Градирня — что это такое? виды, характеристики, устройство и принцип действия

Алан-э-Дейл       18.07.2022 г.

4 Конструктивное разнообразие

Подавляющее большинство градирен работают на смешивании воды и воздуха. Основная задача конструкторов — устроить процесс таким образом, чтобы обеспечить контакт жидкости с воздухом на максимальной площади. По способу организации потоков их можно разделить на естественные и принудительные.

Атмосферные башни. Это те масштабные структуры, которые можно встретить на территории ТЭЦ. Для их башен характерно цилиндрическое исполнение с широким основанием, сужением в середине и расширенным горлом в верхней части. Геометрическая фигура, близкая к форме таких градирен, называется параболическим гиперболоидом. Ответу на вопрос, зачем архитекторы и инженеры делают градирни именно такими, может помочь понимание аэродинамических процессов, происходящих в башне.

В атмосферном (гиперболическом) типе градирен пар от горячей воды поднимается наверх естественным образом, благодаря явлению конвекции. Как правило, их делают высокими, чтобы создать необходимую тягу изнутри башни и обеспечить эффективное рассеивание пара. Сужение башни посередине помогает увеличить скорость параллельных ламинарных потоков без какого-либо их нарушения.

Верхнюю часть градирни расширяют для того, чтобы увеличить площадь, на которой происходит смешивание пара с атмосферным воздухом. Это позволяет производить процесс охлаждения более эффективно. Есть и несколько других причин такой формы у градирен. Например, гиперболоидные высотные конструкции очень прочны в сравнении с цилиндрическими, а широкое основание позволяет получить достаточно места для размещения оборудования.

Градирни атмосферного типа чрезвычайно надёжны и предсказуемы в тепловой производительности. Несмотря на их сравнительно высокую стоимость, они широко используются в сферах производства электроэнергии, где присутствуют большие нагрузки по охлаждению и востребован длительный период амортизации без капитального ремонта.

Принцип работы градирни

Как видно, задачи охлаждения целевых жидкостных сред выполняются благодаря продуву потоками холодного воздуха. В то же время могут выполняться и дополнительные, а также промежуточные функции наподобие испарения. Каждый раз по мере выделения конденсата через контуры подачи воды происходит ее восполнение в рабочей зоне. Или наполняются емкости эжекторов, или происходит подача жидкости на стенки поверхности оросителя

Важно подчеркнуть и наличие фильтрационных барьеров, которые отделяют водопроводный канал от резервуара градирни. Принцип действия очистительных мембран определяется назначением обслуживаемой жидкости – как минимум, реализуется грубая крупнофракционная задержка механических примесей, но в современных системах может присутствовать и комплексная тонкая обработка воды с элементами биохимической фильтрации

Что же происходит с жидкостью после охлаждения? Это тоже зависит от характера общего технологического процесса, в котором косвенно участвует градирня. Как правило, горячая вода является использованным продуктом производства, поэтому ее сбрасывают в подключенные очистительные или сточные каналы. Также применяется схема и постоянной циркуляции жидкости, при которой охлажденная среда возвращается на первичный технологический участок для температурной регуляции оборудования ТЭЦ и АЭС.

Разновидности охладительных установок

Существует несколько разновидностей вентиляторных градирен, которые классифицируются в зависимости от способа передачи тепла, расположению вентиляторной установки и движению охлаждаемого воздуха.

