Классификация градирен

По способу подвода воздуха в ороситель градирни делятся на три основных типа:

1. Открытые градирни (воздух поступает за счет продувки ветром и естественной циркуляции);

2. Башенные градирни (воздух подводится за счет тяги, создаваемой башней). Естественная тяга воздуха возникает из-за разности весов наружного более холодного воздуха и нагретого влажного воздуха внутри градирни;

3. Вентиляционныеградирни (искусственная тяга воздуха создается вентилятором, устанавливаемым на входе или выходе из градирни).

По направлению движения воздуха и воды в оросителе различают градирни:

1. противоточные;

2. поперечноточные;

3. поперечнопротивоточные .

Рис. 4.10. Классификация градирен по направлению движения воздуха и воды в оросителе:

а) – противоточные, б) – поперечноточные, в ) – поперечнопротивоточные;

1 – башня; 2 – распределитель воды; 3 – ороситель; 4 – резервуар для сбора охлажденной воды; 5 – воздухозаборные окна

В противоточных градирнях воздух в оросителе движется навстречу воде (рис.4.10 а ).

В поперечноточных градирнях воздух и вода движутся в оросителе взаимно перпендикулярно (рис. 4.10 б).

В поперечнопротивоточных градирнях в центральной части оросителя движение воздуха и воды противоточное, а в периферийной его части движение воздуха и воды поперечноточное (рис. 4.10 в ).

По конструкции системы распределения воды по поверхности оросителя градирни бывают:

1. с трубчатыми (напорными) распределителями.

2. с лотковыми (безнапорными) распределителями.

По типу оросителя, предназначенного для увеличения поверхности соприкосновения воздуха и воды градирни делятся на:

1. капельные градирни , в которых теплоотдача в основном происходит с поверхности капель;

2. пленочные градирни , в которых теплоотдача происходит с поверхности тонкой водяной пленки, образующейся на щитах оросителя.

3. капельно-пленочные градирни смешанного типа, в которых теплоотдача происходит как с поверхности водяных капель, так и с поверхности водяной пленки.

Особым видом градирен являются:

1. брызгальные градирни – в которых создание поверхности охлаждения (не имеющих оросителя) осуществляется за счет разбрызгивания воды соплами.

2. радиаторные градирни , в которых вода отдает свое тепло проходящему через охладитель воздуху путем теплопередачи через стенку радиатора.

4.4.2. Распределители, оросители и водоуловители градирен

Несмотря на разнообразие конструкций градирни имеют ряд общих элементов: водораспределители, оросительные устройства, водоуловители, а также водосборные резервуары.

Распределители градирен. Распределители в градирнях предназначены для равномерного распределения охлаждаемой воды по поверхности оросителя, что определяет охлаждающую способность градирни. Распределители градирен бывают:

1. Трубчатые распределители - представляют собой систему трубопроводов из металлических или асбестоцементных труб, оборудованных разбрызгивающими соплами (рис. 4.11).

Рис. 4.11. Схема напорного трубчатого водораспределителя:

1 – подводящий стояк; 2 – коллектор, подводящий воду к периферийной зоне орошения; 3 – то же, к центральной зоне; 4 – разбрызгивающие сопла; 5 – распределительные трубопроводы; 6 – подводящий водовод

Сопла, применяемые в трубчатых водораспределителях, могут быть: эвольвентные, бутылочные и тупые, тех же конструкций, что и для брызгальных бассейнов, а также струйно-винтовые и ударного действия.

Современные требования к разбрызгивающим соплам градирен следующие: они должны обеспечивать развитый факел разбрызгивания воды с радиусом 1,5 – 2 м при напоре 0,5 – 3 м и не подвергаться засорению при концентрации взвешенных веществ в оборотной воде около 100 – 150 мг/л.

В последнее время наибольшее распространение получили сопла, изготавливаемые из пластмассы (рис. 4.12). Они не подвержены коррозии, проще и дешевле в изготовлении и имеют меньшую шероховатость внутренней поверхности, что увеличивает их пропускную способность.

Рис. 4.12. Водоразбрызгивающие пластмассовые сопла:

а ) – центробежные сопла; б) – струйно-винтовые сопла; в ) – ударные сопла;

1 – тангенциальное; 2, 3 – эвольвентное; 4 – раструбное НИИ ВОДГЕО; 5 – сопло ККТ (Германия); 6, 7 – цельнофакельное; 8 – с зубчатым отражателем; 9 – с коническим

отражателем; 10 – Брикс-24; 11 – с чашечным отражателем; 12 – Фирмы «Амон» (Фоанция); 13 – Фирмы «Бальке-Дюрр» (Германия); 14 – сферозубчатое сопло

2. Лотковые распределители - представляют собой систему железобетонных лотков, расположенных над оросителем, в дне которых имеются отверстия со вставленными в них фарфоровыми или пластмассовыми патрубками – насадками (рис. 4.13). Вода, вытекающая из насадок в виде струй, падает на разбрызгивающие тарелки, также изготавливаемые из фарфора или пластмассы, дробится, образуя фонтаны брызг, которые достигают поверхность оросителя. Расположение насадок должно обеспечивать равномерное распределение воды по площади оросителя. Лотки оборудуются шиберами (заслонками), позволяющими регулировать подачу воды в периферийную и центральную зоны градирни. Диаметры насадок находятся в пределах d = 18 - 35 мм и имеют производительность от 0,3 до 4 л/с в зависимости от диаметра при изменении напора над выходным сечением насадки Н = 0,1 - 1 м. Обычно насадки располагают в плане с учетом перекрытия факела брызг соседних тарелок равномерно на одинаковом расстоянии друг от друга 1 - 1,25 м. Отражательные тарелки размещают на расстоянии 0,7 – 0,8 м от дна распределительных лотков и 0,3 – 0.5 м от поверхности оросителя.

Рис. 4.13. Схема лоткового брызгального водораспределителя:

1 – распределительный лоток; 2 – насадка; 3 – отражательная тарелка

Лотковые распределители получили наибольшое распространение , поскольку требуют меньшего напора по сравнению с трубчатыми.

Гидравлический расчет водораспределителей заключается в определении требуемого напора, диаметров труб и размеров лотков. Расчету предшествует разработка схемы расположения труб и лотков, определение числа, типа и размера сопел, подбор насадок и их размещение.

Скорость движения воды в магистральных и распределительных лотках принимают соответственно 0,8 и 0,4 м/с, расход воды определяется по производительности насадок.

Скорость воды в трубчатых распределителях принимается 2 – 2,5 м/c.

В настоящее время гидравлический расчет трубчатых и лотковых распределителей производится на ЭВМ с использованием специальных программ.

Оросители градирен. Оросители градирен предназначены для создания мелких и одинаковых по размеру капель или тонкой пленки с целью увеличения поверхности соприкосновения воды и воздуха, а, следовательно, интенсификации процесса охлаждения.

Основным типом оросителей, обеспечивающих наиболее высокий эффект охлаждения, является пленочный, однако он чувствителен к наличию в воде нефтепродуктов, взвешенных веществ и других примесей, вызывающих засорение зазоров между элементами. Пленочные оросители применяются при концентрации нефтепродуктов < 25 мг/л и взвешенных веществ < 50 мг/л.

При общей концентрации в оборотной воде жиров, смол и нефтепродуктов 25 – 125 мг/л применяют капельные или капельно-пленочные оросители, а при концентрации указанных веществ > 120 мг/л – брызгальные оросители.

1. Капельные оросители выполняются из деревянных брусков прямоугольного или треугольного сечения, расположенных горизонтальными ярусами. Расположение реек в ярусах может быть различным (рис. 4.14) и должно обеспечивать наилучшие условия для дробления капель в капельных оросителях при стекании их с одного яруса на другой.

