PL226991B1 - Wieza chłodnicza bezposrednia - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wieża chłodnicza bezpośrednia, przeznaczona do chłodzenia wody na potrzeby technologiczne z wykorzystaniem przepływu powietrza.

Wieże chłodnicze stosowane są powszechnie do obniżania temperatury wody technologicznej na potrzeby instalacji chłodniczych. Głównym czynnikiem określającym efektywność wież chłodniczych jest uzyskana temperatura końcowa wody. Zimniejsza woda pozwala na skuteczniejszą pracę agregatów chłodniczych w systemach klimatyzacyjnych, a także na bardziej efektywną i energooszczędną pracę turbin w elektrowniach. Typowa konstrukcja wieży chłodniczej opiera się na technologii przeciwprądowego przepływu powietrza i cieczy na całej długości.

Podejmowano próby podwyższania efektywności wież chłodniczych jak w patencie PL199458, gdzie w wymiennikowej chłodni wentylatorowej powietrze chłodzi się wstępnie chłodzoną wodą, a następnie zawraca się je i kieruje w przeciwprądzie na chłodzoną wodę co umożliwia zastosowany wymiennik krzyżowy, którego poziome kanały suche są połączone poprzez kanał powietrzny z pionowymi kanałami mokrymi albo w patencie PL209046, w którym wentylatorowa chłodnia powietrznowodna stosuje przepływ czynników współprądowo, a podwyższenie jej sprawności uzyskano poprzez to, że powietrze z niej odpływające jest pozbawione mgły, dzięki usytuowaniu drugiego pierścienia z głowicami rozdrabniającymi wodę ochłodzoną w zbiorniku wody ochłodzonej. Jednakże żadne dotychczasowe rozwiązania nie znalazły szerszego zastosowania w praktyce, głównie ze względu na skomplikowaną konstrukcję.

Standardowe wieże chłodnicze wykorzystują przeciwprądowy przepływ powietrza, jednak traci on istotnie efektywność w górnych odcinkach wieży, gdyż powietrze jest wtedy gorące i nasycone parą wodną. Nasycenie powietrza uniemożliwia skuteczne parowanie wody, a to z kolei skutkuje niższą efektywnością ochładzania strumienia cieczy.

Istota wieży chłodniczej bezpośredniej według wynalazku polega na tym, że posiada dwustopniowy system chłodzenia wody, poprzez usytuowanie króćców wlotowych powietrza w dolnej i górnej części wieży chłodniczej oraz umieszczenie wentylatora, wymuszającego przepływ powietrza w jej części środkowej, przy czym w górnej części wieży zlokalizowany jest przewód doprowadzający wodę do dysz rozpylających.

Korzystnie odcinek w części górnej wieży, w którym jest realizowany przepływ powietrza w kierunku współprądowym jest dłuższy od odcinka w części dolnej wieży w którym jest realizowany przepływ powietrza w kierunku przeciwprądowym.

Korzystnie w górnej części wieży umiejscowione jest wypełnienie rozwijające wymianę ciepła.

Zaletą wieży chłodniczej bezpośredniej według wynalazku jest to, że strumień powietrza jest podawany z dwóch kierunków, co pozwala na uzyskanie wysokiej efektywności odparowania na całej długości wieży, gdyż przepływ przeciwprądowy w dolnej części omawianej jednostki może być prowadzony na krótszym odcinku i nie osiąga stanu nasycenia, dzięki temu uzyskuje się maksymalną efektywność odparowania na początku i na końcu wieży chłodniczej.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest uwidoczniony na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat wieży chłodniczej, Fig. 2 przykład wypełnienia wieży chłodniczej, Fig. 3 widok wieży w postaci kompaktowej struktury, z zaznaczonymi lokalizacjami króćców wlotowych i wylotowych powietrza.

Wieża chłodnicza bezpośrednia ma wentylator 1 wymuszający przepływ powietrza, który zlokalizowany jest w środkowej części wieży, w celu uzyskania dwóch przepływów powietrza. Przed nim zlokalizowany jest odkraplacz 2, zabezpieczający przed porywaniem cieczy przez powietrze. Powietrze dostarczane jest poprzez króćce wlotowe powietrza 6, zlokalizowane w dolnej i górnej części wieży. Ilość powietrza, która będzie płynąć współprądowo Pw i przeciwprądowo Pp regulowana jest za pomocą przepustnic 5. Strumień wody W dostarczany jest poprzez przewód doprowadzający wodę 7, do dysz rozpylających wodę 8 zlokalizowanych w górnej części wieży i rozpryskiwany jest po wypełnieniu 9, które składa się z równomiernie rozłożonych stalowych płyt 10 przymocowanych do ramy konstrukcyjnej 11, a którego celem jest zapewnienie równomiernego przepływu strumienia wody W po jego powierzchni.

W górnym odcinku wieży strumień wody W ochładzany jest współprądowo, w dowolnym odcinku wieży woda ochładzana jest przeciwprądowo. Po asymilacji ciepła i pary wodnej oba strumienie powietrza Pw, Pp kierowane są do króćca wylotowego 6b poprzez wentylator 1, przez który sumaryczny strumień powietrza Pc=Pw+Pp jest usuwany do atmosfery. Proporcje odcinków, odcinka wiePL 226 991 B1 ży, w którym woda ochładzana jest współprądowo i odcinka wieży, gdzie strumień wody W ochładzany jest przeciwprądowo ustala się poprzez montaż wentylatora 1 i króćca wylotowego powietrza 6b na odpowiedniej wysokości. Strumień wody W po ochłodzeniu spływa do zbiornika 4, zlokalizowanego w dolnej wieży, gdzie odprowadzana jest poprzez przewód wylotowy 3 do instalacji rurowej.

Proponowane urządzenie może znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie stosowane są standardowe wieże chłodnicze, przykładowo do obniżania temperatury wody technologicznej. Układy takie stosuje się do odbioru ciepła ze skraplaczy w systemach chłodniczych na potrzeby urządzeń wentylacji i klimatyzacji albo chłodni przemysłowych. Ponadto wieża może służyć do obniżania temperatury wody technologicznej chłodzących turbiny w elektrowniach.

Zastosowanie bardziej efektywnej wieży chłodniczej bezpośredniej pozwala znacząco obniżyć energię zużywaną przez systemy chłodnicze oraz generatory prądu. Proponowane rozwiązanie pozwala uzyskać znacząco lepszą efektywność ochładzania wody, w stosunku do rozwiązań, w których powietrze prowadzone jest przeciwprądowo lub współprądowo do przepływu wody na całej długości wieży.

Wykaz oznaczeń na rysunku:

Pw - strumień powietrza płynący współprądowo ze strumieniem wody,

Pp - strumień powietrza płynący przeciwprądowo ze strumieniem wody,

Pc - całkowity strumień powietrza (suma Pw i Pp), usuwany do atmosfery,

W - strumień wody,

- wentylator,

- odkraplacz,

- przewód odprowadzający wodę,

- zbiornik na wodę,

- przepustnica regulacyjna,

- króciec wlotowy powietrza,

6b - króciec wylotowy powietrza,

- przewód doprowadzający wodę,

- dysze rozpylające,

- wypełnienie,

- stalowe płyty stanowiące wypełnienie,

- rama mocująca wypełnienie.

Claims (3)

1. Wieża chłodnicza bezpośrednia, znamienna tym, że posiada dwustopniowy system chłodzenia wody, poprzez usytuowanie króćców wlotowych powietrza (6) w dolnej i górnej części wieży chłodniczej oraz umieszczenie wentylatora (1), wymuszającego przepływ powietrza w jej części środkowej, przy czym w górnej części wieży zlokalizowany jest przewód (7) doprowadzający wodę do dysz rozpylających (8).

2. Wieża według zastrz. 1, znamienna tym, że odcinek w części górnej wieży, w którym jest realizowany przepływ powietrza w kierunku współprądowym jest dłuższy od odcinka w części dolnej wieży w którym jest realizowany przepływ powietrza w kierunku przeciwprądowym.

3. Wieża według zastrz. 1, znamienna tym, że w górnej części wieży umiejscowione jest wypełnienie (9) rozwijające wymianę ciepła.