close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2724

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2724
(13)
C1
6
(51) F 28C 1/00
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА В
СЕКЦИОНИРОВАННОЙ ГРАДИРНЕ
(21) Номер заявки: 960310
(22) 1996.06.21
(46) 1999.03.30
(71) Заявитель: Академический научный комплекс
"Институт тепло- и массообмена им.
А.В.Лыкова" НАН Беларуси (BY)
(72) Авторы: Фисенко С.П., Жданов В.Л., Солодухин
А.Д., Столович Н.Н., Дашков Г.В., Власов А.В.,
Щербич А.В., Кордуба В.Г., Давиденко В.Ф.,
Мартыненко О.Г. (BY)
(73) Патентообладатель: Академический
научный
комплекс "Институт тепло- и массообмена им.
А.Г. Лыкова" НАН Беларуси (BY)
(57)
Способ интенсификации теплообмена в секционированной градирне путем регулирования расхода воды с
учетом результатов измерения температуры паровоздушной смеси, а также температуры воды на входе в
градирню и в водосборном бассейне, отличающийся тем, что измеряют скорость паровоздушной смеси над
оросителем, температуру этой смеси измеряют также над оросителем, а воду подают в секции периодически
с частотой
f = (1 /( t w + t f ),
где tω - продолжительность подачи воды, выбираемая из условия:
0,3τ < t w < 4τ , причем τ = 2d2/D,
BY 2724 C1
где d - расстояние между соседними щитами оросителя;
D - коэффициент диффузии водяного пара;
tf = L / υ - продолжительность паузы;
L - высота щитов оросителя;
V- скорость паровоздушной смеси над оросителем.
Фиг. 1
BY 2724 C1
(56)
1. А.с. СССР 712642, МПК F 28C 1/00, 1978.
2. А.с. СССР 1809278, МПК F 28C 1/00, 1993 (прототип).
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в градирнях для повышения эффективности их работы.
Известно техническое решение [1] по интенсификации охлаждения жидкости воздухом путем перераспределения последнего по секциям вытяжной башни. Однако это конструктивное решение реализуется в
случае охлаждения малых объемов воды.
Известен способ повышения эффективности работы градирни [2], принятый в качестве прототипа, в котором измеряют температуру воды на входе в градирню и в водосборном бассейне, температуру и влажность
воздуха на входе в градирню и изменяют расход воды в секциях градирни в зависимости от соотношения
температуры воды на входе и выходе из градирни. Недостатком способа является постоянный во времени
расход воды по секциям, что обуславливает взаимодействие охлаждаемой воды с воздухом, в котором высока концентрация паров воды. В результате эффективность охлаждения воды снижается.
Задача, которую решает заявляемое изобретение, состоит в увеличении эффективности охлаждения воды
в градирне за счет периодического изменения расхода охлаждаемой воды в каждой секции.
Указанная задача осуществляется тем, что в секционированной градирне измеряют скорость паровоздушной смеси над оросителем, температуру этой смеси градирни измеряют также над оросителем, а воду
подают в секции периодически с частотой f = l/(tw+tf), где tw - продолжительность подачи воды, выбираемая
из условия 0,3 τ< tw< 4τ, причем τ = 2d2/D, где d - расстояние между соседними щитами оросителя; D - коэффициент диффузии водяного пара; tf = L /V - продолжительность паузы; L - высота щитов оросителя; V скорость паровоздушной смеси над оросителем.
Изобретение поясняется графическим материалом. На фиг.1 схематично изображена градирня, 1 - башня
градирни; 2 - водораспределительная система; 3 - щиты оросительного устройства, 4 - водосборный бассейн,
5 - датчики контроля температуры воды, поступающей в градирню, 6 - датчики контроля температуры воды
в водосборном бассейне, 7, 8 - датчики измерения температуры и скорости воздуха над оросительной системой, соответственно; 9 - регулируемый вентиль. На фиг.2 представлена зависимость коэффициента S от периода Т изменения расхода охлаждаемой воды (1 - при прямоугольной форме изменения расхода, 2 - при синусоидальном законе изменения расхода во времени).
Градирня содержит башню 1 с размещенной в ней секционированной водораспределительной системой
2 с разбрызгивателями и системой щитов 3 оросительного устройства. В нижней части градирни расположен
водосборный бассейн 4. На водораспределителе 2 и в бассейне 4 установлены датчики 5 и 6 для измерения
температуры воды, соответственно. Над оросительным пространством градирни установлены датчики определения скорости 7 и температуры 3 паровоздушной смеси. На каждой секции водораспределительной системы 2 установлен управляемый вентиль 9 для регулирования расхода проливаемой воды.
Подаваемая через водораспределитель 2 на охлаждение вода разбрызгивается во внутреннем объеме градирни. Капли и струи воды, падая, осаждаются на щитах 3, образуя пленку, стекающую в водосборный бассейн 4. Щиты 3 установлены на небольшом расстоянии между собой, образуя каналы для прохода охлаждающего воздуха. Температура воды в водораспределительной системе и в водосборном бассейне
измеряется датчиками 5 и 6, соответственно. Воздух, поднимаясь вверх, взаимодействует со струйками и каплями воды в каналах между щитами и с пленочным течением нагретой воды стекающей по поверхности
щитов 3. В результате диффузии паров воды воздух насыщается ими. Эффективность испарительного охлаждения воды паровоздушным потоком снижается тем больше, чем выше поднимается этот поток. Скорость
и температура паровоздушной смеси над оросительной системой 2 измеряется датчиками 7 и 8, соответственно.
Время, за которое воздух насыщается водяными парами в первом приближении можно записать:
τ =2d2D,
где d - расстояние между двумя соседними щитам; D - коэффициент диффузии водяных паров, который является функцией температуры.
Возможность повышения к.п.д. градирни связана с увеличением времени взаимодействия воды с воздухом, который не насыщен парами воды. Это, в частности, достигается прекращением (уменьшением) пролива воды на некоторое время с помощью управляемого вентиля 9, сохраняя при этом средний расход воды Qw
за период. Т. е. от стационарного режима работы градирни переходят к периодическому. За время прекращения расхода воды в одной из секций тяга градирни, определяемая перепадом температуры между воздухом на входе в градирню и внутри ее, сохраняется, поскольку в других секциях вода продолжает проливаться. Это обуславливает обновление воздуха в этой секции в зоне взаимодействия его с водой. Поскольку
2
BY 2724 C1
определяющее влияние на процесс охлаждения воды имеет теплообмен между взаимодействующими фазами
в межщитовых каналах, продолжительность паузы tf, в основном, определяется временем, за которое воздух
сменяется в каналах. Второй важный параметр, определяющий период изменения расхода воды Т - это продолжительность подачи воды tw. Таким образом, Т = tw+tf. На эффективность охлаждения воды влияет не
только величина концентрации паров воды в воздушном потоке, но и соотношение расходов воды и воздуха
q = Qw/Qa. При малых временах пролива tw<τ, воздух мало насыщен парами воды, но реализуется высокая
мгновенная плотность орошения (за малые промежутки времени реализуется расход воды, равный расходу в
стационарном режиме), т. е. большое значение q, что отрицательно сказывается на эффективности охлаждения. Действительно, коэффициент теплового действия градирни η равен:
η = ∆Tw / ∆T0 ,
где ∆T w - понижение температуры воды в градирне; ∆T 0 - максимально возможное снижение температуры воды из термодинамических условий. Для градирни, работающей в стационарном режиме коэффициент
теплового действия можно записать в виде:
η = a / (1 + b1q ) ,
где а - максимальное значение теплового к.п.д; b1 - параметр, определяемый экспериментально из тепловых
измерений методом идентификации.
В нестационарном режиме параметр b1 становится функцией времени. Аппроксимируем эту функцию
квадратичной зависимостью, при этом будем обозначать коэффициент перед отношением расходов как b(t):
b(t)=b0(l+αt2/τ2),
где b0 = (b1q-l)/2q. Коэффициент b0 определен из условия, что к.п.д. градирни, при устранении эффекта насыщения, в два раза превышает к.п.д. градирни, работающей в стационарном режиме. Из условия b(τ)=b1,
определяется параметр α = b1/b0-1.
В качестве параметра эффективности работы градирни при периодическом изменении расхода естественно принять отношение потоков энтальпий:
S = Нw/Н,
где поток энтальпий Н в стационарном режиме работы градирни равен:
Нw= Qwcw ∆ Tw = Const.
(cw - теплоемкость воды), а поток энтальпий при периодическом изменении расхода:
Hw=cw∫Qw(t) ∆ Tw(t)dt.
С учетом определения коэффициента теплового действия градирни, поток энтальпий в периодическом
режиме можно записать:
Hw=Qcw ∆ T0∫[f(t)/(l + b(t)f(t))]dt,
где функция f(t) описывает динамику изменения расхода воды во времени в секции градирни.
Эффект охлаждения тем выше, чем ближе величина tw к значению τ (Фиг. 2). Данные расчеты выполнены
для градирни типовой конструкции, используемой на Минской ТЭЦ-4. Время tf = 2 с, τ=20 с, что соответствовало длине щитов 4 м и расстоянию между щитами 2 см. Переход от прямоугольного к синусоидальному
закону изменения расхода воды (кривая 1 и 2) в большей степени отвечает реальным условиям работы
управляемого вентиля 9. Эффективность при этом несколько падает (порядка 10 %.). Причина в снижении
соотношения Q0/Qw за время пролива, вследствие изменения амплитуды Qw. Очевидно, что время открытия и
закрытия tp вентиля 9, может влиять на эффективность охлаждения, если оно много больше, чем требуемое
время пролива воды tw. Это время определяется не только характеристикой механической системы привода
вентиля 9, но и необходимостью предотвращения гидравлического удара в трубах водораспределительной
системы 2. Разбиение системы 2 на достаточно большое число секций позволяет время tp уменьшить настолько, что оно уже не будет влиять на эффективность охлаждения. Таким образом, переход от режима работы градирни при стационарном проливе воды к режиму работы с периодическим изменением расхода во
времени увеличивает эффективность охлаждения. Преимущество периодического режима работы градирни
по сравнению со стационарным сохраняется до значений tw < 4 т.
3
BY 2724 C1
Фиг. 2
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
144 Кб
Теги
by2724, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа