В промышленности устройства для изготовления пластмассы или холодильных аппаратов нуждаются в постоянном охлаждении. Для этих целей используется специальное оборудование - градирня. Что это такое? Каков механизм действия этого агрегата? Об этом далее в статье.
Общие сведения
Итак, градирня. Что это? С помощью данного оборудования можно охладить воду в больших объемах, используя направленный поток атмосферного воздуха. Такие агрегаты применяются для понижения температуры с помощью расположенных в составе различных систем оборотного водоснабжения. Градирни широко используются в строительстве гражданских объектов. Например, в качестве охлаждения для аварийных электрогенераторов или конденсаторов на холодильных установках.
Классификация
В агрегате горячая вода, поступающая извне, охлаждается до необходимой температуры. Следует помнить, изучая, как действует градирня, что это оборудование бывает многих видов. Поэтому, прежде чем сделать выбор в пользу одной из них, необходимо обратить внимание на следующие факторы:
- Расход воды.
- Технические расчеты.
- Количество снимаемого тепла.
- Расположения на площадке.
- Химический состав оборотной и добавочной воды.
Градирни также можно классифицировать на сухие, испарительные и гибридные, в зависимости от требуемой температуры воды, предназначения охлажденной жидкости, а также по способу передачи тепла. В соответствии с областью применения, существуют следующие типы градирен:
Следует помнить также (в тех случаях, когда необходима градирня), что это оборудование, кроме преимуществ, имеет и недостатки. Рассмотрим их подробнее для каждого вида.
Башенные градирни
Агрегаты представляют собой самое эффективное оборудование, которое используется для охлаждения воды в системах с оборотным водоснабжением на промышленных предприятиях. Внутри такого аппарата тяга воздуха формируется естественным путем с помощью вытяжной башни, необходимой для циркуляции охлажденной воды. Объем охлажденной воды в такой градирне в несколько раз превышает тот, которым пользуется предприятие. Высота агрегата может составлять около 200 метров, а общая орошаемая площадь измеряется в 10 000 м 2 . Для охлаждения воды в башенной градирне требуются минимальные затраты. Она очень проста в эксплуатации. Градирню можно разместить в непосредственной близости к промышленному объекту. У данного агрегата есть только три недостатка. Это, в частности, высокая инерционность, сложность сооружения и большие расходы на строительство.
Испарительные агрегаты
Устройство градирни этого вида предусматривает наличие оросителя, двух теплообменников, бака для сбора воды, вентилятора, каплеотделителя, коллекторов разбрызгивающих устройств. У испарительной градирни существует ряд преимуществ. Это и экономия электроэнергии, которая доходит до 80%, небольшой расход материалов, надежность установки, минимальные затраты на ремонт. Срок эксплуатации испарительной градирни составляет около 30 лет. Из недостатков можно перечислить сложность очистки и промывки, нарастание водяного камня на поверхности труб.
Вентиляторные аппараты
Подача воздуха в таких системах производится с помощью одного или нескольких вентиляторов. За счет движения лопастей теплый воздух всасывается через входные окна, тем самым охлаждает воду. Жидкость стекает по стенам в большой резервуар; пары теплого воздуха выводятся в атмосферу с помощью диффузора и уносят с собой мельчайшие капли. Чтобы избежать потери большого объема в верхней части вентиляторной градирни должен быть установлен каплеуловитель. Вентиляторный аппарат позволяет быстро и качественно охладить воду. Такую градирню можно использовать в различных климатических и технических диапазонах. Она легка в эксплуатации и ремонте. Главный недостаток вентиляторной градирни - это большие затраты на электроэнергию.
Открытая градирня
Принцип работы в таких установках основан на естественной конвекции и ветре. Со всех сторон оросительные каналы огорожены жалюзи, которые не допускают вынос воды из бассейна. Открытые градирни в большой степени зависят от ветра. Поэтому не рекомендуется строить такие сооружения возле предприятий, которые нуждаются в сохранении постоянной температуры оборотной воды. Открытые градирни обладают большим охладительным эффектом. Из-за этого они могут быть размещены на крышах зданий или в качестве систем для кондиционирования. Открытые градирни работают с минимальными затратами электроэнергии. Но зато они нуждаются в высокой инерционности и больших площадях.
Сухие аппараты
В таких установках вода охлаждается воздушным путем при помощи нескольких теплообменников, и клапанов для слива. В качестве используются воздушные фильтры и насосы. Стенки радиатора передают тепло за счет теплопроводимости и конвекции. Вода внутри сухой градирни охлаждается при помощи атмосферного воздуха, который подается маломощным вентилятором, что предполагает экономию электроэнергии. Сухие агрегаты редко используются из-за малой глубины охлажденной воды. Радиатор, состоящий из алюминиевых и стальных трубок, выполняет задачу оросителя. Вода полностью изолирована от атмосферного воздуха, так как циркулирует только по закрытому контуру. Сухие градирни стоят в несколько раз дороже обычных. Но зато они не повышают влажности в атмосфере и не загрязняют ее химическими отходами.
Гибридные агрегаты
Такие установки предназначены для сухого и мокрого Для этого используется технология экологического отвода тепла в атмосферу. Башня и вентиляторы, которые расположены по всему периметру, охлаждают воду в сухой градирне. В такой установке сочетаются две или более секций теплообмена или различных поверхностей. в данном типе градирни происходит между воздухом через стенку и оборотной водой. При жарких климатических условиях воздух, предназначенный для охлаждения воды, заранее проходит предварительное увлажнение. А при низких температурах подается сухой воздух из атмосферы.
