Шукати в цьому блозі

Загальна інформація по градирнях

Наводяться головні ідеї по охолодженню оборотної води, а саме навіщо, наскільки можливо охолодити оборотну воду, що впливає на охолодження, тощо. Розглянуті всі типи охолоджувачів та наведено їх порівняння.

Головна ідея охолодження наступна. Тепла оборотна вода надходить в систему охолодження, де частково передає своє тепло повітрю (охолоджується). Далі охолоджена оборотна вода потрапляє в технологічне обладнання, де нагрівається (забирає тепло в технологічного обладнання), і далі так само по колу. Тобто охолодження оборотної води здійснюється за рахунок передачі частини її тепла атмосферному повітрю.

Навіщо охолоджувати оборотну воду до найменшої можливої температури ? Зазвичай головною метою є охолодження до найменш можливої температури, пояснюється це тепловим балансом. Наприклад, з умовного обладнання необхідно забрати сталу кількість тепла, то виходить що при меншій температурі оборотної води на вході потрібно меншу кількість оборотної води, тобто економія на перекачуванні оборотної води. В ТЕЦ, наприклад, чим менше температура оборотної води, тим глибший вакуум можливо утворити в конденсаторі, і тим самим підвищити ККД циклу (отримати більше електроенергії з генератора). Також подібна логіка в конденсаторах що утворюють вакуум для технологічних потреб, наприклад випарні станції, тощо. Зазначимо що інколи бувають і обмеження до мінімальної температури, наприклад при низьких температурах (5 градусів Цельсія і менше) на трубопроводах утворюються краплини води, що є не бажано. Також деяке обладнання не призначенне для подачі в його занадто низької температури (менше 5-ти градусів Цельсія), причиною є не бажанні краплі та температурні розширення.

Яка температура оборотної води має бути до, і після охолодження ? Зазвичай проектується, що вода яку потрібно охолодити має температуру 45..60 градусів Цельсія, а  охолоджена вода має мати температуру 20..25 градусів Цельсія. Звісно є винятки, як по більшій температурі води на вході (до 80 градусів Цельсія), так і по бажаній температурі що нижча температури повітря. У разі бажання отримати температуру оборотної води що менше температури повітря використовують чіллери.

Примітка. Охолодити оборотну воду до температури, що нижча температури повітря, також можливо не тільки в чіллерах. Наприклад можливо охолодити оборотну воду в теплообміннику, що буде охолоджувати оборотну воду іншою холоднішою водою, (холодна артезіанська вода із свердловини, тощо). Даний напрямок у даній статі не розглядається. 

Зазначимо що всі системи охолодження поділяються на два типи, а саме на мокрі та сухі

Мокрі охолоджувачі. В мокрих градирнях теплоносій має прямий контакт з повітрям, тому  власне їх називають мокрими градирнями.

Корисно.
Мокрі охолоджувачі інколи називають мокрими градирнями, а також випарними градирнями. Відмітимо що термін мокрі градирні коректний, однак він не враховує наявність ще двох мокрих охолоджувачів, а саме става охолоджувача та бризкальних басейнів.
Мокрі охолоджувачі інколи називають випарними градирнями, це може пояснюватися тим що охолодження відбувається передачею  тепла в атмосферу, також можна трактувати що відбувається випаровування води (краплин) в атмосферу.
Також зустрічається термін відкрита градирня, який об’єднує всі типи градирень, в цьому випадку мається на увазі що відбувається безпосередній контакт води та повітря. Але тут зауважимо, що існує тип градирень який назавається "відрита градирня" (атмосферна градирня) - тут потрібно не путати.
Зустрічається термін градирня протиточного типу. Мається на увазі що потік повітря рухається назустріч потоку води що охолоджується.
Зрошувальними градирнями інколи називають градирні всіх типів (баштові, відкриті, вентиляторні та ежекційні). Чому так не відомо, напевне тому що в них можуть бути встановленні зрошувачі.

На якість охолодження мокрих охолоджувачів впливає
температура повітря, чим менше температура повітря, тим краще охолодження;
вологість повітря, чим менше вологість повітря, тим краще охолодження;
швидкість повітря, чим більше швідкість повітря, тим краще охолодження, але більше унос води;
площа води що контактує з повітрям, чим більше площа контакту оборотної води з повітрям - тим краще охолодження, забезпечується форсунками чи соплами, насадками.

Втрата оборотної води
Нажаль у всіх типах мокрих охолоджувачів є втрата оборотної води за рахунок випаровування, чи уносу краплин в повітря. Кількість води що втрачається має бути компенсована. За необхідності воду що додається в контур охолодження потрібно фільтрувати (наприклад у річній воді є мікрофлора та інші домішки).

Можливості охолодження оборотної води
Що стосується всіх типів охолоджувачів, то воду ніколи не вдасться охолодити до температури менше ніж температура навколишнього середовища, що до вологості, то вона в наших широтах зазвичай 90%, і на випаровування особливо розраховувати не доводиться. Винятком є чіллер, однак це інше.

Передача тепла в мокрих охолоджувачах. 
Оборотна вода охолоджується за рахунок часткового випаровування води, та теплообміну з повітрям.

Випаровування, тобто поверхневим випаром Тепло від оборотної води передається в не насичене вологою повітря (це коли вологість повітря менше ста відсотків). При вологості сто відсотків повітря насичене вологою, і не може прийняте тепло оборотною води, тобто охолодження випаровуванням не відбувається.

Тепловіддача за рахунок теплопровідності і конвекції, інакше кажучи тепло передається повітрю при зіткненні краплин води з повітрям у градирнях та бризкальних басейнах. У ставках охолоджувачах тепло передається з дзеркала води повітрю.

Загальний тепловий баланс для всіх типів охолоджувачів наступний. Тепло що надходить з оборотною водою + тепло від атмосфери  = тепло оборотної води оборотної води на виході + тепло передане в атмосферу


Мокрі охолоджувачі є наступних типів
Зустрічається формуліровка що вказанний розподіл типів градирень класифікується зп подачею повітря в охолоджувач. Ну тут кожний нехай сам вирішує чи це вірно. 

Ставки охолоджувачі – рух повітря над дзеркалом води природний, залежить від швидкості вітру. Поверхня охолодження це дзеркало води.

Бризкальні басейни - рух повітря забезпечується природною конвекцією (вітром). Поверхня охолодження це краплини (розбризкування через сопла, чи насадки, або форсунки відповідного тіпорозміру) та дзеркало води.

Зрошувальні градирні.
Зрошувальні градирні бувають чотирьох типів, а саме: відкриті градирні, баштові градирні, вентиляторні градирні та ежекційні градирні.


Відкриті градирні - рух повітря забезпечується природною конвекцією (вітром).

Примітка. Відкриті градирні інколи називають атмосферні. Також відзначимо що вентиляторні градирні також називають відкритими, хоча тут протиріччя. Напевне автори мають на увазі що вентиляторна градирня відкрита, тобто має прямий контакт повітря та оборотної води, а також підкреслюють що вана "не закрита", тобто не суха градирня. (в сухих градирнях відсутній контакт оборотної води та повітря, теплообмін відбувається через поверхню теплообміну).

Щільність зрошування для атмосферної градирні прийняти 2 м3/год на м2 (можливий інтервал 2..3 м3/год на м2, але рекомендуємо "2").

Тобто на потік оборотної води в 1000 м3/годину потрібна площа 500 м2, або як варіант чотири секції 12000х12000. Електроспоживання відсутнє.

Баштові градирні - рух повітря забезпечується природною тягою. Чим вище  башта – тим більше тяга і тим краще.

Щільність зрошування для баштової градирні прийняти 5 м3/год на м2 (можливий інтервал 4..7 м3/год на м2, але рекомендуємо "5").

Тобто на потік оборотної води в 1000 м3/годину потрібна площа 200 м2 що відповідає колу діаметром 16000 мм. Електроспоживання відсутнє.

Зазвичай баштові градирні використовуються для охолодження великої кількості оборотної води, наприклад в ТЕЦ, АЕС.

Перевагою баштових градирень є простота і відсутність електричного споживання. В цілому на ідентичний потік оборотної води вони потребують менше місця в порівнянні з ставками охолоджувачами та відкритими градирнями. Недоліком може бути значна висота що ускладнює їх монтаж.

Зазвичай баштова градирня є найбільш впізнавальна споруда, бо має значну висоту, що може  становити 80 метрів, та діаметр, що може бути близький до 70 метрів в нижній частині, і відповідно в верхній частині діаметр близький до 40 метрів.

Вентиляторні градирні - рух повітря забезпечується вентилятором. Вентилятори можуть бути зверху, що витягують повітря з градирні. Чи з подачею повітря з боку – тобто повітря нагнітається в градирню, і далі змінює напрямок вгору, і відповідно виходить зверху градирні. В вентиляторних градирнях повітря має направленний рух, який створює вентилятор та конструкція вентиляторної градирні. Слід зазначити що люба вентиляторна градирня може працювати при вимкненому вентиляторі. Наприклад літом є необхідність в роботі вентилятора, а зимою його можна вимкнути. Також є варіант встановлення частотного перетворювача на електродвигун що буде підтримувати задану температуру оборотної води на виході з вентиляторної градирні за рахунок зміни обертів електродвигуна і відповідно вентилятора. Дане рішення дозволяє економити електроенергію.

Щільність зрошування для вентиляторної градирні 12,5 м3/год на м2 (можливий інтервал 10..16 м3/год на м2, але рекомендуємо "12,5").

Тобто на потік оборотної води в 1000 м3/годину потрібна площа 80 м2, або як варіант чотири секції 4500х4500. Електроспоживання наявне.

Ежекційні градирні – потік води подається в спеціальні форсунки ежектори. На виході з ежектора (форсунки) потік дрібнодисперсний, що нагадує водяний пил. В середині градирні утворюється знижений тиск, який і затягує атмосферне повітря. Знижений тиск утворюється за рахунок конденсації водяного туману (пилу). тобто повітря втягується за рахунок дрібнодисперсного розпилу.

Теплообмін відбувається на всій поверхні крапель. Зрозуміло, що площа зіткнення холодного повітря і гарячих крапель дуже велика, тому ефективність теплообміну велика.


Всі зрошувальні градирні умовно можна поділити на ті що мають зрошувач (краплинні зрошувач, плівкові зрошувач, краплино-плівкові зрошувач) - детально "тут", та краплинні (відсутній зрошувач) і сухі (це сухі градирні, що мають поверхню теплообмінну).



Сухі охолоджувачі. 
Сухі охолоджувачі зазвичай називають сухими градирнями.
В сухих градирнях теплоносій не має прямого контакту з повітрям. Тепло передається повітрю через теплообмінну поверхню. Сухі градирні інколи називають драйкулерами, фрикулінг модулями. Детально дивіться «за посиланням». Також до сухих градирень умовно можливо віднести систему охолодження на базі чіллера (чіллер-фанкойл) - детальніше "за посиланням"


Зміст

Немає коментарів:

Дописати коментар

Підписатися на: Дописати коментарі (Atom)