  • Сухая градирня представляет собой установку, в котором вода, проходя по теплообменнику, охлаждается направленным потоком воздуха. Теплообменник или радиатор в этом аппарате исполняет роль оросителя. Вода в нем полностью изолирована от влияния воздуха, попадания в нее пыли и других загрязнений. В свою очередь, в атмосферу не происходит испарения влаги, тем самым отсутствует возможность выброса в окружающий воздух различных химических загрязнений. Стоимость таких охладителей, как правило, в несколько раз выше обычных испарительных установок.
  • В мокром типе такого охладителя, теплообменник с теплоносителем орошается водой, которая при частичном испарении понижает температуру радиатора, и как следствие – теплоноситель. Испаряемая влага задерживается каплеуловителем и возвращается в систему для повторного использования.
  • Вентиляторные эжекционные градирни, представляют собой технологический модуль, который имеет форму горизонтального, а чаще вертикального цилиндра, выполненного из нержавеющей стали. Через коллектор охлаждаемая вода поступает в камеру смешивания воздушного инжектора, в котором она через щелевые зазоры распыляется на воздушные форсунки. В процессе контакта распыленной охлаждаемой воды с эжектированным воздухом происходит их теплообмен, вследствие чего теплоноситель охлаждается до необходимого температурного уровня. Водяная пыль и испаряемая влага улавливается каплеуловителем, после чего попадает в водосборник и откачивается насосом для повторного использования.
  • Башенные градирни. Как правило – это достаточно внушительные сооружения, в которых проходит охлаждение огромного объема воды. Их орошаемая площадь может измеряться десятками тысяч м2. Внутри этого сооружения формируется естественное движение воздуха, в случае необходимости увеличенная мощными вентиляторами. Между воздухом и водой происходит активный теплообмен, вследствие чего, часть воды испаряется в атмосферу, а часть охлаждается и поступает для использования в системах охлаждения оборудования промышленных предприятий.

Преимущества использования таких приспособлений состоит в возможности поддерживать заданную температуру теплоносителя, посредством регулирования частоты вращения вентилятора и их высокой эффективности при достаточно низких энергозатратах.

Методика подбора градирни

Первоначально необходимо определить следующие исходные данные:QГ, 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.

Особенности «сухих» конструкций

В таких системах предусматриваются теплообменные конструкции с радиаторами, которые выводят потоки уже нагретого воздуха. Их отвод за пределы рабочей площадки по специальным каналам обеспечивают вентиляторные установки. При компоновке подобных конструкций инженеры стараются минимизировать или вовсе исключить прямой контакт процессов охлаждения (обдува) с тепловой передачей и циркуляцией горячих потоков. К плюсам «сухой» градирни относят высокое качество охлажденной воды (отсутствие загрязнений, сохранение объема и т. д.), возможность работы с высокими температурами и долговечность конструкционных поверхностей. Минимальная степень увлажнения воздушной среды снижает риски коррозийного поражения металлических элементов сооружения, поэтому продлевается и эксплуатационный ресурс оборудования.

Конструкция эжекторной градирни

Главным отличием этой разновидности градирни является применение стали в корпусе. Причем не частично, а в качестве основного материала. Внутри конструкции устанавливается высоконапорный трубопровод с эжекторами – распределительными патрубками. В процессе работы функционального блока происходит распыление воды через сопла эжекторов с последующим поднесением воздушных потоков в зону разрежения. Контакт с холодными потоками охлаждает мелкодисперсинонные капли жидкости, что обуславливает высокую эффективность данной системы с точки зрения выполнения целевой задачи. Но, производительность металлической градирни с эжекторами обеспечивается не сама собой путем естественных физических процессов как в случае с башенными конструкциями, а за счет работы насосов. Благодаря насосным станциям в распыляющих механизмах поддерживается достаточное давление, что в итоге упрощает процесс охлаждения.

Расчёт и подбор драйкулера

Оптимальный подбор драйкулера влияет на конечную стоимость оборудования, на качество охлаждения технологической воды и на потребляемую им электрическую мощность. Расчет в принципе не сложен, но требует учесть несколько важных параметров:

  • Необходимую температуру водно-гликолевого раствора подающегося к технологическому оборудованию.
  • Разницу (дельту) температур между охлажденной подачей и возвращающимся горячим теплоносителем.
  • Массовый расход жидкости (поток) необходимый для охлаждения производственных процессов.
  • Климатические особенности региона, где будет эксплуатироваться драйкулер.
  • Место расположения сухой градирни, для подбора оптимальной конфигурации.

Для соблюдения всех требований, ответственные производители и продавцы драйкулеров, предлагают клиенту заполнить опросный лист. На основании этого документа специалист компании подбирает охладитель соответствующей мощности и характеристики.

Опираясь при выборе драйкулера только на мощностные показатели, потребитель рискует переплатить за оборудование либо получить не удовлетворительный результат охлаждения.

Подбирая для себя драйкулер, обращайтесь к специалистам.

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.
 

Башенная градиpня Башенная градиpня вентиляторная Мокрая градирня открытого типа
 

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 градирни 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.

Вентиляционная система

Параметры вентилятора будут определяться площадью орошения. Стандартная система предусматривает использование вытяжных и нагнетательных установок с разными мощностными потенциалами. Например, если рабочая площадь составляет не более 15 м2, то тяга нагнетательного вентилятора может полностью обслуживать функции воздуховода. Конструкция таких агрегатов обычно формируется двумя элементами – диффузором и рабочим колесом. Для изготовления корпуса применяются композитные материалы, позволяющие интегрировать ребра жесткости под корпус. Диффузор может выполнять задачи регуляции давления, которое возникает при интенсивном охлаждении градирен на выходе по направлению воздушного потока. В свою очередь, рабочее колесо формируется комбинацией лопастей и ступицы, а в процессе работы создает постоянный охлаждающий поток. Диаметр такого колеса имеет от 2,5 м до 20 м в зависимости от масштабов сооружения.

Гибридная градирня

Оборудование используется для мокрого и сухого охлаждения воздушных масс. В процессе работы осуществляется экологический отвод тепла в атмосферу. Сухая градирня имеет башню и вентиляторы по периметру. Данное устройство оснащено двумя и более секциями теплообмена. Охлаждение обеспечивается оборотной водой и через стенку.

Параметры Ед.изм. БМГ-100 БМГ-210 БМГ-350 БМГ-600 БМГ-800 БМГ-1000 БМГ-2000 БМГ-3000
Площадь орошения м 2 6,25 11,35 16 22 44 64 144 256
Диапазон гидравлических нагрузок м³/час 60-140 80-250 150-350 160-550 320-1000 450-1200 1000-2500 до 5000
Гидравлическая нагрузка расчетная м³/час Индивидуальный расчет по исходным данным от «Заказчика»
Тепловая нагрузка, не менее Мкал/час По расчету
Температурная зона охлаждения °С По расчету
Максимальная температура воды на входе, не более °С 65 65 65 65 65 65 65 65
Капельный унос воды, не более % 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003
Давление воды на входе, не менее м.вод.ст. 8 7 7 7 7 7 7 7
Диаметр трубопроводов на входе мм Расчетный по гидравлической нагрузке
Диаметр трубопровода на выходе из бассейна мм Расчетный по гидравлической нагрузке
Количество форсунок шт. По расчету
Объем водосборной ванны рабочий л 550 500 500
Объем водосборных щитов л 350 700 1400
Количество вентиляторов шт. 1 1 1 2 1 1 1 1
Диаметр вентилятора мм 2370 2370 3000 2370 4980 4980 6980 10400
Количество лопастей шт. 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6
Мощность электродвигателя (по расчету) кВт 11-15 15-22 22-30 15-22 22-55 37-55 75-132 110-250
Напряжение/частота питания В/Гц 380/50 380/50 380/50 380/50 380/50 380/50 380/50 380/50
Степень защиты электрооборудования, не ниже IP54 IP54 IP54 IP54 IP54 IP54 IP54 IP54
Уровень шума на расстоянии 10 м, не более ДБ 70 70 70 70 80 80 80 70
Габаритные размеры (длина, ширина, высота) мм 3290х 2900х 5195 3860х4190х 6300 4772х4600х 7900 7230х4155х 6965 6740х6740х 7260 8000х 8000х 10600 12000х12000х 12000 16000х 16000х 13300
Масса рабочая кг 2750 5730 7240 10990 21980 26000 52000 92000
Устройство мягкого пуска, 2-х скоростной режим, контроль, сушка изоляции шт Опционально
Частотный преобразователь (регулирование температуры, антиобледенение) шт Опционально
Устройство реверса (антиобледенение) шт Опционально
Термопреобразователь шт Опционально

Для поддержания технических характеристик на заданном уровне необходимо каждые полгода проводить профессиональное обслуживание установок. Также следует контролировать работу двигателя вентиляторной системы, насоса, производить смазку редуктора и подшипников, отслеживать параметры воды, влияющие на состояние оросителя.

ТИПОЛОГИЯ ГРАДИРЕН

Разрабатываются и производятся различные типы градирен

Знание типологии, а также преимущества и ограничения каждой из них, имеет важное значение при выборе ‘правильной’ градирни. Ниже  дано краткое описаниие каждой из предлагаемых градирен.

 

Градирни собранные на заводе (FAP)

 

Градирни собранные на заводе проходят практически полную сборку на месте их производства, после чего они доставляются на место установки отдельными секциями. Небольшие градирни поставляются полностью собранными. Большие, состоящие их многих ячеек градирни собранные в виде модулей на заводе поставляются в комплекте с документацией и специальным оборудованием для монтажа самим пользователем. Градирни собранные на заводе называются ‘упакованные’ или ‘FAP’. В зависимости от применения они могут быть разных типов поперечноточными или противоточными, с индуцированной или принудительной тягой. 

Градирни возведенные по месту (FEP)

Возведенные по месту градирни в основном строятся на месте конечного применения. Большинство градирен полностью готовы к монтажу и  промаркированы. Они доставляются на место для окончательной сборки. Производители градирен обычно контролируют процесс сборки. 

Градирни возведенные по месту могут быть поперечноточными или противоточными, в зависимости от применения. 

Поперечноточные градирни

В поперечноточной градирни вода проходит вертикально через ороситель, а воздух подается поперек потока падающей воды. Из-за этого воздух не должен проходить через систему водораспределения, что позволяет распределять горячую воду самотеком из чаши установленной в верхней части градирни над оросителем. Такие бассейны для горячей воды повсеместно применяются на всех поперечноточных градирнях

 

Противоточные градирни

 

Градирни с противотоком сконструированы так, что воздух подается вертикально вверх, навстречу потоку воды, падающей на ороситель. Из-за вертикальной подачи воздуха отсутствует возможность использовать открытый, самовытекающий бассейн, используемый в поперечноточной конструкций. Вместо этого в градирни с противотоком используется подача воды под давлением, водораспределительная система с разбрызгиванием распыляет воду над верхней частью оросителя. Воздух проходит через систему распыления,  поэтому трубы и сопла располагают на значительном расстоянии друг от друга, чтобы не ограничивать поток воздуха.

Градирня с индуцированной или принудительной тягой

Градирни с индуцированной тягой имеют вентиляторы, которые обычно устанавливают в верхней части градирни. Вентиляторы втягивают воздух через ороситель. Наобoрот в градирне с принудительной тягой воздух нагнетается внутрь вентиляторами расположенными перед воздухозаборниками.

 

 

 

13.06.2013

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.

Принцип работы градирни

Охлаждение больших объемов воды осуществляется за счет частичного испарения и теплообмена с потоками воздуха. Масса воды в градирне стекает по оросителю тонкой пленкой или сбегает каплями. При этом вдоль оросителя проходят потоки воздуха. Отмечается закономерность, что при испарении 1% температура оставшейся воды охлаждается на 6 градусов. Испарившуюся жидкость восполняют посредством забора из внешнего источника. При необходимости воду из водоема фильтруют. Горячая вода после производственного процесса подается в градирню, в которой, в зависимости от типа конструкции, осуществляется понижение температуры отработанной воды.

  • Обратным воздушным потоком (применяется в вентиляторных градирнях).
  • Распылением форсунками на наполнитель, по которому водные потоки стекают тонкой пленкой. Медленное стекание обеспечивает охлаждение (атмосферные и башенные градирни).
  • За счет естественного захвата воздуха и распыления в специальных каналах (эжекционные градирни).

Принцип действия везде одинаков – горячая вода вступает в контакт с воздушной массой, которой отдает часть тепла, посредством чего снижается температура технической воды. Охлаждаясь, жидкость опять используется для теплообменных аппаратов и иных устройств, у которых необходимо понизить температуру.

Различают градирни открытого и закрытого типа. В открытых вода по форсункам распыляется на насадку, где навстречу воде через воздухозаборные решетки движется воздух. Часть воды испаряется, и она охлаждается.

Закрытые градирни оснащены испарительным охладителем и конденсатором. Вместо насадки в испарителе используется теплообменник, по которому циркулирует жидкость, требующая охлаждения. Испарительный охладитель работает в мокром и сухом режимах.

Мокрый считается летним режимом, при нем охлаждаемая жидкость циркулирует в теплообменнике, который орошает вода из форсунок, а также охлаждает воздух при вращении вентилятора. Сухой или зимний режим предусматривает циркуляцию охлаждаемой жидкости в теплообменнике и охлаждение холодным воздухом.

1 История и эволюция устройства

В дальнейшем в связи с тепловым загрязнением окружающей среды непосредственная выгрузка воды в источник становилась всё более экологически неприемлемой. Её необходимо было либо охладить перед возвратом в водоём, либо использовать повторно.

При строительстве объектов с высокой теплогенерацией, таких как электростанции, топографические соображения всегда принимались во внимание. Их размещали в непосредственной близости от водоёмов или создавали искусственные максимальной площади, чтобы иметь возможность хранения, рециркуляции и охлаждения больших масс воды

С целью сокращения зеркала воды или более эффективного использования, существующего на подобных объектах, стали внедрять системы распыления.

Следующим логичным шагом развития теплообменных комплексов было открытие того, что вертикальное распыление сверху вниз с большой высоты позволяет достичь более значительных снижений температуры жидкости. Вскоре после этого на смену ветру и тяге, создававшим в первых устройствах воздушные потоки, пришли специально для этого аэродинамически рассчитанные вентиляторы. Лучшее понимание механики и гидродинамики водяного охлаждения привело к включению в конструкции барьеров, замедляющих падение жидкости и обеспечивающих больший контакт между водой и воздухом для получения дополнительного охлаждения.

Благодаря вертикальной ориентации, необходимая для теплообмена с атмосферой площадь в проекции на землю сократилась до тысячи раз в сравнении с водоёмом. В наше время развитие подобной конструкции градирни для охлаждения воды осуществляется путем применения современных материалов и внедрения принципа модульности в установках.

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:

    • Не загрязняется производственная вода;
    • Монтаж охладителя очень прост;
    • Вновь установленные блоки хорошо взаимодействуют с уже существующими охладительными системами;
    • Период окупаемости — короткий.

      Устройство градирни: градирня (если не говорить о мокрой градирне) это рядный трубчатый теплообменник, с установленными на его корпус вентиляторами. Градирня предназначена для охлаждения воды или водного раствора незамерзающей жидкости (гликоля) с водой, который циркулирует по контурам из медных трубок в корпусе градирни.

      Схема градирни или драйкулера включает в своей конструкции блок из одного или нескольких теплообменников и мощные вентиляторы обдува этих теплообменников (радиаторов). Теплоноситель оборотной системы охлаждения, чаще всего вода, нагревается в рубашках охлаждения тепловыделяющих агрегатов. Далее теплоноситель насосом подается в теплообменники — градирни, где, под воздействием обдува вентиляторами, охлаждается до требуемой температуры. Далее охлажденная вода вновь поступает к потребителям. 

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

Виды и возможности открытых градирен

Испарительные водоохладители устанавливают на большинстве предприятий за счёт низкой стоимости этих конструкций. Однако их нельзя назвать универсальными, так как монтаж такой градирни требует большой открытой площади для размещения. Открытые градирни обладают и рядом других недостатков: загрязнение оборотной воды от наружного воздуха, невозможность установки вблизи зданий и вырабатывание больших масс пара.

Открытые охладительные установки обеспечивают снижение температуры воды путём её непосредственного контакта с воздухом. В зависимости от типа смешивания влаги с воздухом, производители выделяют несколько типов испарительных градирен:

  • Насадочные (поперечноточные и противоточные) .
  • Эжекционные.

Мокрые водоохладители первого типа (их также называют оросительными) создают контакт поступающего воздуха с водой на развитой поверхности оросительного слоя.

При этом, если вода и воздушные массы двигаются в противоположных направлениях, устройство относится к противоточному типу. Если воздух проходит сквозь воду перпендикулярно — это градирня поперечноточного вида.

Поперечноточная градирня

Как уже было сказано, конструкция поперечноточной градирни предполагает горизонтальное направление потоков воздуха и вертикальное стекание воды. Подача воздуха может происходить с одной или с двух сторон конструкции. Вода подаётся сверху из резервуара и стекает под собственным весом вниз по слою оросителя. За счёт большого количества поступающего воздуха, вода превращается в пар и охлаждается.

Противоточные градирни

Водоохладители, в которых жидкость и воздушный поток двигаются параллельно друг другу, но в противоположных направлениях, называют противоточными. Они делятся на два больших типа: башенные и вентиляторные градирни. Все модели противоточного типа имеют в конструкции трубопровод для подачи воды, ороситель для её разбрызгивания и резервуар для сбора охлаждённой жидкости. Воздух подаётся через естественные отверстия оросителя. Если подача идёт в режиме самотёка – это башенная конструкция, если нагнетается, то вентиляторная градирня.

  1. Конструкция вентиляторных градирен представляет собой внешний корпус с вентилятором в верхней части. Под ним расположен водоуловитель, система подачи воды с соплами, ороситель и резервуар. Внизу конструкции расположены отверстия для поступления воздуха. Отличие вентиляторных градирен по принципу работы состоит в том, что движение воздушного потока наверх обеспечивается за счёт тяги вентилятора. Чтобы большая часть влаги не испарялась, перед вентилятором устанавливают сетку-водоуловитель. Задерживаясь на ней, вода вновь стекает в резервуар.

  2. Башенный водоохладитель представляет собой большую железобетонную или металлическую трубу, выполненную в форме конуса. Внутри этой конструкции находится резервуар для воды, система подачи жидкости и воздуха и ороситель. Благодаря конусовидной конструкции, воздух, попадающий в отверстия внизу башни, двигается вверх и смешивается с водой под естественной тягой. Такой вид градирен достаточно экономичен, но масштабы охладительной установки создают проблемы для её установки на небольших предприятиях.

Эжекционная градирня

Эжекционные градирни отличаются от других подобных конструкций тем, что для подачи воды в зону охлаждения используются трубопроводы с высоким давлением и соплами (эжекторами). Жидкость разбрызгивается внутри градирни, проходя сквозь эжекторы под большим напором. Далее, в отсек под давлением поступает воздушный поток, где он смешивается с каплями воды.

Главным преимуществом установки с эжекторами является отсутствие ограничений в температуре нагрева воды перед её охлаждением. Сопла трубопровода более устойчивы к воздействию высоких температур в отличие от обычных оросителей, которые устанавливаются в других моделях водоохладителей. Однако у такой конструкции существует серьёзный недостаток – здесь необходимо постоянно поддерживать высокий уровень давления.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.