Рис. 4.14. Конструкции капельных оросителей из прямоугольных а ) – е )

и треугольных ж ) - з ) деревянных брусков

Расстояние между ярусами принимается от 100 до 350 мм, ширина брусков 40 – 50 мм, толщина 10 – 20 мм. В ярусах бруски устанавливают с прозорами от 50 до 150 мм.

При гидравлической нагрузке до 5 м 3 /м 2 ∙ч стекание воды с одного бруска на другой носит капельный характер. Диаметр первичных капель около 5 – 6 мм. Вторичные капли, образующиеся при падении с верхних брусков на нижние, имеют диаметр 0,5 – 0,8 мм.

Современные конструкции капельных оросителей выполняют из полимерных плоских решеток или штампованных сетчатых (перфорированных) элементов из полиэтилена (рис. 4.15). Срок службы оросителей градирен из полимерных материалов составляет около 20 – 25 лет, в то время, как деревянные конструкции выходят из строя за 10 – 15 лет. Пластмассовые оросители компактны, просты в монтаже и легче деревянных оросителей.

Рис. 4.15. Капельные оросители из полимерных материалов:

1 – блок оросителя; 2 – схема расположения элементов в блоке (параллельная волна);

3 – то же (перекрестная волна); 4 – то же (наклонные трубы); 5 – то же (перекрестная волна с проставками между листами шириной 10 мм); 6 – схема решетки и схема сборки в блок решеток по высоте

2. Пленочные оросители имеют меньшее, чем капельные, аэродинамическое сопротивление, но требуют больших затрат материала на их изготовление. Они выполняются из деревянных и асбестоцементных щитов или конструкций из пластмасс (рис. 4.16).

Наиболее распространенными являются оросители, выполненные из пластмасс , которые являются более устойчивыми к воздействию теплой воды и влажного воздуха и проще в изготовлении.

Рис. 4.16. Пленочные оросители из дерева и пластмасс:

1 – щит пленочного оросителя; 2 – ороситель из досок, поставленных на ребро; 3 – ороситель из гофрированных листов (ПВХ); 4, – комбинированный ороситель (ПВХ + ПНД); 5 – комбинированный ороситель (асбестоцемент + ПВХ); 6,7 – комбинированный ороситель (асбестоцемент + ПНД); 8 – ячеистый ороситель (ПВХ) (общий вид листа и расположение листов в блоке)

При изготовлении щитов из дерева используются доски толщиной 10 – 15 мм, шириной 100 мм, которые размещаются на расстоянии 40 мм друг от друга. Щиты устанавливаются вертикально или под углом 85 о в несколько ярусов, обеспечивая создание пленки толщиной 0,3 – 0,5 мм. Также устраиваются оросители из досок, поставленных на ребро.

Оросители выполняются из плоских или волнистых асбестоцементных листов с расстоянием между ними 15 – 45 мм, толщиной 6 – 8 мм.

При изготовлении оросителей из пластмасс применяют поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПНД), винипласт и другие виды пластмасс. Расстояние между листами принимают от 12 до 30 мм.

3. Капельно-пленочные оросители. При выполнении оросителей из дерева применяется комбинация из блока капельного типа и щитов пленочного типа. При изготовлении оросителей из полимерных материалов используются гофрированные полиэтиленовые трубы, сетчатые трубы и листы, сетчатые призмы, сетчатые рулоны (рис. 4.17).

Рис. 4.17. Капельно-пленочные оросители из дерева и полимерных материалов:

1 – из деревянных брусков и досок; 2 – трубчатый из гофрированных полиэтиленовых труб d = 44 мм; 3 – трубчатый из дренажных труб d = 63 мм; 4 – трубчатый из сетчатых труб d = 60 мм; 5 – ороситель из сетчатых листов; 6 – ороситель из сетчатых призм; 7 – двухпоточный ярусный ороситель; 8 – ороситель из сетчатых рулонов

Капельно-пленочные оросители обладают лучшим эффектом охлаждения, чем капельные. Применяя капельно-пленочные оросители в совокупности с противоточным движением воздуха, можно увеличить гидравлическую нагрузку в 1,5 – 2 раза по сравнению с капельными оросителями

При выборе типа оросителя градирни необходимо учитывать качество охлаждающей воды. Пленочные оросители обычно применяют для получения устойчивого и глубокого охлаждения в условиях жаркого климата. Капельно-пленочные оросители применяют в более благоприятных климатических условиях, когда технологические требования к охлажденной воде ниже.

Водоуловители градирен. Водоуловителями оборудуются башенные и вентиляторные градирни, имеющие повышенную тягу воздуха. Водоуловители предназначены для снижения выноса с охлаждающим воздухом капель влаги из градирен. Работающая градирня выбрасывает в атмосферу воздух, насыщенный водяными парами. При значительных расходах охлаждаемой оборотной воды в системах производственного водоснабжения эти потери воды составляют значительную долю водного баланса предприятия. Установка водоуловителей над водораспределителями градирен значительно уменьшает вынос воды до 0,1 % от общего расхода оборотной воды.

Все известные конструкции водоуловителей работают по одному принципу – осаждения летящих вверх капель воды на препятствие (элемент) за счет действующих гравитационных и инерционных сил, возникающих при отклонении воздушного потока для огибания этого препятствия (элемента). В качестве препятствия (элемента) используются деревянные, асбестоцементные или пластмассовые пластины, листы, соты различной конфигурации, располагаемые в 1 – 3 ряда, а также волокна сеток. Различные типы водоуловителей отличаются друг от друга не только материалом, но также формой указанных элементов (препятствий) и их расположением.

Наибольшее распространение в России и за рубежом получили водоуловители, выполненные из одного или двух рядов наклонных деревянных или плоских полимерных пластин или волокнистых листов из асбестоцемента или полимерных материалов (рис. 4.18). В настоящее время разрабатываются и осваиваются водоуловители из пластмассы, что позволяет усовершенствовать их конфигурацию и снизить массу. Сборка пластин в блоки водоуловителя обычно производится на месте монтажа градирни.

При выборе водоуловителя в каждом конкретном случае необходимо принимать во внимание, что каждому из них присущи свои достоинства и недостатки. Они различаются материалом, схемой сборки блоков, механической прочностью, значением аэродинамического сопротивления проходу воздуха, эффективностью водоулавливания.

Рис. 4.18. Схемы водоуловителей градирен:

а ) – водоуловитель жалюзийный из дерева или плоских полимерных пластин; б) – то же из волокнистых асбестоцементных или полимерных листов; в ) – водоуловитель профильный; г ) – водоуловитель сотовый

4.4.3. Конструкция градирен

Открытые градирни. Открытые градирни по сравнению с другими типами градирен наиболее просты в устройстве и близки к брызгальным бассейнам по своим качественным и количественным характеристикам. Они бывают брызгальными и капельными.

Открытые брызгальные градирни (рис. 4.19) представляют собой небольшой вытянутый в плане резервуар (напоминающий брызгальный бассейн), огражденный со всех сторон жалюзийными решетками, выполняющими роль водоуловителей, которые препятствуют выносу брызг за пределы градирни. Разбрызгивающие сопла направлены вниз и располагаются на высоте 4 – 5 м над уровнем воды в резервуаре. Резервуар оборудуется переливной и грязевой трубами. Градирни имеют ширину до 4 м и длину до 20 – 30 м. Их располагают длинной стороной к направлению преобладающих ветров. Гидравлическая нагрузка для таких градирен обычно принимается от 1,5 до 3 м 3 /м 2 ∙ч.

Открытые капельные градирни оборудуются распределителями в виде лотков с гидравлическими насадками и отражательными тарелками или сопел и оросителями капельного типа из деревянных брусков, что обеспечивает лучшие условия для охлаждения воды. Поэтому гидравлическая нагрузка для таких градирен принимается больше от 2 до 4 м 3 /м 2 ∙ч.

