RU2488059C2

RU2488059C2 - Kochetov's method of evaporation water cooling

Info

Publication number: RU2488059C2
Application number: RU2011135925/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-07-20
Also published as: RU2011135925A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: water is sprayed by means of nozzles, and water is collected into a tank for water collection, and air flow is sent towards a water plume by means of a fan, a header of the spray device with nozzles is installed in the upper part of the ventilation cooling tower casing, and above them they install a drop catcher with triple toothing, where air flow changes direction of motion three times, and under the header a sprinkler is installed, which is made in the form of a packet of corrugated and serially connected plates. Water is sprayed by means of nozzles, every of which comprises a casing, a nozzle and an insert swirler coaxial to them, and in the nozzle there is an expanding channel arranged for liquid supply into a cylindrical hole, which is arranged as axisymmetrical to the casing and smoothly changes into a coaxial figured hole made in the form of a Laval nozzle, and in the cylindrical hole of the casing, axisymmetrically to it, there is a cylindrical insert-swirler installed, comprising external peripheral helical threaded channels, besides, along the axis of the insert-swirler there is a central axial hole with the helical thread on the inner surface reverse to the direction of channel threading, at the same time the insert-swirler is installed in the casing via elastic gaskets and is pressed with the nozzle by means of the threaded joint between the casing and the nozzle.

EFFECT: cooling tower performance improvement.

3 dwg

Description

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности к градирням, и может быть использовано на тепловых электрических станциях для охлаждения оборотной воды. Предлагаемая градирня также может применяться при кондиционировании воздуха в гражданском строительстве для охлаждения конденсаторов холодильных агрегатов, реже - для охлаждения аварийных электрогенераторных агрегатов большой мощности; в промышленном секторе градирни используются в технологических операциях широкого профиля, требующих эффективного и неэнергоемкого рассеяния тепла, создаваемого во время рабочего цикла компрессорных установок, холодильных машин и станций, металлургических производств, машин по формовке пластических масс, технологических процессов по химической очистке веществ, восстановления чистых химических растворителей.The invention relates to contact coolers, in particular to cooling towers, and can be used at thermal power plants for cooling circulating water. The proposed tower can also be used in air conditioning in civil engineering for cooling condensers of refrigeration units, less often - for cooling emergency power generating sets of high power; in the industrial sector, cooling towers are used in technological operations of a wide profile, requiring efficient and non-energy-intensive heat dissipation created during the operating cycle of compressor plants, refrigeration machines and stations, metallurgical industries, plastic molding machines, chemical cleaning of substances, and restoration of pure chemical solvents.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ испарительного охлаждения воды по а.с. СССР №435442, C02B 1/10 от 04.07.72 г., заключающийся в том, что воду разбрызгивают посредством форсунок, которую собирают в бак для сбора воды, а поток воздуха направляют навстречу факелу воды посредством вентилятора (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a method of evaporative cooling of water by as USSR No. 435442, C02B 1/10 of 07/04/72, which consists in the fact that the water is sprayed through nozzles, which are collected in a tank to collect water, and the air flow is directed towards the water torch by means of a fan (prototype).

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая эффективность из-за невысокой степени распыла жидкости форсунками и неэкономичность из-за перерасхода воды за счет отсутствия пластинчатого оросителя и каплеуловителя.The disadvantage of this method is the relatively low efficiency due to the low degree of atomization of the liquid by nozzles and uneconomical due to water overruns due to the absence of a plate sprinkler and a droplet eliminator.

Технический результат - повышение производительности работы градирни.The technical result is an increase in the performance of the tower.

