Градирня что это такое и для чего он

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

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.

Фото 2.

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

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.

Фото 4.

Источник

Что такое градирни, их виды и принцип работы

Промышленным агрегатам, конденсаторам в холодильном оборудовании и аварийным электрогенераторам необходимо постоянное охлаждение. С этой целью используется специальное оборудование – градирни. Она понижает температуру больших объемов воды посредством направленного потока воздуха. Вода, поступающая снаружи, охлаждается в градирне до необходимой температуры.

Градирня подбирается с учетом различных факторов:

В зависимости от температуры, предназначения охлажденной воды и способа отдачи тепла, градирни подразделяют на испарительные, сухие и гибридные. С учетом области применения выделяют:

Испарительные (мокрые) градирни

Испарительные градирни так же различают по типу перемешивания:

Брызгальные градирни, или брызгальные бассейны отличаются от эжекторных давлением, под которым происходит процесс разбрызгивания.

Вентиляторная градирня

Воздух подается с помощью одного или нескольких вентиляторов. Лопасти движутся и втягивают теплый воздух через окна. Вода стекает по стенкам в резервуар, при этом теплые пары отводятся в атмосферу посредством диффузора. Также в атмосферу уносится водная взвесь, и чтобы не допустить существенных потерь оборотной воды, используют каплеуловитель. С помощью вентиляторной градирни качественно и быстро охлаждают воду. Она может быть установлена в разных климатических и технических условиях. Простота эксплуатации, ремонтопригодность и секционное устройство выгодно отличают такое оборудование. Лишь затраты на электроэнергию являются недостатком агрегата.

Градирня открытого типа

Оборудование работает на основе естественной конвекции воздушных масс и ветра. Каналы для орошения ограждены специальными жалюзи, предотвращающими вынос жидкости из бассейна. Работа градирен зависит от ветра, что обуславливает ограничение использования для предприятий, чей производственный цикл нуждается в поддержании постоянной температуры оборотной воды. Устройства эффективно охлаждают воду, при этом требуется минимальное количество электроэнергии. Для открытой градирни требуются большие площади и высокая инерционность.

Градирня закрытого типа

Требующая охлаждения жидкость, которая применяется для снятия избыточного тепла, поступает через верхний коллектор в теплообменник и выходит из него через нижний коллектор. В первичном контуре исключены потери воды, так как он замкнут. Вода в остаётся чистой, не образуя осадка и не корродируя.

В процессе охлаждения оборотной воды первичного контура трубчатый теплообменник должен орошаться водой из вторичного контура. Вдуваемый снизу в противотоке к орошаемой воде свежий воздух одновременно нагревается и насыщается в контакте с этой водой и увлажнённым теплообменником и выпускается вверх. Вода вторичного контура собирается в поддоне и повторно применяется для орошения. Несмотря на то, что часть воды испаряется и сливается, отмечается значительная экономия воды по сравнению с проточным методом охлаждения, которая достигает от 85% до 96%.

Любая открытая градирня может быть заменена градирней закрытого типа. Хотя установочная площадь и цена при этом увеличиваются, закрытые установки требуют меньше затрат на техобслуживание.

Башенная градирня

Это наиболее эффективное оборудование для охлаждения оборотной воды на промышленных предприятиях. В такой градирне тяга для циркуляции воды образуется естественным путем с помощью вытяжной башни. Оборудование способно обеспечивать большой объем охлажденной воды, превышающий необходимый для нужд предприятия. Градирня отличается простотой эксплуатации и минимальными затратами на охлаждение жидкости. Оборудование может быть размещено в непосредственной близости от объекта промышленности. К недостаткам относят сложность конструкции, существенные строительные расходы и высокую инертность.

Сухая градирня

Вода охлаждается посредством теплообменников, вентиляторных устройств и сливных клапанов. Вспомогательным оборудованием выступают насосные устройства и воздушные фильтры. Сухая градирня охлаждает воду при помощи воздуха, подаваемого вентилятором малой мощности. Из-за незначительной глубины охлажденной воды такие агрегаты используются редко. Сухая градирня стоит дороже других видов. Главными ее плюсами является безопасность для окружающей среды: она не загрязняет атмосферу химическими отходами и не увеличивает влажность.

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.

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.

Эжекционные градирни

Принцип работы эжекционной градирни основан на использовании эффекта эжекции, достигаемого с помощью специально разработанных эжекционных форсунок в совокупности с направляющими для водо-воздушных потоков.

Горячий теплоноситель подается в градирню через очень мелкие отверстия (эжекторы). В результате образуется мелкодисперсная водяная пыль, которая, двигаясь очень быстро, образует внутри градирни область пониженного давления. За счет этого, совместно с влагой, через эжекторы внутрь градирни затягивается холодный атмосферный воздух. Вследствие того, что площадь соприкосновения холодного воздуха и горячих капель очень велика, она может эффективно работать при температуре охлаждаемой жидкости 50°С, 60°С и даже выше, другие градирни на такое не способны.

Поперечноточные градирни

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.

Установка градирни

На промышленных территориях градирни рекомендуется устанавливать с учетом беспрепятственного поступления свежего воздуха, особенно, если конструкции работают на естественной тяге. Также необходимо учитывать Розу ветров и тот факт, что зимой капли воды и пар относятся в сторону. При установке используют данные об уровне влажности и туманности, характерном для данного региона.

Назначение

В отраслях промышленности, связанных с производством пластмасс и холодильных агрегатов, необходимо обеспечить постоянное охлаждение устройств. С этой целью применяют специальное оборудование – градирню.

Такие конструкции используют для снижения температуры посредством аппаратов теплообменного типа, входящих в состав разных систем оборотного водоснабжения. Первоначально, градирня была придумана для добычи соли методом выпаривания, поэтому в переводе с немецкого она означает «сгущать соляной раствор». В большинстве случаев, градирни устанавливают там, где нет возможности сбрасывать охлажденную воду в естественные водоемы, и отсутствует искусственный пруд.

При работе градирен необходимо использовать различные фильтры, поскольку охлаждающая техническая вода в оборотном процессе нередко несет в себе множество взвешенных частиц: ил, песок, ржавчину, окалину. Эти частицы забивают форсунки и приводят к порче оборудования.

Большинство из существующих градирен, задействованных в системах водоснабжения по оборотному типу, установлены более 30-50 лет назад. Это морально и физически устаревшие конструкции. Раньше при проектировании старались экономить на материалах, не придавая особой важности процессу охлаждения производственного оборудования.

Современные конструкции отличаются высокой производительностью и эффективностью, они проектируются с учетом новых требований к эксплуатации оборудования, возводятся с применением оптимизированных материалов.

Градирни в зимнее время

При эксплуатации конструкций в зимнее время, особенно в суровом климате, существует риск обмерзания. Такая проблема может возникнуть при соприкосновении холодного воздуха с тонкой пленкой воды и образования льда. Чтобы предотвратить обмерзание и выход из строя градирни, необходимо обеспечить правильное распределение охлаждаемой воды по оросителю, и отслеживать уровень плотности жидкости на разных участках.

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.

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.

Источник

Градирни открытого и закрытого типов: их конструкция, режимы работы, фото

Градирня для охлаждения воды — что это такое?

Градирня – это сложная инженерная конструкция, предназначенная для охлаждения большого количества жидкости с помощью направленных воздушных потоков. Применяются градирни в системах оборотного водоснабжения и способствуют эффективному снижению температуры воды на 10-15 градусов.

Ярким примером таких конструкций являются крупногабаритные башенные сооружения на территории крупных промышленных предприятий с постоянными клубами плотного пара.

Классификация и виды градирен

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:

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:

Где используются: область применения?

Область применения градирен крайне широка. Такие сооружения необходимы везде, где в большом количестве используется техническая вода, в том числе для обеспечения нужного микроклимата и реализации технологических процессов. При этом у каждого типа градирен своя специфика.

К примеру, для нужд стабильно функционирующего производства предназначены вентиляторные градирни, так как они позволяют максимально быстро и эффективно отводить избыточное тепло и создавать идеальные рабочие условия для технологического оборудования.

Башенные градирни отличаются дороговизной, поэтому позволить их себе чаще всего могут только ТЭЦ, ТЭС и АЭС. Для размещения башенных конструкций требуется большая площадь, но и возводить их можно в непосредственной близости от объекта.