Рис. 4.19. Схема открытой брызгальной градирни:

1 – подводящий трубопровод нагретой воды; 2 – разбрызгивающие сопла; 3 – жалюзи; 4 – резервуар градирни

Башенные градирни. Башенные градирни (рис. 4.20) имеют вытяжную башню для создания естественной тяги воздуха и могут быть прямоугольными, круглыми или многоугольными в плане. В противоточных градирнях (воздух и вода в оросителе движутся навстречу друг другу) башня сооружается непосредственно над оросителем. В поперечноточных градирнях (воздух и вода в оросителе движутся взаимно перпендикулярно) оросители занимают кольцевую зону вокруг башни. Площадь сечения башни должна составлять не менее 30 – 40% площади оросителя. Она выполняется в виде монолитной железобетонной или каркасно-обшивной конструкции. К конструкции башни предъявляются повышенные требования по условиям устойчивости, внутренней аэродинамики, применяемым материалам, которые с внутренней стороны находятся под воздействием влажного теплого воздуха, а с наружной стороны – морозного воздуха.

Поэтому бетон, применяемый для сооружения башни, должен быть морозостойким, а внутренняя поверхность железобетонной башни покрыта гидроизоляцией.

Каркас обшивных градирен обычно выполняется из стальных элементов на сварке. Обшивка каркаса выполняется из деревянных щитов, асбестоцементных, полимерных или алюминиевых листов.

Деревянные конструкции пропитываются антисептиком, а асбестоцементные листы парафино-стеариновыми эмульсиями. Каркас защищают от коррозии покраской или нанесением специальных эмалевых защитных покрытий. Обшивка градирен должна быть плотной, исключающей подсос воздуха.

Воздухозаборные окна градирни располагаются между опорами башни по всему ее параметру.

Водосборный резервуар градирни обычно выполняется из железобетона с соответствующей гидроизоляцией и оборудуется переливной и грязевой трубами.

Вода на охлаждение к водораспределителю подается по стоякам центральным или боковым. Оросители устанавливаются на деревянный или железобетонный каркас и могут быть брызгальные, капельные, пленочные, капельно-пленочные.

Вентиляторные градирни. По конструкции вентиляторные градирни бывают односекционными и многосекционными. Многосекционные градирни состоят из 2 – 6 стандартных прямоугольных или квадратных в плане секций площадью до 200 м 2 каждая. Односекционные (одновентиляторные) градирни имеют площадь оросителя более 400 м 2 , применяются при больших расходах воды (более 10 000 м 3 /ч) и устраиваются круглыми, квадратными или многоугольными в плане.

По способу подачи воздуха вентиляторные градирни бывают нагнетательными и отсасывающими.

В нагнетательных градирнях вентилятор располагается до оросителя, а в отсасывающих градирнях – после оросителя на выходе воздуха из градирни.

В последнем случае лопасти отсасывающего вентилятора, расположенные в потоке теплого воздуха и не обмерзают в зимний период. Отсасывающие градирни получили наиболее широкое применение .

Схема поперечноточной градирни показана на рис. 4.21. Градирня имеет стальной или железобетонный каркас. В верхней части корпуса градирни расположена небольшая вытяжная башня - диффузор в виде конически расширяющегося патрубка. Вентиляторные градирни обязательно оборудуются водоуловителями различного типа для уменьшения выноса капельной влаги. Вода к водораспределителю (трубчатого или лоткового типа) подводится боковым или центральным стояками. В градирнях применяют брызгальные, капельные, пленочные и капельно-пленочные оросители. Воздух в градирню подается через жалюзи и движется поперечноточно (перпендикалярно) движению охлаждаемой воды.

Рис. 4.21. Схема вентиляторной поперечноточной градирни:

1 – диффузор; 2 – вентилятор; 3 – подводящий трубопровод; 4 – водораспределитель;

5 – водоуловитель; 6 – ороситель (пленочный); 7 – жалюзи для пропуска воздуха; 8 – водосборный резервуар; 9 – трубопровод, отводящий охлажденную воду; 10 – переливной трубопровод

В настоящее время в России и в странах СНГ налажено производство малогабаритных вентиляторных градирен, поставляемых на предприятия в готовом виде. Конструкции их чрезвычайно разнообразны и отличаются по типу и материалу водораспределителей, оросителей и водоуловителей, а также системами подачи воздуха, по виду и расположению вентиляторов. (рис. 4.22).

Рис. 4.22. Вентиляторные малогабаритные градирни заводского изготовления:

а ) – Росинка; б ) – ГМВ; в ) – ГПВ; г ) – ГРД; д ) – ПАЮС-ВОДГЕО; е ) – Одесса; 1 – вентилятор осевой; 2 – вентилятор центробежный; 3 – ороситель; 4 – подвижный ороситель (шары); 5 – водораспределитель (трубчатый или лотковый); 6 – водоуловитель; 7 – жалюзийная решетка; 8 – сборный лоток

Радиаторные градирни. Радиаторные градирни (рис. 4.23) могут быть башенными и вентиляторными . Поскольку охлаждаемая в них вода не имеет непосредственного контакта с воздухом, водоуловитель в них не устраивается , а потери на испарение и унос отсутствуют. Основным элементом такой градирни является, размещаемая в нижней ее части, система радиаторов.

Наиболее часто используются трубчатые или пластинчатые радиаторы (рис.4.24), которые изготовливаются из стали, алюминия или медноалюминиевых сплавов, скомпанованных в несколько секций, через которые проходит охлаждающий воздух.

Трубчатый радиатор представляет собой трубки с насаженными на них штампованными ребрами для создания лучшей поверхности охлаждения. Трубчатая конструкция представлена в виде охлаждающих колонн, имеющих высоту около 5 м и размер ребер в плане 0,15 х 2,5 м и устанавливается в 2 или 3 яруса попарно под углом 60 о друг к другу. Диаметр трубок 15 – 20 мм, проходя по этим трубкам, вода охлаждается.

Низкая теплоемкость воздуха и низкие коэффициенты теплоотдачи от воды к воздуху через стенку радиатора, требуют значительного количества воздуха для качественного охлаждения воды. Широкого применения радиаторные градирни не получили.

Рис. 4.23. Схема радиаторной градирни:

1 – радиаторы; 2 – вентилятор; 3 – диффузор

Рис. 4.24. Радиаторы радиаторных градирен:

а – радиатор трубчатый с ребрами; б – радиатор пластинчатый

Размещение градирен на площадке. При размещении градирен на площадке промышленного предприятия необходимо обеспечивать:

● беспрепятственное поступление и отвод воздуха;

● учет направления господствующих ветров в летний и зимний

● минимальное влияние на другие объекты (вынос капель и

туманообразование, обмерзание вблизи расположенных зданий,

ухудшение экологической обстановки).

Правильное размещение градирен и выбор необходимого расстояния между ними исключает попадание нагретого воздуха во входные окна соседних градирен, изменение микроклимата под влиянием теплоты и влаги, обеспечивает оптимальные расчетные параметры работы охладителей.

Число градирен в оборотном цикле водоснабжения промышленных предприятий желательно принимать минимальным. Обычно в одном узле размещают от 2 до 12 градирен. Минимальное расстояние от открытых градирен до других охладителей принимается 30 м; от башенных и вентиляторных градирен до других охладителей 20 – 40 м; до забора, ограждающего площадку размещения градирен 10 – 20 м; до внутризаводских дорог 15 – 20 м; до дорог общего пользования 20 – 60 м.

Минимальные расстояния между градирнями в одном ряду для открытых – 3 м, башенных – половина диаметра башни, вентиляторных – две высоты входных окон.

4.4.4. Расчет градирен

Наиболее часто выполняются три вида расчетов градирни: определение температуры охлажденной воды t 2 , гидравлической нагрузки q f и площади оросителя градирни F ор.

Эти расчеты достаточно трудоемки и осуществляются по графикам и номограммам или по специально составленным программам на ЭВМ.

Широко применяются программы для расчета башенных вентиляторных градирен, составленные НИИ ВОДГЕО. Данные вводятся в виде исходной информации, на основании которой производится аэродинамический расчет, а затем тепловой расчет градирни.

Тепловой расчет по графикам и номограммам может производиться только для тех типов и конструкций вентиляторных градирен, для которых эти графики составлены (по данным натурных исследований). При использовании графиков необходимо учитывать, что скорости движения воздуха в оросителе, высота оросителя, тип и размеры его элементов должны также соответствовать параметрам градирен, для которых они составлены. Такой способ расчета не пригоден для новых конструкций и может использоваться лишь для привязки существующих градирен к местным условиям. Охладители рассчитываются обычно на неблагоприятные для работы атмосферные условия в летние месяцы года. Эти данные можно найти, используя СНиП по климатологии.

На рис. 4.25. представлена номограмма для расчета открытых капельных градирен. Пунктирными линиями показан ход определения температуры охлажденной воды t 2 в открытой капельной градирне при количестве полок n = 12, высоте Н = 11 м, гидравлической нагрузке q = 0,8 л/(м 2 ∙с), ширине охлаждения Δt = 14 о С, скорости ветра w = 1,3 м/с.

Рис. 4.25. Номограмма для расчета открытых капельных градирен

4.4.5. Потери воды в охладителях

Для систем оборотного водоснабжения должен составляться баланс воды, учитывающий потери воды на промышленном предприятии и подпитки системы для компенсации этих потерь.

В охладителях потери воды бывают:

● на фильтрацию;

● на испарение;

● на унос воды ветром.

Потери воды на фильтрацию . Эти потери учитываются только в прудах-охладителях Расчет производится по данным гидрологических изысканий. Потери воды на фильтрацию в брызгальных бассейнах и градирен в расчетах не учитываются.

Потери воды на испарение . Эти потери учитываются в испарительных охладителях: брызгальных бассейнах, открытых градирнях прудах-охладителях. В радиаторных градирнях эти потери отсутствуют.

Потери воды на испарение определяются по формуле, м 3 /ч:

Q исп = К∙Δt∙Q, (29)

где К – коэффициент, учитывающий долю испарительного охлаждения в

общей теплоотдаче;

Q – расход охлаждаемой оборотной воды, м 3 /ч;

Δt = t 1 – t 2 – перепад температуры воды (ширина зоны охлаждения) в о С, определяемый как разность температур нагретой воды поступающей в охладитель t 1 и охлажденной воды, выходящей из него t 2 .

Для брызгальных бассейнов и градирен в зависимости от температуры воздуха по сухому термометру Т значения коэффициента К составляют:

Потери воды на унос ветром. Эти потери учитываются в испарительных охладителях, брызгальных бассейнах, открытых градирнях и оросительных теплообменных аппаратах. В радиаторных градирнях они отсутствуют.

Потери воды на унос ветром определяются по формуле, м 3 /ч:

Q ун = (30)

где Р 2 – потери воды на унос ветром от расхода оборотной воды, %.

Q – расход охлаждаемой оборотной воды, м 3 /ч.

Потери воды, вследствие уноса ветром, зависят от типа охладителя, производительности и наличия специальных водоуловителей для снижения выноса капельной влаги.

В брызгальных бассейнах Р 2 = 2 – 3 % при производительности Q ≤ 500 м 3 /ч, при Q более 500 м 3 /ч, но менее 5000 м 3 /ч – Р 2 = 1,5 – 2%, при Q > 5000 м 3 /ч - Р 2 = 0,75 – 1%, как видно, чем больше производительность охладителя, тем меньше значения потерь воды на унос ветром.

Для открытых и брызгальных градирен Р 2 = 1 – 1,5%.

Для башенных градирен без водоуловителей Р 2 = 0,5 – 1%, с водоуловителями - Р 2 = 0,01 – 0,05%.

Для вентиляторных градирен, оборудованных водоуловителями, при отсутствии в оборотной воде токсичных веществ Р 2 = 0,1 – 0,2%, при их наличии - Р 2 = 0,05%.

В оросительных теплообменных аппаратах Р 2 = 0,5 – 1%.

Потери воды на продувку систем оборотного водоснабжения непосредственно не относятся к потерям воды в охладителях и связаны с необходимостью сброса части отработанной воды и замены ее свежей водой для поддержания требуемого качества воды в оборотном цикле. Чаще всего это связано с необходимостью поддержания требуемой карбонатной жесткости воды для предотвращения образования отложений накипи или других показателей качества оборотной воды.

Расход воды на продувку системы Q сбр с целью поддержания необходимой концентрации солей жесткости в оборотной воде, м 3 /ч:

Q сбр = , (31)

где Ж к.д – карбонатная жесткость добавочной (свежей) воды, г∙экв/м 3 ;

Ж к.об - карбонатная жесткость оборотной воды, г∙экв/м 3 ;

Q исп – расход воды на испарение, м 3 /ч;

Q ун - расход воды на унос воды ветром, м 3 /ч;

Q пр – расход воды на технологические нужды промышленного предприятия, м 3 /ч.

Потери воды на технологические нужды (унос воды с продуктами и отходами) также являются безвозвратными. К безвозвратным потерям также относятся расходы воды на мойку полов, проездов и поливку зеленых насаждений.

4.5. Выбор типа охладителя

Выбор типа охладителя осуществляется на основании технико-экономического сравнения вариантов. Тип охладителя принимают с учетом расчетного расхода воды, режима работы охладителя, условий его размещения на промышленной площадке, расчетной температуры охлажденной воды t 2 , перепада температур воды в системе ∆t, глубины охлаждения , технологических требований к стабильности и эффективности охлаждения, особенностей эксплуатации, химического состава воды и ее потерь на испарение и унос. При выборе охладителей кроме того, надлежит учитывать требования природоохранных органов к работе охладителей, как возможных источников негативного воздействия на состояние окружающей среды (унос капельной влаги, выброс вредных веществ, паровой факел и шум).

Рекомендуемая область применения различных типов охладителей воды приведена в табл. 4.2. и определяется их качественными и количественными характеристиками, а именно: гидравлической нагрузкой q f , тепловой нагрузкой А f , шириной охлаждения ∆t (перепадом температур) и глубиной охлаждения (разностью температуры охлажденной воды t 2 и температуры воздуха по смоченному термометру τ).

Таблица 4.2

Область применения охладителей

, м 3 /м 2 ∙ч , ккал/м 2 ∙ч

Тип охладителя	Ширина охлаждения ∆t=t 1 –t 2 , o C	Глубина охлаждения =t 2 -τ, o C
Пруды-охладители	0,02-0,04	0,2-0,4	5-10	6-8
Брызгальныебассейны	0,8-1,3	5-20	5-10	10-12
Открытые и брызгаль-ные градирни	1,5-3	7-15	5-10	10-12
Открытые градирни с капельными оросителями	2-4	15-50	5-10	10-12
Башенные градирни	3-6	60-100	5-15	8-10
Вентиляторные градирни	6-8	80-100 и более	3-20	4-5
Радиаторные градирни	-	-	5-10	20-35

Пруды-охладители в течение большей части года обеспечивают минимальную температуру воды, но требуют больших площадей для их размещения, поэтому применение прудов обосновано при наличии свободных малоценных земель, естественных водоемов или искусственных водохранилищ, при невысоких требованиях к эффекту охлаждения воды, а также в тех случаях, когда требуется обеспечить минимальную среднегодовую температуру охлаждаемой воды.

Брызгальные бассейны из-за сравнительно низкой стоимости и простоты в эксплуатации широко применяются для охлаждения воды при невысоких требованиях к эффекту охлаждения , когда не нужна низкая и постоянная температура охлажденной воды, а также при наличии подходящих площадок для их размещения с открытым доступом воздуха. Брызгальные бассейны обладают весьма низкой охлаждающей способностью, особенно в районах со слабым ветром и продолжительным штилем в летнее время. Потери воды в брызгальных бассейнах больше, чем в градирнях. Их располагают длинной стороной перпендикулярно направлению господствующих ветров для избежания образования тумана и обледенения соседних сооружений и дорог.