Это достигается способом испарительного охлаждения воды, заключающийся в том, что воду разбрызгивают посредством форсунок, которую собирают в бак для сбора воды, а поток воздуха направляют навстречу факелу воды посредством вентилятора, коллектор разбрызгивающего устройства с форсунками располагают в верхней части корпуса вентиляторной градирни, а над ним располагают каплеуловитель с тройным рифлением, где поток воздуха три раза изменяет направление движения, а под коллектором располагают ороситель, который выполняют в виде пакета гофрированных и последовательно соединенных пластин. Согласно изобретению, воду разбрызгивают посредством форсунок, каждая из которых содержит корпус, штуцер и соосно расположенную с ними вставку-завихритель, а в штуцере выполнен расширяющийся канал для подвода жидкости в цилиндрическое отверстие, которое выполнено осесимметрично корпусу и плавно переходит в соосное с ним фигурное отверстие, выполненное в форме сопла Лаваля, а в цилиндрическом отверстии корпуса, осесимметрично ему, установлена цилиндрическая вставка-завихритель, имеющая внешние периферийные винтообразные нарезные каналы, причем по оси вставки-завихрителя выполнено центральное осевое отверстие с винтовой нарезкой на внутренней поверхности, обратной направлению нарезки каналов, при этом вставка-завихритель устанавливается в корпусе через упругие прокладки и поджимается штуцером посредством резьбового соединения корпус-штуцер.This is achieved by the method of evaporative cooling of water, which consists in spraying water through nozzles, which are collected in a water collection tank, and directing the air flow towards the water torch by means of a fan, the collector of the spray device with nozzles is placed in the upper part of the fan cooling tower housing, and above they have a triple corrugated droplet eliminator, where the air flow changes the direction of movement three times, and a sprinkler is placed under the collector, which is implemented as a ingly plates and connected in series. According to the invention, water is sprayed by means of nozzles, each of which contains a housing, a nozzle and an insert swirl coaxially located with them, and an expanding channel is made in the nozzle for supplying liquid to a cylindrical hole, which is made axisymmetrically to the body and smoothly passes into a figured hole coaxial with it made in the form of a Laval nozzle, and a cylindrical swirl insert having external peripheral helical threaded channels is installed in the cylindrical hole of the housing, axisymmetrically to it ly, and on the insertion axis, the swirler has a central axial bore with a screw thread on the inner surface of the back channels cutting direction, wherein the insert-swirler installed in the housing and through a resilient gasket is urged by a threaded connection fitting body-fitting.

На фиг.1 изображена схема вентиляторной градирни для реализации предложенного способа, на фиг.2 - схема форсунки для распыливания жидкости, на фиг.3 - график производительности форсунки.Figure 1 shows a diagram of a fan tower for implementing the proposed method, figure 2 is a diagram of a nozzle for spraying liquid, figure 3 is a graph of the performance of the nozzle.

Способ испарительного охлаждения воды осуществляют в испарительной градирне открытого типа, которая состоит из двух частей (фиг.1): верхней части, состоящей из корпуса 1, в нижней части которого находится ороситель 3, в верхней - каплеотделитель 4, а между ними расположены коллекторы 5 разбрызгивающего устройства с форсунками (фиг.2). В нижней части градирни расположен бак-водосборник 2 для сбора охлаждаемой воды с установленными на нем посредством диффузора вентилятором 6.The method of evaporative cooling of water is carried out in an open type evaporative cooling tower, which consists of two parts (Fig. 1): the upper part, consisting of a housing 1, in the lower part of which there is an irrigator 3, in the upper part, a droplet separator 4, and collectors 5 are located between them spray device with nozzles (figure 2). In the lower part of the tower there is a catchment tank 2 for collecting cooled water with a fan 6 installed on it by means of a diffuser.

При этом коллектор 5 разбрызгивающего устройства располагают в верхней части корпуса 1 и на его параллельно расположенных трубах в шахматном порядке закрепляют посредством хомутов с замками цельнофакельные форсунки. При этом ороситель 3 изготавливают методом вакуумной штамповки из пластика с добавкой, обеспечивающей высокопрочный, химически стойкий материал, не поддерживающий горения и сохраняющий свои эксплуатационные свойства при температуре наружного воздуха от -60°C до +55°C. Ороситель 3 выполняют в виде пакета гофрированных и последовательно соединенных пластин с высокой степенью смачиваемости и при плотности орошения 15÷25 м³/(час × м²) и скорости воздуха 3÷4 м/сек позволяет охладить воду до 2°C и ниже. Каплеотделитель 4 выполняют с тройным рифлением (на чертеже не показано), где поток воздуха три раза изменяет направление движения и за счет этого достигается значительное уменьшение каплеуноса. При скорости воздуха в живом сечении каплеотделителя 4 до 4,5 м/сек степень отделения капельной влаги (эффективность) не ниже 99,9%. Вентилятор 6 выполняют с пластиковым рабочим колесом, а также многоскоростным электродвигателем, позволяющим в процессе работы в зависимости от погодных условий изменять производительность градирни за счет изменения расхода воздуха. Возможна конструкция со специальным частотным приводом регулирования оборотов вращения вентилятора 6, что обеспечит более чем двукратную экономию потребления электроэнергие.In this case, the collector 5 of the spraying device is located in the upper part of the housing 1 and on its parallel pipes in a staggered manner fixed by means of clamps with locks, one-piece nozzles. At the same time, sprinkler 3 is made by vacuum stamping of plastic with an additive that provides a high-strength, chemically resistant material that does not support combustion and maintains its operational properties at an outdoor temperature of -60 ° C to + 55 ° C. Sprinkler 3 is made in the form of a package of corrugated and series-connected plates with a high degree of wettability and with an irrigation density of 15 ÷ 25 m ³ / (hour × m ² ) and an air speed of 3 ÷ 4 m / s allows water to be cooled to 2 ° C and lower. The droplet separator 4 is performed with triple corrugation (not shown in the drawing), where the air flow changes the direction of movement three times and due to this a significant reduction in droplet drop is achieved. When the air velocity in the live section of the droplet separator 4 is up to 4.5 m / s, the degree of separation of droplet moisture (efficiency) is not lower than 99.9%. The fan 6 is performed with a plastic impeller, as well as a multi-speed electric motor, which allows to change the cooling tower performance due to changes in air flow depending on weather conditions. A design with a special frequency drive for controlling the rotation speed of the fan 6 is possible, which will provide more than twofold savings in electricity consumption.