Открытые конструкции выгодны для производств, использующих крупное холодильное оборудование и большие объемы холодной воды, а также для трансформаторных и компрессорных станций.

В то же время эжекционные установки чаще всего применяются на объектах с переменными климатическими условиями, гидравлическими и тепловыми нагрузками.

Как работает градирня?

Принцип работы градирни заключается в том, что происходит охлаждение запасов жидкости, участвующих в рабочем процессе на 5-7 градусов. Принцип действия градирни, работающей по сухому методу, заключается в следующем: подвергаемая обработке жидкость поступает в теплообменник. По мере прохождения, ее температура снижается воздушным потоком, забираемым лопастями вентилятора из окружающей среды. Теплообменник состоит из медных трубок с алюминиевыми ребрами, обеспечивающими целостность труб и предотвращающими их деформацию. Охлажденная до необходимо низкого температурного режима жидкость по трубопроводу поступает к месту назначения.

Для того, чтобы наглядно понять как устроена и как работает градирня охлаждения, необходимо рассмотреть устройство градирни.

Схема градирни

Преимущества и недостатки различных типов градирен

Тип ГрадирниВентиляторные градирниБашенные градирниПоперечноточные градирниЭжекционные градирняСухие градирни

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:

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.

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.

Принцип работы градирни для охлаждения воды

Принцип работы градирни устроен следующим образом:

Ключевые различия сухой и мокрой градирни?

Существует ряд отличий в работе сухих и мокрых градирен, которые обязательно следует учитывать при подборе подходящего варианта для организации водоохлаждения на предприятии. В первую очередь, стоит отметить, что в мокрых вода проходит через специальные форсунки и стекает в поддон, после чего поставляется потребителю. Ее основным недостатком является быстрое испарение воды, поэтому номинальный объем необходимо постоянно контролировать и вовремя пополнять. Если говорить о градирнях мокрого типа, в них придётся следить и за качеством используемой жидкости, чтобы избежать засорения оборудования и образования налёта на стенках трубок.

Поскольку мокрая градирня никак не защищена от постоянных контактов с воздушным пространством, в неё попадает много грязи, которая впоследствии осядет в теплообменнике, образуя в нем изоляционный слой. Несвоевременное устранение таких засоров приведёт к преждевременному выходу из строя устройства и значительно снизит его эффективность. Частое проведение ремонтных работ и очистка труб, влекут за собой не только лишние хлопоты, но и дополнительные расходы, которых можно легко избежать, отдавая предпочтение градирням сухого типа. Они не только обладают целым рядом ощутимых преимуществ, но и прослужат длительный срок эксплуатации без перебоев.

Максимальная выгода для производства

В ряде ситуаций использование сухой градирни является более целесообразным вариантом, который поможет урезать расходы на производство, без ущерба качеству и безопасности работы предприятия.

Мы с радостью поможем вам с подбором сухой градирни. Просто заполните форму для расчёта, внеся в неё необходимые данные, на странице оформления запроса, или же свяжитесь с нами напрямую через адрес электронной почты. Мы сами уточним у вас необходимую информацию для проведения расчётов и подбора устройства, которое вам подойдёт и сможет справиться с рядом поставленных задач.

Принцип работы сухой градирни

Сухие градирни являются результатом научных разработок венгерских учёных. Изначально они были предназначены для охлаждения конденсаторов на электростанциях. В России существует свой аналог сухих градирен — аппараты воздушного охлаждения, которые снижают температуру используемых в производстве жидкостей.

Закрытая сухая градирня применяется для охлаждения воды и конденсата, путём прохождения жидкости через сеть оребренных трубок, обдуваемых потоками воздуха. Для регулировки температуры и тяги они могут быть оборудованы вентиляторами или вытяжными конструкциями. Сухие градирни могут применяться как для охлаждения конденсата на производстве, так и непосредственно при работе с жидкими материалами. Во втором случае, преимущество закрытого охладителя состоит в изоляции воды от внешних загрязнений.

Охлаждение в сухой градирне происходит без непосредственного контакта воды и воздушного потока. Воздух обдувает ребристую поверхность трубок радиатора, благодаря этому снижается температура жидкости, проходящей по трубкам. Для большей эффективности в некоторых моделях идёт дополнительное орошение трубок водой.

Радиаторы с ребристой поверхностью могут иметь различную конструкцию. Как правило, их изготавливают из стали или алюминия – тонких, но устойчивых к нагреву металлов. Наиболее качественными считаются радиаторы из медных трубок, однако градирни с такими деталями стоят довольно дорого.

Сухая градирня незаменима на тех предприятиях, где к охлаждаемой жидкости предъявляются высокие требования чистоты и качества. В испарительных установках вода загрязняется, вступая в непосредственный контакт с воздухом. Закрытый тип воздухоохладителя подойдёт и для тех производств, где необходимо охлаждать воду высоких температур (вплоть до кипящих жидкостей). Оросители открытых установок не способны справиться с такой нагрузкой.

В других случаях, более выгодным и эффективным будет использование вентиляторных градирен, так как расход воздуха в открытых установках будет меньше.

Условия, рекомендуемые при использовании сухих градирен

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

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

Промышленные градирни

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

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

Область применения сухих градирен

Градирни сухого типа

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

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

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

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

Сухие градирни: преимущества и недостатки применения

Современные сухие градирни

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

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

Расчёты для установки сухой градирни

Чтобы подобрать промышленную модель водоохладителя, необходимо осуществить расчёт его производительности. Для вычислений используется несколько физических параметров, которые невозможно свести в единую формулу. Поэтому перед выбором и покупкой градирни на предприятиях необходимо доверить проведение расчётов специалистам. Профессиональные инженеры быстро произведут требуемые вычисления с использованием компьютерных программ и учтут самые мелкие особенности внешней среды.

Стоит отметить, что подбор модели градирни в соответствии с целями и условиями её работы очень важен. В этом случае не стоит полагаться исключительно на цену и «технические характеристики», которые предлагают производители. При малейших отклонениях в расчётах, этот дорогостоящий прибор может оказаться совершенно не эффективным. Градирня должна быть подобрана с учётом климатических особенностей, энергозатрат и совместимости с другим оборудованием на производстве. Поэтому решение данного вопроса стоит доверить профессионалам.

Принцип работы мокрых градирен

В мокрых градирнях наружный воздух адиабатно увлажняется за счёт воды. При этом его температура снижается на несколько градусов. Например, воздух с температурой 30°С и влажностью 40% при достижении влажности 90% будет иметь температуру 21°С, то есть охладится на 9°С. Воздух с температурой 25°С и влажностью 50% может быть охлажден до 19°С, то есть на 6°С, и так далее.

Суть в том, что охлаждение теплоносителя (в большинстве случаев теплоносителем является вода) происходит тем эффективнее, чем ниже температура воздуха. А для получения воздуха с низкой температурой применяется адиабатное (распылительное) увлажнение воздуха.

Возникает вопрос, какую воду использовать для адиабатного охлаждения воздуха — непосредственно теплоноситель или отдельный поток воды. Так появляются градирни открытого и закрытого типов.

Мокрые градирни закрытого типа

В мокрых градирнях закрытого типа для охлаждения воздуха применяется отдельный поток воды. Теплоноситель течёт по трубкам теплообменника, который обдувается увлажненным наружным воздухом. В свою очередь воздух продувается через градирню вентилятором. Попадая в неё, на пути воздуха распыляется вода. Испаряя её и охлаждаясь, воздух охлаждает трубки с теплоносителем. Далее на пути воздуха стоит каплеуловитель, который удерживает неиспарившуюся воду.

Мокрые градирни закрытого типа, по сути, представляют собой сухие градирни с адиабатным увлажнением наружного воздуха. Они могут быть применены как для сброса тепла от нагревающегося оборудования в промышленности, так и для охлаждения чиллеров с конденсаторами водяного охлаждения в системах холодоснабжения зданий различного назначения.

К преимуществам мокрых градирен закрытого типа относят сам закрытый контур — отсутствие потерь теплоносителя, в контур не попадают внешние загрязнители, единожды подготовленный теплоноситель сохраняет свои качества в течение долгого времени. Однако есть некоторые проблемы при работе таких градирен зимой.

В первую очередь речь идёт об опасности замерзания бассейна с водой в нижней части градирни, и образования наледи поверх трубок с теплоносителем. На самом деле проблема преувеличена, так как увлажнение наружного воздуха актуально только в летнее время. При температурах наружного воздуха ниже 15°С особого смысла в увлажнении нет, поэтому задолго до наступления заморозков система должна быть подготовлена к зимнему режиму — бассейн опорожнён, система подпитки отключена, трубопроводы перекрыты.

Кроме того, для надёжной работы градирни следует избегать обмерзания теплообменника изнутри. Такой риск возможен при отрицательных температурах наружного воздуха и малом протоке теплоносителя. Решение этой проблемы кроется в правильной настройке системы автоматики, то есть в регулировании расхода воздуха, продувающего градирню, а также в регулировании расхода воды и её байпасирования.

Мокрые градирни открытого типа

В мокрых градирнях открытого типа теплоноситель распыляется в воздухе, который продувает градирню. Обычно воздух движется снизу вверх, а теплоноситель распыляется сверху и под действием силы тяжести оседает вниз. В процессе движения через встречный поток распыленного теплоносителя, воздух частично испаряет его, охлаждается сам и охлаждает его. В верхней части градирни наружу выходит горячий влажный воздух. В нижней части скапливается охлажденный теплоноситель. По такому принципу работают оросительные градирни открытого типа.

Движение воздуха снизу вверх в оросительных градирнях может осуществляться как за счёт естественных сил (подобно естественной вытяжке в многоэтажных домах), так и за счёт вентилятора.

В первом случае для воздуха нужен канал большого сечения. Такие установки хороши для охлаждения больших объёмов воды на небольшую дельту по температуре (5-10°С). Они применяются на АЭС, ТЭЦ, в крупных промышленных предприятиях и называются башенными градирнями. Их преимущества — минимальное энергопотребление, большой теплосъём, работа с большими расходами воды. Главный недостаток — масштабная конструкция, требующая немалых затрат при строительстве.

Во втором случае воздух нагнетается вентилятором, поэтому площадь сечения канала для воздуха может быть существенно снижена. Такие градирни называются вентиляторными оросительными градирнями. Теплоноситель подаётся сверху и разбрызгивается на ороситель, после чего в охлаждённом виде собирается в накопителе в нижней части градирни. Воздух всасывается вентилятором снизу и нагнетается вверх навстречу теплоносителю. В верхней части градирни устанавливается каплеуловитель, препятствующий излишнему уносу воды в наружный воздух.

В градирнях с охлаждением теплоносителя на небольшую величину (до 10°С) применяют осевые вентиляторы, с существенным охлаждением теплоносителя (до 40°С) — центробежные вентиляторы. Вентиляторные градирни не зависят от естественной тяги, хорошо поддаются автоматизации, регулированию и наладке различных режимов работы, характеризуются высокой эффективностью охлаждения жидкости. Сфера их применения широка — интенсивное и не очень охлаждение различных объёмов теплоносителя в различных отраслях промышленности.

Наконец, рассмотрим ещё один вид мокрых градирен открытого типа — эжекционные градирни. В них распыление теплоносителя осуществляется снизу вверх, а движение воздуха обеспечивается за счёт эффекта эжекции. В данном случае суть эжекции заключается в том, что распыляемый теплоноситель увлекает за собой потоки воздуха, с которыми он и контактирует — увлажняет их, охлаждает их, за счёт чего охлаждается сам.

Далее нагретый увлажненный воздух покидает градирню через отверстие в верхней зоне. Интересно отметить, что этот процесс также происходит за счёт естественных сил — нагретый воздух легче холодного, поэтому стремится наверх, и влажный воздух легче сухого, поэтому тоже стремится вверх. Соответственно, нагретый влажный воздух, если можно так выразиться, с удвоенной силой стремится вверх. Всё это способствует эффективному воздухообмену внутри градирни.

Охлажденный теплоноситель в виде капель оседает в нижней части градирни, откуда насосом по трубопроводам нагнетается к оборудованию, которое необходимо охлаждать.

Эжекционные градирни способны эффективно охлаждать теплоноситель высокой температуры (до 60°С и более). Среди недостатков — высокая потребляемая мощность насосов для распыления теплоносителя. Чтобы теплоноситель увлекал за собой потоки воздуха, его скорость на выходе из форсунки должна быть велика (более 60км/ч), а для этого нужны в 2-4 раза более мощные насосы, чем в оросительных градирнях. Кроме того, эффекты эжекции и естественного движения воздуха сложно контролировать, а потому такие градирни практически невозможно использовать зимой — из-за риска обмерзания. Основная сфера их применения — промышленные объекты с высокой температурой теплоносителя.

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.

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.

Эжекционные градирни

Принцип работы эжекционной градирни основан на использовании эффекта эжекции, достигаемого с помощью специально разработанных эжекционных форсунок в совокупности с направляющими для водо-воздушных потоков.

Горячий теплоноситель подается в градирню через очень мелкие отверстия (эжекторы). В результате образуется мелкодисперсная водяная пыль, которая, двигаясь очень быстро, образует внутри градирни область пониженного давления. За счет этого, совместно с влагой, через эжекторы внутрь градирни затягивается холодный атмосферный воздух. Вследствие того, что площадь соприкосновения холодного воздуха и горячих капель очень велика, она может эффективно работать при температуре охлаждаемой жидкости 50°С, 60°С и даже выше, другие градирни на такое не способны.

Поперечноточные градирни

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.

Установка градирни

На промышленных территориях градирни рекомендуется устанавливать с учетом беспрепятственного поступления свежего воздуха, особенно, если конструкции работают на естественной тяге. Также необходимо учитывать Розу ветров и тот факт, что зимой капли воды и пар относятся в сторону. При установке используют данные об уровне влажности и туманности, характерном для данного региона.

Назначение

В отраслях промышленности, связанных с производством пластмасс и холодильных агрегатов, необходимо обеспечить постоянное охлаждение устройств. С этой целью применяют специальное оборудование – градирню.

Такие конструкции используют для снижения температуры посредством аппаратов теплообменного типа, входящих в состав разных систем оборотного водоснабжения. Первоначально, градирня была придумана для добычи соли методом выпаривания, поэтому в переводе с немецкого она означает «сгущать соляной раствор». В большинстве случаев, градирни устанавливают там, где нет возможности сбрасывать охлажденную воду в естественные водоемы, и отсутствует искусственный пруд.

При работе градирен необходимо использовать различные фильтры, поскольку охлаждающая техническая вода в оборотном процессе нередко несет в себе множество взвешенных частиц: ил, песок, ржавчину, окалину. Эти частицы забивают форсунки и приводят к порче оборудования.

Большинство из существующих градирен, задействованных в системах водоснабжения по оборотному типу, установлены более 30-50 лет назад. Это морально и физически устаревшие конструкции. Раньше при проектировании старались экономить на материалах, не придавая особой важности процессу охлаждения производственного оборудования.

Современные конструкции отличаются высокой производительностью и эффективностью, они проектируются с учетом новых требований к эксплуатации оборудования, возводятся с применением оптимизированных материалов.

Градирни в зимнее время

При эксплуатации конструкций в зимнее время, особенно в суровом климате, существует риск обмерзания. Такая проблема может возникнуть при соприкосновении холодного воздуха с тонкой пленкой воды и образования льда. Чтобы предотвратить обмерзание и выход из строя градирни, необходимо обеспечить правильное распределение охлаждаемой воды по оросителю, и отслеживать уровень плотности жидкости на разных участках.

Условия для эксплуатации сухой градирни

При каких условиях на промышленном предприятии стоит установить сухую систему водоохладителей? Есть несколько рекомендаций к её эксплуатации:

Можно ли провести расчёт самостоятельно?

Поскольку этот процесс требует наличия определённых знаний и навыков, провести расчёт самостоятельно не получится, ведь необходимо учитывать множество показателей, в том числе и таких как:

Установка сухой градирни позволит оптимизировать процесс производства, снизить затраты и тем самым сделать более доступными выпускаемые товары для потребителя, повышая прибыльность предприятия и расширяя клиентскую базу. Для ее длительного использования достаточного минимального сервисного обслуживания, а само оборудование быстро окупится.

Видео работы вентиляторной 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:

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 миниградирнями.

Этот тип градирен характеризуется невысокими перепадами температур на входе и выходе, при этом и электропотребление сравнительно не высоко.

Преимущества:

Недостатки:

Источник