[go: up one dir, main page]

RU2263863C2 - Method of cooling a temperature of water in the heat-mass exchange aggregates, for example in cooling towers - Google Patents

Method of cooling a temperature of water in the heat-mass exchange aggregates, for example in cooling towers Download PDF

Info

Publication number
RU2263863C2
RU2263863C2 RU2003131240/06A RU2003131240A RU2263863C2 RU 2263863 C2 RU2263863 C2 RU 2263863C2 RU 2003131240/06 A RU2003131240/06 A RU 2003131240/06A RU 2003131240 A RU2003131240 A RU 2003131240A RU 2263863 C2 RU2263863 C2 RU 2263863C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
cooling
frequency
molecules
acoustic
Prior art date
Application number
RU2003131240/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003131240A (en
Inventor
А.И. Гавриков (RU)
А.И. Гавриков
В.А. Калатузов (RU)
В.А. Калатузов
А.В. Киташев (RU)
А.В. Киташев
В.Н. Андрианов (RU)
В.Н. Андрианов
Н.В. Теплоухова (RU)
Н.В. Теплоухова
В.И. Рыжов (RU)
В.И. Рыжов
Original Assignee
Гавриков Александр Ильич
Калатузов Владимир Анатольевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Гавриков Александр Ильич, Калатузов Владимир Анатольевич filed Critical Гавриков Александр Ильич
Priority to RU2003131240/06A priority Critical patent/RU2263863C2/en
Publication of RU2003131240A publication Critical patent/RU2003131240A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2263863C2 publication Critical patent/RU2263863C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

FIELD: cooling towers and systems of water recirculation of industrial enterprises.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to the method of cooling a temperature of water in the heat-exchange aggregates, for example, in cooling towers and may be used in the systems of water recirculation of industrial enterprises. The method of cooling a temperature of water in the heat-exchange aggregates provides for the action by airflows on an evaporated surface of water. At that the surface of water in addition is exposed to a high-frequency ultrasonic action using the frequencies corresponding or multiple to the frequencies of the natural thermal oscillations of molecules of water: VA = Vnto·n and VA = Vnto /n, where: VA - frequency of acoustic oscillations; Vnto - frequency of natural thermal oscillations:
Figure 00000003
where: i - average number of the intermolecular spacing intervals passed by a molecule or a particle till their concussion; L - a distance between the centers of molecules; d - a diameter of a molecule; k - Boltzmann constant; T-thermodynamic temperature of water; m - a molecular (corpuscle) mass; n - an integer 1,2,3,4,5, etc., at that with an amplitude of an oscillation displacement of the acoustic waves, equal or exceeding the value of the intermolecular spacing interval, at which the forces of attraction between the molecules of the water are insignificantly small: A ≥ l, where: A - is an amplitude of an oscillation displacement of the acoustic waves; l - a spacing interval between molecules of water, at which forces of attraction between them are insignificantly small: l ≈ 10-9 m. The high-frequency acoustic action on the evaporated surface is conducted simultaneously in two mutually intersecting directions. At that one of the directions is tangential to the evaporated surface. The high-frequency acoustic action on the evaporated surface is conducted mainly in the direction of motion of the aerodynamic airflows of the cooling tower. The evaporated surface is exposed to the high-frequency acoustic action frontally with an intensity level ≥ 145 dB, and tangentially - with a level of intensity ≥ 120 dB. The invention allows to raise intensity of cooling of water.
EFFECT: the invention ensures an increase of intensity of cooling of water.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к градирням, и может быть использовано в оборотных системах водоснабжения промышленных предприятий.The invention relates to a power system, in particular to cooling towers, and can be used in circulating water systems of industrial enterprises.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Известен брызгательный бассейн (см. патент Российской Федерации №2168133, МПК F 28 С 1/00, 2001), содержащий напорный коллектор с группами разбрызгивающих сопел в виде рядов, в нижней части которого подключены трубопроводы с эжекторами, на внутренней поверхности расширяющейся части каждого из которых выполнены винтообразные канавки, а сам эжектор установлен на поплавке и посредством гибкой гофрированной вставки соединен со стояком, кроме того, эжектор своей камерой смешивания соединен с пульсатором, а на дне бассейна установлены резонаторы Т-образной формы, состоящие из вертикальной упругой пластины, в нижней части закрепленной к постаменту, а в верхней части подвижно соединенной с пропеллером-поплавком, выполненным в виде спиралевидного вибратора.Known spray basin (see patent of the Russian Federation No. 2168133, IPC F 28 C 1/00, 2001), containing a pressure header with groups of spray nozzles in the form of rows, in the lower part of which are connected pipelines with ejectors, on the inner surface of the expanding part of each which have helical grooves, and the ejector is mounted on a float and is connected to the riser by means of a flexible corrugated insert, in addition, the ejector is connected to the pulsator by its mixing chamber, and T-resonators are installed at the bottom of the pool azine form, consisting of a vertical elastic plate fixed in the lower part to the pedestal, and in the upper part movably connected to the propeller-float, made in the form of a spiral vibrator.