ЧТО ТАКОЕ ГРАДИРНЯ. ДЛЯ ЧЕГО ОНА ПРЕДНАЗНАЧЕНА?
Градирня - это теплообменный аппарат, применяемый в системах оборотного водоснабжения. Они служат для охлаждения оборотной воды, используемой для отведения тепла от промышленного технологического оборудования.
Тем самым градирни защищают установки и агрегаты от перегрева и разрушения под действием высоких температур, а также обеспечивают стабильные условия для протекания реакций или производства продукции.
Водооборотные системы с градирнями широко применяются в металлургии, энергетике, в машиностроительной, авиационной и химической отраслях, на предприятиях ВПК.
Само слово gradieren, означающее выпаривание, прекрасно описывает принцип действия: вода испаряется, и по законам физики остывает.
Первую градирню, привычной нам формы, построили в Нидерландах в 1918 году. До этого какого-то определенного вида не было.
История появления и другие интересные факты
В развитии теории и практики градирестроения значительный вклад внесли отечественные ученые - Фарворский Б.С., Ямпольский Т.С., Берман Л.Д., Аверкиев А.Г., Арефьев Ю.И., Пономаренко В.С. и другие.
Совершенствование конструкции градирен связано со стремлением максимально увеличить площадь теплообмена, как за счет площади градирни и объема оросителя, так и за счет усложнения конструкции и повышения эффективности блоков. Этот процесс идет уже много лет и дальнейшего роста площади теплообмена с использованием оросителя не предвидится вследствие достижения теоретического предела поверхности оросительного устройства.
Существуют и другие типы и виды градирен со своими плюсами и минусами.
КЛАССИФИКАЦИЯ ГРАДИРЕН
Учитывая специфику технологических процессов различных производств, были разработаны два основных типа - это так называемые сухие и испарительные (мокрые) градирни.
Основным отличием сухих градирен от мокрых является закрытый контур, по которому циркулирует охлаждающая жидкость. При чем в качестве охлаждающей жидкости может быть использована не только вода.
ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ ГРАДИРНИ
Вентиляторная градирня - самый распространенный и наиболее эффективный вид для предприятий различных отраслей промышленности.
Секционные (блочные) вентиляторные градирни представляют собой независимые секции, которые монтируются в единую охлаждающую установку.
Каждая отдельная секция - это прямоугольный железобетонный, металлический, или, реже, стеклопластиковый каркас. Наверху этой конструкции расположена вентиляторная группа, а внутри набор технологических элементов. Весь каркас градирни, за исключением воздуховходных окон, закрыт обшивкой.
Интерактивная схема градирни
Наведите на изображение для просмотра описания
Благодаря большой вариативности размеров секций можно легко подобрать градирню, наиболее полно отвечающую потребностям технологического процесса, а возможность автономной работы посекционно позволяет легко подстраиваться под изменение объема охлаждаемой воды и сезонные колебания нагрузки.
Вследствие того, что секционные вентиляторные градирни намного компактнее башенных и отдельно стоящих СК-400 и СК-1200, их легче разместить на территории предприятия, проще обслуживать и ремонтировать. Из-за своей универсальности именно они в настоящее время наиболее эффективны для заводов.
Сухие градирни
Представляют собой теплообменные сооружения, в которых теплопередающей поверхностью служат радиаторы, для отвода нагретого воздуха они оборудуются вентиляторами.
Передача тепла от нагретой жидкости, протекающей внутри трубок радиатора, к атмосферному воздуху осуществляется без непосредственного контакта с ним, через большую площадь поверхности ребер трубок радиатора. Отсутствие прямого контакта ограничивает охлаждение процессом теплопередачи, массообмен (испарение) отсутствует. Этот факт уменьшает эффективность работы.
Однако, сухие градирни применяются в случаях, когда в силу технологических особенностей производства необходим закрытый контур оборотной воды, когда нет возможности восполнения потерь от испарения или когда температура оборотной воды настолько высока, что её охлаждение на градирнях испарительного типа невозможно.
К плюсам этого оборудования относятся:
- отсутствие потерь объема охлаждаемой жидкости
- в охлаждающую жидкость не попадают различные загрязнения
- практически отсутствует коррозия несущих конструкций
- возможность охлаждения жидкости высокой температуры
У них есть существенные недостатки, зачастую перекрывающие все плюсы:
- при одинаковой производительности, стоимость сухой градирни будет в 3-5 раза выше стоимости испарительной
- большие размеры
- невысокая эффективность охлаждения
- дорогостоящие комплектующие
- возможность замерзания жидкости в трубках радиатора и его повреждение
- сложность увеличения производительности
ИСПАРИТЕЛЬНЫЕ (МОКРЫЕ) ГРАДИРНИ
В основе их работы лежит передача тепла от жидкости атмосферному воздуху при поверхностном испарении и непосредственном контакте сред.
Существуют различные виды испарительных градирен, но в основе всех лежит охлаждение воды при её испарении.
Ниже мы рассмотрим основные типы и область их применения.
Всего существует 4 основных вида испарительных градирен:
- башенные
- отдельно стоящие вентиляторные
- секционные вентиляторные
- малогабаритные
Все остальные виды градирен являются разновидностями указанных типов.
Башенные градирни
Это самая габаритная разновидность, которая служит для охлаждения больших объемов воды с небольшим перепадом температур.
Они часто используются на ТЭЦ и АЭС, реже - на крупных промышленных предприятиях, где важнее общая тепловая мощность, а не глубина охлаждения.
Башенная градирня представляет собой конструкцию, в которой естественная тяга воздуха создается за счет разности давлений внизу и вверху башни.
