Элемент для контакта газа с жидкостью (варианты) и способ покрытия входного края для воздуха контактного элемента - RU2417827C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к элементам для контакта испарительных охлаждающих аппаратов и подобных им аппаратов, а также к способу формирования покрытия.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область изобретения

Градирни и испарительные, а также подобные им охлаждающие аппараты отнимают тепло у воды, позволяя воде стекать через наполняющую сборку в теплообменной связи с потоками воздуха. В результате температура воды понижается при помощи поверхностного испарения воды перед тем, как она вернется в оборудование, использующее воду для различных целей теплообмена.

Хорошо известно формирование элементов для контакта для использования в данных аппаратах из множества гофрированных листов материалов, определяющих множество каналов в элементах для контакта, через которые проходят газ и жидкость. Один из таких хорошо известных элементов описан, например, в патенте США №3500615. Такие элементы для контакта сформированы из ряда материалов, включая крафт-бумагу, стекловолокно, пластик и другие материалы, часто пористые материалы и пропитанные материалы, как указано, например, в патенте США №3862280.

Контактирующие с газом элементы этого типа имеют определенные преимущества при использовании в градирнях и испарительных охлаждающих аппаратах. Из имеющихся недостатков данных элементов для контакта можно указать тот, что они задерживают грязь из воздуха и служат основой для размножения водорослей. Это в особенности справедливо на входной стороне для воздуха для элемента для контакта, где происходит столкновение с большинством грязи и атмосферных примесей, а также имеется воздействие солнечного света. Соответственно, эта часть элемента для контакта подвержена загрязнению и забиванию в результате проникновения пыли и грязи, входящих в элемент для контакта.

Чтобы бороться с этой проблемой и удалять пыль и грязь, отфильтрованные из воздуха, ранее предлагалось промывать элемент для контакта значительными количествами воды. Если этого не делать, и если наносы высыхают на субстрате элемента для контакта (в особенности, если это пористый субстрат, такой как крафт-бумага, стекловолокно или хлопок), пыль, грязь, споры и минеральные остатки, уловленные элементом для контакта, будут откладываться и отвердевать на всех волокнах листов элемента для контакта. Эти отложения будет потом сложно удалить без разрушения волокнистого субстрата. Если не уделять этому внимания, поверхность входа среды может быть полностью забита.

В дополнение к загрязнению грязью и другими находящимися в воздухе примесями, обнаружилось, что водоросли развиваются на поверхности, подверженной смачиванию и солнечному свету, типично на входной стороне, но также, возможно, на выходной стороне элемента для контакта. В соответствии с конструкцией типичного испарительного охлаждающего аппарата это составляет от одной четверти до одного дюйма (от 6,4 до 25,4 мм) на каналах среды, которые подвергнуты воздействию солнечного света и, соответственно, размножению водорослей в присутствии света, питательных веществ и влаги.

Одна попытка преодолеть эти проблемы сделана в патенте США №5248454, который описывает элемент для контакта, обеспечивающий контакт газа с жидкостью при помощи элемента для контакта, состоящего из контактирующих лицевыми сторонами гофрированных листов, причем чередующиеся листы расположены параллельно и образуют перекрещивающиеся каналы для газа и жидкости. Входная сторона для воздуха элемента для контакта имеет входную зону, покрытую водонепроницаемым гидрофильным материалом, содержащим средство борьбы с водорослями. Это средство отлично борется с ростом водорослей и оказываемым ими вредом ведущему краю охлаждающей среды. Однако данное покрытие, которое обычно изготовлено из водонепроницаемого материала, создает резкий переход на внутреннем крае покрытия, нанесенного на пористый лист. Поскольку испарительные охлаждающие каналы размещены на пористых субстратах, которые удерживают и передают воду, поверхность на 100% доступна для испарения и субстрат выравнивает распределение воды по поверхности испарительной среды. Решение в соответствии с предыдущим уровнем техники охлаждения краев субстрата замедляет испарение на крае охлаждающего канала, где воздух входит самим сухим и горячим.

Задачей настоящего изобретения является представление элемента для контакта для градирен и испарительных охлаждающих аппаратов с улучшенной эффективностью.

Другой задачей настоящего изобретения является представление элемента для контакта с самоочищающимся входным краевым участком и/или выходным участком для воздуха.

Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление элемента для контакта с краевым участком, который препятствует отложениям и размножению водорослей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с аспектом настоящего изобретения элемент для контакта газа и жидкости предоставляется для использования в аппарате контакта газа и жидкости, включающем корпус, на стороне входа газа и выхода газа. Элемент для контакта сформирован из множества гофрированных листов, обращенных друг к другу, и состоит из по существу параллельных друг другу чередующихся листов. Элемент для контакта определяет край входа газа, предназначенный для расположения вблизи стороны входа газа корпуса.

Листы элемента для контакта определяют множество перекрещивающихся и сообщающихся проходов, через которые могут проходить газ и жидкость. Гофры каждого из листов расположены под углом к основному направлению потока газа через элемент для контакта, причем гофры и чередующиеся полосы расположены под углом к гофрам в полосах, расположенным между чередующимися полосами. Край входа газа элемента для контакта покрыт водонепроницаемым гидрофильным материалом, содержащим убивающий водоросли компонент с изменяющейся плотностью от края внутрь листов. Гофры предпочтительно покрыты таким образом, что поверхности гофров, подверженные воздействию солнца, покрыты более плотно, а поверхности, не подверженные воздействию солнца, покрыты слабее. Покрытие этих поверхностей уменьшается по направлению внутрь от края листов. В результате вода может перемещаться через пористый субстрат и возможно испарение на краю, в то время как обеспечивается защита поверхностей, наиболее подверженных росту водорослей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Указанные выше, а также иные цели, особенности и преимущества настоящего изобретения будут ясны из последующего детального описания иллюстрирующих его исполнений, которое следует читать в связи с сопровождающими чертежами, из которых:

Фиг.1 - вертикальный продольный разрез одного варианта градирни, содержащего элементы для контакта, конструкция которой выполнена в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.2 - вид в изометрии с частичным разрезом элемента для контакта, конструкция которого соответствует настоящему изобретению и предназначена для использования в градирне согласно Фиг.1;

Фиг.3 - увеличенный фрагмент разреза края входа воздуха элемента для контакта согласно Фиг.2;

Фиг.4А - увеличенный вид края входа воздуха одного из листов элемента для контакта;

Фиг.4В - перевернутый вид согласно Фиг.4А того же листа; и

Фиг.5 - схематическая иллюстрация кабины подачи струй для покрытия краевых участков элемента для контакта.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Касаясь теперь детальных чертежей, и первоначально Фиг.1, мы видим, что градирня 10 содержит корпус 12, который имеет один или более элементов 22 для контакта, конструкция которых соответствует настоящему изобретению. В основании корпуса 12 установлен отстойник 23, имеющий поплавок 24 и дренажную линию 25. Газ, такой как воздух, входит в каналы или проходы в элементах для контакта на краевом участке 26 впуска воздуха и направляется вверх внутри аппарата к выпуску 29, оснащенному вентилятором 30 и мотором 31. Жидкость, такая как вода, вводится в испарительный охлаждающий аппарат или градирню через линию подачи жидкости 27 и выходит из линии через перфорацию или сопла 28 или через подобные им элементы общеизвестным способом. Жидкость, выходящая через линию подачи 28, проходит через распределитель 32 обычной конструкции и поступает в верхнюю часть элементов 22 для контакта.

Элемент 22 для контакта, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, более детально представлен на Фиг.2-4. Элемент состоит из множества гофрированных листов 33, 34, 35, 36, причем гофры в прилегающих листах, например 33 и 34, расположены под углом друг к другу, а гофры в чередующихся листах, таких как 33 и 35, расположены параллельно, при этом в элементе для контакта образуются перекрещивающиеся проходы. Предпочтительно, листы расположены под различными углами, как в известных конструкциях.

Как видно из Фиг.1, когда элементы для контакта монтируются в испарительном охлаждающем аппарате, гофры расположены под углом к горизонтали, таким образом допуская отекание жидкости под силой гравитации. Непосредственная взаимосвязь листов по отношению друг к другу и к горизонтали может отличаться в зависимости от конкретной конструкции аппарата или выполняемой функции.

Типично, гофры и гофрированные листы имеют высоту или максимальную амплитуду от 5 мм до 40-60 миллиметров и ширину от 10 до 30 миллиметров. Гофрированные листы могу прилегать друг к другу в точках контакта в элементе для контакта или могут быть удержаны в зафиксированном положении соответствующими распорными средствами по их краям.

Элементы для контакта, имеющие общую конструкцию, проиллюстрированную на Фиг.2, 3 и 4, могут быть сформированы из разнообразных материалов, включая гофрированные пластиковые листы или листы из волокнистых, тканых и нетканых материалов, а также, например, из стекла, крафт-бумаги или хлопка. Такие волокнистые материалы типично являются пористыми и могут быть пропитаны смолой, как, например, раскрыто в патенте США №3862280 с целью увеличения жесткости и сопротивления смачиванию. Как отмечено выше, элемент для контакта стремится собирать грязь и пыль, проходящие через него с воздухом. На краях элементов для контакта рост водорослей усиливается благодаря наличию солнечного света, влаги и питательных веществ, содержащихся в воздухе и воде, проходящих через элемент для контакта. Этот рост происходит в основном на поверхности гофров, которая подвержена воздействию света во впускном участке 26 элементов для контакта.

В соответствии с настоящим изобретением эта проблема с предыдущими элементами для контакта преодолевается обеспечением защитного слоя по меньшей мере на крае входа воздуха элемента, охлаждающего испарением, при этом предотвращается отложение и абсорбция твердых и питательных веществ на субстрате. При обеспечении защитной поверхности также происходит высыхание, как только вода перестает течь, и, соответственно, рост водорослей предотвращается.

Конкретнее, края, где входит воздух каждого из гофрированных листов покрыты водостойким, водонепроницаемым материалом 40, который является гидрофильным. Эта особенность материала заставляет воду, проходящую по элементу для контакта, распространяться по поверхности покрытия тонкой пленкой, которая непрерывно омывает край элемента для контакта и удаляет грязь, споры и другие загрязнения. Когда воду отключают, край немедленно высыхает. Таким образом, вода не удерживается, что в противном случае поддерживало бы рост водорослей. Таким образом, край элемента для контакта защищен, в то время как остальной элемент для контакта, который не собирает грязь и не подвержен воздействием солнечного света, функционирует в обычном режиме.

Установлено, что защитный слой, составленный из акрильного латекса, резины или материала на основе пластмассы, примененный к краю элемента для контакта, адекватно защищает элемент для контакта.

Защитный слой наносится на край, где входит воздух элемента для контакта при помощи аппарата, показанного на фиг.5. Точнее, элементы 26 для контакта, только один из которых показан на фиг.5, переносятся конвейером под стендом разбрызгивания 52 в камере разбрызгивания (не показана).

Стенд разбрызгивания 52 включает несущую балку сопел 54, походящую поперечно пути конвейера 50. Балка 54 имеет множество стержней 56 поддержки сопел, причем сопла смонтированы на стержнях. Разбрызгивающие сопла 58 смонтированы на стержнях с возможностью регулирования и соединены шлангами 60 с подачей защитного покрытия. Разбрызгивающие сопла имеют обычную конструкцию и образуют разбрызгиватель на основе вентилятора, причем этот разбрызгиватель, как показано на Фиг.5, направлен вниз под углом по отношению к обращенному вверх участку 26 элемента 22 для контакта. В проиллюстрированном исполнении имеется четыре сопла 60, из которых два (60а, 60b) направлены вниз и по направлению движения конвейера, а два других (60с и 60d) направлены вниз и против движения конвейера.

Углы сопел относительно элемента для контакта, двигающегося ниже их, могут быть отрегулированы любым способом, который известен специалистам.

Покрывающий материал находится в жидком виде и прогоняется через сопла вентилятором, причем из сопел выходят брызги покрытия. Как видно, поток брызг покрытия пересекает поверхности гофрированных листов вдоль входного края 26. Поток не может проникать глубоко в каналы, образованные между гофрами, и становится менее плотным с глубиной проникновения брызг. Большинство капель улавливается гофрированными поверхностями, которые непосредственно обращены к пути разбрызгивания, и эти поверхности блокируют подачу разбрызгиваемого потока от нанесения на прилегающие гофры, расположенные непосредственно за ними. В результате покрытие является более плотным по краям листов и плотность покрытия понижается по мере удаления от края, оставляя непокрытой увеличивающуюся поверхностную область пористых листов. К тому же, участки гофров, которые блокированы от распыления прилегающими листами, имеют мало брызг, если они вообще есть, так что пористые листы непокрыты в этих областях, по существу до края.

Таким образом, как видно в Фиг.2-4, наклоненные поверхности 64, 66 гофров сильно покрыты по краям 23 листов и центральные впадины 68 между ними остаются по существу непокрытыми. Только эти наклоненные поверхности открыты солнцу. Более того, как лучше видно на Фиг.2, плотность покрытия падает в точках, удаленных от края 23, таким образом, непокрытой остается все большая и большая поверхность пористых листов.

В результате такой конструкции вода может перемещаться по пористому субстрату до свободного его конца, где доступен самый горячий и сухой воздух для испарения, в то же время обеспечивая защиту краев листов и самоочистку от водорослей. Таким образом, если сравнивать с предыдущим уровнем техники, гораздо большая поверхность доступна на краевой участок 26 для испарительного охлаждения горячего сухого воздуха.

Как упоминалось, покрытие, используемое в настоящем изобретении, не удерживает воду, поскольку является водонепроницаемым. Таким образом, оно полностью высыхает, когда вода перестает распространяться по элементу для контакта. Более того, споры водорослей не прилипают к покрытию, поскольку оно гладкое и поскольку оно не позволяет водорослям находиться в волокнах субстрата. Более того, споры водорослей, которые попадают на край, смываются водой или переносятся внутрь элемента для контакта, где нет солнечных лучей. Покрытие также обеспечивает защиту от ультрафиолетовых лучей краевым поверхностям листов.

Было найдено, что предпочтительный состав для этой цели может быть следующим:

Резина латексная акриловая или пластик (например, ПВХ) 65-70 частей,

Каолин или гидратизированный глинозем 25-30 частей,

Диоксид титана или газовая сажа 1-5 частей,

Силикон 0,001 на одну часть,

также может быть использована другая композиция.

Хотя проиллюстрированное исполнение настоящего изобретения описано здесь со ссылкой на приведенные чертежи, следует понимать, что изобретение не ограничено настоящим исполнением и что могут быть выполнены различные изменения и модификации специалистами в данной области техники, без отклонения от объема и сущности настоящего изобретения.

Реферат

Изобретение относится к элементам для контакта газа с жидкостью и может использоваться в испарительных охлаждающих аппаратах. Элемент для контакта выполнен в виде множества обращенных лицом друг к другу гофрированных листов с гофрами в чередующихся листах, расположенными параллельно друг к другу и образующими множество перекрещивающихся каналов для газа и жидкости. Элемент для контакта имеет сторону входа воздуха, включающую входной участок для воздуха, который покрыт водонепроницаемым гидрофильным материалом, чья плотность на поверхности листов снижается от максимума на краю листов по направлению потока в входном краевом участке, оставляя постепенно увеличивающиеся зоны листов открытыми для воздуха. Технический результат состоит в исключении образования отложений и загрязнений на входной кромке элемента. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула