Вентиляторные градирни предназначены для эффективного охлаждения теплоносителя (в качестве которого выступает вода), в замкнутом контуре оборотного водоснабжения. В этих установках, а в некотором случае и сооружениях, посредством работы достаточно мощных вентиляторов осуществляется принудительная подача направленного воздушного потока непосредственно в оросительное пространство градирни или из него, в зависимости от классификации устройства. Применение этих приспособлений позволяет достаточно эффективно и без значительных затрат, понижать температуру воды, использующейся в системе охлаждения производственного, промышленного или строительного оборудования, установок ТВЧ , а также компрессоров, холодильных машин и систем кондиционирования воздуха.

Принцип работы и устройство

Испарительная вентиляторная градирня состоит из емкости , системы водораспределения , оросителя, по отверстиям которого проходит охлаждаемая вода, поддона, каплеуловителя и вентилятора. В нижней части емкости установлены воздухозаборные жалюзи .

Принцип работы вентиляторной градирни достаточно прост: теплоноситель (вода), из охлаждаемого оборудования поступает в установку, где в зависимости от ее разновидности, охлаждается, с помощью обдувающего или втягивающего потока воздуха. После прохождения полного цикла, охлажденная вода из поддона перекачивается в систему охлаждения оборудования. Испаряемая влага улавливается каплеуловителем и также возвращается в поддон аппарата.

В зависимости отнаправления движении воздушного потока, эти установки могут быть противоточными или поперечно-точными. В противоточных, воздух движется снизу вверх, навстречу воде, а в поперечно-точных, в поперечном направлении к движущейся по оросителю воде. В плане экономии электроэнергии на работу вентилятора и эффективности охлаждения теплоносителя, противоточные градирни являются наиболее выгодными.

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.

    • Совет:
    на сегодняшний день использование только сухих или мокрых установок для охлаждения воды экономически нецелесообразно, в связи с влиянием на эти устройства температуры воздуха. В настоящее время налажен выпуск высокоэффективных гибридных установок, сочетающих в себе свойства сухих и мокрых аппаратов для охлаждения теплоносителя.


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

June 22nd, 2017

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) .

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») .

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;


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.

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


Ну а вот как там все выглядит внутри:

Фото 9.

Фото 10.

Фото 11.

Фото 12.

Фото 13.

Фото 14.

Фото 15.

Фото 16.

Фото 17.

Фото 19.

Фото 20.

Фото 21.

Фото 26.

Фото 27.



Москва. Фотография

) - устройство для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного воздуха. Иногда градирни называют также охладительными башнями (англ. cooling tower ).

В настоящее время градирни в основном применяются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения теплообменных аппаратов (как правило, на тепловых электростанциях , ТЭЦ , АЭС). В гражданском строительстве градирни используются при кондиционировании воздуха, например, для охлаждения конденсаторов холодильных установок, охлаждения аварийных электрогенераторов. В промышленности градирни используются для охлаждения холодильных машин, машин-формовщиков пластмасс, при химической очистке веществ.

Процесс охлаждения происходит за счёт испарения части воды при стекании её тонкой плёнкой или каплями по специальному оросителю, вдоль которого в противоположном движению воды направлении подаётся поток воздуха (вентиляторные градирни), а в случае с эжекционными градирнями охлаждение происходит за счёт создаваемой среды, приближенной к условиям вакуума специальными форсунками (обеспечивающими площадь тепломассообмена, каждая - 450 м² на 1 м³ прокачиваемой жидкости, представляющие собой принцип двойного действия, охлаждая распыляемую жидкость не только снаружи, но и внутри) и особенностями конструкции. При испарении 1 % воды, температура оставшейся массы понижается на 5,48 °C, а в случае с описанным эжекционным принципом охлаждения температура оставшейся массы понижается на 7,23 °C.

Как правило, градирни используют там, где нет возможности использовать для охлаждения большие водоёмы (озёра, моря).

Простой и дешёвой альтернативой градирням являются брызгательные бассейны, где вода охлаждается простым разбрызгиванием.

Характеристики

Основной параметр градирни - величина плотности орошения - удельная величина расхода воды на 1 м² площади орошения.

Основные конструктивные параметры градирен определяются технико-экономическим расчётом в зависимости от объёма и температуры охлаждаемой воды и параметров атмосферы (температуры, влажности и т. д.) в месте установки.

Использование градирен в зимнее время, особенно в суровых климатических условиях, может быть опасно из-за вероятности обмерзания градирни. Происходит это чаще всего в том месте, где происходит соприкосновение морозного воздуха с небольшим количеством теплой воды. Для предотвращения обмерзания градирни и, соответственно, выхода её из строя следует обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по поверхности оросителя и следить за одинаковой плотностью орошения на отдельных участках градирни (только для градирен с оросителем). Нагнетательные вентиляторы тоже часто подвергаются обледенению из-за неправильного использования градирни (для вентиляторных градирен). При использовании эжекционных градирен большая часть этих трудностей исчезает, потому что нет ни вентилятора, ни оросителя.

Классификация

В зависимости от типа оросителя, градирни бывают:

  • плёночные;
  • капельные;
  • брызгальные;
  • сухие.

По способу подачи воздуха:

  • вентиляторные (тяга создаётся вентилятором);
  • башенные (тяга создаётся при помощи высокой вытяжной башни);
  • открытые (атмосферные), использующие силу ветра и естественную конвекцию при движении воздуха через ороситель.
  • эжекционные, использующие естественный захват воздуха при распылении воды в специальных каналах.

По направлению течения сред (охлаждаемой воды и воздуха):

  • с противотоком (наибольший температурный перепад, наибольшее аэродинамическое сопротивление);
  • с перекрестным током (меньшее аэродинамическое сопротивление, меньше капельного уноса);
  • с смешанным током (конструкция градирни содержит и противоток и перекрестный ток).

Вентиляторные градирни до последнего времени были наиболее эффективны с технической точки зрения, так как обеспечивали более глубокое и качественное охлаждение воды, выдерживая большие удельные тепловые нагрузки (однако требуют затрат электрической энергии для привода вентиляторов). Эжекционные градирни выдерживают наибольшие гидравлические нагрузки и способны охлаждать воду с большим перепадом и с очень высоких температур (до 90 °С). Это обусловлено как отсутствием оросителя, так и большой суммарной площадью поверхности мелкодисперсных капель и высокими скоростями водо-воздушных потоков. Затраты электроэнергии на эксплуатацию систем оборотного водоснабжения с эжекционной градирней при грамотной организации схемы водоснабжения и автоматики не превышают затрат на типовые вентиляторные установки.

Самая производительная градирня в мире - градирня для АЭС Исар II в Германии . Она охлаждает 216 000 кубометров воды в час. Ее высота 165 м и основной диаметр 153 м.

Примечания


Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :