close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2028

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2028
(13)
C1
6
(51) F 28C 1/04
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
ГРАДИРНЯ
(21) Номер заявки: 950017
(22) 09.01.1995
(46) 30.03.1998
(71) Заявитель: Академический научный комплекс "Институт тепло и массообмена им.
А.В.Лыкова" АНБ (BY)
(72) Авторы: Власов А.В., Жданов В.Л., Павлюкевич
Н.В., Писарчук И.И., Солодухин А.Д., Слежевский Ю.М., Фисенко С.П., Хомич А.С. (BY)
(73) Патентообладатель: Академический
научный
комплекс "Институт тепло- и массообмена им.
А.В.Лыкова" АНБ (BY)
(57)
Градирня, содержащая башню, на боковой поверхности которой расположены воздуховходные окна с
установленными жалюзями, наклоненными внутрь градирни, отличающаяся тем, что нижние жалюзи установлены под углом 5-10° к горизонту, а верхние - 40-45°.
(56)
1. А.с. СССР 435442, МКИ F28С 1/00, 1974.
Фиг. 1
Изобретение относится к теплоэнергетике и может найти применение при модернизации существующих
градирен.
Известно техническое решение (пат. № 2337236 ФРГ, МКИ F28С l/00), когда для формирования направления входящего в градирню воздушного потока, жалюзи в воздуховходных окнах устанавливались с наклоном к внешнему контуру башни. Поток охлаждающего воздуха после прохождения окон получал
восходящее направление. Недостатком этого решения является уменьшение времени контакта взаимодействующих сред (жидкость-воздух).
BY 2028 C1
Известно техническое решение (используемое на действующих башенных градирнях), когда охлаждающий воздушный поток проходит через жалюзи, установленные в воздуховходных окнах под нулевым углом
к горизонту. Недостатком этого решения является рост сопротивления каналов между жалюзями с увеличением расстояния от земли, из-за несовпадения направления каналов с направлением линий тока воздушного
потока на входе в воздуховходные окна.
Наиболее близким, выбранным в качестве прототипа, является техническое решение (А.с. СССР №
435442, МКИ F28С l/00), когда в воздуховходные окна устанавливались наклоненные вовнутрь градирни
жалюзи, образующие прямоугольные каналы. Недостатком этого решения является то, что все жалюзи устанавливались под одинаковым углом к горизонту. Поскольку кривизна линий тока воздушного потока на
входе в окна изменяется по высоте, часть каналов между жалюзями не совпадает с направлением линий тока. В результате возникает дополнительное сопротивление на входе в воздуховходные окна перед жалюзями. Это приводит к снижению общего расхода охлаждающего воздуха и эффективности работы градирни.
Задача, которую решает заявляемое изобретение, состоит в увеличении эффективности охлаждения воды в
градирне за счет прироста общего расхода охлаждаемого воздуха, проходящего через воздуховходные окна.
Указанная цель достигается тем, что нижние жалюзи установлены под углом 5-10° к горизонту, а верхние 40-45°.
Изобретение поясняется графическим материалом. На фиг.1 представлено распределение линий тока воздушного потока перед воздуховходным окном градирни, 1-окно, 2-жалюзи, 3-корпус градирни, 4-оросительная
система. На фиг.2 представлено безразмерное распределение скорости воздушного потока по высоте окна на
расстоянии от него 1,3 м (обезразмеривание выполнено на величину скорости на высоте 1 м). На фиг.3 представлено распределение линий тока в сечении воздуховходных окон градирни, когда жалюзи наклонены
внутрь градирни на 10° к горизонту.
В градирне, в том числе на уже действующих, в каждом воздуховходном окне 1 по его высоте установлены
наклоненные вовнутрь градирни жалюзи 2. Жалюзи установлены с переменным углом к горизонту по высоте
окна так, чтобы направление каналов между ними максимально совпадали с направлением воздушного потока
на соответствующей высоте от земли. Этим обеспечивается минимальное входное сопротивление жалюзей и
максимально возможный расход охлаждающего воздуха. Вблизи поверхности земли воздушный поток практически не имеет угловой составляющей. На высоте ≅ 1м линии тока имеют наклон ≅ 5 -10°, а далее угол возрастает приблизительно на 10-15° на каждый метр высоты (фиг.1). В сответствии с линиями тока первые жалюзи
устанавливаются под углом 5-10°, а каждые последующие - с увеличением угла на 10-15° от предыдущих. При
этом угол наклона последних жалюзей не должен быть больше 40-45°, поскольку в противном случае он будет
блокировать поступление воздуха в канал между ней и верхней поверхностью окна.