Недостатком данного технического решения является низкая эффективность охлаждения воды из-за снижения тепломассобмена во всем пространстве брызгательного бассейна, обусловленная отсутствием организованных естественных восходящих потоков воздуха. Организованное лишь над поверхностью зеркала воды бассейна взаимодействие воздуха с водой посредством эжекторов с целью образования волн и увеличения, тем самым, поверхности тепломассообмена является недостаточно эффективным в сравнении с охлаждающим эффектом, создаваемым организованным естественным потоком воздуха, взаимодействующим со всей испаряемой поверхностью падающих капель воды и поверхностью зеркала воды бассейна теплоообменных агрегатов, например градирен.The disadvantage of this technical solution is the low efficiency of water cooling due to the reduction of heat and mass transfer in the entire space of the spray pool, due to the lack of organized natural ascending air flows. The interaction of air with water organized only above the surface of the pool water mirror by means of ejectors with the aim of generating waves and thereby increasing the heat and mass transfer surface is not sufficiently effective in comparison with the cooling effect created by the organized natural air flow interacting with the entire evaporated surface of the falling water droplets and the surface pool water mirrors of heat exchangers, such as cooling towers.

Известен способ понижения температуры воды в теплообменных агрегатах, например в градирнях, предусматривающий воздействие потоками воздуха на поверхность воды (см. Фарфоровский Б.С. Охладители циркуляционной воды тепловых электростанций. Л.: Энергия, 1972 г., с.45 п.4-1, с.70-76 п.4-7).There is a method of lowering the temperature of water in heat exchangers, for example in cooling towers, providing for the impact of air flows on the surface of the water (see. Farforovsky B.S. Coolers of circulating water of thermal power plants. L .: Energy, 1972, p.45 p.4- 1, p. 70-76 p. 4-7).

Недостатком известного способа является низкая эффективность тепломассообмена, обусловленная невысокой скоростью подаваемого в градирню воздуха, обеспечивающего отрыв относительно незначительного количества молекул воды с испаряемой поверхности (пленок, капель), что не позволяет интенсивно ее охлаждать. Повышение скорости подаваемого воздуха, например, за счет использования вентиляторов приводит к существенному удорожанию процесса и потерям воды в атмосферу за счет увеличения уноса мелких капель воды.The disadvantage of this method is the low efficiency of heat and mass transfer, due to the low speed of the air supplied to the tower, providing separation of a relatively small number of water molecules from the evaporated surface (films, drops), which does not allow intensive cooling. Increasing the speed of the supplied air, for example, due to the use of fans, leads to a significant increase in the cost of the process and loss of water to the atmosphere due to an increase in the entrainment of small drops of water.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей заявленного технического решения является создание такого способа, который позволял бы увеличить количество отрываемых молекул воды с испаряемой поверхности без увеличения скорости воздушных потоков и, тем самым, повысить интенсивность ее охлаждения при минимальных потерях воды в атмосферу.The objective of the claimed technical solution is the creation of such a method that would increase the number of detached water molecules from the evaporated surface without increasing the speed of air flows and, thereby, increase the intensity of its cooling with minimal loss of water into the atmosphere.

Поставленная задача достигается тем, что в способе понижения температуры воды в теплоообменных агрегатах, например в градирнях, предусматривающем воздействие потоками воздуха на испаряемую поверхность воды, ее дополнительно подвергают высокочастотному акустическому воздействию с частотами, соответствующими или кратными частотам собственных тепловых колебаний молекул водыThe problem is achieved in that in a method of lowering the temperature of water in heat-exchange units, for example in cooling towers, providing for the action of air flows on the evaporated surface of the water, it is additionally subjected to high-frequency acoustic exposure with frequencies corresponding to or multiple of the frequencies of natural thermal vibrations of water molecules

νАстк·n;ν A = ν stk · n;

νАстк/n, ν A = ν stk / n ,

где νА - частота акустических колебаний;where ν A is the frequency of acoustic vibrations;

νстк - частота собственных тепловых колебанийν stk - the frequency of natural thermal vibrations

Figure 00000004
Figure 00000004

где i - среднее число межмолекулярных расстояний, пройденных молекулой или частицей до соударения;where i is the average number of intermolecular distances traveled by a molecule or particle before a collision;

L - расстояние между центрами молекул;L is the distance between the centers of the molecules;

d - диаметр молекул;d is the diameter of the molecules;

k - постоянная Больцмана;k is the Boltzmann constant;

Т - термодинамическая температура воды;T is the thermodynamic temperature of water;

m - масса молекулы;m is the mass of the molecule;

n - целое число 1, 2, 3, 4, 5 и т.д.,n is an integer 1, 2, 3, 4, 5, etc.,

при этом с амплитудой колебательного смещения акустических волн, равной или превышающей величину межмолекулярного расстояния, при котором силы притяжения между молекулами воды ничтожно малыwith an amplitude of the vibrational displacement of the acoustic waves equal to or greater than the intermolecular distance at which the attractive forces between the water molecules are negligible

А≥l,A≥l,

где А - амплитуда колебательного смещения акустических волн;where A is the amplitude of the vibrational displacement of the acoustic waves;

l - расстояние между молекулами воды, при котором силы притяжения между ними ничтожно малыl is the distance between water molecules at which the attractive forces between them are negligible

l≈10-9 мl≈10 -9 m

(см. Трофимов Т.И. Физика в таблицах и формулах. М.: Дрофа, 2002 г., с.112).(see Trofimov T.I. Physics in tables and formulas. M: Drofa, 2002, p.112).

Кроме того, по п.2, высокочастотное акустическое воздействие на испаряемую поверхность можно осуществлять одновременно в двух взаимно пересекающихся направлениях, причем одно из них тангенциально к испаряемой поверхности.In addition, according to claim 2, the high-frequency acoustic effect on the evaporated surface can be carried out simultaneously in two mutually intersecting directions, one of which is tangential to the evaporated surface.

Кроме того, по п.3, высокочастотное акустическое воздействие на испаряемую поверхность можно осуществлять преимущественно в направлении движения аэродинамических воздушных потоков градирни.In addition, according to claim 3, the high-frequency acoustic effect on the evaporated surface can be carried out mainly in the direction of movement of the aerodynamic air flows of the tower.

Кроме того, по п.4, испаряемую поверхность можно подвергать высокочастотному акустическому воздействию в фронтальном направлении с уровнем интенсивности ≥145 дБ, а тангенциальном с уровнем интенсивности ≥120 дБ.In addition, according to claim 4, the evaporated surface can be subjected to high-frequency acoustic exposure in the frontal direction with an intensity level of ≥145 dB, and tangential with an intensity level of ≥120 dB.

Воздействие высокочастотных акустических колебаний на испаряемую поверхность частотами, соответствующими или кратными собственным тепловым колебаниям молекул воды, возбуждает резонанс и, тем самым, увеличивает амплитуду их собственных тепловых колебаний до запредельных значений, обусловленных разрывом или ослаблением межмолекулярных связей. Из физики известно (см. «Большой энциклопедический словарь» под ред. Прохорова А.М. М., научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1998 г., с.235 «Испарение»), что разрыв связей между молекулами жидкости, в частности воды, сопровождается понижением температуры. Энергия разрыва межмолекулярных связей при акустическом воздействии эквивалентна величине тепловой энергии с обратным знаком, способной обеспечить аналогичный разрыв. Таким образом, при ее не тепловом - динамическом разрыве или ослаблении межмолекулярных связей создается дефицит тепловой энергии численно равный q=2258,5 КДж на каждый килограмм испаренной влаги (воды) (см. Лосев К.С. Вода. Л.: Гидрометеоиздат, 1989 г., с.125, 126), что приводит к мгновенному понижению температуры расщепленных молекул на соответствующую данной энергии величину. Молекулы воды с разорванными или ослабленными связями легко захватываются и сносятся воздушными потоками градирни, где посредством диффузионного тепломассообмена в период их (молекул) автономного состояния существенно охлаждают воздушные потоки. Взаимодействуя с испаряемой поверхностью воды, охлажденные воздушные потоки, в свою очередь, интенсивно охлаждают ее (воду), продолжая одновременно захватывать (сносить) другие молекулы, межмолекулярные связи которых разорваны или ослаблены высокочастотным акустическим воздействием. Ввиду того, что температура молекул воды испаряемой поверхности по фронту высокочастотного акустического воздействия различна и имеет диапазон значений от T1 до Т2, высокочастотное акустическое воздействие необходимо осуществлять одновременно в соответствующем им диапазоне частот.The action of high-frequency acoustic vibrations on the evaporated surface by frequencies corresponding to or multiples of the intrinsic thermal vibrations of the water molecules excites resonance and, thereby, increases the amplitude of their own thermal vibrations to extraordinary values due to breaking or weakening of intermolecular bonds. From physics it is known (see. "The Great Encyclopedic Dictionary" edited by Prokhorov AM M., scientific publishing house "Big Russian Encyclopedia", 1998, p.235 "Evaporation") that the breaking of bonds between liquid molecules, in particular water, accompanied by a decrease in temperature. The energy of breaking intermolecular bonds during acoustic exposure is equivalent to the magnitude of thermal energy with the opposite sign, capable of providing a similar gap. Thus, with its non-thermal - dynamic breaking or weakening of intermolecular bonds, a thermal energy deficit is created numerically equal to q = 2258.5 KJ per kilogram of evaporated moisture (water) (see Losev KS Voda. L .: Gidrometeoizdat, 1989 city, p. 125, 126), which leads to an instantaneous decrease in the temperature of the split molecules by a value corresponding to a given energy. Water molecules with broken or weakened bonds are easily captured and carried by the air flows of the cooling tower, where by means of diffusive heat and mass transfer during their (molecules) autonomous state, air flows are substantially cooled. Interacting with the evaporated surface of the water, the cooled air flows, in turn, intensively cool it (water), while continuing to capture (demolish) other molecules whose intermolecular bonds are broken or weakened by high-frequency acoustic exposure. Due to the fact that the temperature of the water molecules of the evaporated surface along the front of the high-frequency acoustic exposure is different and has a range of values from T 1 to T 2 , high-frequency acoustic exposure must be carried out simultaneously in the corresponding frequency range.

Высокочастотное акустическое воздействие на испаряемую поверхность с амплитудами колебательного смещения А, превышающими величину межмолекулярного расстояния, позволяет получать с высокой вероятностью, посредством резонансного наложения частот, амплитуды колебаний молекул воды порядка 10-9 м и более, при которых силы взаимного притяжения между ними ничтожно малы или отсутствуют. Это существенно снижает затраты энергии на отрыв и снос молекул воды с испаряемой поверхности, увеличивая, тем самым, долю не теплового испарения, которое повышает охлаждающую эффективность воздушного потока градирни с минимальными скоростями, что, в свою очередь, существенно снижает потери воды в атмосферу.The high-frequency acoustic effect on the evaporated surface with vibrational displacement amplitudes A exceeding the intermolecular distance allows one to obtain, with the help of resonant frequency superposition, the vibration amplitudes of water molecules of the order of 10 -9 m or more, at which the mutual attraction forces between them are negligible or are absent. This significantly reduces the energy consumption for separation and removal of water molecules from the evaporated surface, thereby increasing the fraction of non-thermal evaporation, which increases the cooling efficiency of the air flow of the cooling tower at minimum speeds, which, in turn, significantly reduces the loss of water into the atmosphere.

Высокочастотное акустическое воздействие на испаряемую поверхность, осуществляемое одновременно в двух взаимно пересекающихся направлениях, причем одно из них тангенциально к испаряемой поверхности, в сочетании даже с низкодинамичными воздушными потоками существенно повышает интенсивность не теплового (например, акустического) испарения воды, и тем самым увеличивает охлаждающую способность градирни. Фронтальное высокочастотное акустическое воздействие осуществляют преимущественно для разрыва и снижения межмолекулярных связей молекул воды, тангенциальное преимущественно для сноса их с испаряемой поверхности и ламинизации движения автономных молекул в пределах каждой волны акустических колебаний. Данный эффект достигается тем, что область волны повышенного давления, подобно скребку сносит с испаряемой поверхности автономные молекулы воды, увлекая их перед собой. Область волны с пониженным давлением захватывает не только молекулы воды с ослабленными и разорванными связями, а также те молекулы испаряемой поверхности, амплитуды тепловых колебаний которых только увеличены. Таким образом, по эффективности своего воздействия на испаряемую поверхность область волны с пониженным давлением является определяющей в повышении испарительной и соответственно охлаждающей способности градирни.High-frequency acoustic action on the evaporated surface, carried out simultaneously in two mutually intersecting directions, one of which is tangential to the evaporated surface, in combination even with low dynamic air flows, significantly increases the intensity of non-thermal (e.g., acoustic) evaporation of water, and thereby increases the cooling ability cooling towers. Frontal high-frequency acoustic exposure is carried out mainly to break and reduce the intermolecular bonds of water molecules, tangential primarily to remove them from the evaporated surface and to laminate the movement of autonomous molecules within each wave of acoustic vibrations. This effect is achieved by the fact that the region of the pressure wave, like a scraper, blows autonomous water molecules from the evaporated surface, dragging them in front of them. The region of the wave with reduced pressure captures not only water molecules with weakened and broken bonds, but also those molecules of the evaporated surface whose amplitudes of thermal vibrations are only increased. Thus, in terms of the effectiveness of its effect on the evaporated surface, the region of the wave with reduced pressure is decisive in increasing the evaporative and, accordingly, cooling ability of the tower.

Высокочастотное акустическое воздействие на испаряемую поверхность, осуществляемое преимущественно в направлении движения аэродинамических воздушных потоков градирни, существенно повышает их охлаждающую способность, которая обусловлена тем, что тангенциальная динамическая составляющая воздушного потока градирни дополняется и усиливается колебательным воздействием бегущих акустических волн, имеющих характер резкого, кратковременного, эквивалентного импульсному, изменения давления от максимума до минимума. Оторванные таким образом молекулы воды посредством энергии волны получают импульс направленной энергии, величина которой несколько упорядочивает движение молекул, снижая вероятность их взаимного столкновения и преждевременного схлопывания (конденсации), увеличивая, тем самым, время тепломассообмена между автономными молекулами и воздушным потоком. Чем больше автономные молекулы воды получат тепловой энергии от воздушного потока, тем меньше вероятность их обратного схлопывания а следовательно, тем выше охлаждающая эффективность градирни в целом.The high-frequency acoustic effect on the evaporated surface, carried out mainly in the direction of movement of the aerodynamic air flows of the tower, significantly increases their cooling ability, which is due to the fact that the tangential dynamic component of the air flow of the tower is supplemented and amplified by the vibrational effect of traveling acoustic waves having the nature of a sharp, short-term, equivalent pulsed, pressure changes from maximum to minimum. Water molecules cut off in this way by means of wave energy receive an impulse of directed energy, the magnitude of which somewhat orders the movement of molecules, reducing the probability of their mutual collision and premature collapse (condensation), thereby increasing the heat and mass transfer between autonomous molecules and the air flow. The more autonomous water molecules receive thermal energy from the air flow, the less likely they will collapse back and therefore, the higher the cooling efficiency of the tower as a whole.

Высокочастотное акустическое воздействие на испаряемую поверхность градирни в фронтальном направлении, осуществляемое с уровнем интенсивности ≥445 дБ, позволяет с высокой вероятностью разрушить и снизить межмолекулярные связи воды и, тем самым, создать условия для существенного повышения охлаждающей способности. Высокочастотное акустическое воздействие с уровнем интенсивности <145 дБ заметно снижает охлаждающую способность акустического воздействия.The high-frequency acoustic effect on the evaporated surface of the tower in the frontal direction, carried out with an intensity level of ≥445 dB, makes it possible to destroy and reduce intermolecular bonds of water with a high probability and, thereby, create conditions for a significant increase in cooling capacity. High-frequency acoustic exposure with an intensity level <145 dB significantly reduces the cooling ability of the acoustic exposure.

Высокочастотное акустическое воздействие на испаряемую поверхность в тангенциальном направлении с уровнем интенсивности <120 дБ вызывает отрицательный эффект - преждевременное схлопывание (конденсацию) молекул воды и, тем самым, снижает охлаждающую способность градирни.The high-frequency acoustic effect on the evaporated surface in a tangential direction with an intensity level <120 dB causes a negative effect - premature collapse (condensation) of water molecules and, thereby, reduces the cooling ability of the tower.

Изобретение поясняется чертежами - фиг.1, 2, 3. Позиция 1 (см. фиг.1, 2) - линия температуры воды в стенде; позиция 2 (см. фиг.1, 2) - линия охлаждающей эффективности воздушного потока; позиция 3 (см. фиг.1, 2) - линия охлаждающей эффективности при совместном воздействии воздушного потока и высокочастотного акустического воздействия; позиция а, б (см. фиг.1) - пики охлаждающей эффективности при частотах 25,2 кГц и 50,4 кГц, кратных расчетному значению. Позиция 1а, 2а (см. фиг.3) - линия тангенциального и фронтального высокочастотного акустического воздействия, соответственно.The invention is illustrated by drawings - figure 1, 2, 3. Position 1 (see figure 1, 2) is the line of water temperature in the stand; position 2 (see figure 1, 2) - line cooling efficiency of the air flow; position 3 (see figure 1, 2) - line cooling efficiency when combined with the air flow and high-frequency acoustic effects; position a, b (see figure 1) - peaks of cooling efficiency at frequencies of 25.2 kHz and 50.4 kHz, multiple of the calculated value. Position 1a, 2a (see figure 3) is the line of tangential and frontal high-frequency acoustic impact, respectively.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Также проводились эксперименты по акустическому понижению температуры воды при t=38°С (см. фиг.1, поз.1) на стенде, имитирующем тепломассобменные процессы градирни, в котором воздействие на испаряемую поверхность воздушным потоком (см. фиг.1, поз.2) дополнялось высокочастотным акустическим воздействием с частотами 16,0 кГц; 22,4 кГц; 25,2 кГц; 28,0 кГц; 32,0 кГц; 42,0 кГц; 45,0 кГц; 50,4 кГц; 54,0 кГц (см. фиг.1, поз.3).Also, experiments were conducted on the acoustic decrease in water temperature at t = 38 ° C (see Fig. 1, item 1) on a bench simulating the heat and mass transfer processes of a cooling tower, in which the effect on the evaporated surface by air flow (see Fig. 1, item. 2) was supplemented by high-frequency acoustic exposure with frequencies of 16.0 kHz; 22.4 kHz; 25.2 kHz; 28.0 kHz; 32.0 kHz; 42.0 kHz; 45.0 kHz; 50.4 kHz; 54.0 kHz (see figure 1, position 3).

В результате эксперимента выявлено, что максимальные пики охлаждающей эффективности приходятся на частоты 25,2 кГц и 50,4 кГц (см. фиг.1, поз. а, б ), которые приблизительно кратны расчетному значению тепловых колебаний молекул воды, причем суммарная охлаждающая эффективность нарастает с ростом частоты, кратной тепловым колебаниям молекул воды

Figure 00000005
(см. фиг.1). Однако использование акустических излучателей, работающих в диапазоне супервысоких частот экономически не целесообразно ввиду их высокой стоимости и относительно небольшого ресурса работы.As a result of the experiment, it was found that the maximum cooling efficiency peaks occur at frequencies of 25.2 kHz and 50.4 kHz (see Fig. 1, pos. A, b), which are approximately a multiple of the calculated value of the thermal vibrations of water molecules, and the total cooling efficiency grows with increasing frequency multiple of thermal vibrations of water molecules
Figure 00000005
(see figure 1). However, the use of acoustic emitters operating in the super-high frequency range is not economically feasible due to their high cost and relatively small service life.

Высокочастотное акустическое воздействие на испаряемую поверхность с амплитудами колебательного смещения А≥10-9 м позволило получить стабильные значения охлаждающей эффективности на частоте 25,2 кГц, что расширяет возможности использования данного диапазона частот и, тем самым, повышает экономический эффект от использования акустического воздействия.The high-frequency acoustic effect on the evaporated surface with vibrational amplitude A≥10 -9 m allowed us to obtain stable values of cooling efficiency at a frequency of 25.2 kHz, which expands the possibilities of using this frequency range and, thereby, increases the economic effect of the use of acoustic exposure.

Высокочастотное акустическое воздействие на испаряемую поверхность в двух взаимно пересекающихся направлениях: фронтальном и тангенциальном, обеспечило поддержание суммарной охлаждающей эффективности на уровне

Figure 00000006
=8°С при скорости воздушного потока 0,2 м/сек; ν=25,2 кГц и
Figure 00000007
=10°С при скорости воздушного потока 0,2 м/сек; ν=50,4 кГц, при этом охлаждающая эффективность воздушного потока составила только ΔT1≈2°С (см. фиг.2). Дальнейшее снижение скорости воздушного потока приводит к снижению суммарной охлаждающей эффективности.The high-frequency acoustic effect on the evaporated surface in two mutually intersecting directions: frontal and tangential, ensured the maintenance of the total cooling efficiency at the level
Figure 00000006
= 8 ° C at an air flow rate of 0.2 m / s; ν = 25.2 kHz and
Figure 00000007
= 10 ° C at an air flow rate of 0.2 m / s; ν = 50.4 kHz, while the cooling efficiency of the air flow was only ΔT 1 ≈2 ° C (see figure 2). A further decrease in air flow rate leads to a decrease in overall cooling efficiency.

Эксперименты по наложению воздействий аэродинамического воздушного потока и тангенциально направленного высокочастотного акустического воздействия (попутное воздействие) позволили получить приращение суммарной охлаждающей эффективности на 2,5°С. Встречное воздействие повысило суммарную охлаждающую эффективность

Figure 00000008
на каждой из кратных частот в среднем на 1,7°С. Боковое по отношению к аэродинамическому потоку высокочастотное акустическое воздействие позволило получить дополнительное приращение суммарной охлаждающей эффективности
Figure 00000008
на каждой из кратных частот в среднем около 2°С.The experiments on superimposing the effects of aerodynamic air flow and tangentially directed high-frequency acoustic effects (associated effects) made it possible to obtain an increment of the total cooling efficiency by 2.5 ° C. Counter exposure improves overall cooling efficiency
Figure 00000008
at each of multiple frequencies by an average of 1.7 ° C. The high-frequency acoustic impact, lateral with respect to the aerodynamic flow, made it possible to obtain an additional increment in the total cooling efficiency
Figure 00000008
at each of multiple frequencies an average of about 2 ° C.

