УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОРОСИТЕЛЯ ГРАДИРНИ
Ветошкин А.Г. (ПГАСА, г.Пенза, РФ)
В практике водооборотного водоснабжения широко распространены оросители из полимерных материалов, например, оросительные устройства, выполненные в виде блока вертикальных пластмассовых труб, а также оросители испарительных градирен, содержащие листы с рядами выступов в виде полых усеченных конусов, выполненных по обе стороны листа и размещенных в шахматном порядке.
Недостатками таких оросителей является либо незначительная удельная межфазная поверхность и невысокая эффективность тепло-массообмена вследствие того, что контакт фаз происходит только на цилиндрических поверхностях трубчатых элементов, или неразвитая поверхность контакта фаз и недостаточная степень диспергирования охлаждаемой жидкости, что снижает интенсивность и эффективность процесса тепло-массообмена.
Для повышения эффективности тепло-массообмена путем увеличения поверхности контакта фаз и дополнительного диспергирования охлаждаемой жидкости в листе оросителя градирни в местах сопряжения выступов, расположенных по разные стороны листа, выполнены грани с гофрами, при этом выступы в горизонтальных рядах смещены через несколько рядов по высоте оросителя на величину, сопоставимую с шагом между соответствующими выступами на одной стороне листа, причем размеры диаметра основания и высоты выступов на одной стороне листа связаны с размерами диаметра основания и высоты выступов на другой стороне листа.
Ороситель состоит из секционированных по высоте листов с размещенными по обе стороны листа рядами выступов, расположенных в шахматном порядке и образованных коническими поверхностями, донышками и сопрягающимися по диагонали гранями, на которых выполнены волнистые гофры. Донышки на выступах выполнены вогнутыми, исходя из технологии изготовления. Выступы в рядах на одной стороне листа расположены относительно друг друга по горизонтали и вертикали с определенным шагом, при этом выступы в горизонтальных рядах верхней секции оросителя смещены относительно выступов в рядах нижней секции оросителя- Количество секций в листе оросителя может составлять от 2-х и более. Ороситель градирни составляется из вертикально расположенных листов на некотором расстоянии относительно друг друга. В капельно-пленочном оросителе листы сопряжены между собой донышками выступов с образованием ромбических каналов, а в оросителе капельного типа необходимое расстояние устанавливается без взаимного сопряжения выступов с помощью дистанцирующих элементов.
Наличие граней с гофрами в местах сопряжения выступов, расположенных по разные стороны листа, и соотношение размеров выступов позволяет более рационально разместить выступы относительно друг друга, что значительно увеличивает поверхность контакта фаз, а смещение по высоте рядов выступов обеспечивает дополнительное диспергирование жидкости и турбулизацию взаимодействующих потоков, что в целом повышает интенсивность и эффективность процесса тепло-массообмена.
Ороситель градирни работает следующим образом. Охлаждаемую воду равномерно разбрызгивают по площади блоков оросителя, В оросителе капельного типа поток воды многократно разбивается и диспергируется в виде мелких капель при взаимодействии с боковой поверхностью выступов- При переходе капельного потока с вышележащей секции листа на нижележащую секцию этот поток встречает на своем пути смещенные ряды выступов. В результате такого контактного взаимодействия происходит дополнительное многократное диспергирование потока капель. При противоточном движении в пространстве между листами жидких капель и поступающего снизу охлаждающего воздуха происходит их взаимодействие, сопровождающееся интенсивным тепло-массообменом, в результате чего осуществляется охлаждение оборотной воды.
В капельно-пленочном оросителе часть воды диспергируется в виде капель и движется вниз в ромбических каналах соответствующей секции листа, другая часть &оды стекает в виде пленки по боковой поверхности выступов, где при обтекании гофр пленка турбулизируется, что способствует интенсификации процесса тепло-массообмена воды с воздухом. При переходе капельно-пленочного потока с вышележащей секции листа на нижележащую секцию происходит многократное разбиение потока на капли при контакте со смещенными рядами выступов нижележащей секции. Охлаждающий воздух движется в противотоке, контактируя с пленкой воды на боковой поверхности выступов, а также на поверхности диспергированных капель в ромбических каналах между листами- При контакте фаз происходит тепло-массообмен и охлаждение воды.
Применение оросителя такой конструкции позволяет увеличить поверхность контакта фаз Sф почти на 40%. увеличить степень диспергирования охлаждаемой жидкости, создать активный гидродинамический режим взаимодействия капель и пленки жидкости с охлаждающим воздушным потоком и в целом повысить эффективность процесса тепло-массообмена в градирнях.
Дополнительная турбулизация пленочного течения охлаждаемой воды за счет наличия гофр на гранях выступов повышает коэффициент теплопередачи Kt и в соответствии с основным уравнением теплопередачи
Q=Kt Dt Sф
эти интенсифицирующие факторы приводят к увеличению количества передаваемого тепла Q от охлаждаемой воды к потоку воздуха при заданной средней разности температур At контактирующих сред.