Спосіб охолодження оточуючим повітрям води системи оборотного водозабезпечення

Реферат: Спосіб охолодження оточуючим повітрям води системи оборотного водозабезпечення здійснюється шляхом контактування на високорозвиненій поверхні диспергованої охолоджуваної води з ежектованим оточуючим повітрям у внутрішньому об'ємі корпусу ежекторної теплообмінної секції з наступним розділом диспергованого потоку на виході з корпусу ежекторної теплообмінної секції на рідинний і повітряний, згідно з яким потік нагрітого оточуючого повітря спрямовують у вихрову камеру, де з нього формують вільноконвективний вихор, що підіймається. В системі оборотного водозабезпечення додатково монтують не менше одного кільцевого каверно-артеріального термосифонного модуля, який розміщують в одній з ежекторних теплообмінних секцій, причому частину охолоджуваної води системи подають у названий каверно-артеріальний термосифонний модуль для збільшення тепловідводу системи. UA 79286 U (12) UA 79286 U UA 79286 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів та пристроїв охолодження оточуючим повітрям води системи оборотного водозабезпечення і може бути використана в системах охолодження головних конденсаторів турбін, технологічного устаткування на атомних електростанціях (АЗС), а також енергетичного устаткування різноманітного призначення. Відомий спосіб охолодження оточуючим повітрям води системи оборотного водозабезпечення, що здійснюється шляхом контактування на високорозвиненій поверхні диспергованої охолоджуваної води з ежектованим атмосферним повітрям у внутрішньому об'ємі корпусу ежекторної теплообмінної секції з наступним розділом диспергованого потоку на виході з корпусу ежекторної теплообмінної секції на рідинний і повітряний, реалізований у 8 прямоточному розподільному теплообмінному приладі (див. а. с. СРСР № 331256, МПК Р28С 3/06, 1991). Названий відомий спосіб при його використанні не забезпечує достатньої ефективності тепловідводу в зв'язку зі значними втратами води на випаровування та крапельне віднесення. Відомий також спосіб охолодження оточуючим повітрям води системи оборотного водозабезпечення, який втілюється шляхом контактування на високорозвиненій поверхні диспергованої охолоджуваної води з ежектованим оточуючим повітрям у внутрішньому об'ємі корпусу ежекторної теплообмінної секції з наступним розділом диспергованого потоку на виході з корпусу ежекторної теплообмінної секції на рідинний і повітряний, згідно з яким потік нагрітого оточуючого повітря спрямовують у вихрову камеру, де з нього формують вільноконвективний вихор, що підіймається, в метастабільній ділянці якого з пари вологи генерують туман з наступною конденсацією її крапель під впливом вихрових відцентрових сил та поверненням отриманого конденсату в систему оборотного водозабезпечення (див. патент Украйни на 8 винахід № 25469, МПК F28С 3/06; F28F 25/08, який прийнято за прототип способу, що заявляється). Недоліками вказаного відомого способу за прототипом є те, що він не забезпечує достатньої ефективності тепловідводу у зв'язку зі значними втратами води на крапельне віднесення та випаровування близько 1 %, а також те, що для його використання необхідно використання дорогої циркуляційної системи для подавання на форсунки охолоджуваної води системи оборотного водозабезпечення під тиском більш ніж 0,5 МПа. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого способу охолодження оточуючим повітрям води системи оборотного водозабезпечення та ежекторно-вихрової градирні для охолодження атмосферним повітрям води системи оборотного водозабезпечення для здійснення названого способу, які дозволяють забезпечити достатню ефективність теплообміну та, відповідно, значно зменшити втрату води на випаровування та крапельне віднесення. Поставлена задача вирішується тим, що шляхом контактування на високорозвиненій поверхні диспергованої охолоджуваної води з ежектованим оточуючим повітрям у внутрішньому об'ємі корпусу ежекторної теплообмінної секції з наступним розділом диспергованого потоку на виході з корпусів ежекторних теплообмінних секцій на рідинний і повітряний, згідно з яким потік нагрітого оточуючого повітря спрямовують у вихрову камеру, де з нього формують вільноконвективний вихор, що підіймається, в метастабільній ділянці якого з пари вологи генерують туман з наступною конденсацією її крапель під впливом вихрових відцентрових сил та поверненням отриманого конденсату в систему оборотного водозабезпечення, згідно з корисною моделлю, в системі оборотного водозабезпечення додатково монтують не менш одного кільцевого каверно-артеріального термосифонного модуля (КОКАТС), який розміщують в одній з ежекторних теплообмінних секцій, причому частину охолоджуваної води системи подають у КОКАТС для збільшення тепловідводу системи. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, і технічним результатом, що досягається, полягає у забезпеченні ефективного теплообміну та, відповідно, значному зменшенні втрати води на випаровування. На Фіг. 1 зображено спосіб охолодження оточуючим повітрям води системи оборотного водозабезпечення; на Фіг. 2 - вид згори Фіг. 1; на Фіг. 3 - конструктивна та теплова схема багатокаскадного кільцевого каверноартеріального термосифонного модуля (КОКАТС). Комбінована ежекторно-вихрова градирня для охолодження оточуючим повітрям води системи оборотного водозабезпечення, що заявляється, містить в собі корпус 1 градирні, виконаний у вигляді зовнішньої 2 та внутрішньої 3 обичайок, в якому розміщені охолоджуючі модулі в ежекторних теплообмінних секціях 4 та 5 з корпусами відповідно 6 та 7. Ежекторновихрові модулі знаходяться в секціях 4. Кожна з названих секцій 4 містить водяні форсунки 8, 1 UA 79286 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розміщені над її корпусом 6. Корпуси 6 та 7 секцій 4 та 5 обладнані піддоном 9 для збору охолодженої води 10, а також трубопроводами підводу 11 та відводу 12 води. Корпуси 6 та 7 ежекторних теплообмінних секцій 4 розділені вертикальними радіальними перегородками 13, розміщеними в зазорі між внутрішньою 3 та зовнішньою 2 обичайками корпусу 1 градирні, а в кожній з названих секцій 4 стінка корпусу, утворена внутрішньою обичайкою 3, обладнана боковим вікном 14 для відводу нагрітого оточуючого повітря у вихрову камеру 15, розміщену в порожнині внутрішньої обичайки 3 корпусу 1 градирні. При цьому внутрішня обичайка 3 корпусу 1 градирні є зовнішньою обичайкою вихрової камери, що утворюється, 15. Над рівнем бокового вікна 14 в порожнині вихрової камери 15 змонтовані з можливістю повороту жалюзі 16 для керування вихровим потоком. Для поліпшення підвищення тепловідведення градирня виконана комбінованою і додатково забезпечена не менше, ніж одним багатокаскадним кільцевим каверно-артеріальним термосифонним модулем (КОКАТС) 17, змонтованим не менше, ніж в одній з ежекторних теплообмінних секцій 5. Виходячи з принципу роботи ежекторних модулів 4, охолоджена вода 10 стікає в піддон 9. Пароповітряний потік 18 з модуля 17 відводиться в центральну вакуумну зону вихрової камери 15, перемішуючись з вихровим 19. Модуль 17 (див. Фіг. 3) складається з не менш ніж одного охолоджуючого каскаду КОКАТС, який містить напірну ділянку трубного корпусу 20, в яку надходить охолоджувана вода 21 з параметрами 22 (Vo, То, Ро), кільцевий кавітатор 23 першого каскаду охолодження КОКАТС-1, повітровідвід з регулюючим клапаном 24, з'єднаний з атмосферою, поверхні кільцевої каверни 25, паровий потік 26. Для організації виводу пароповітряного потоку 18 передбачена трубаартерія 27. Охолоджена вода 28 в першому каскаді охолодження КОКАТС-1 з параметрами 29 (V1, Т1, Р1) надходить в кільцевий кавітатор 30 другого каскаду охолодження КОКАТС-2, який так само складається з повітропроводу 31, поверхні кільцевої каверни 32, парового потоку 33 і труби-артерії 36 для організації виведення пароповітряного потоку 34. Охолоджена вода 35 з параметрами 37 (V2, T2, Р2) також стікає в піддон 9. Заявлений спосіб охолодження навколишнім повітрям води системи оборотного водопостачання здійснюється в комбінованій ежекторної-вихровий градирні наступним чином: охолоджувана вода 11 через напірний трубопровід 1 подається одночасно на форсунки 8 і модуль 17 (КОКАТС). Утворений форсунками 8 водяний факел диспергованої води, гомогенізуючись з ежектованим атмосферним повітрям у внутрішньому обсязі корпусу ежекторної теплообмінної секції 4 утворює високорозвинену поверхню теплообміну. Охолоджена вода 10 стікає в піддон 9, звідки відводиться за допомогою трубопроводу 12 до нагрівача (не показаний). Нагріте вологе повітря через бокове вікно 14 надходить у вихрову камеру 15, де з нього за допомогою жалюзі 16 формується висхідний вільноконвективний вихор 19, в метастабільній області якого з пари вологи генерується туман з подальшою конденсацією її крапель, які стікають у піддон 9. Нагріте повітря зі зниженою вологістю самостійно видаляється в атмосферу. Охолоджувана вода 21 (див. Фіг. 3) подається в багатокаскадний модуль-охолоджувач 17 (КОКАТС) при цьому, в результаті натікання в трубі корпусу 20 на кільцевій кавітатор 22, відбувається розрив суцільності потоку води з реалізацією відривної течії і утворення кільцевої каверни 24. В результаті всередині каверни 24 утворюється вакуум з тиском насичення пари води при температурі води Т0 на вході в модуль 17 (КОКАТС). На внутрішній поверхні каверни 25 першого каскаду охолодження КОКАТС-1 створюються умови для утворення двофазного парового шару інтенсивного генератора пари в каверну 25, забезпечуючи високоефективне охолодження з Т 0 до Т1 її обтічної. Для підвищення інтенсивності тепловідведення і виносу парової хмари в центральну вакуумну зону вихрової камери 15, каверна 25 сполучується з атмосферою за допомогою трубки 24 з регулюючим клапаном. Нагрітий парогазовий потік 18 з каверни 25 відводиться через трубу-артерію 27 в вакуумну зону 15 вихору 19. Відбувається змішування висхідних потоку вологого повітря ежекторних теплообмінних секцій 4 з парогазовим потоком 18 від модуля 17 (КОКАТС). На внутрішній поверхні каверни 25 першого каскаду охолодження КОКАТС-1 створюються умови для утворення двофазного парового шару інтенсивного генератора пари в каверну 25, забезпечуючи високоефективне охолодження з Т 0 до Т1 її обтічної. Для підвищення інтенсивності тепловідведення і виносу парової хмари в центральну вакуумну зону вихрової камери 15, каверна 25 сполучається з атмосферою за допомогою трубки 24 з регулюючим клапаном. Нагрітий парогазовий потік 18 з каверни 25 відводиться через трубу-артерію 27 в вакуумну зону 15 вихору 19. Відбувається змішування висхідних потоку вологого повітря ежекторних теплообмінних секцій 4 з парогазовим потоком 18 від модуля 17 (КОКАТС). У вихорі 19 відбувається спільна конденсація і видалення вологи. 2 UA 79286 U 5 10 15 Охолоджена вода 35 до температури Т2 після останнього ступеня охолодження з параметрами 35 (V2, T2, Р2) з модуля 17 стікає в піддон 9, змішуючись з охолодженою водою 10 з ежекторних теплообмінних секцій 4. Після перемішування охолоджена вода з градирні подається до нагрівача (не показаний). Пропонований спосіб, реалізований в ежекторно-вихровій градирні, забезпечує підвищення ефективності тепловідведення за рахунок використання КОКАТС, дозволяє зменшити втрати води на випаровування і крапельне винесення до 25 %, знизити ступінь охолодження води зворотного водопостачання до 6 °C у порівнянні зі штатними випарними градирнями і бризкальними басейнами на ТЕС і АЕС. Заявлене технічне рішення екологічно і економічно актуально, так як зниження додатково глибини охолодження до 6 °C збільшує ККД енергоблока і додатково збільшує вироблення електричної енергії до 5 % від номінальної потужності блока АЕС з реактором ВВР-1000. Відсутність у складі ГЕВС активних елементів (вентиляторів, електродвигунів) сприяє підвищенню безвідмовності роботи СЗВ для відповідальних споживачів установки. Експлуатація градирні має мінімальні виробничі витрати. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Спосіб охолодження оточуючим повітрям води системи оборотного водозабезпечення, зо здійснюється шляхом контактування на високорозвиненій поверхні диспергованої охолоджуваної води з ежектованим оточуючим повітрям у внутрішньому об'ємі корпусу ежекторної теплообмінної секції з наступним розділом диспергованого потоку на виході з корпусу ежекторної теплообмінної секції на рідинний і повітряний, згідно з яким потік нагрітого оточуючого повітря спрямовують у вихрову камеру, де з нього формують вільноконвективний вихор, що підіймається, в метастабільній ділянці якого з пари вологи генерують туман з наступною конденсацією її крапель під впливом вихрових відцентрових сил та поверненням отриманого конденсату в систему оборотного водозабезпечення, який відрізняється тим, що в системі оборотного водозабезпечення додатково монтують не менше одного кільцевого каверно-артеріального термосифонного модуля, який розміщують в одній з ежекторних теплообмінних секцій, причому частину охолоджуваної води системи подають у названий каверно-артеріальний термосифонний модуль для збільшення тепловідводу системи. 3 UA 79286 U 4 UA 79286 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5