В результате эксперимента, отраженного на фиг.3, по определению минимально достаточного уровня интенсивности высокочастотного акустического воздействия в фронтальном и тангенциальном направлениях установлено, что снижение интенсивности высокочастотного акустического воздействия при частоте 25,2 кГц в фронтальном направлении <145 дБ приводит к существенному снижению охлаждающей эффективности, что согласуется с данными (см. «Маленькая энциклопедия «Ультразвук»», под ред. Голямина И.П. М.: Советская энциклопедия, 1979 г., с.339). Высокочастотное акустическое воздействие в тангенциальном направлении в сочетании с воздушным потоком показало, что пороговые значения интенсивности акустического воздействия в данном направлении несколько снижены и составляют 120 дБ. Высокочастотное акустическое воздействие с интенсивностью <120 дБ существенно снижает охлаждающую эффективность акустического воздействия.As a result of the experiment, shown in figure 3, to determine the minimum sufficient level of intensity of high-frequency acoustic exposure in the frontal and tangential directions, it was found that a decrease in the intensity of high-frequency acoustic exposure at a frequency of 25.2 kHz in the frontal direction <145 dB leads to a significant decrease in cooling efficiency , which is consistent with the data (see. "Little Encyclopedia" Ultrasound "", edited by Golyamin I.P. M .: Soviet Encyclopedia, 1979, p.339). The high-frequency acoustic effect in the tangential direction in combination with the air flow showed that the threshold values of the acoustic intensity in this direction are slightly reduced and amount to 120 dB. High-frequency acoustic exposure with an intensity of <120 dB significantly reduces the cooling efficiency of acoustic exposure.

Claims (4)

1. Способ понижения температуры воды в теплоообменных агрегатах, например в градирнях, предусматривающий воздействие потоками воздуха на испаряемую поверхность воды, отличающийся тем, что поверхность воды дополнительно подвергают высокочастотному акустическому воздействию с частотами, соответствующими или кратными частотам собственных тепловых колебаний молекул воды1. A method of lowering the temperature of water in heat exchange units, for example in cooling towers, comprising exposing the water surface to an evaporated water surface, characterized in that the water surface is additionally subjected to high-frequency acoustic exposure with frequencies corresponding to or a multiple of the natural frequencies of the water molecules νАстк·nν A = ν ctn νАстк/nν A = ν stk / n где νA - частота акустических колебаний;where ν A is the frequency of acoustic vibrations; νстк - частота собственных тепловых колебаний,ν stk - the frequency of natural thermal vibrations,
Figure 00000009
Figure 00000009
где i - среднее число межмолекулярных расстояний, пройденных молекулой или частицей до соударения;where i is the average number of intermolecular distances traveled by a molecule or particle before a collision; L - расстояние между центрами молекул;L is the distance between the centers of the molecules; d - диаметр молекул;d is the diameter of the molecules; k - постоянная Больцмана;k is the Boltzmann constant; Т - термодинамическая температура воды;T is the thermodynamic temperature of water; m - масса молекулы (частицы);m is the mass of the molecule (particle); n - целое число 1, 2, 3, 4, 5 и т.д.,n is an integer 1, 2, 3, 4, 5, etc., при этом с амплитудой колебательного смещения акустических волн, равной или превышающей величину межмолекулярного расстояния, при котором силы притяжения между молекулами воды ничтожно малыwith an amplitude of the vibrational displacement of the acoustic waves equal to or greater than the intermolecular distance at which the attractive forces between the water molecules are negligible А≥l,A≥l, где А - амплитуда колебательного смещения акустических волн;where A is the amplitude of the vibrational displacement of the acoustic waves; l - расстояние между молекулами воды, при котором силы притяжения между ними ничтожно малы,l is the distance between water molecules at which the attractive forces between them are negligible, l≈10-9 м.l≈10 -9 m.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокочастотное акустическое воздействие на испаряемую поверхность осуществляют одновременно в двух взаимно пересекающихся направлениях, причем одно из них тангенциально к испаряемой поверхности.2. The method according to claim 1, characterized in that the high-frequency acoustic effect on the evaporated surface is carried out simultaneously in two mutually intersecting directions, one of which is tangential to the evaporated surface. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что высокочастотное акустическое воздействие на испаряемую поверхность осуществляют преимущественно в направлении движения аэродинамических воздушных потоков градирни.3. The method according to claim 2, characterized in that the high-frequency acoustic effect on the evaporated surface is carried out mainly in the direction of movement of the aerodynamic air flows of the tower. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что испаряемую поверхность подвергают высокочастотному акустическому воздействию фронтально с уровнем интенсивности ≥145 дБ, а тангенциально с уровнем интенсивности ≥120дБ.4. The method according to claim 3, characterized in that the evaporated surface is subjected to high-frequency acoustic impact frontally with an intensity level of ≥145 dB, and tangentially with an intensity level of ≥120 dB.
RU2003131240/06A 2003-10-23 2003-10-23 Method of cooling a temperature of water in the heat-mass exchange aggregates, for example in cooling towers RU2263863C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003131240/06A RU2263863C2 (en) 2003-10-23 2003-10-23 Method of cooling a temperature of water in the heat-mass exchange aggregates, for example in cooling towers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003131240/06A RU2263863C2 (en) 2003-10-23 2003-10-23 Method of cooling a temperature of water in the heat-mass exchange aggregates, for example in cooling towers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003131240A RU2003131240A (en) 2005-04-10
RU2263863C2 true RU2263863C2 (en) 2005-11-10

Family

ID=35611525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003131240/06A RU2263863C2 (en) 2003-10-23 2003-10-23 Method of cooling a temperature of water in the heat-mass exchange aggregates, for example in cooling towers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2263863C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2294500C1 (en) * 2005-07-18 2007-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Промтехинвест" Heat exchanging plant for cooling system of circulating water supply

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5207729A (en) * 1990-08-15 1993-05-04 Miyoshi Hatanaka Cirulating type water flow pool
RU2116583C1 (en) * 1996-05-29 1998-07-27 Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Method of heating liquid
RU2165054C1 (en) * 2000-06-16 2001-04-10 Юрий Семенович Потапов Method of generation of heat
RU2168133C1 (en) * 1999-11-16 2001-05-27 Курский государственный технический университет Spray pond

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5207729A (en) * 1990-08-15 1993-05-04 Miyoshi Hatanaka Cirulating type water flow pool
RU2116583C1 (en) * 1996-05-29 1998-07-27 Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Method of heating liquid
RU2168133C1 (en) * 1999-11-16 2001-05-27 Курский государственный технический университет Spray pond
RU2165054C1 (en) * 2000-06-16 2001-04-10 Юрий Семенович Потапов Method of generation of heat

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Фарфаровский Б.С. и др. Охладители циркуляционной воды тепловых электростанций. Л.: Энергия, 1972, с.45 п.4-1, с.7-76, п.4-7. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003131240A (en) 2005-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Riera et al. Airborne ultrasound for the precipitation of smokes and powders and the destruction of foams
US6299735B1 (en) Method for solid-liquid separation in water-based solutions
WO2003024610A1 (en) Method and device for production, extraction and delivery of mist with ultrafine droplets
EP3101377A1 (en) Cooling tower drift eliminator
Yan et al. Removal of fine particles in WFGD system using the simultaneous acoustic agglomeration and supersaturated vapor condensation
JP2001314724A (en) Alcohol solution alcohol separation equipment
RU2263863C2 (en) Method of cooling a temperature of water in the heat-mass exchange aggregates, for example in cooling towers
KR100350363B1 (en) Apparatus for enhancing condensation and boiling of a fluid
Boziuk et al. Acoustic enhancement of direct-contact condensation using capillary waves
AU2021413879A9 (en) System and methods for condensing vapor product
RU2294500C1 (en) Heat exchanging plant for cooling system of circulating water supply
JP4403254B2 (en) Liquid recovery apparatus and liquid fractionation apparatus
RU2339888C1 (en) Method of steam deposition in cooling tower
RU2295684C1 (en) Method of the steam precipitation in the water-cooling tower
RU2168133C1 (en) Spray pond
WO2005052263A1 (en) Method to fog and mist dispersion and related apparatus
Greguss The application of airborne and liquid-borne sounds to industrial technology
RU2091870C1 (en) Method of generation of ultrasonic waves in liquid flow
RU2091871C1 (en) Method of generation of ultrasonic waves in liquid flow
Wu et al. Study on agglomeration of ultrafine droplet particles by acoustic air-jet generators
JP2001323870A (en) Thermosiphon power generation method and device
RU2789939C1 (en) Method for desalination of salt and mineralized water and device for its implementation
RU2759506C1 (en) Ultrasonic coagulation method
JP3014931B2 (en) Method and apparatus for continuous production of liquid ice
CN1938109A (en) Method and device for removing liquids from the surface of a strip