В этом виде градирни присутствуют все классические технологические элементы: ороситель, водораспределение с форсунками, водоуловитель, жалюзи.
Башенные градирни могут отличаться друг от друга формой, размерами, отдельными технологическими решениями, но в основе лежит один и тот же принцип работы.
Горячая вода из водораспределительной системы при помощи сопел разбрызгивается по всей площади орошения. Вода, попавшая на оросительное устройство, образует на его поверхности тонкую пленку или дробится на очень мелкие капли. На всей получившейся поверхности происходит процесс испарения, за счет чего и понижается температура оставшейся оборотной воды. А благодаря тяге, создаваемой за счет перепада высот, насыщенная теплыми парами капельно-воздушная смесь отводится из градирни.
Похожим образом работают и вентиляторные градирни. Основным отличием является лишь то, что тяга в градине создается искусственным образом за счет работы вентилятора.
Градирни типа СК-400 или СК-1200
Отдельно стоящие градирни представляют собой железобетонный или металлический каркас цилиндрической формы высотой более 10 метров, с диаметром основания 24 метра для СК-400 и 36 метров для СК-1200.
В верхней части сооружения располагается мощный вентилятор, помещенный в специальный корпус - диффузор. Именно вентиляторная установка и создает необходимую тягу внутри градирни. Остальные технологические элементы повторяют "начинку" башенной градирни. Процессы, протекающие в СК-400 также аналогичны.
Градирни СК-400 и СК-1200 получили широкое распространение в Советском Союзе на химических и нефтехимических предприятиях. Их основными достоинствами являются высокая производительность, устойчивость к обмерзанию, возможность регулирования тяги за счет изменения режима работы вентилятора и удобство проведения работ по обслуживанию и ремонту.
Однако есть и минусы такой конструкции - дорогостоящая вентиляторная группа, сложность её конструкции и большие затраты электроэнергии для обеспечения работы вентилятора.
Большинство этих недостатков устранено в конструкции секционных вентиляторных градирен.
Малогабаритные градирни
Еще один тип, который следует выделить отдельно - малогабаритные градирни. Они схожи с обычными секционными, но отличаются типом вентилятора. Вентилятор выполняется нагнетательным и устанавливается снизу.
Малогабаритные градирни решают задачу охлаждения воды на предприятиях с небольшим оборотным циклом. Все их достоинства и недостатки обусловлены их конструкцией.
Благодаря компактным размерам они поставляются собранными и готовыми к работе, легко переносятся с места на место и не требуют специального бассейна.
Однако из-за своих размеров они не могут обеспечить глубокое охлаждение оборотной воды (как правило, не более 5-7 0 С), а увеличение объема оборотного цикла требует поставки новых единиц, т.к. изменить конфигурацию и количество технологических элементов существующей градирни невозможно.
Основная проблема "малогабариток" - обмерзание в холодное время года, появляющееся из-за нижнего расположения вентилятора и попаданияя капель воды на него.
Гибридные градирни
Гибридные градирни - это сложные технические сооружения, которые совмещают в себе процессы, присущие испарительной и сухой градирне. Тяга воздуха может созда-ваться вытяжной башней, вентилятором, или совместно башней и несколькими вентиляторами, размещенными по периметру башни в ее нижней части.
Технологические и технико-экономические показатели гибридной градирни лучше в сравнении с сухими, но уступают испарительным.
Они имеют меньше дорогостоящего теплообменного оборудования и охлаждающая способность их в мень-шей мере зависит от изменения температуры воздуха. К до-стоинствам гибридной градирни можно отнести заметное сни-жение безвозвратных потерь воды в сравнении с испарительны-ми градирнями и возможность работы без видимого парового факела.
По охлаждающей способности они превос-ходят сухие, но уступают испарительным градирням.
Гибридные градирни более сложны при проектировании и строительстве, требуют повышенного внимания и обслужива-ния при эксплуатации не только самой градирни, но и системы водооборота в целом. При недостаточно качественной оборот-ной воде на стенках внутри труб радиаторов образуются солевые отложения, а оребрения труб загрязняются пылью входящего воздуха, что приводит к резкому возрастанию теплового сопро-тивления.
Все это вызывает нарушение расчетных режимов работы сухой и испарительной частей, а также аварийные ситуации в зимнее время.
В нашей стране они не получили распрост-ранения из-за повышенных требований при эксплуатации и большей стоимости в сравнении с обычными испарительными градирнями.
Каждый из описанных типов решает конкретные задачи по охлаждению водооборотного цикла предприятия. Правильный выбор градирни позволяет достичь поставленных целей с наименьшими затратами, а в будущем избежать сложностей при их эксплуатации.
КОНСТРУКЦИЯ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ ГРАДИРНИ
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГРАДИРНИ
Блоки оросителя
Блоки оросителя, или просто ороситель, является главным элементом градирни, определяющим её охлаждающую способность.
Его задачей является обеспечение максимальной площади поверхностности охлаждения воды при её контакте с потоком встречного воздуха.
Оросители подразделяются на пленочные, капельно-пленочные, комбинированные и брызгальные.
Комбинированные и брызгальные типы не получили должного распространения, поэтому их подробное рассмотрение не имеет смысла.
Ороситель должен обладать следующими свойствами:
- обеспечивать высокую охлаждающую способность
- иметь надежную и долговечную структуру
- обладать повышенной химической стойкостью
- обеспечивать равномерность при заполнении внутреннего объема градирни
- обладать высокой смачиваемостью и малым весом
- быть устойчивым к деформации
- сохранять свои свойства при температуре от -50 0 С до +60 0 С градусов
Оросители могут иметь разную форму и изготавливаться из различных материалов.
В настоящее время сырьем для изготовления оросителя служат различные полимерные материалы, например: полипропилен, полиэтилен, поливинилхлорид и т.д.
Самым распространенным типом, обеспечивающим высокий охлаждающий эффект, является плёночный, но у него есть значительный недостаток: забивание зазоров между отдельными элементами в блоке взвешенными веществами и примесями, присутствующими в охлаждаемой воде.
Задачей оросителя пленочного типа является задержка на своей поверхности тонкой водяной пленки, что обеспечивает большую площадь орошения для эффективного тепломассообмена.
Для наиболее продуктивной работы пленочного оросителя в его конструкцию вносят различные изменения, а именно :
- использование материалов пористой структуры
- увеличение шероховатости поверхности
- применение гофрированных материалов
- создание сложной формы поверхности тепломассообмена на единицу площади
Одним из видов такого оросителя является трубчатый тип. Он представляет из себя группу полимерных трубок, спаянных между собой. Такой блок, как и аналог из гофролистов, требует равномерного распределения воды по поверхности, так как возможность перераспределения воды возникает только в пространстве между трубками и листами. При этом трубы занимают до 50% объема, что снижает его эффективность. Для того, чтобы избежать сквозного протекания воды без дробления, блоки оросителя изготавливают малой высоты с применением разрывов между блоками для перемешивания воды.
При повышенной концентрации различных веществ в воде необходимо применять капельно-пленочные оросители, так как они более устойчивы к забиванию.
Сетчатая структура таких блоков находит все большее применение в различных типах градирен в связи с оптимальным сочетанием расхода материала и увеличением охлаждающего эффекта.
Благодаря сетчатой структуре происходят разрывы по ходу движения воды и воздуха, что приводит к чередованию капельных и пленочных режимов работы. За счёт этого перераспределения и дополнительной турбулизации взаимодействующих потоков резко повышается тепло- и массообмен, то есть охлаждающая способность оросителя увеличивается примерно на 70% по сравнению с листами и гофротрубами. Такая структура значительно снижает коэффициент аэродинамического сопротивления, что положительно сказывается на экономии электроэнергии.
Ороситель капельно-пленочного типа бывает различной формы и конструкции. Наиболее распространены блоки, состоящие из:
- сетчатых призм
- сетчатых рулонов
- сетчатых решёток
Водоуловитель
Во время работы градирни в атмосферу выбрасывается насыщенный водяными парами и каплями воды воздух, вследствие чего происходит капельный унос оборотной воды. В зимний период времени это может привести к обледенению окружающих зданий, строений и т.п. Для устранения данной проблемы в градирнях применяют такой элемент, как водоуловитель.
Водоуловитель для градирни максимально снижает капельный унос при минимальном аэродинамическом сопротивлении. Водоуловитель представляет из себя конструкцию волнообразной формы. Он служит для конденсации влаги и осаждения на своей поверхности летящих вверх капелек воды в воздушном потоке, а также равномерного распределения воздуха на выходе из градирни.
Водоуловители изготавливают в основном из различных полимеров, что обуславливает сравнительно небольшой вес и надежную конструкцию. Их способность улавливать капли зависит от размеров самих капель и скорости потока воздуха в градирне. Из этого следует, что в разных типах градирен могут использоваться различные по форме водоуловители. Эффективность каплеулавливания в вентиляторных градирнях максимальна при скорости движения воздуха 2-3 м/с, в башенных - 0,7-1,5 м/с, в малогабаритных - 4 м/с.
Водоуловители бывают различной формы:
- полуволна
- ячеистый
- решётчатый
- сотовый
У ячеистого каплеотбойника рабочие элементы имеют в вертикальном сечении вид полуволны, а по длине блока имеют впадины и вершины.
Сотовый водоуловитель представляет собой монолитный блок с каналами из стеклоткани. Такое название он получил потому, что вид сверху напоминает соты. Способность водоулавливания у него достаточно высокая, однако, аэродинамическое сопротивление в 2-3 раза выше, чем у «полуволны».
Аэродинамическое сопротивление водоуловителей может существенно разниться в зависимости от их формы. Наиболее оптимальной и распространённой конструкцией водоуловителя на сегодняшний день считается полуволна. Такая форма обеспечивает эффективное улавливание капель до 99,98%, при этом отпадает необходимость в использовании многоярусных каплеуловителей с большим аэродинамическим сопротивлением.
При расстановке блоков каплеотбойников на площадке градирни необходимо исключить сквозные щели между блоками и стенками градирни. Это делается для того, чтобы воздушный поток в этих местах с повышенной скоростью не выносил с собой влагу.
Требования, предъявляемые к водоуловителям:
- высокоэффективное улавливание капель до 99,9%
- низкое аэродинамическое сопротивление
- малый удельный вес
- химическая стойкость к примесям в оборотной воде
- исключение обрастания биологически активными веществами
Водораспределительная система
Водораспределительная система градирни предназначена для равномерного распределения охлаждаемой воды по площади поверхности оросителя.
Она не должна мешать свободному прохождению воздушных масс в градирне.
Водораспределительное устройство градирни можно разделить на 3 группы:
- разбрызгивающее
- без разбрызгивания
- подвижное
В настоящее время основной системой распределения воды является разбрызгивающее напорное водораспределительное устройство.
Напорная разбрызгивающая водораспределительная система представляет собой конструкцию, состоящую из системы трубопроводов с присоединенными к ним водоразбрызгивающими соплами. Для изготовления данной системы могут применяться как стальные трубопроводы, так и трубопроводы из композитных материалов (например, стеклопластик или полиэтилен низкого давления). В качестве водоразбрызгивающих устройств, в основном, применяются пластмассовые сопла (или форсунки) различных видов и конструкций. При нахождении в оборотной воде агрессивных веществ, взвеси, могут применяться сопла из нержавеющей стали.
Форсунки водораспределительной системы должны создавать оптимальные размеры капель 2-3 мм при распыле оборотной воды и попадании их на поверхность оросителя.
Для достижения равномерности распределения воды сопла устанавливают на расстоянии, определяемом расчётом, исходя из характеристик сопла и изменением диаметра поперечного сечения трубы по ходу движения воды.
Основные требования, предъявляемые к соплам:
- обеспечение факела с радиусом 1,5-2 м
- отсутствие забивания взвешенными веществами
Сопла делятся на:
- центробежные
- струйно-винтовые
- ударные
При установке на трубопровод водораспределительной системы сопла могут монтироваться направлением факела как вверх, так и вниз. Это зависит от конструкции градирни и формы самого сопла. Скорость движения воды в коллекторах должна быть 1,5-2 м/с, в распределительных системах не более 1,5 м/с. При скорости потока 0,8-1 м/с происходит осаждение взвеси, что приводит к засорению труб и форсунок.
Вентиляторные установки
Вентиляторные градирни в зависимости от площади орошения комплектуются вытяжными и нагнетательными вентиляторными установками. При малой площади орошения (до 16 м2) могут применяться нагнетательные вентиляторы, однако, их КПД на 15-20% ниже, чем у вытяжных.
Вентиляторная установка градирни предназначена для создания достаточного воздушного потока и состоит из:
- диффузора (корпуса вентилятора)
- рабочего колеса
В современных условиях диффузор изготавливается из композитных материалов с размещенными внутри ребрами жесткости и состоит из нескольких секторов. Диффузор служит для снижения потери давления, возникающего при большой скорости воздушных потоков на выходе из градирни, направления воздушного потока, увеличения производительности вентиляторной установки.
Рабочее колесо предназначено для создания постоянного потока воздуха в градирне и состоит из лопастей и ступицы. Лопасти рабочего колеса изготавливают, как правило, из стеклопластика или металла. Ступица служит для крепления лопастей и насадки рабочего колеса на вал электропривода.
Диаметры рабочих колес в вентиляторных градирнях могут быть от 2,5 м до 20 м.
АЛЬТЕРНАТИВА ГРАДИРНЕ
В качестве альтернативы используются пруды-охладители и брызгальные бассейны
Первые - это естественные водные хранилища гигантских размеров. У Магнитогорского металлургического комбината он тянется через весь город.
Охлаждение происходит за счет соприкосновения капель воды с воздухом, и идет интенсивнее при наличии ветра, достигая 5-7 ° перепада. Но при этом вырастает капельный унос.
Большая проблема в обслуживании этих сооружений- это цветение воды. Для исключения сильного прогрева на солнце глубину делают более 1,5 метров.
Преимущества брызгальных бассейнов:
- стоимость строительства в 2-3 раза ниже стоимости градирни
- просты в эксплуатации
- долговечны
Недостатки :
- низкий температурный перепад
- низкий охлаждающий эффект с подветренной стороны
- площадь бассейна значительно превышает площадь градирни
- появление туманов, что в зимнее время приводит к обледенению близлежащих строений
ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ТОГО ИЛИ ИНОГО ВИДА ГРАДИРНИ
Как уже было сказано, существуют три вида - сухие, мокрые и комбинированные (гибридные) градирни. Любой из этих видов имеет значительные конструктивные отличия, которые подробно описаны выше, а также данные виды градирен обладают определенными достоинствами и недостатками.
Например, в сухих градирнях охлаждающая жидкость циркулирует по закрытому контуру и преимуществами такой системы охлаждения являются:
- отсутствие потерь объема охлаждаемой жидкости за счёт исключения процесса испарения
- в специально подготовленной охлаждающей жидкости не образуются соли жёсткости и не попадают различные загрязнения от внешней и производственной среды
- практически отсутствует коррозия несущих конструкций, которые не имеют прямого контакта с охлаждающей жидкостью
- возможность охлаждения жидкости с высокой температурой за счёт термостойких радиаторов, которые изготовлены, как правило, из металлов с большой теплопроводностью
Учитывая тот факт, что в сухих градирнях охлаждаемая жидкость не имеет непосредственного контакта с воздухом, т.е. в процессе охлаждения отсутствует массообмен, возникает сложность в увеличении производительности.
Здесь вода проходит внутри трубок радиаторов, через стенки которых происходит только передача ее тепла воздуху. Следовательно, повышение охлаждающей способности сухой градирни требует повышения воздухообмена за счёт увеличения площади достаточно дорогих радиаторов с большим количеством мощного вентиляторного оборудования.
К примеру, для понижения температуры воды с 40° до 30° С при температуре воздуха 25° С на 1 м³ охлаждаемой воды в испарительных градирнях должно быть подведено около 1000 м³ воздуха, а в сухих градирнях, в которых воздух только нагревается, но не увлажняется,— около 5000 м³ воздуха.
К тому же, использование закрытых контуров охлаждения жидкости при отрицательных температурах окружающего воздуха не исключает замерзание жидкости в трубках радиатора, а в летний период радиаторные блоки подвержены засорению пылью.
Учитывая высокотехнологичное производство комплектующих для сухих градирен, стоимость и обслуживание таких градирен увеличивается в 3-5 раз по сравнению с вентиляторными градирнями.
Мокрые (или испарительные) градирни на сегодняшний день имеют наибольшее применение. В таких градирнях процесс охлаждения осуществляется за счёт испарения воды - массобмена, а так же за счёт теплообмена между горячей водой и холодным атмосферным воздухом.
Нагретая вода разбрызгивается на специальную оросительную насадку (оросительный слой), через которую противотоком проходит охлаждающий атмосферный воздух.
В башенных градирнях воздух поступает естественным путём, за счёт перепада давлений на разной высоте - по принципу тяги в трубе.
Такие градирни применяются, как правило, для охлаждения очень большого количества воды - до 30 000 м³/час и не требуют больших энергозатрат, но сложны в эксплуатации.
Нельзя забывать, что один из самых важных показателей градирни - это их охлаждающая способность. В башенных градирнях невозможно охладить воду до температуры, близкой к температуре влажного термометра в жаркий период года, и глубина охлаждения в таких градирнях составляет 8-10°С. Кроме того, в переходные климатические периоды возникают проблемы с регулировкой процесса охлаждения.
Следует добавить, что сооружение башенной градирни имеет сложную конструкцию, которая требует больших расходов на строительство с применением дорогостоящей подъёмной техники и дополнительного оборудования.
Вентиляторные градирни открытого типа на сегодняшний день являются наиболее распространённым и выгодным решением в области охлаждения оборотной воды и оправдывают своё применение во всех отраслях промышленности.
Главным преимуществом такой градирни является охлаждающая способность. Перепад по оборотной воде может достигать 30°С. Такой показатель достигается за счёт применения вентиляторных установок, которые создают мощный поток воздуха в оросительном пространстве против потока охлаждаемой воды и, тем самым, осуществляется увеличенный тепломассообмен.
Для охлаждения большого объёма воды вентиляторные градирни устанавливают блоками, в каждом из которых имеется несколько секций. Такая компоновка градирен позволяет осуществить охлаждение сразу для нескольких контуров оборотной системы воды.
Конструктивные особенности вентиляторной градирни, по сравнению с башенными, намного проще и дешевле. Они представляют собой сооружения из металлических конструкций, которые подетально изготавливаются на заготовительном участке производителя, доставляются до заказчика и монтируются на заранее подготовленные фундаменты в водосборном бассейне.
Технологические элементы градирни, такие как корпус вентилятора , рабочее колесо , обшивка внешних стен и ветровых перегородок , водоуловитель , водораспределительная система на сегодняшний день представлены в большом спектре, и в комплексе от одного производителя эти комплектующие создают оптимальное решение охлаждения оборотной воды предприятий.
Автоматизация энергопотребителей вентиляторной градирни позволяет с максимальной точностью регулировать процесс охлаждения по заданным параметрам оборотной воды и эффективно использовать энергоресурсы как в летний, так и в зимний периоды, что увеличивает срок их службы.
Применение высокотехнологичных материалов в изготовлении эффективных технологических элементов вентиляторных градирен позволяет обеспечивать охлаждение оборотной воды на предприятиях всех отраслей с большим межремонтным интервалом. Следует добавить, что материалы, из которых они производятся, имеют стойкость к агрессивным средам, биологическим отложениям и имеют высокие прочностные характеристики.
Итак, мы надеемся, что из этой статьи Вы получили много интересной и полезной информации про градирни. А если перед вами стоит задача подобрать градирню для производства, то без раздумий звоните нам!
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.
Градирни применяют на промышленных предприятиях, атомных электростанциях и ТЭЦ для охлаждения технологического оборудования.
Работа любой градирни основана на охлаждении некоторого объема жидкости атмосферным воздухом. Именно отсутствие иного, нежели воздух, хладагента и отличает градирню от кондиционера, холодильника, или чиллера.
По принципу действия есть два основных типа:
- испарительные - открытые;
- сухие - закрытые.
Испарительная градирня открытого типа работает так: разбрызгивает горячую воду и смешивает ее с более холодным наружным воздухом. При этом часть воды превращается в пар и вместе с нагревшимся наружным воздухом выбрасывается в атмосферу, оставшаяся же вода охлаждается.
По способу подачи воздуха градирни испарительного типа бывают:
- поперечноточные;
- противоточные;
- брызгальные;
- эжекционные.
Принцип работы драйкулера, или градирни «сухого» (закрытого) типа заключается в понижении температуры. Жидкость проходит внутри замкнутого контура теплообменника и обдувается уличным воздухом. Такой же принцип используется в системе охлаждения двигателя автомобиля, когда охлаждающая жидкость проходит через радиатор, обдуваемый вентилятором. При этом непосредственный контакт жидкости с подаваемым воздухом отсутствует.
Для Вашего удобства приведем классификацию градирен по различным признакам в наглядной форме.
ОТКРЫТЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ГРАДИРНИ
Открытые, или мокрые градирни обеспечивают охлаждение за счет непосредственного контакта воздуха и воды.
В зависимости от способа перемешивания различают следующие виды испарительных (мокрых) градирен:
- Оросительные (насадочные): поперечноточные и противоточные. Устройства осуществляют контакт подаваемого воздуха с охлаждаемой водой на развитой поверхности оросительного слоя (насадки). Если направление движения потоков воды и воздуха параллельное (противонаправленное), то градирня относится к противоточному типу. Если же поток воздуха движется перпендикулярно потоку воды, то градирня будет поперечноточного типа.
- Безнасадочные: брызгальные и эжекционные. Они работают за счет распыления воды и разделения ее на мелкие капли. Теплообмен у них происходит на поверхности капель.
Брызгальные градирни, или брызгальные бассейны отличаются от эжекторных давлением, под которым происходит процесс разбрызгивания.
В эжекционных градирнях разбрызгивание воды специальными форсунками происходит при давлении 0,3-0,4 МПа. Получившийся мелкодисперсный факел с частицами размером 0,2 мм движется с большой скоростью, порядка 16-20 м/с. За счет такого движения поток капель интенсивно увлекает (эжектирует) за собой атмосферный воздух, при этом перемешиваясь.
Рассмотрим более подробно два этих класса градирен и разберемся в их достоинствах и недостатках.
Поперечноточные градирни
В поперечноточной градирне вода из коллектора подается в специальный бак - потолочный распределитель. Оттуда уже без давления, самотеком она стекает вниз по узкому слою специального оросителя.
Теплообмен и испарения (обмен масс) происходит за счет большого количества воздуха, подаваемого вентилятором.
В таких градирнях воздух движется в слое оросителя горизонтально перпендикулярно падающей сверху вниз воде. Отсюда название: поперечноточная градирня. Вход воздуха может быть с одной или двух сторон, соответственно получится одно- или двухпоточная система.
Особенности поперечноточных градирен:
- Использование поперечноточных градирен зимой сильно затруднено. В безнапорной системе водораспределения отсутствует подпор, аэродинамическое сопротивление оросителя больше на 30 %. Именно поэтому основное распространение такие градирни получили в странах с теплым климатом: ОАЭ, Иран, Индия, Пакистан.
- Водоуловитель совмещен с жалюзи и выполняет двойную функцию: предотвращает унос и разбрызгивание капель воды.
Так как в нижней части оросителя образовывается слабо орошаемая зона, то весь слой оросителя целесообразно делать наклонным, чтобы сместить нижний ярус к центру и уменьшить обмерзание.
Экономически применение таких градирен оправданно при условии круглогодично теплого климата.
Тогда экономия места за счет возможности увеличивать высоту градирни и отсутствие давления в верхней точке водораспределительной системы окупают прочие недостатки. В последнее время такие градирни активно продвигаются на российском рынке под соусом новизны и энергоэффективности. Однако, в наших реалиях применение поперечноточных градирен в крупных водооборотных циклах - ошибка.
Еще о поперечноточных градирнях читайте в статье Модернизация поперечноточных вентиляторных градирен и книге В.С Пономаренко Градирни промышленных и энергетических предприятий стр. 234-237.
Тепловой расчет аналогичен теплогидравлическому расчету классической вентиляторной градирни, только коэффициент тепломассобмена на 20% меньше. Это значит, что при одинаковых условиях поперечноточные грдирни охлаждают хуже противоточных, из-за менее эффективного использования поверхности оросителя.
Преимущества:
- занимают меньше места, так как могут быть спланированы «в высоту»
- требуют меньшего давления в системе водораспределения
Недостатки:
- на 30% менее эффективный ороситель
- большая стоимость
- обмерзают зимой
- сложность с ремонтом, так как в России не производят запчастей
Противоточные градирни
Они делятся на 2 большие группы: башенные и вентиляторные. Разница в том, как создаются потоки воздуха: естественным, или принудительным способом.
Конструктивно в обоих типах горячая вода по водораспределению через сопла разбрызгивается вниз на ороситель. Она проходит через блоки оросителя, растекается на их поверхности и смешивается с уличным воздухом. Затем остывает и стекает в бассейн для сбора жидкости.
ВЕНТИЛЯТОРНАЯ ГРАДИРНЯ ПРИНЦИП РАБОТЫ
Принцип работы вентиляторной градирни заключается в подаче большого количества воздуха за счет работы вентилятора с лопастями с диаметром до 20 метров. Такой вентилятор подает до 10 000000 кум.метров воздуха в час.
При соотношении 1 м 3 воды к 600 м 3 воздуха и более начинается эффективное охлаждение. Воздух поступает в градирню через специальные окна, распложенные снизу металлического каракаса. Их размер должен быть достаточен для прохода огромного объема воздуха.
Встреча воды, разбрызгиваемой соплами, и воздуха происходит на поверхности блоков оросителя. Их основная функция - сделать поверхность и время соприкосновения максимальными. Чтобы вентилятор не выдувал много воды используют специальный водоуловитель.
Видео градирни
Благодаря различным видам оросительных блоков и широкой гамме осевых вентиляторов такие градирни могут быть подобраны в большем диапазоне нагрузок по воде и обеспечивать глубокое охлаждение воды с перепадом до 30 °
Кроме того, есть возможность установки воздухорегулирующих жалюзи и реверса двигателя. Это позволит прекрасно эксплуатировать градирню в зимние морозы.
По типу оросителя различают следующие типы вентиляторных градирен:
- пленочные;
- капельные;
- капельно-пленочные.
Наиболее эффективные капельно-пленочные вентиляторные градирни. Они совмещают свойства капельных и пленочных оросителей и лучше всего охлаждают воду.
Для малых расходов оборотной воды вентиляторы градирни поставляются на предприятия в готовом виде, по этому признаку их называют малогабаритными или блочными мини градирнями.
Этот тип градирен характеризуется невысокими перепадами температур на входе и выходе, при этом и электропотребление сравнительно не высоко.
Преимущества:
- гибкость конструкции;
- отсутствие обмерзания;
- энергоэффективность;
- легкость ремонта;
- наличие большого ассортимента запасных частей.
Недостатки:
- требуется обученный персонал для обслуживания;
- необходимы дополнительные меры зимой.
БАШЕННАЯ ГРАДИРНЯ
Башенная градирня представляет собой железобетонную или металлическую трубу конической формы, внутри которой находится система подачи воды, ороситель и резервуар. Поток наружного воздуха через входные отверстия в нижней части трубы поднимается вверх через ороситель за счет создания естественной тяги в трубе.
Этот вид промышленных градирен обеспечивает большую тепловую мощность за счет гигантского количества воды, охлаждаемого с небольшим температурным перепадом (5-10 0 С)
В основном башни - это градирни ТЭЦ или АЭС.
К достоинствам башенных градирен можно отнести отсутствие потребления электроэнергии.
Гигантские капитальные затраты на строительство и большая занимаемая площадь - большие минусы при выборе этих градирен.
Так же стоит отметить, что ввиду отсутствия принудительной тяги и возможность развернуть поток воздуха, эксплуатация этих градирен требуют дополнительных приспособлений и мероприятий. Например, тамбур и жалюзи.
Преимущества:
- нет затрат электроэнергии при эксплуатации;
- предназначены для больших расходов воды.
Недостатки:
- малая глубина охлаждения;
- дорогое строительство;
- сложное строительство и ремонт;
- требуют специальных мероприятий для зимнего периода.
ЭЖЕКЦИОННАЯ ГРАДИРНЯ
Эжекционная градирня представляет собой корпус из стали, в котором размещен высоконапорный трубопровод с соплами (эжекторами) специальной конструкции. При распылении воды под давлением через эжектор, происходит подсос наружного воздуха в зону рязрежения. Воздух перемешивается с водой и охлаждает её.
Основными плюсами этого типа является полное отсутствие ограничения в температуре охлаждаемой воды. В оросительных системах обычно более +60 0 . Вода не охлаждается, так как полимер, из которого изготовлен ороситель, становится пластичным и может разрушаться. Но, есть ряд минусов, которые накладывают сильные ограничения на распространение данного типа градирен.
Во-первых, это необходимость создать давление в эжекторе. Отсутствие вентилятора градирни с лихвой компенсируется повышенной мощностью насосов. Как пример, для сравнительного объема охлаждающей воды мощность вентиляторной установки составляет 75 кВт, а мощность насоса при эжекции уже 160 кВт. Кроме этого, уменьшается срок эксплуатации трубопроводов системы.
Во-вторых, зимой невозможна циркуляция, так как мелкая водяная взвесь будет моментально замерзать. Требуется организовать байнасирование воды.
В-третьих, капельный унос у таких градирен выше в 1,5-2 раза, а применение водоуловителя создает дополнительное сопротивление и ухудшает охлаждение воды.
Применение эжекционных градирен выгодно при температуре воды более 60 0 С и/или малом расходе воды.
Преимущества:
- могут работать на горячей воде с t ≥ 60 0 С;
- не требуется обслуживать вентилятор;
- отсутствие механических подвижных частей.
Недостатки:
- большие энергозатраты на создание повышенного давления воды;
- большой капельный унос;
- сложность эксплуатации зимой.
СУХАЯ ГРАДИРНЯ
Радиаторная (сухая) градирня изобретена венгерскими инженерами Геллером и Фарго и изначально использовалась для охлаждения конденсаторов электростанций. Она представляет собой корпус с размещенным внутри теплообменником (радиатором), по которому циркулирует охлаждающая жидкость и одним, или несколькими вентиляторами, обдувающими радиатор потоком наружного воздуха.
Радиатор из оребренных, чаще всего медных или алюминиевых трубок, обуславливает то, насколько хорошо сухие градирни будут охлаждать воду.
Применение качественного радиатора из меди, с тонкими каналами делает стоимость сухой градирни очень большой. Уменьшая стоимость решения, приходится жертвовать и эффективностью.
Сухие градирни имеет смысл использовать, когда технология требует изоляции контура циркуляции от внешней среды, или при отсутствии возможности организовать подпитку в необходимых количествах. Тогда использование контура сухой градирни со смесью этиленгликоля является практически единственным решением. Еще выбор в пользу сухой градирни целесообразен при температуре теплоносителя, или оборотной воды на грани кипения. Например, в оборотных циклах АЭС или НПЗ.
В остальных случаях более дешевым и оправданным будет применение вентиляторной промышленной градирни, так как расход воздуха вентилятора открытой градирни в 5 раз меньше, чем у закрытой. Мощность вентилятора пропорционально меньше у открытых градирен.
Преимущества:
- закрытый контур, отсутствие попадания примесей в воду;
- возможность работы на кипящей воде;
- возможность работы на этиленгликоле;
- отсутствие капельного уноса.
Недостатки:
- низкая эффективность охлаждения;
- дорогая конструкция и материалы;
- требовательность к обслуживанию и чистке теплообменника.
Все наверное видели подобного рода сооружения и знаете, что это вовсе не труба и из нее выходит не дым.
Но давайте все же посмотрим на принцип работы и внутренее устройство градирни.
Градирни - это специальные устройства для охлаждения большого количества воды посредством направленного потока воздуха. Также их называют охладительными башнями - это более понятно звучит.
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.
Градирни служили для добычи соли выпариванием. В настоящее время эти сооружения используются 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) .
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») .
ТЭC, 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;
- сухие.
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
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.
форма поверхности которую описывает трубу в трехмерном пространстве называется параболический гиперболоид - поверхность второго порядка! Вода сбрасывается в фокусе фигуры и эффективность этой формы вычислена математически - то есть тот самый уникальный случай когда была сначал теория математическая, а потом практика
формула элементарна