Градирня имеет аэродинамически выверенную конфигурацию проточной части корпуса, что повышает равномерность распределения потока воздуха через ороситель 3 градирни и увеличивает равномерность и степень охлаждения воды в градирни.The tower has an aerodynamically verified configuration of the flow part of the body, which increases the uniformity of the distribution of air flow through the sprinkler 3 of the tower and increases the uniformity and degree of cooling of the water in the tower.

Коллектор 5 разбрызгивающего устройства выполняют в виде труб с проточными отверстиями и располагают в верхней части корпуса 1 с форсунками (фиг.2). Форсунка для распыления жидкости состоит из корпуса 7 и соосно расположенного с ним в верхней части штуцера 8, в котором выполнен расширяющийся канал 9 для подвода жидкости в цилиндрическое отверстие 10, выполненное осесимметрично корпусу 7. Цилиндрическое отверстие 10 плавно переходит в соосное с ним фигурное отверстие 11, выполненное в форме сопла Лаваля. В отверстии 10 корпуса, осесимметрично ему, установлена цилиндрическая вставка-завихритель 12, имеющая внешние периферийные винтообразные нарезные каналы 13. По оси вставки-завихрителя 6 выполнено центральное осевое отверстие 14 с винтовой нарезкой на внутренней поверхности, обратной направлению нарезки каналов 13. Внешние винтообразные нарезные каналы 13 и винтовая нарезка на внутренней поверхности осевого отверстия 14 могут быть выполнены с переменным шагом. Вставка-завихритель 10 устанавливается в корпусе 7 через упругие прокладки 15 и 16 и поджимается штуцером 8 посредством резьбового соединения корпус-штуцер.The collector 5 of the spray device is made in the form of pipes with flowing holes and is located in the upper part of the housing 1 with nozzles (figure 2). The nozzle for spraying liquid consists of a housing 7 and coaxially located with it in the upper part of the nozzle 8, in which an expanding channel 9 is made for supplying liquid to a cylindrical hole 10, made axisymmetrically to the housing 7. The cylindrical hole 10 smoothly passes into a figured hole 11 coaxial with it made in the form of a Laval nozzle. A cylindrical swirler insert 12 having external peripheral screw-shaped threaded channels 13 is mounted in the hole 10 of the housing, axisymmetrically to it. A central axial hole 14 is made along the axis of the swirl-insert 6 with a screw thread on the inner surface, the reverse direction of the cutting of channels 13. External screw-like threaded channels 13 and screw cutting on the inner surface of the axial hole 14 can be performed with a variable pitch. The swirl insert 10 is installed in the housing 7 through the elastic gaskets 15 and 16 and is pressed by the nozzle 8 by means of a threaded housing-fitting connection.

Вентиляторная градирня для реализации предложенного способа испарительного охлаждения воды (фиг.1) представляет из себя испарительную градирни открытого типа и при весьма умеренном энергопотреблении обеспечивают приготовление воды, используемой в целях охлаждения с температурой на 5°C ниже температуры наружного воздуха по сухому термометру. Градирня состоит из двух частей: верхней части, состоящей из корпуса 1, в нижней части которого находится ороситель 3, в верхней - каплеотделитель 4, а между ними расположены коллекторы 5 разбрызгивающего устройства с форсунками (фиг.2). В нижней части градирни расположен бак-водосборник 2 для сбора охлаждаемой воды с установленными на нем вентилятором 6.A fan cooling tower for implementing the proposed method of evaporative cooling of water (Fig. 1) is an open type evaporative cooling tower and, with very moderate energy consumption, provides the preparation of water used for cooling with a temperature of 5 ° C below the temperature of the outside air using a dry thermometer. The cooling tower consists of two parts: the upper part, consisting of a housing 1, in the lower part of which there is an irrigator 3, in the upper part, a droplet separator 4, and between them there are collectors 5 of the spray device with nozzles (Fig. 2). In the lower part of the tower there is a catchment tank 2 for collecting cooled water with a fan 6 installed on it.

Корпус изготовлен из тонколистовой нержавеющей стали, что обеспечивает надежную многолетнюю эксплуатацию градирни, небольшой вес и, как следствие, возможность установки градирни на крышах производственных зданий. В конструкции бака 2 предусмотрен диффузор, который представляет собой часть корпуса и соединен с вентилятором, при этом увеличено расстояние между вентилятором 6 и потоком воды, стекающей с оросителя 3, что полностью исключает попадание брызг воды на обечайку вентилятора 6 и образование наледи на ней, а каплеотделитель 4 и ороситель 3, обладающие низким сопротивлением, обеспечивают выход пара вверх, а не через обечайку вентилятора, что также исключает образование наледи за счет конденсации пара на обечайке.The casing is made of stainless steel sheet, which ensures reliable long-term operation of the cooling tower, low weight and, as a result, the possibility of installing the cooling tower on the roofs of industrial buildings. The design of the tank 2 provides a diffuser, which is part of the housing and connected to the fan, while increasing the distance between the fan 6 and the flow of water flowing from the sprinkler 3, which completely eliminates the spray of water on the casing of the fan 6 and the formation of ice on it, and the droplet separator 4 and sprinkler 3, which have a low resistance, provide steam upward, and not through the fan shell, which also eliminates the formation of ice due to steam condensation on the shell.

Коллектор 5 разбрызгивающего устройства расположен в верхней части корпуса 1 и и представляет собой систему параллельно соединенных труб с отверстиями, на которых в шахматном порядке закреплены посредством хомутов с замками форсунки.The collector 5 of the spray device is located in the upper part of the housing 1 and is a system of pipes connected in parallel with holes on which are mounted in a checkerboard pattern using clamps with nozzle locks.

Он не проходит через стенку градирни, а следовательно, отсутствует узел уплотнения коллектора и связанные с этим протечки воды через него. Ороситель 3 и каплеотделитель 4 изготавливаются методом вакуумной штамповки из пластика, срок эксплуатации которого составляет не менее 15 лет. Материал оросителя ПВХ (поливинилхлорид) с добавкой, обеспечивающей высокопрочный, химически стойкий пластик, не поддерживающий горения и сохраняющий свои эксплуатационные свойства при температуре наружного воздуха от -60°C до +55°C. Ороситель 3, используемый в градирне, представляет собой пакет гофрированных и последовательно соединенных пластин с высокой степенью смачиваемости и при плотности орошения 15÷25 м³/(час × м²) и скорости воздуха 3÷4 м/сек позволяет охладить воду до 25°С и ниже. Каплеотделитель 4 выполнен с тройным рифлением (на чертеже не показано), где поток воздуха три раза изменяет направление движения, и за счет этого достигается значительное уменьшение каплеуноса. При скорости воздуха в живом сечении каплеотделителя 4 до 4,5 м/сек степень отделения капельной влаги - (эффективность) не ниже 99,9%. Градирня выполнена по одновентиляторной схеме с нижним расположением вентилятора, т.к. градирни с несколькими вентиляторами суммарно потребляют больше электроэнергии, и при выходе из строя одного вентилятора происходит неконтролируемый унос воды через обечайку неисправного вентилятора. Вентилятор 6 выполнен с пластиковым рабочим колесом, а также с односкоростным или многоскоростным электродвигателем, позволяющим в процессе работы в зависимости от погодных условий менять производительность градирни за счет изменения расхода воздуха. Возможна конструкция со специальным частотным приводом регулирования оборотов вращения вентилятора 6, что обеспечит более чем двукратную экономию потребления электроэнергии.It does not pass through the wall of the tower, and therefore, there is no collector seal assembly and associated water leaks through it. Sprinkler 3 and droplet separator 4 are made by plastic stamping by vacuum stamping, the service life of which is at least 15 years. The material of the PVC sprinkler (polyvinyl chloride) with an additive that provides high-strength, chemically resistant plastic that does not support combustion and retains its operational properties at an outdoor temperature of -60 ° C to + 55 ° C. Sprinkler 3, used in a cooling tower, is a package of corrugated and series-connected plates with a high degree of wettability and with an irrigation density of 15 ÷ 25 m ³ / (hour × m ² ) and an air speed of 3 ÷ 4 m / s allows you to cool water to 25 ° C and below. The droplet separator 4 is made with triple corrugation (not shown in the drawing), where the air flow changes the direction of movement three times, and due to this, a significant reduction in droplet drop is achieved. When the air velocity in the live section of the droplet separator 4 is up to 4.5 m / s, the degree of separation of droplet moisture - (efficiency) is not lower than 99.9%. The cooling tower is made according to a single-fan circuit with a lower fan arrangement, as cooling towers with several fans consume more power in total, and in the event of failure of one fan, uncontrolled entrainment of water through the shell of the faulty fan occurs. The fan 6 is made with a plastic impeller, as well as with a single-speed or multi-speed electric motor, which allows to change the cooling tower performance in the process of work depending on weather conditions due to changes in air flow. A design with a special frequency drive for controlling the rotation speed of the fan 6 is possible, which will provide more than twofold savings in energy consumption.

Коллектор 5 разбрызгивающего устройства имеет проточное отверстие 7 и расположен в верхней части корпуса 1 с цельнофакельными форсунками (фиг.2). Каждая из форсунок выполнена в виде полого, осесимметричного корпуса 8, ось которого перпендикулярна оси отверстия коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения и др. Со стороны проточного отверстия 7 трубы коллектора 5 в форсунке установлен спрямляющий элемент 12, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от коллектора 5 к форсунке. Спрямляющий элемент выполнен в виде кольца, имеющего центральную втулку 12, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти 13, соединенные с корпусом 8 форсунки. Корпус 8 выполнен с двумя противоположно расположенными перпендикулярно оси форсунки уступами 11, посредством которых через хомуты 9 с замками 10 форсунка закрепляется на коллекторе 5. В нижней части корпуса 8 форсунки выполнено коническое калиброванное дроссельное отверстие 15, соединенное с камерой смешения 14, которая расположена между отверстием 15 и спрямляющим элементом 12. Камера смешения 14 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 15 форсунки. Для этой цели на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки (на чертеже не показано), которые могут быть образованы токарной обработкой по копиру или получены литьевым способом. В результате этого на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости. Расходная характеристика форсунки представлена на фиг.3. Рекомендуемый диапазон давлений для цельнофакельной форсунки от 1,2 до 7,0 метров водяного столба. При данном диапазоне давлений обеспечивается полное раскрытие и заполнение факела форсунки капельной влагой.The collector 5 of the spray device has a flow hole 7 and is located in the upper part of the housing 1 with solid torches nozzles (figure 2). Each nozzle is made in the form of a hollow, axisymmetric body 8, the axis of which is perpendicular to the axis of the hole of the collector, and the shape of the body is made in the form of a body of revolution formed by a second-order curve, for example spherical, in the form of a truncated ellipsoid or paraboloid of rotation, etc. From the flow-through side a hole 7 of the pipe of the manifold 5 in the nozzle has a straightening element 12, which dampens the turbulence of the fluid flow from the manifold 5 to the nozzle. The straightening element is made in the form of a ring having a central sleeve 12, to which at least three blades 13 are radially spaced and rigidly connected to the nozzle body 8. The housing 8 is made with two steps 11 opposite to the nozzle axis perpendicular to the nozzle axis, by means of which, through the clamps 9 with the locks 10, the nozzle is fixed to the manifold 5. In the lower part of the nozzle body 8 there is a conical calibrated throttle hole 15 connected to the mixing chamber 14, which is located between the hole 15 and a straightening element 12. The mixing chamber 14 is designed to form a vortex turbulent flow formed at the outlet of the nozzle opening 15. For this purpose, there are helical grooves (not shown in the drawing) on the inner surface of the mixing chamber, which can be formed by turning by copying or obtained by injection molding. As a result of this, a finely dispersed and uniform jet of liquid is formed at the outlet of the nozzle. The flow characteristic of the nozzle is presented in figure 3. The recommended pressure range for a single-nozzle nozzle is from 1.2 to 7.0 meters of water. With this pressure range, the nozzle plume is fully opened and filled with drip moisture.