Открытые градирни применяются при расходах до 300 м 3 /ч, по параметрам близки к брызгальным бассейнам и могут размещаться на крышах зданий. Их недостаток – низкий охладительный эффект и его зависимость от атмосферных факторов. Открытые капельные градирни обладают более высоким охладительным эффектом и применяются для расходов до 1000 м 3 /ч.

Башенные градирни . Они применяются при любых расходах . Имеют небольшой унос воды ветром. Благодаря тяги воздуха, создаваемой башней, обеспечивают более высокий и устойчивый эффект охладения, чем брызгальные бассейны и открытые градирни. Башенные градирни могут быть компактно размещены на площадке предприятия на небольших расстояниях от производственных зданий и сооружений. Недостатками башенных градирен является сложность строительства и высокая строительная стоимость.

Вентиляторные градирни обеспечивают самый высокий и устойчивый эффект охлаждения воды. В летнее время они могут давать температуру охлаждаемой воды ниже, чем в прудах-охладителях. Температуру охлаждаемой воды можно регулировать путем изменения частоты оборотов вентиляторов или отключением отдельных вентиляторов. Строительная стоимость их значительно ниже, а строительство проще, чем башенных градирен, но работа вентиляторов требует большого расхода электрической энергии и более сложной их эксплуатации. Вентиляторные градирни применяются при любых расходах воды на предприятиях, где требуется низкая и стабильная температура охлаждаемой воды, а также в районах с жарким и влажным климатом.

Радиаторные градирни - это высокоэффективные с точки зрения экономии водных ресурсов сооружения, обеспечивающие возможность максимального сокращения потерь воды на промышле

В промышленности постоянно возникает необходимость в охлаждении водных запасов. В связи с ростом стоимости электрической энергии – применение и принцип работы сухих градирен становится очень актуальным. Градирня (теплообменник) это оборудование, которое используется для охлаждения воды или другой жидкости, как в промышленности, так и в различных системах кондиционирования.

Сухая градирня: принцип работы

При помощи сухих градирен происходит охлаждение водных запасов, которые участвуют в технологическом процессе на 5-7 градусов по Цельсию. Принцип работы сухой градирни (драйкулера) очень прост: охлаждаемая жидкость подается в теплообменник, двигаясь по нему, она охлаждается потоком воздуха, который подается вентилятором из окружающей среды. Теплообменник состоит из множества медных трубок с алюминиевым оребрением, суммарная площадь которых довольно высока. Вентиляторы, нагнетая наружный воздух, обеспечивают теплообмен, в результате чего происходит охлаждение жидкости, которая затем по трубопроводу подается по назначению.

Для предотвращения повреждения труб в процессе работы, предусмотрены ребра жесткости, выполненные из стали. Корпус выполнен также из стали и покрыт эмалью для предотвращения и защиты от коррозии.

Охлаждаемая в драйкулере жидкость, может быть различной: например, вода для потребителей, разнообразные водные растворы для нужд промышленности.

Используемые вентиляторы, оборудованы защитными решетками и имеют низкий коэффициент шума. Для экономии электроэнергии, вентиляторы, подающие вентиляторы можно оснастить регулятором, который будет контролировать скорость вращения лопастей. При необходимости точно контролировать температуру воздуха на выходе также необходимо установить регулятор.

Наибольшая эффективность использования драйкулеров в районах, где низкая средняя температура окружающей среды. Следует отметить, что температура охлаждаемой в градирне воды будет на 5 градусов по Цельсию выше температуры окружающей на входе в теплообменник. Это так называемый термодинамический предел. Для получения температуры на выходе из охладителя на пару градусов ниже можно применить специальную систему орошения. Суть ее заключается в том, что при высоких градусах окружающего воздуха, форсунками подается вода на трубки теплообменника. Испаряясь, вода дополнительно охлаждает рабочую жидкость и одновременно очищает теплообменник от нежелательного загрязнения. Грязная жидкость попадает в специальный резервуар, который по мере загрязнения надо чистить.

Особенности размещения градирен

Традиционно градирни устанавливают под открытым небом, однако имеются модели, которые могут монтироваться внутри помещения, например, подвального, при условии подведения системы воздуховодов. Варианты установки также могут быть различными: как вертикальное, так и горизонтальное расположение. В условиях экономии полезной площади их располагают на крыше или на стене производственного здания.

Необходимо помнить, что для рациональной работы драйкулера, необходимы большие воздушные потоки, поэтому при установке необходимо это учитывать и обеспечить свободную подачу воздуха к вентиляторам.

При наружной установке охладителя, следует помнить, что при минусовых температурах возможно замерзание воды, которая используется. Для предотвращения этого, в холодное время года необходимо использовать гликоль.

Также возможно организация тандема драйкулера с чиллером, который выполняет роль охладителя. При этом необходимо чиллер установить внутри помещения, а градирню снаружи.

При применении и принципе работы сухой градирни необходимо правильно рассчитать параметры температур наружной среды в каждом сезоне. Это напрямую влияет на выбор мощности градирни и как следствие на качество ее работы.

Для эффективности, необходимо контролировать параметры, которые позволят применять ее с наибольшей эффективностью. Осуществлять контроль параметров возможно, с помощью:

Датчиков (измеряют температуру теплоносителя и окружающей среды, делая возможным контроль всей системы охлаждения).
Регуляторов вращения (регулируют скорость вращения лопастей и как следствие объем подаваемого в систему воздуха).
Вентиляторов (правильный выбор количества обеспечит охлаждение рабочей жидкости до требуемого предела).

В зимнее время при низких температурах обслуживание и эксплуатация градирен может усложниться из-за обледенения конструкции. Как правило, при снижении температуры от – 10 градусов по Цельсию начинается процесс обледенения, который может вызвать поломку системы. Для исключения данной ситуации необходимо уменьшить поток подаваемого воздуха. Это можно достичь за счет отключения вентилятора или за счет перевода его в режим работы на пониженных оборотах.

Если возникла необходимость в установке сухого теплообменника, то необходимо заранее рассчитать необходимую мощность, чтобы приобретенное оборудование справлялось с объемами, необходимыми для производства. Перед установкой учитывается множество параметров, и только квалифицированный специалист сможет правильно учесть все факторы, обуславливающие эффективность в каждом конкретном случае.

Область применения сухих градирен

За счет энергосбережения, простоты применения и принципов работы сухих градирен их широко используют в промышленности. В настоящее время многие производственные процессы требуют охлаждения водных запасов и других жидкостей. Поэтому установка драйкулера на предприятиях химической, пищевой, перерабатывающих отраслях существенно помогает снизить себестоимость готовой продукции, за счет рационализации затрат на производство.

Также они используются при производстве пластмасс, в стекольном производстве, машиностроении, деревообрабатывающей промышленности. Достойное место занимают в технологических процессах атомных и тепловых электрических станций. Незаменимы они при охлаждении конденсаторов и электрогенераторов.

Драйкулеры применяются на производствах, где надо избавиться от избыточного тепла, где существует разница в температурах воды и окружающей среды.

Немаловажным является то, что как такового нет испарения воды, так как теплоотдача происходит в трубках устройства с тепловым обменом. Из этого следует, что влажность в помещении (если охладитель установлен в здании) не будет повышаться. Также, за счет замкнутого цикла устройства теплового обмена, не загрязняется атмосферная среда (если охладитель установлен на площадке возле производственного здания). Последний факт имеет огромное значение для предприятий, т.к. требуется соблюдение санитарно-гигиенических норм.

Сухие градирни: преимущества и недостатки применения

Наличие неоспоримых выгод при применении драйкулеров объясняет их массовое использование. Рассмотрим основные преимущества использования охладителей.

