Шукати в цьому блозі

Драйкулер

Розглянуто принцип дії драйкулерів, їх типи, та конструктивні особливості. Наведено порівняльні розрахунки та граничні значенні. Також наведені рекомендації по монтажу, есплуатації, та можливі не регламенти при роботі. 

Ідея сухої градирні полягає в охолодженні оборотної води, чи іншої речовини (гліколієві розчини (розчин етиленгліколю, розчин пропіленгліколю), масло, тосол), не маючі прямого контакту з повітрям.

Теплоносій що охолоджується подається в теплообмінну поверхню через яку вентилятор «проганяє» повітря. Тепло оборотної води через теплообмінну поверхню передається повітрю. (умовно кажучи теплообмін відбувається за рахунок обдування атмосферним повітрям теплообмінника). Тобто оборотна вода проходячи теплообмінну поверхню охолоджується, а саме віддає тепло повітрю. Повітря в свою чергу нагрівається. Теплообмін відбувається конвекцією.

Примітка. Суху градирню також називають драйкулер, фрикулінг модуль

Теплообмінна поверхня сухої градирні зазвичай являє собою теплообмінні труби до яких приварені ребра що дозволяють збільшити площу теплообмінну. Теплообмінні труби виготовляють зазвичай з міді або алюмінію.

Існує три варіанти виконання сухих градирень, а саме

Горизонтальні сухі градирні

,

Суха градирня горизонтального виконання
Рис. 1. Горизонтальна суха градирня

Вертикальні сухі градирні


Схема вертикальної сухої градирні
Рис. 2. Вертикальна суха градирня

V подібні сухі градирні

Схема V подібної сухої градирні
Рис. 3. V подібна суха градирня

Як видно з Рис. 1., 2., 3. Драйкулери монтують на повітрі на криші чи до стін. Однак є варіанти підключення до трубопроводів повітря. Тобто монтаж відбувається в приміщенні чи в підвалі.  

Монтуються в залежності від необхідної потужності в один ряд по одній секції в ряду, або в ряд по дві секції в одному ряду.

Вірне розташування секцій сухої градирні
Вірне розташування драйкулерів

Монтаж в ряд трьох, чи більшої кількості секцій не рекомендується, але можливий в першу чергу для горизонтального і вертикального виконання. В цьому разі потрібно забезпечити гарантований притік повітря в середні секції, а що б це забезпечити потрібно на більшу висоту піднімати секції горизонтальної установки, або на більшу відстань відступати від стінки для вертикальної установки. Для вертикальної установки як секції встановлюються на своїх лапах (опорах) слід врахувати «парусність», тобто надійність опор для сильних вітрів.

Не вірне розташування секцій сухої градирні
Не вірне розташування драйкулерів


Перевагою сухої градирні в порівняні з звичайною є відсутність випаровування води в атмосферу та герметичність.

Відсутність випаровування в атмосферу дозволяє не мати підживлення оборотної води для компенсації втраченої води в атмосферу. Відсутність викиду водяної пари в атмосферу дозволяє встановлювати в тих місцях де не можливо встановити звичайну градирню з випарюванням, наприклад звичайну градирню з випаровуванням не можна встановлювати в безпосередній близькості до жилих домів в житлових районах, тощо.  

Герметичність системи дозволяє не мати можливість попадання в оборотну воду домішок з атмосфери, а саме піску, листя, іншого. Відповідно в оборотній воді значно знижується інтенсивність утворення водного каменю що впливає на «занесення» поверхні охолодження.

Несучу раму для драйкулерів зазвичай виготовляють з оцинкованої сталі або з звичайної сталі що пройшла ґрунтовку та по краску. Теплообмінна поверхня зазвичай з кольорових металів (мідь, алюміній). Зазвичай це мідні труби, які пронизані профільованими алюмінієвими ребрами для збільшення теплообмінного контакту з повітрям. 

Вентилятор осьовий або відцентровий. Зазвичай виробники пропонують діаметр від 600 до 1000 мм. Електричний двигун може бути як однофазний, так і трьох фазний. По швидкості електричний двигун може бути одно швидкісні або двох швидкісний. 

Як зазначалось вгорі сухі градирні призначені для охолодження оборотної води чи інших розчинів з відповідним нагрівом повітря, однак є і винятки, а саме охолоджувати повітря водою. Наприклад маючі холодну артезіанську воду чи навіть річну можливо охолоджувати повітря що направляється в виробничий цех. Зазначимо що така схема (охолодження повітря) використовується дуже рідко, але вона є. 

Головним конкурентом для сухої градирні можливо вважати чиллери, однак тут слід вірно порівняти. Зазначимо що суха градирня не охолодить оборотну воду нижче ніж температура повітря, а чиллер може. Однак чиллер складніший і дорожчий, також чиллер дорожчий в обслуговуванні в порівнянні з сухою градирнею (чиллер має схему фреону). 

Детальніше про чилери за посиланням 

Детальніше про відкриті градирні за посиланням 

На думку інженер UA при виборі сухої градирні слід враховувати наступні показники, а саме:

Витрата повітря на суху градирню в залежності від поверхні теплообмінну

З метою зменшення поверхні теплообміну можливо збільшувати витрату повітря і відповідно потужність встановлених електродвигунів за умови ідентичного ККД (що навряд).

Найоптимальніша витрата повітря в суху градирню становить 1 метр кубічний за хвилину на один метр квадратний поверхні теплообміну, однак з метою зменшення поверхні теплообміну, а також геометричних розмірів деякі виробники пропонують показник до 2,0 кубічних метра повітря за хвилину на один метр квадратний поверхні теплообміну, більш того зустрічається навіть 2,5 кубічних метра повітря за хвилину на один метр квадратний поверхні теплообміну.

Поверхня теплообміну для сухої градирні

Від витрати повітря власне і залежить поверхня теплообмінну, 

Для витрати повітря в 0,8..1,2 м3/хв на 1 м2 поверхні теплообміну теплове навантаження поверхні теплообмінну становитиме орієнтовно 120..180 Вт/м2.

Для 1,2..2,0 м3/хв на 1 м2 поверхні теплообміну теплове навантаження поверхні теплообмінну становитиме орієнтовно 180..210 Вт/м2.

Для 2,0..2,5 м3/хв на 1 м2 поверхні теплообміну теплове навантаження поверхні теплообмінну становитиме орієнтовно 210..250 Вт/м2.

Цифри орієнтовні, вони залежать від швидкості води та повітря в теплообмінній поверхні, матеріалу та оребрення поверхні теплообміну. Але їх можливо використовувати для попередніх розрахунків.

Визначення теплового навантаження сухої градирні по оборотній воді визначається за класичною формулою Qнавантаження = Qвхід оборотної води - Qвихід оборотної води. 

На електричне навантаження сухої градирні впливає теплове навантаження та поверхня нагріву.

Далі визначимо електричне споживання сухої градирні, Вт електричний на 1 м2 поверхні нагріву. Орієнтовний розрахунок в таблиці що нижче

 

Для поверхні теплообміну, Вт/м2

100..150

150..200

200..250

Витрата повітря,

 м3 повітря хвилина /

м2 поверхні

0,8..1,2

5..7

6..10

9..14

1,2..2,0

6..9

8..16

13..18

2,0..2,5

8..14

12..18

18..24

Приклад: необхідне теплове навантаження сухої градирні 1000 кВт по теплу яке необхідно відвести. 
Варіант 1 для меншої поверхні але більших по потужності електричних двигунів
Визначаємо поверхню теплообміну: 1000 кВт х 1000 = 1 000 000 Вт
1 000 000 (Вт) / 250 (вт/м2) = 4000 м2
Визначаємо кількість повітря 
2,5 (м3/хв на 1 м2 поверхні теплообміну) х 4000 (м2) = 10 000 м3 повітря за хвилину, або 10 000 х 60 = 600 000 м3 повітря за годину
Електричне навантаження з таблиці становитиме 18..24 Вт електричних / м2, приймемо 20
20 (Вт електричних / м2 поверхні) х 4000 (м2) = 80 000 Вт, або 80 000 / 1000 = 80 кВт електричних
Тобто потрібна загальна електрична потужність електродвигунів 80 кВт

Варіант 2 для більшої поверхні але менших по потужності електричних двигунів
Визначаємо поверхню теплообміну: 1000 кВт х 1000 = 1 000 000 Вт
1 000 000 (Вт) / 100 (вт/м2) = 10000 м2
Визначаємо кількість повітря 
1,0 (м3/хв на 1 м2 поверхні теплообміну) х 10 000 (м2) = 10 000 м3 повітря за хвилину, або 10 000 х 60 = 600 000 м3 повітря за годину (ідентично як в варіанті «1», але звісно приблизно. Пояснення: Більша поверхня потребує більшого гідравлічного опору що логічно, але з іншої сторони опір зменшується з причини зменшення швидкості в теплообмінній поверхні, тобто опір падає)
Електричне навантаження з таблиці становитиме 5..7 Вт електричних / м2, приймемо 6
6 (Вт електричних / м2 поверхні) х 10000 (м2) = 60 000 Вт, або 60 000 / 1000 = 60 кВт електричних
Тобто потрібна загальна електрична потужність електродвигунів 60 кВт
Різниця між варіантами в поверхні та спожитій електричній потужності в 80-60=20 кВт.
Далі потрібно порівняти вартість установок та різницю за покупну електроенергію, наприклад для промисловості покупна електроенергія коштує 6 грн 50 коп. за кВт.
Тобто різниця між варіантами на закупку електроенергії: 20 (кВт) х 6,5 (вартість кВт, грн) х 24 х 365 = 1 млн. 138 тис. 800 грн.

Драйкулер (суха градирня) може охолоджувати оборотну рідину до температури яка буде на 5-ть градусів більше ніж температура навколишнього повітря, за умови вірно підібраної поверхні теплообміну для необхідних потоків оборотної рідини.  Однак все таки декларувати 5-ть градусів не варто… краще 7..8.

Корисно знати про сухі градирні

Деякі виробники пропонують на вибір варіант виконання що мають різний рівень шуму, а саме стандартний шум сухої градирні (S), низькій рівень шуму сухої градирні (L), малошумна суха градирня (Q), майже безшумна (E).


Забезпечення робочого простору (об’єму) для входу і виходу повітря в суху градирню. (Суха градирня потребує значну кількість повітря (завжди наведено в паспорті). Тому має бути забезпечений вільний доступ повітря на вході, і на виході. Геометричні розміри розраховуються згідно необхідного об’єму повітря та заданої швидкості повітря).

Важливо не помилитись
Якщо в розрахунках запропонованих пропозицій бачите теплове навантаження поверхні на рівні 400..800 Вт/м2 при дещо підвищеній питомій витрати повітря на поверхню охолодження 1,7..2,8 (а інколи до 5) м3 повітря хвилина / м2 поверхні, значить вказані цифри для поверхневого конденсатора повітряного охолодження що працює на фреоні (зазвичай R404А, R507A). Конденсатори повітряного охолодження мають більше теплове навантаження на поверхню охолодження в порівнянні з сухими градирнями що охолоджують воду, чи розчини про які вказувалось вгорі. А конденсатор охолоджує фреон до рідкого стану. Що до конденсаторів, то загальний опис наявних конденсаторів "за посиланням", В статі загального опису конденсаторів будуть посилання на інші типи конденсаторів (поверхневі конденсатори, конденсатори контактного типу, конденсація водяної пари, конденсація фреону, тощо). (Повітряний конденсатор про який іде річ принципово схожий на суху градирню, він також має вентилятор та поверхню охолодження (мідні трубки з алюмінієвими ребрами), додатково як примітка – для конденсаторів зазвичай вказується теплове навантаження при дельта t 15 градусів Цельсія)

Зміст

Немає коментарів:

Дописати коментар

Підписатися на: Дописати коментарі (Atom)