные литьем под давлением, которые в общем обозначены цифрой (1) и каждая из которых включает кромку (2), имеющую несколько образующих с ней одно целое, в общем параллельных удлиненных элементов (3), поддерживаемых кромкой. Каждый удлиненный элемент имеет поперечный размер в виде в плане, не превышающий 3 мм и предпочтительно приблизительно 2 мм и расстояние между ними в виде в плане приблизительно 5 мм.

Удлиненные элементы в этом случае выполнены из пластика, отлитого под давлением, но они могут быть отдельно изготовленной гибкой нитью (или шнуром), опирающейся на кромку. Также в этом варианте осуществления изобретения удлиненные элементы имеют квадратное или прямоугольное поперечное сечение, но могут иметь любую другую подходящую форму поперечного сечения.

В схеме расположения, показанной на Фиг. 1, 2 и 4, брызгальные решетки расположены одним горизонтальным слоем. В таком случае прохождение более крупных объектов через брызгальные решетки не предусмотрено.

Как вариант этой схемы расположения и как показано на Фиг. 5, удлиненные элементы (6) могут быть расположены в двух разных горизонтальных плоскостях (7), причем удлиненные элементы в одном плоскости смещены в вертикальном направлении относительно удлиненных элементов в другой плоскости. Эта схема расположения увеличивает пространство между удлиненными элементами, которое доступно для потока газа через брызгальную решетку.

В случае необходимости пропуска более крупных элементов и как показано на Фиг. 3, в общем плоские панели могут быть немного наклонены к горизонтали, чтобы создать вертикальные зазоры (9) между нижним концом (10) одной панели и верхним концом (11) соседней панели.

В случае более свободного вертикального пространства и как показано на Фиг. 6, удлиненные элементы могут быть расположены группами (14), которые поочередно выше и ниже, так что создаются боковые зазоры (15) для более крупных объектов между крайним удлиненным элементом (16) одной группы и крайним элементом (17) соседней более низкой или более высокой группы. Удлиненные элементы в группе могут быть расположены дугообразно, так что более крупные объекты, попадающие на группу, будут стремиться скатываться на одну или другую сторону группы.

Альтернативно и как показано на Фиг. 7, удлиненные элементы (20) могут быть расположены плоскими наклонными группами с наклонными зазорами (21) между группами для прохождения более крупных объектов через брызгальную решетку. Удлиненные элементы расположены так, чтобы по существу закрывать всю область в виде в плане.

Во всех случаях удлиненные элементы расположены так, чтобы оптимизировать вероятность столкновения с ними капель во время прохождения через брызгальную решетку. Кроме того, минимизируется число промежуточных боковых креплений для поддержки удлиненных элементов во избежание формирования узлов, которые могут способствовать каплепадению.

Теперь со ссылкой на Фиг. 8 чертежей и как предусмотрено вторым аспектом изобретения, установка для охлаждения жидкости, которая может ассоциироваться с известной градирней, включает в общем вертикальный путь потока (23), имеющий в его верхней области систему распределения (24) для охлаждаемой жидкости. Система распределения жидкости распределяет жидкость, обычно горячую воду, по известной насадке (25), по которой должна протекать вода при использовании. Это создает зону каплепадения (26) под насадкой, и брызгальные решетки (27) любого из типов, описанные выше, установлены в зоне каплепадения над средством для сбора жидкости (28) в нижней области установки. Как сказано выше, брызгальные решетки предпочтительно расположены приблизительно на 200 мм-600 мм ниже насадки.

Следует сказать, что КПД теплоэлектростанции сильно зависит от эксплуатационных характеристик ее системы охлаждения. С точки зрения термодинамики снижение температуры пара в конденсаторе или на выходе паровой турбины на 3°C может привести к увеличению более чем на 1% в полной выходной мощности и КПД, в зависимости от эксплуатационных характеристик электростанции или паровой турбины. На электростанциях с мокрыми градирнями это может быть достигнуто путем повышения эксплуатационных характеристик градирни и конденсатора, чтобы понизить температуру охлаждающей воды на входе в конденсатор приблизительно на 3°C, что также приведет к возможному снижению испарения и потерь при продувке на 0,8% из-за пониженной тепловой нагрузки.

Следует понимать, что в вышеописанные примеры изобретения могут быть внесены разные изменения, не нарушающие его объема. Также, брызгальные решетки, предложенные изобретением, могут быть использованы в системах кондиционирования воздуха, дистилляционных колоннах, деаэраторах электростанций и в насадках некоторых типов установок для опреснения морской воды.

Claims

1. Брызгальная решетка, включающая узел опорной рамы и несколько в общем параллельных элементов, опирающихся на узел рамы, причем каждый из элементов имеет поперечный размер в виде в плане, не превышающий 3 мм, и расстояние между ними на виде в плане, не превышающее 10 мм.

2. Брызгальная решетка по п.1, отличающаяся тем, что элементы выполнены из пластика, полученного литьем под давлением, и, по выбору, образуют одно целое с кромкой, которая формирует узел опорной рамы или прикреплена к узлу опорной рамы.

3. Брызгальная решетка по п.1, отличающаяся тем, что элементы представляют собой отдельно изготовленную нить или шнур, опирающийся на кромку, которая образует узел опорной рамы или прикреплена к узлу опорной рамы.

4. Брызгальная решетка по п.1, отличающаяся тем, что ширина элементов в виде в плане составляет от 1 до 3 мм.

5. Брызгальная решетка по п.1, отличающаяся тем, что элементы расположены в шахматном порядке в вертикальном направлении.

6. Брызгальная решетка по п.1, отличающаяся тем, что в брызгальной решетке или сборке брызгальных решеток предусмотрены зазоры для прохождения более крупных объектов через брызгальную решетку или сборку брызгальных решеток без захвата решеткой или закупоривания решетки.

7. Брызгальная решетка по п.6, отличающаяся тем, что решетка имеет некоторое число в общем плоских панелей, которые немного наклонены к горизонтали, чтобы создать вертикальные зазоры между нижним концом одной панели и верхним концом соседней панели.

8. Брызгальная решетка по п.6, отличающаяся тем, что элементы расположены группами, которые попеременно выше и ниже, так что создаются зазоры для более крупных объектов между крайним элементом одной группы и крайним элементом соседней расположенной ниже или выше группы.

9. Брызгальная решетка по п.6, отличающаяся тем, что элементы расположены плоскими наклонными группами с созданием наклонных зазоров между группами для прохождения более крупных объектов через брызгальную решетку, причем наклонные группы закрывают, по существу, всю площадь в виде в плане.

10. Установка для охлаждения жидкости, включающая в общем вертикальный путь потока, систему распределения охлаждаемой жидкости в верхней его области, насадку ниже системы распределения жидкости, по которой должна протекать охлаждаемая жидкость при использовании, и зону каплепадения под насадкой, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна брызгальная решетка по п.1 установлена в зоне каплепадения выше средства для сбора жидкости в нижней области установки.

11. Установка для охлаждения жидкости по п.10, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна брызгальная решетка расположена на 200-600 мм ниже насадки.

12. Установка для охлаждения жидкости по п.11, отличающаяся тем, что установка для охлаждения жидкости является градирней.