Градирня вентиляторная работает следующим образом.The cooling tower operates as follows.

Эффект охлаждения в градирне достигается за счет испарения 1% циркулирующей через градирню воды, которая разбрызгивается форсунками и в виде пленки стекает в бак 2 через сложную систему каналов оросителя 3 навстречу потоку охлаждающего воздуха, нагнетаемого вентилятором 6. Эффективный каплеотделитель 4 позволяет снизить потери воды в результате капельного уноса. Количество капельной влаги, уносимое потоком воздуха, зависит от плотности орошения и при максимальном значении - 25 м³/(час × м²) не превышает 0,1% от величины объемного расхода охлаждаемой воды через градирню.The cooling effect in the tower is achieved due to the evaporation of 1% of the water circulating through the tower, which is sprayed by nozzles and flows into the tank 2 in the form of a film through a complex system of irrigation channels 3 towards the flow of cooling air pumped by fan 6. An effective droplet separator 4 allows to reduce water losses as a result drip entrainment. The amount of droplet moisture carried away by the air flow depends on the irrigation density and at a maximum value of 25 m ³ / (hour × m ² ) does not exceed 0.1% of the volumetric flow rate of the cooled water through the cooling tower.

Форсунка для распыления жидкости (фиг.2) работает следующим образом.The nozzle for spraying liquid (figure 2) works as follows.

Жидкость в корпус 7 поступает через канал 9 подвода жидкости в штуцере 8, а затем в центральное цилиндрическое отверстие 10. Жидкость начинает свою закрутку в периферийных каналах вставки-завихрителя 12 и одновременно во внутренних каналах центрального осевого отверстия 14 с обратным направлением. Такой поток жидкости на выходе из фигурного отверстия 11 в форме сопла Лаваля хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного течения по оси сопла 11. Расходная характеристика форсунки представлена на фиг.3.The fluid enters the housing 7 through the fluid supply channel 9 in the nozzle 8, and then into the central cylindrical hole 10. The fluid begins to swirl in the peripheral channels of the swirl insert 12 and simultaneously in the internal channels of the central axial hole 14 with the opposite direction. Such a fluid flow at the outlet of the figured hole 11 in the form of a Laval nozzle is well disclosed due to centrifugal forces arising from the rotation of the liquid, and is finely dispersed inside the conical torch due to the turbulent flow along the axis of the nozzle 11. The nozzle flow rate is shown in FIG. 3.

Рекомендуемый диапазон давлений для форсунки от 1,2 до 7,0 метров водяного столба (фиг.3). При данном диапазоне давлений обеспечивается полное раскрытие и заполнение факела форсунки капельной влагой. При давлении ниже указанного раскрытие факела не происходит, а при давлениях выше рекомендуемого может наблюдаться повышение капельного уноса воды. Превышение давления перед форсунками обычно свидетельствует о их засорении и необходимости их очистки.The recommended pressure range for the nozzle is from 1.2 to 7.0 meters of water column (figure 3). With this pressure range, the nozzle plume is fully opened and filled with drip moisture. At a pressure below the specified opening of the torch does not occur, and at pressures above the recommended increase may be observed drip entrainment of water. Excessive pressure in front of the nozzles usually indicates clogging and the need to clean them.

Предлагаемая градирня может применяться при кондиционировании воздуха в гражданском строительстве для охлаждения конденсаторов холодильных агрегатов, реже - для охлаждения аварийных электрогенераторных агрегатов большой мощности. В промышленном секторе градирни используются в технологических операциях широкого профиля, требующих эффективного и неэнергоемкого рассеяния тепла, создаваемого во время рабочего цикла компрессорных установок, холодильных машин и станций, металлургических производств, машин по формовке пластических масс, технологических процессов по химической очистке веществ, восстановления чистых химических растворителей и т.п. Создание систем оборотного водоснабжения с использованием градирен позволяет уменьшить затраты предприятий на потребление и сброс технической воды, повысить КПД использования оборудования, благодаря чему затраты на приобретение и монтаж градирен окупаются в течение нескольких месяцев. Одновременно подобные системы позволяют решать актуальные сегодня проблемы экологии.The proposed tower can be used in air conditioning in civil engineering for cooling condensers of refrigeration units, less often - for cooling emergency power generating sets of high power. In the industrial sector, cooling towers are used in a wide range of technological operations that require efficient and non-energy-intensive heat dissipation generated during the operating cycle of compressor plants, refrigeration machines and stations, metallurgical industries, plastic molding machines, chemical cleaning of substances, and restoration of pure chemical solvents and the like The creation of recycled water supply systems using cooling towers allows to reduce the costs of enterprises for the consumption and discharge of industrial water, to increase the efficiency of the use of equipment, so that the costs of purchasing and installing cooling towers pay off within a few months. At the same time, such systems allow solving current environmental problems.

Для обеспечения удобства и безопасности обслуживания градирни имеются площадки, устроенные в соответствиями с требованиями соответствующих СНиП (на чертеже не показано). В зимнее время эксплуатация градирен может усложняться из-за обмерзания их конструкций, особенно это относится к градирням, расположенным в суровых климатических условиях. Обмерзание градирен может привести к аварийному состоянию, вызывая деформации и обрушение оросителя из-за дополнительных нагрузок от образовавшегося на нем льда. Обмерзание градирни начинается обычно при температурах наружного воздуха ниже -10°C и происходит в местах, где входящий в градирню холодный воздух соприкасается с относительно небольшим количеством теплой воды. Внутреннее обледенение градирни является опасным потому, что из-за интенсивного туманообразования оно может быть обнаружено только после разрушения оросителя. Поэтому в зимний период не следует допускать колебаний тепловой и гидравлической нагрузок, необходимо обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по площади оросителя и не допускать понижения плотности орошения на отдельных участках. В связи с большими скоростями входящего воздуха плотность орошения в вентиляторных градирнях в зимнее время целесообразно поддерживать не менее 10 м³/м² (не ниже 40% от полной нагрузки). Критерием для определения необходимого расхода воздуха может служить температура охлажденной воды. Если расход поступающего воздуха регулировать таким образом, чтобы температура охлажденной воды не была ниже +12÷+15°C, то обледенение градирен обычно не выходит за пределы допустимого. Уменьшение поступления в градирню холодного воздуха может быть достигнуто отключением вентилятора или переводом его на работу с пониженным числом оборотов. Исключить обледенение градирен можно путем подачи всей воды только на часть градирен с полным отключением остальных, иногда со снижением расхода циркуляционной воды. Нагнетательные вентиляторы подвержены обмерзанию. Это может вызываться двумя причинами: попаданием на вентилятор водяных капель изнутри градирни и рециркуляцией уходящего из градирни воздуха, содержащего мелкие капли воды и пар, который конденсируется при смешении с холодным наружным воздухом. В таких случаях можно избежать обледенения лопастей вентилятора следующими способами: снизить скорость вращения вентилятора градирни, проконтролировать давление перед форсунками и при необходимости произвести их очистку, использовать стеклопластиковые лопасти рабочего колеса, использовать автономный обогрев обечаек вентилятора с помощью гибких электронагревателей. Следует отметить, что неравномерное образование льда на лопастях может приводить к разбалансировке и вибрации вентилятора. Основными параметрами, определяющими рабочие процессы в градирне, являются:To ensure the convenience and safety of the cooling tower maintenance, there are platforms arranged in accordance with the requirements of the corresponding SNiP (not shown in the drawing). In winter, the operation of cooling towers can be complicated due to the freezing of their structures, especially this applies to cooling towers located in harsh climatic conditions. Freezing of cooling towers can lead to an emergency state, causing deformation and collapse of the irrigator due to additional loads from the ice formed on it. Freezing of the tower usually begins at outdoor temperatures below -10 ° C and occurs in places where the cold air entering the tower comes in contact with a relatively small amount of warm water. Internal icing of the cooling tower is dangerous because, due to intense fogging, it can only be detected after the sprinkler is destroyed. Therefore, in the winter period one should not allow fluctuations in thermal and hydraulic loads, it is necessary to ensure an even distribution of the cooled water over the irrigated area and not to allow a decrease in the density of irrigation in individual areas. Due to the high incoming air velocities, the irrigation density in the fan cooling towers in winter is advisable to maintain at least 10 m ³ / m ² (not lower than 40% of the full load). The criterion for determining the required air flow rate can serve as the temperature of chilled water. If the flow rate of the incoming air is adjusted so that the temperature of the chilled water is not lower than + 12 ÷ + 15 ° C, then the icing of the cooling towers usually does not go beyond the permissible limits. Reducing the flow of cold air into the cooling tower can be achieved by turning off the fan or transferring it to work with a reduced speed. It is possible to exclude icing of cooling towers by supplying all water to only part of the cooling towers with complete shutdown of the others, sometimes with a decrease in the flow of circulating water. Blower fans are subject to frost. This can be caused by two reasons: water droplets falling on the fan from the inside of the cooling tower and recirculation of air leaving the cooling tower containing small drops of water and steam, which condenses when mixed with cold outside air. In such cases, it is possible to avoid icing of the fan blades in the following ways: reduce the fan speed of the cooling tower, check the pressure in front of the nozzles and, if necessary, clean them, use fiberglass impeller blades, use autonomous heating of the fan shells using flexible electric heaters. It should be noted that uneven ice formation on the blades can lead to unbalancing and vibration of the fan. The main parameters that determine the operating processes in the tower are:

Gw - расход охлаждаемой воды, м³/ч; Δgw - количество воды для подпитки системы водоснабжения (восполнение испарения), м³/ч; Q_Г - тепловой поток, кВт.Gw — flow rate of chilled water, m ³ / h; Δgw - the amount of water to recharge the water supply system (replenishment of evaporation), m ³ / h; Q _G - heat flow, kW.

Расход воды через градирню может быть определен по давлению воды во входном коллекторе. Абсолютное давление воды необходимо определять по манометру (на чертеже не показано), устанавливаемому перед входным коллектором: Н=10P_A, где Н - напор перед форсункой (м вод. ст.), pa - показания манометра (кг/см²). Зная полный напор и количество форсунок, используя график, можно определить расход воды через градирню: w=G¹w×n, где G¹w - расход воды через форсунку (м³/ч), n - количество форсунок (шт.). Количество воды, которое необходимо добавлять в систему для компенсации испарения, определяется исходя из расхода воды и разности температур воды на входе и на выходе из градирни. Величина капельного уноса составляет 0,1% от количества воды, проходящей через градирню при номинальном режиме. Снижение расхода воды через градирню уменьшает величину капельного уноса до 0,05%. Увеличение расхода воды выше номинального не рекомендуется.The flow rate through the cooling tower can be determined by the water pressure in the inlet manifold. The absolute water pressure must be determined by the pressure gauge (not shown in the drawing) installed in front of the inlet manifold: Н = 10P _A , where Н is the pressure in front of the nozzle (m water), pa is the pressure gauge (kg / cm ² ). Knowing the total pressure and the number of nozzles, using the graph, you can determine the flow rate of water through the tower: w = G ¹ w × n, where G ¹ w is the flow rate of water through the nozzle (m ³ / h), n is the number of nozzles (pcs.). The amount of water that must be added to the system to compensate for evaporation is determined based on the flow rate and the temperature difference between the inlet and the outlet of the tower. The value of droplet entrainment is 0.1% of the amount of water passing through the tower at nominal conditions. Reducing the flow rate of water through the cooling tower reduces the amount of droplet entrainment to 0.05%. Higher water flow rates than nominal are not recommended.

Claims

The method of evaporative cooling of water, which consists in spraying water through nozzles, which are collected in a tank to collect water, and directing the air flow towards the water torch by means of a fan, and the collector of the spray device with nozzles is placed in the upper part of the fan cooling tower housing and placed above it drip eliminator with triple corrugation, where the air flow three times changes the direction of movement, and under the collector there is an irrigator, which is performed in the form of a package of corrugated and last of well-connected plates, characterized in that the water is sprayed by means of nozzles, each of which contains a housing, a fitting and a swirl insert coaxially located with them, and an expanding channel is made in the fitting for supplying fluid to a cylindrical hole, which is made axisymmetrically to the housing and smoothly passes into a figured hole coaxial with it, made in the form of a Laval nozzle, and a cylindrical swirl insert having external peripheries is mounted axisymmetrically in the cylindrical hole of the casing screw-shaped threaded channels, moreover, along the axis of the swirl insert, a central axial hole is made with screw thread on the inner surface, the reverse direction of the channel cutting, while the swirl insert is installed in the housing through elastic gaskets and is pressed by the fitting through the threaded joint-fitting.