Существенная экономия электрической энергии (энергия расходуется только на привод вентиляторов, а в холодное время года экономия увеличивается за счет частичного отключения вентиляторной системы).
Не существует расхода воды из-за применения закрытого контура.
Нет загрязнения производственной воды.
Относительная дешевизна при сравнении с другими аналогами и короткий срок окупаемости.
Большой выбор охлаждаемых жидкостей (вода, масло, водные растворы).
Выбор варианта монтажа (внешняя установка или внутренняя, горизонтальная или вертикальная, установка на крыше или стене).
Дешевизна обслуживания и ремонта.
Надежность насоса и трубопровода.
Простота при выполнении монтажных работ и процесс эксплуатации.
Не увеличивает процент влажности.
Нет выброса вредных веществ в атмосферу.
Возможность использования в холодную погоду любого антифриза.
При необходимости возможна установка новых блоков к уже существующим.

К недостаткам драйкулеров относится невозможность охлаждения рабочего вещества до состояния ниже температуры окружающей среды. Из-за этого фактора область их использования несколько ниже. В летний период, при повышенных температурах, эффективность снижается.

Мокрые градирни

закрытого типа

GOHL (Германия)

Мы поставляем Мокрые Градирни Открытого типа производства Бельгии и Германии
Мы поставляем Мокрые Градирни Закрытого типа производства Германии
Мы поставляем Драйкулеры европейского производителя Thermokey
Мы предлагаем квалифицированный расчет и подбор всех типов градирен и драйкулеров

Градирни - это устройства для незначительного охлаждения теплой воды воздухом окружающей среды. «Незначительное» означает, что после градирни вода не становится ледяной, как в чиллере (+7 градусов, а возможно и с минусовым значением). Температура поступающей воды в градирню - около 40-50 градусов, после - 25-30 градусов (в лучшем случае).
Необходимость охлаждать теплую воду возникает, если того требует технологический процесс на производстве или в случае охлаждения воды для чиллера с водяным конденсатором.

Градирня, имеет несколько вариантов исполнения, но основных типов - 2: мокрые открытого и закрытого типа, а так же сухие .

Мокрая градирня открытого типа.

Чаще всего мокрая градирня ассоциируется с башенными градирнями, которые можно увидеть рядом с ТЭЦ или гигантскими предприятиями. Но для большинства предприятий мощностей башенных градирен - не требуется.

Мокрая градирня открытая или градирни открытого типа - принцип её действия такой же как и у башенной, только в отличие от первой открытая мокрая градирня вполне транспортабельна и диапазон её производительности достаточно широк, т.к. в большинстве случаев такая конструкция представляет из себя модуль и соединением нескольких модулей достигается требуемая производительность.

Принцип действия градирни основан на разбрызгивании через форсунки горячей воды от чего собственно и происходит ее охлаждение. Очень часто к этому процессу добавляется обдув потоком воздуха при помощи осевых вентиляторов.
Башенные грдирни - используются для охлаждения больших объемов воды, в несколько раз превышающих объемы воды на промышленных предприятиях. Это оборудование применяется преимущественно на тепловых и атомных электростанциях.

Мокрая градирня закрытого типа.

Градирня в которой основной водяной контур не соприкасается с окружающей средой, но в которой всё же используется принцип снижения температуры за счёт испарения - называется мокрая градирня закрытого типа . В основе её действия - теплообменник (как вариант пучок труб), расположенный в корпусе который омывается водой и обдувается воздухом окружающей среды. В результате такой комбинации возможно получение температуры воды на выходе из градирни приближённо равной температуре мокрого термометра, а так же безопасно использование в зимний период, т.к в основном контуре может применяться не замерзающая жидкость.

Варианты использования градирни - в системах охлаждения

Одним из важных моментов для наиболее эффективного использования градирен в водооборотной системе является оптимальный выбор схемы гидравлических контуров подключения. Схемы гидравлических контуров могут различаться в зависимости от количества градирен, используемых в одном контуре, а также от характера потребителя. Диапазон регулирования производительности водоохладителя определяется характером потребителя. Самый простой гидравлический контур отдельной градиpни, используемый для одного участка обслуживания, приведен на рис. 1.


Рис.1 Схема гидравлического контура охлаждения для одного потребителя	Рис.2 Система охлаждения с градирнями, имеющими раздельные контуры приготовления и потребления

Вода из градирн и поступает в бак, откуда циркуляционным насосом подается потребителю и далее.

В области промышленного строительства, особенно когда расход воды, циркулирующий через охладитель потребителя заметно меньше расхода воды, циркулирующего через градирни , применяется схема, приведенная на рис. 2. Здесь обратная вода, поступающая от потребителей, отстаивается в накопительных емкостях (объем которых рассчитывается примерно на 5-10 минут работы установки). Из нее насос (насосы) контура приготовления рабочей жидкости откачивают воду на испарительные грaдиpни. Из оборудования охлажденная вода поступает в аналогичную ванну. Основная отличительная черта такой схемы - гидравлическая независимость контуров приготовления рабочей воды и потребления, обеспечиваемая наличием компенсационной трубы между емкостями (может 1-использоваться также и одна емкость с перегородкой, обеспечивающей перелив между ее частями). Вследствие этого совершенно не обязательно постоянно регулировать мощность градирен в соответствии с требованиями пользователя. Вентиляторы градирен могут работать в режиме просто "Вкл/Выкл". Кроме этого, каждая такая градиpня работает всегда с полной нагрузкой и обеспечивает максимально возможное охлаждение воды для данных погодных условий. Обе схемы не чувствительны к заморозкам, поскольку данное оборудование полностью дренируются в накопительные емкости, устанавливаемые в помещении, либо расположенные под землей.

Размещение и эксплуатация градирни (с осевыми вентиляторами)

Для обеспечения удобства и безопасности обслуживания гpадиpни должны иметь площадки, устроенные в соответствиями с требованиями соответствующих СНиП. Перед началом эксплуатации вентиляторной градиpни нужно проверить гидравлическую плотность трубопроводов, резервуаров, а также состояние установленной арматуры.
Оптимальный вариант, когда каждый водоохладитель устанавливается на крыше отдельно. Если это не возможно, то выбор места установки должно быть таким, что бы не возникало рециркуляции (рис.3) При этом нужно учесть возможные порывы ветра (подветренная сторона) и ближайшее расположение строений, которое может изменить поток нагнетаемого воздуха назад в воздухозаборник.

Рис.3 Влияние ветра и преград

Перед первым пуском необходимо осуществить промывку водяных магистралей для удаления сора и окалины, которые могли там образоваться в процессе проведения сварочных работ, и затем визуально проверить равномерность работы всех форсунок. Все обнаруженные дефекты должны быть устранены до начала эксплуатации. Периодические осмотры градиpен рекомендуется производить не реже чем один раз в месяц. Текущие ремонты градирен должны производиться по мере надобности, но не реже одного раза в год, и приурочиваться, по возможности, к летнему времени. В объеме текущих ремонтов входят работы, не требующие остановки градирни на длительный срок, например очистка и ремонт водораспределительного устройства, трубопроводов и сопел, водо-уловителей, приведение в порядок регулировочных и запорных устройств. При капитальном ремонте выполняются все работы, требующие длительного отключения оборудования: устранение повреждений оросителя, водораспредельной системы, ремонт или замена вентиляторной установки и др.

Эксплуатация градирни в зимнее время

В зимнее время эксплуатация 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 гpадирни начинается обычно при температурах наружного воздуха ниже -10°С и происходит в местах, где входящий в гpадирню холодный воздух соприкасается с относительно небольшим количеством теплой воды. Внутреннее обледенение 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 м 3 /м 2 (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 o C ... +15°С, то обледенение грaдирен 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 оборудования 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, - проконтролировать давление перед форсунками и при необходимости произвести их очистку, - использовать стеклопластиковые рабочие 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. Если в зимний период по какой-либо причине производилось отключение вентиляторов градирен, то перед их пуском необходимо проконтролировать состояние обечаек на наличие на них наледи. При обнаружении наледи ее необходимо удалить во избежание поломки рабочих колес вентиляторов.

Методика подбора градирни

Первоначально необходимо определить следующие исходные данные:
Q Г, кВт - тепловой поток (количество тепла), который необходимо отвести в окружающую среду,
Тмт , °С - температура мокрого термометра в самое жаркое время, характерная для данного региона,
Твых , °С - температура воды, которая должна быть получена в конце процесса охлаждения.

Необходимо отметить, что тепловой поток для воздушных компрессоров обычно не превышает электрической мощности привода компрессора; тепловой поток для холодильной машины представляет собой сумму холодопроизводительности и электрической мощности привода компрессорного агрегата; тепловой поток для технологических установок, где не происходит сжигания каких-либо видов топлива, обычно не превышает электрической мощности приводов и т.д. Температура мокрого термометра определяется по СНиП 23.01-99 "Строительная климатология", или предварительно по данным из Таблицы 1.

Расчетные параметры атмосферного воздуха. Таблица 1.

Населенный пункт	Температура по сухому термометру, T, °С	Относительная влажность воздуха, Ф, %	Температура по мокрому термометру, T, °С
Архангельск	23,3	58	18
Астрахань	30,4	52	23,2
Волгоград	31	33	20
Вологда	24,5	56	18,8
Грозный	29,8	43	21
Дудинка	22,9	59	17,9
Екатеринбург	25,8	49	18,8
Иркутск	22	63	17,6
Казань	26,8	43	18,7
Краснодар	28	55	21,6
Красноярск	24,4	55	18,6
Луганск	30,1	30	18,8
Магадан	19,5	61	15,2
Мончегорск	24,6	53	18,5
Москва	27	55	20,8
Мурманск	22	58	17
Нижний Новгород	26,8	48	19,6
Новосибирск	25,4	54	19,3
Омск	27,4	44	19,4
Петрозаводск	24,5	58	19,1
Ростов - на - Дону	29,2	37	19,5
Сагвхард	23,7	57	18,3
Самара	28,5	44	20,2
Санкт - Петербург	26	56	20,1
Сыктывкар	25,1	49	18,3
Тобольск	26,5	53	20
Томск	24,3	60	19,2
Тула	25,5	56	19,6
Уфа	27,6	44	19,5
Ханты - Мансийск	26,5	55	20,3
Челябинск	26	51	19,4
Чита	25	48	18
Якутск	26,3	40	17,8
Ярославль	24,8	53	18,7

Температура воды, которая должна быть получена в конце процесса охлаждения в, обуславливается техническими параметрами охлаждаемого оборудования и, как правило, указана в паспортных данных оборудования. Определив необходимые параметры, можно произвести предварительный подбор градирни, используя кривые охлаждения для различных значений tмт.
Пример.
Необходимо произвести подбор гpадирен для охлаждения компрессорной станции в г. Петрозаводске. В состав станции входят 3 компрессора 4ВМ10-63/9 с приводом Мэ=380 кВт каждый, причем в работе постоянно находятся два компрессора.

Решение .

Определяем суммарный отводимый тепловой поток:

По таблице расчетных параметров атмосферного воздуха определяем температуру мокрого термометра:

В паспортных данных компрессора находим температуру на входе в систему охлаждения компрессора равную температуре на выходе:
tВЫХ=25 °С
Используя кривые охлаждения для температуры мокрого термометра, находим точки пересечения линий, соответствующие суммарному отводимому тепловому потоку и температуре на выходе из градиpни с кривыми охлаждения. Из построения определяем, какое оборудование обеспечит необходимый тепловой поток.

Сухие градирни (Драйкуллер)

Этот вид оборудования по конструкции гораздо проще чиллера, поскольку не имеет холодильного контура. Вода в сухих градирнях охлаждается в пластинчатых теплообменниках, на которые несколько вентиляторов направляют уличный воздух. Таким образом, сухие градиpни стоят вне производственных помещений. В среднем термодинамический предел сухих градирен составляет порядка 5 градусов. Это означает, что если на улице температура воздуха установилась на уровне +35°С, то грaдирня способна охлаждать воду до температуры +40°С - для охлаждения гидравлической жидкости или конденсатора чиллера - вполне приемлемая температура. Если на улице ниже +10°С, то градирня элементарно может заменить собой чиллер (точнее временно заменить), снабжая водой не только теплообменник гидравлического контура ТПА, но и охлаждая пресс-форму, для чего нужна вода температурой от +5°С до +15°С. С учетом того, что в градирнях охлаждение осуществляется атмосферным воздухом при помощи вентиляторов, не требующих большой мощности, то по сравнению с чиллерами они позволяют добиться экономии электроэнергии. Очевидно, что круглогодично одной только градирней обойтись нельзя, так как в нашей стране, кроме зимы приходит и очень теплое лето - совсем без чиллера не обойтись. С другой стороны - по настоящему теплая погода держится не более 4-5 месяцев кряду. Какой смысл гонять чиллер остальные 7-8 месяцев, когда температура за окном лежит в пределах от -10 °С до +10°С. Но не смотря на это сухие градиpни все еще являются невостребованным оборудованием. Даже не смотря на то, что при использовании комбинации чиллер - драйкулер возможно добиться ежегодной экономии электроэнергии до 40%.

Существуют гpaдирни, которые напрямую подключаются к гидравлическому контуру. В них циркулирует не гликолевый раствор, а непосредственно гидравлическая жидкость. В итоге из схемы устраняется посредник в виде промежуточного теплоносителя, что только повышает эффективность охлаждения. В результате гидравлика охлаждается экономичной сухой градиpней, а чиллер обслуживает исключительно пресс-форму и узел инжекции. Это позволяет реализовать очень экономичную двух-температурную схему энергосбережения. Однако на базе чиллера и градирни можно реализовать схемы энергосбережения в более привычном виде.
Сухие охладители разработаны для наружной установки, поэтому для предотвращения замерзания в холодное время года, необходимо добавлять гликоль.

Использование сухих охладителей имеет следующие преимущества:

Эксплуатация градирен в зимнее время - наши специалисты дадут вам рекомендации.

Каждый человек хоть раз в жизни видел тепловые электростанции (ТЭЦ). Это большие заводы по выработке электроэнергии с трубами. Обычно на ТЭЦ трубы двух видов: дымовые - высокие и «стройные» и огромные охладительные башни - более низкие и «толстые». Последние не несут вред окружающей среде. По сути они - увлажнители воздуха, только размером с 12-этажный дом.

В этот раз мне удалось побывать внутри и на действующей башенной градирне на Карагандинской ТЭЦ-3.

Здесь используется несколько градирен. Для изучения мы выбрали самую большую, высота которой 78 метров.

Взгляд внутрь. На фото можно найти Дмитрия и сопоставить масштабы:

Обычно охлаждающие башни или градирни (анг. cooling towers) используют там, где нет возможности использовать для охлаждения большие водоемы или озера.

Вид на саму станцию и соседнюю градирню:

При испарении 1 % воды, температура оставшейся массы понижается на 5,5 градусов Цельсия.

Вентиляторные градирни - они намного меньше, но коэффициент полезности у них больше:

Не смотря на высоту градирни, снимать с неё что-либо кроме станции нечего. Ну разве что теплицы, которые расположены неподалеку:

Выращивают огурцы и помидоры:

Переместимся под градирню, где идет постоянный тропический ливень:

Зимой в этом месте намного красивее, когда образуются наледи:

Процесс охлаждения воды происходит за счет испарения ее части воды при стекании каплями по специальному оросителю, а в противоположном направлении подаётся поток воздуха. Проще говоря, вода льется вниз, а воздух идет вверх, испаряя и охлаждая воду.

Ну и самое интересное - внутри. Я всегда мечтал попасть внутрь действующей градирни. Внутри стоит непроглядный туман. Камера запотевает почти мгновенно, одежда промокает тоже, но чуть медленнее:

Распылители:

Интересный факт: самая большая градирня в мире находится на АЭС Исар II в Германии. Она охлаждает 216 000 кубометров воды в час. Ее высота 165 м и основной диаметр 153 м.

Все наверное видели подобного рода сооружения? А знаете ли вы что это такое и для чего они используются?

Давайте еще раз почитаем и посмотрим...

Градирни - это специальные устройства для охлаждения большого количества воды посредством направленного потока воздуха. Также их называют охладительными башнями - это более понятно звучит.
Башенная градирня – это одно из наиболее эффективных устройств для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Высокая башня создает ту самую тягу воздуха, которая необходима для эффективного охлаждения циркулирующей воды. Вытяжные башни служат для создания естественной тяги благодаря разности удельных весов воздуха, поступающего в градирню, и нагретого воздуха, выходящего из градирни. Под оросителем располагается водосборный резервуар. Вода подается в водораспределительное устройство по размещаемым в центре градирни стоякам. Благодаря высокой башне одна часть испарений возвращается в цикл, а другая – уносится ветром. Из-за этого в округе не образуется сырости, тумана и обледенений в зимнее время, хотя возможно появление льда вокруг оросительных устройств.

ГРАДИРНЯ (от нем. gradieren - cгущать соляной раствор; первоначально Градирни служили для добычи соли выпариванием) , устройство для охлаждения воды атмосферным воздухом.

Градирня - это устройство для незначительного охлаждения теплой воды. «Незначительное» означает, что после градирни вода не становится ледяной, как в чиллере (+7 градусов) . Температура поступающей воды в градирню - около 40-50 градусов, после градирни - 25-30 градусов (в лучшем случае) .
Фото 2.

Необходимость охлаждать теплую воду возникает, если того требует технологический процесс на производстве или в случае охлаждения воды для чиллера с водяным конденсатором.

Градирни бывают двух типов: собственно градирни и «сухие градирни» (« drycooler » / «драйкулер») .

ТЭ C, АЭС, промышленные предприятия потребляют огромное количество технической воды, прежде всего, для охлаждения узлов и агрегатов. Вода при этом, естественно, нагревается. Поскольку зачастую вода двигается по замкнутому контуру (т. е. не сливается в реку, а снова идет для охлаждения агрегатов) , ее следует охладить. Это нужно, прежде всего, для повышения эффективности охлаждения - чем холоднее вода, тем лучше она будет охлаждать оборудование.

Для целей частичного охлаждения воды применяются градирни.
Фото 3.

Принцип работы градирни достаточно прост. Процесс охлаждения в градирнях происходит за счет частичного испарения воды и теплообмена с воздухом. Вода в градирне стекает по оросителю сбегает каплями или тонкой плёнкой. В это время вдоль оросителя проходят потоки воздуха. существует такая закономерность: в градирнях при испарении 1 % воды температура оставшейся понижается на 6 С. Потеря жидкости восполняется за счет внешнего источника. Причем свежая вода при необходимости подвергается обработке (фильтрации).

Наиболее сложным элементом башенной градирни является вытяжная башня, конструкция которой в основном определяется материалом, из которого ее сооружают.

Горячая вода поступает в градирню, где в зависимости от типа и конструкции градирни, происходит ее охлаждение, до необходимой температуры. Охлаждение воды может осуществляться:

Обратным потоком атмосферного воздуха (вентиляторные градирни);

За счет распыления горячей воды форсунками на специальный наполнитель с развитой площадью, по которому вода растекается тонкой пленкой и за счет медленного ее течения - охлаждается (башенные, атмосферные градирни);

За счет распыления воды в специальных каналах и естественном захвате атмосферного воздуха (эжекционные градирни).

В любом случае вода вступает в контакт с воздухом, которому отдает часть своего тепла и тем самым, понижая свою температуру. Приобретя необходимую температуру, вода поступает обратно для охлаждения теплообменных аппаратов или других приборов, у которых необходимо снизить температуру.

Фото 4.

Типы градирен

По типу системы орошения, градирни можно разделить на:

Плёночные;

Капельные;

Брызгальные;

По принципу подачи атмосферного воздуха, градирни делят на:

Вентиляторные, когда подача воздуха осуществляется вентиляторами.

Преимущества: качественное, быстрое охлаждение воды

Недостатки : большие энергозатраты

Башенные, когда тяга воздуха создаётся при помощи специальной конструкции башни и ее высоты

Преимущества : невысокие энергозатраты

Недостатки : медленное охлаждение воды

Открытые или атмосферные градирни, которые используют силу ветра и естественное движение воздушных масс при движении через башню

Преимущества : практически отсутствие энергозатрат

Недостатки : медленное охлаждение воды, большие размеры

Эжекционные, в которых применяется метод распыления воды в специальных каналах с естественным захватом воздуха

Преимущества : быстрое охлаждение воды за счет создания вакуума

Недостатки : высокие энергозатраты.

По направлению движения воды и воздуха:

Противоточные

Преимущества : в таких градирнях создается наибольший перепад температур и соответственно теплопередача за счет большого аэродинамического сопротивления.

Недостатки : большой капельный унос, особенно ощутим при недостатке возмещения оборотной воды и в густозаселенных местах;

Перекрестные

Преимущества : меньше капельного уноса.

Недостатки : невысокое аэродинамическое сопротивление;

Смешанные

Используется как противоток так и перекресный ток.

Фото 5.

Башенную градирню целесообразно использовать на больших промышленных предприятиях. Площадь сечения башни должна занимать не менее 30-40% площади оросителя. Башни градирен средней и малой производительности могут иметь очень разнообразную форму: цилиндрическую, усеченного конуса или в виде усеченной многогранной пирамиды. Башенные градирни обычно выполняются в виде оболочек гиперболической формы, которая оптимальна по условиям внутренней аэродинамики и устойчивости.

Вытяжные башни работают в очень тяжелых условиях: оболочка башен находится под воздействием влажного теплого воздуха в градирне и холодного воздуха снаружи в зимний период, на внутренних поверхностях образуется конденсат. Таким образом, важен выбор материала .
В башенных градирнях конвекция воздуха осуществляется за счет естественной тяги или ветра. Высота градирен, изготовленных из бетона, может достигать 100 метров. Площадь орошения в таком случае будет достигать 3500 кв.м. В основном, башенные градирни используются для охлаждения больших объемов воды ТЭС или АЭС.
Плюсы башенных градирен:

экономичность (не нужна электроэнергия);

простота эксплуатации;

размещение близко к промышленному объекту.

Минусы:

большая площадь для постройки;

большая стоимость.

Фото 6.

Схемы башенных градирен с различным характером движения воздуха в оросителе приведены на рис. Оросительные устройства во всех приведенных градирнях выполняют капельного, капельно-пленочного или пленочного типа. В настоящее время в основном строят градирни с пленочными и капельно-пленочными оросителями с противоточным движением воздуха, обладающие наибольшей охлаждающей способностью.

Рис. Схемы башенных градирен с различным характером движения воздуха
а - с поперечным; б - с поперечно-противоточным; в - с противоточным

Фото 7.

Опыт применения железобетона в градирнях показывает, что оболочки башен вследствие насыщения бетона изнутри влагой и многократного замерзания и оттаивания его под влиянием температур наружного воздуха в зимний период интенсивно разрушаются. Металлические каркасно-обшивочные башни строят в районах с суровым зимним климатом. Они имеют пирамидальную форму с основанием в виде многоугольника или квадрата. Деревянный каркас используют в градирнях, имеющих небольшую площадь.

Фото 8.

ДА, вот что еще дополнил френд porunovs

Мастерок, Вы не сказали самого главного!

Форма поверхности которую описывает трубу в трехмерном пространстве называется параболический гиперболоид - поверхность второго порядка!
http://propro2005.narod.ru/Image23.jpg

Вода сбрасывается в фокусе фигуры
эффективность этой формы вычислена математически - то есть тот самый уникальный случай когда была сначал теория математическая, а потом практика

Фото 9.