Воздушный поток, попадая в подоросительное пространство градирни, находится под воздействием температурного градиента. Нагреваясь, он начинает подниматься вверх. Восходящие воздушные потоки препятствуют
поступлению свежего воздуха по каналам между жалюзями и тем в большей степени, чем выше расположены
каналы и чем ближе восходящий поток к воздуховходным окнам. Воздушная завеса практически блокирует поступление охлаждающего воздуха через крайние верхние жалюзи, что нашло свое отражение в распределении
скорости воздушного потока перед окном (фиг.2). Скорость максимальна внизу окна, а вверху направлена из
градирни (на фиг.2 этот факт проявляется в отрицательном значении безразмерного отношения скоростей). В результате общий расход воздуха, поступающий через окна, снижается. Очевидно, что чем дальше от боковой поверхности башни градирни начнется подъем воздушного потока, поступающего в градирню, тем в меньшей
степени будет проявляться блокирующий эффект воздушной завесы из теплого воздуха. Глубина проникновения
воздушного потока в градирню напрямую зависит от его импульса количества движения, который пропорционален квадрату скорости потока воздуха на входе в градирню. Увеличение скорости воздушного потока на выходе из воздуховходных окон, при прочих равных условиях, достигается созданием конфузорности каналов.
Настоящее техническое решение, за счет установки щитов в окнах под разными углами к горизонту, предопределяет конфузорность каналов. Рост скорости, в свою очередь, приводит к более глубокому проникновению потока
в градирню. Следствием этого является перемещение тепловой воздушной завесы от внутренней поверхности окон
вглубь градирни и "разблокирование" верхних сечений воздуховходных окон. В результате возрастает общий расход охлаждающего воздуха через градирню и, в тоже время, расширяется площадь контакта воздуха с распыливаемой водой, за счет вовлечения во взаимодействие центрального объема градирни, куда в обычных условиях
поток воздуха почти не проникает. Все это обуславливает повышение эффективности охлаждения воды.
2
BY 2028 C1
Эффективность предлагаемого технического решения демонстрируется на примере башенной градирни
Минской ТЦ-4. Внутренний радиус корпуса башни в подоросительном пространстве равен 33 м. Распределение скоростей на входе в воздуховходные окна приведено на фиг.2.
Поток воздуха между двумя жалюзями, установленными горизонтально, можно рассматривать, как
плоское течение. Траектория этого течения в вертикальной плоскости определяется уравнением:
dz I z
,
(1)
=
dx I x
где z и x - вертикальная и горизонтальная координаты; Iz и Ix - вертикальная и горизонтальная составляющая вектора потока импульса.
Ix=h⋅ρWW,
где W - скорость воздуха, h - расстояние между щитами.
Вертикальная составляющая потока импульса Iz создается под воздействием силы Архимеда и уравнение
(1) приобретает вид [1]:
β∆Tq x 3
+z(0) ,
(2)
hw 2 6
где β - коэффициент теплового расширения, ∆Т - средний перепад температуры воздуха; q - ускорение
свободного падения; z(0) - начальная координата траектории потока воздуха.
Поток воздуха, проходящий между жалюзями, наклоненными под углом ϕ к горизонту, приобретает начальную вертикальную компоненту:
z(x) =
Iz0=hρWWsinϕ.
Горизонтальная составляющая потока импульса также изменяется:
Ix=hρWWcosϕ
и уравнение траектории z(x,ϕ) принимает вид:
z(x, ϕ) =
β ∆Tq x 3
− xtgϕ+ z(0)
hw 2 cosϕ 6
(3)
Расчеты по (2) и (3) показали, что при наклоне жалюзей под углом 10°, скорости потока w=8 м/с и
z(0)=1 м, поток воздуха, испытывая воздействие силы Архимеда, поднимается до высоты z=5 м (Ix), на
которой расположены водораспределительные щиты, проходя расстояние в горизонтальном направлении
более чем на 3 м больше, чем в случае, когда поток входит в градирню под нулевым углом (табл.1). Тем
самым увеличивается площадь сечения подоросительного пространства (Sп), где имеет место взаимодействие охлаждаемой воды и потока воздуха (So - полная площадь сечения подоросительного пространства). При угле наклона жалюзей 10° прирост площади составляет более 10% (табл.1).
Таблица 1
ϕ
Ix
Sп/So
0
17,2
0,77
5°
19,4
0,83
10°
21,05
0,88
15°
23,3
0,904
Увеличение угла наклона нижней жалюзи более 15° не имеет смысла, так как воздушный поток начинает
взаимодействовать с поверхностью воды в бассейне и траектория потока с ростом угла не изменяется.
Более глубокое проникновение воздушного потока во внутреннее пространство градирни обуславливает,
в свою очередь, удаление тепловой завесы (восходящего потока воздуха) от воздуховходных окон. Тем самым улучшаются условия проникновения окружающего воздуха между верхними жалюзями. На фиг.3
представлена картина линий тока на входе воздуховходных окон в реальной градирни, когда угол наклона
жалюзей был равен 10°.
3
BY 2028 C1
Фиг. 2
Фиг. 3
Cоставитель Л.С. Зайкова
Редактор Т.А. Лущаковская
Корректор Т.Н. Никитина
Заказ 0010
Тираж 20 экз.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
176 Кб
Теги
by2028, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа