Градирная установка: конструкція та принцип роботи, призначення та застосування, види і типи градирні

Градирная установка: конструкція та принцип роботи, призначення та застосування, види і типи градирніПромислове обладнання та системи комфорту громадських будівель виробляють величезну кількість тепла, яке необхідно безперервно розсіювати для ефективності роботи виробничих процесів і кліматичних установок. Передача тепла в атмосферу досягається з допомогою теплообмінників. Градирня — одне з таких пристроїв, заснований на простому принципі охолодження за допомогою випаровування води і потоків штучного вітру.

Зміст

  • 1 Історія і еволюція пристрої
  • 2 Принцип роботи і застосування
  • 3 Основні типи
  • 4 Конструктивне різноманітність
    • 4.1 З примусовою тягою

Історія та еволюція пристрої

Градирная установка: конструкція та принцип роботи, призначення та застосування, види і типи градирніТехнологія випарного охолодження застосовувалася з давніх часів, коли річки, моря, озера і ставки використовувалися в якості джерел охолоджуючої рідини. При обмеженій виробничій діяльності в минулих століттях і надлишку природних ресурсів вода використовувалася тільки в прямоточному режимі з поверненням її у водойму без обробки. Прикладом цього можуть бути перші градирні на парових судах, використовують забортну воду для охолодження конденсаторів двигунів.

Надалі у зв’язку з тепловим забрудненням навколишнього середовища безпосередня вивантаження води в джерело ставала все більш екологічно неприйнятної. Її необхідно було або охолодити перед поверненням у водойму, або використовувати повторно.

При будівництві об’єктів з високою теплогенерацією, таких як електростанції, топографічні міркування завжди бралися до уваги. Їх розміщували в безпосередній близькості від водоймищ або створювали штучні максимальної площі, щоб мати можливість зберігання, рециркуляції та охолодження великих мас води. З метою скорочення дзеркала води або більш ефективного використання існуючого на подібних об’єктах, стали впроваджувати системи розпилення.

Наступним логічним кроком розвитку теплообмінних комплексів було відкриття того, що вертикальне розпорошення зверху вниз з великої висоти дозволяє досягти більш значних знижень температури рідини. Незабаром після цього на зміну вітру і тязі, створювали в перших пристроях повітряні потоки, прийшли спеціально для цього аеродинамічно розраховані вентилятори. Краще розуміння механіки і гідродинаміки водяного охолодження призвело до включення в конструкції бар’єрів, які уповільнюють падіння рідини і забезпечують більший контакт між водою і повітрям для отримання додаткового охолодження.

Завдяки вертикальній орієнтації, необхідна для теплообміну з атмосферою площа в проекції на землю скоротилася до тисячі разів у порівнянні з водоймою. В наш час розвиток подібної конструкції градирні для охолодження води здійснюється шляхом застосування сучасних матеріалів і впровадження принципу модульності в установках.

Принцип роботи та застосування

Градирня (або градильня, як невірно її називають) являє собою теплообмінник, який використовується для передачі відходів технологічного тепла в атмосферу шляхом охолодження потоку робочої рідини. Тип відводу тепла в більшості цих пристроїв називають випарним, оскільки найбільша частина його витрачається на випаровування в потоці рухомого повітря, забезпечуючи тим самим охолодження решті частини рідини. Тепло, передане рухомого повітрю, разом з останнім йде в атмосферу.

Градирная установка: конструкція та принцип роботи, призначення та застосування, види і типи градирні

Градирный спосіб теплопередачі забезпечує значні зниження температури, недосяжні для повітряного охолодження або сухих теплообмінників, таких як радіатор автомобіля, тому випарні вежі вважаються найбільш ефективними системами для видалення великих кількостей тепла. Після охолодження вода повертається з градирні для повторного використання без тієї частини, яка була втрачена у вигляді пари і краплинного дрейфу, з-за чого для підтримки робочого циклу потрібно додавати деяку кількість рідини в систему.

Пристрій градирні, її призначення та принцип роботи залежать від багатьох факторів. Головне завдання того чи іншого конструктиву — забезпечення максимальної економічної та енергетичної ефективності роботи систем, що потребують охолодження. Вони можуть відрізнятися за розміром і пристрою в залежності від навантаження теплообміну і відносній вологості навколишнього повітря. Більшість з представлених на ринку і діючих пристроїв можна розділити на два класи за їх призначенням:

  • промислові;
  • призначені для систем опалення, вентиляції і кондиціонування.

Градирная установка: конструкція та принцип роботи, призначення та застосування, види і типи градирніПерші призначені для відводу великої кількості тепла від нагрітих матеріалів, машин або виробничих процесів. Найбільші градирні застосовують для розсіювання в навколишнє середовище калорій, поглинених циркулюючими водяними системами охолодження на таких підприємствах, як:

  • електростанції;
  • нафтопереробні заводи;
  • хімічні заводи.

Градирні для кліматичних інсталяцій призначені для відведення надлишку тепла від охолоджуючих машин і конденсаторів теплових насосів.

Як правило, вони знаходять застосування в промислових і громадських будівлях в якості екологічно чистих пристроїв, здатних найбільш ефективним чином знизити температуру теплої води. Монтаж подібних агрегатів на покрівлі дозволяє уникнути шумового забруднення в міському середовищі.

Градирня — що це? Як працює вентиляторна градирня .

Основні типи

Градирная установка: конструкція та принцип роботи, призначення та застосування, види і типи градирніГрадирні можуть бути класифіковані в залежності від конструкції, форми, потужності, призначення.

Оскільки головним їх завданням є забезпечення теплообміну з атмосферою, основною відмінністю за принципом дії можна вважати застосовуваний у них спосіб передачі тепла.

За цією ознакою виділяють:

  • прямі або відкриті;
  • непрямі (закриті);
  • сухі.

У прямих теплоносій знаходиться в безпосередньому контакті з повітрям. Нагріта вода проходить через систему зрошення в негерметичному корпусі, змочуючи наповнювач, що забезпечує більшу поверхню її контакту з повітрям. Охолоджена випаровуванням, вона збирається в резервуар, розташований нижче наповнювача. Звідти вода знову подається в робочий процес поглинання тепла. Нагріте і зволожене повітря виводиться в атмосферу на достатньому видаленні від точки входу для запобігання його зворотного всмоктування в градирню.

У непрямих прямий контакт між охолоджувальної рідиною й повітрям виключений. Цей тип градирень складається з двох контурів — відкритого і закритого. Замкнуте з’єднаний з виробничим процесом, і в ньому протікає рідина, що вимагає охолодження. Відкритим є той, який виконує роботу з видалення тепла. Теплообмін відбувається при проходженні через трубчастий радіатор теплоносія в присутності протікаючого процесу випарного охолодження при контакті нагрітого повітря і охолоджуючої води.

У всьому іншому непрямі градирні схожі на прямі. Різниця лише в тому, що охолоджувана рідина не має контакту з атмосферою або рециркуляційної водою випарника.

Існують також сухі градирні, принцип роботи яких заснований на конвективному охолодженні повітряними потоками, нагнетаемыми вентиляторами на радіатори теплообмінника. На відміну від мокрих, в сухих градирнях не використовується випаровування, але можливо оснащення їх зрошувачами в якості опції. Цей тип обладнання застосовується в основному для охолодження технологічних рідин і затребуваний в більшості випадків на підприємствах, так як виробляє велику кількість шуму.

Градирні

Конструктивне різноманітність

Переважна більшість градирень працюють на змішуванні води і повітря. Основне завдання конструкторів — влаштувати процес таким чином, щоб забезпечити контакт рідини з повітрям на максимальній площі. За способом організації потоків їх можна розділити на природні і примусові.

Градирная установка: конструкція та принцип роботи, призначення та застосування, види і типи градирні

Атмосферні вежі. Це ті масштабні структури, які можна зустріти на території ТЕЦ. Для їх веж характерно циліндричне виконання з широкою основою, звуженням в середині і розширеним горлом у верхній частині. Геометрична фігура, близька до форми таких градирень, називається параболічним гиперболоидом. Відповіді на питання, навіщо архітектори та інженери роблять градирні саме такими, може допомогти розуміння аеродинамічних процесів, що відбуваються у вежі.

В атмосферному (гиперболическом) типі градирень пар від гарячої води піднімається нагору природним чином, завдяки явищу конвекції. Як правило, їх роблять високими, щоб створити необхідну тягу зсередини вежі і забезпечити ефективне розсіювання пара. Звуження посередині башти допомагає збільшити швидкість паралельних ламінарних потоків без будь-якого їх порушення.

Верхню частину градирні розширюють для того, щоб збільшити площу, на якій відбувається змішування пари з атмосферним повітрям. Це дозволяє проводити процес охолодження більш ефективно. Є й кілька інших причин такої форми у градирень. Наприклад, гиперболоидные висотні конструкції дуже міцні в порівнянні з циліндричними, а широка основа дозволяє отримати достатньо місця для розміщення обладнання.

Градирні атмосферного типу надзвичайно надійні і передбачувані у теплової продуктивності. Незважаючи на їх порівняно високу вартість, вони широко використовуються в сферах виробництва електроенергії, де присутні великі навантаження по охолодженню і затребуваний тривалий період амортизації без капітального ремонту.

Двоконтурна градирня для СЧ-400АВТ report

З примусовою тягою

Градирная установка: конструкція та принцип роботи, призначення та застосування, види і типи градирніМеханізовані градирні використовують один або кілька вентиляторів, щоб забезпечити проходження необхідної кількості повітря через вежу. Таким чином, теплообмін усередині них більш керований і стабільний, ніж у залежних від атмосферних умов гіперболічних конструкцій.

У примусових градирнях вентилятори можуть як створювати приплив навколишнього повітря, так і служити джерелами витяжної тяги. Перші менш стабільні і схильні до обмерзання. Зазвичай вони оснащені економічними відцентровими вентиляторами, здатними працювати проти статичного тиску, які встановлюють в окремих приміщеннях. Вентилятори градирень з механізованої витяжкою працюють зі швидкостями в декілька разів вище, ніж у вхідних потоків. Це дозволяє ефективно створювати зону зниженого тиску, але не володіє надійністю, так як важко забезпечити бездоганну роботу механізмів в умовах високої вологості.

Існують також гібридні проекти, що представляють собою вежі природної тяги, оснащені механізмами для збільшення потоків повітря. Завдання таких конструкцій — мінімізувати потужності, необхідні для їх генерації. Примусові потоки в них створюються тільки при дефіциті тяги, наприклад, в спеку або під час пікових навантажень. Подібні градирні називають вентиляторними з природною тягою.

Градирная установка: конструкція та принцип роботи, призначення та застосування, види і типи градирні

Вентилятори в градирнях дозволяють створювати потоки часток води і повітря в будь-яких напрямках. Розділяють два основних типи по цій властивості:

  • тангенціальні;
  • протиточні.

У перших повітря проходить перпендикулярно падаючої рідини. Гаряча вода розподіляється під впливом сили тяжіння, що усуває необхідність у пристрої розпилювання. Економічність і простота обслуговування — основні переваги цього типу охолоджувачів. Протиточні градирні використовують вертикальний рух повітря в комбінації з системами розпилення води під високим тиском. Такі конструкції в порівнянні з тангенціальними вимагають вентиляторів більшої потужності та додаткових витрат енергії на роботу насосів. Їх гідність — компактні розміри і висока продуктивність.

При прийнятті рішення про використання конкретного типу градирні в тому чи іншому випадку інженери враховують безліч факторів: споживання енергії, вплив на навколишнє середовище, вартість капіталовкладень та експлуатаційні витрати, особливості і функціональні можливості.

Незважаючи на простоту пристрою, градирні вимагають комплексного підходу до їх застосування.

Градирня — що це? Як працює промислова градирня?

Градирная установка: конструкція та принцип роботи, призначення та застосування, види і типи градирні

Поділитися з друзями
Ремонт та вироби своїми руками