Градирня для чего нужна: Что такое градирня и как она работает?

О градирнях — Mesan — крупнейший мировой производитель градирен.

• Главная

»

• Градирни

»

• О градирнях

Конденсация отработавшего пара и газообразных продуктов, охлаждение жидких сред, оборудования и механизмов (в целях предохранения их от быстрого разрушения под влиянием высоких температур) в промышленности и энергетике – основная задача градирни. Она охлаждает оборотную воду направленным потоком воздуха из атмосферы.

Градирни большой производительности применяют в системах оборотного водоснабжения для охлаждения теплообменных аппаратов (в том числе на тепловых электростанциях, включая атомные и ТЭЦ). 

В гражданском строительстве градирни используют для охлаждения конденсаторов холодильных установок, при кондиционировании, для сброса излишков тепла.

В промышленности градирни нужны для охлаждения разного рода технологического оборудования, при химической очистке веществ, часто в связке с системой местных очистных сооружений (МОС). Градирни используют на предприятиях энергетической, судостроительной, авиационной, химической отраслей, в металлургии, машиностроении, на пищевых производствах и т.д.

От качества и стабильности работы градирен зависит эффективность работы систем оборотного водоснабжения, их экологичность, а также производительность технологического оборудования, качество и себестоимость вырабатываемой продукции, удельный расход сырья, топлива и электроэнергии.

Происхождение названия

Термин градирня происходит от нем. Gradieren – сгущать соляной раствор. Раньше градирни использовались для добычи соли путем выпаривания.

«Всё та же озерная гладь,
Всё так же каплет соль с градирен.» А.Блок.

На фото: протоградирня со стеной из терновника для выпаривания соли, иллюстрация из словаря Брокгауза и Эфрона (статья Соль, XIXвек).

Классификация градирен

Разновидности по принципу охлаждения

Испарительные («мокрые») используют открытый контур. Применяются при температурах не выше +65°С. Используется теплота фазового перехода (вода – пар). Потоки воздуха уносят пар и тепловую энергию в атмосферу. 

• Требуется подпитка и водоподготовка. 
• Эффективность работы зависит от температуры «влажного» термометра.

Радиаторные («сухие»): закрытый контур. Применяются при температурах выше +50…60°С. Охлаждаемая вода циркулирует через радиаторный теплообменник. Теплота снимается потоками воздуха от вентиляторов.

• Нет парения.
• Не нужны подпитка и водоподготовка.
• Эффективность работы зависит от температуры «сухого» термометра.

Комбинированные (гибридные, адиабатические): их конструкция позволяет поочередно или одновременно использовать оба способа охлаждения, испарительный и радиаторный.

По наличию контакта охлаждаемой жидкости с наружным воздухом

Открытые испарительные градирни: испаряется сама охлаждаемая вода, имеется прямой контакт с воздухом.

• Требуется подпитка и водоподготовка.

Закрытые испарительные градирни: в них охлаждаемая вода циркулирует по закрытому контуру через теплообменник. На теплообменник распыляется (разбрызгивается) техническая вода, которая, испаряясь, отводит теплоту с поверхности теплообменника. 

• Состав охлаждаемой жидкости стабилен, но потери на унос технической воды существенные.
• Требуется подпитка и водоподготовка.

По способу организации воздушной тяги

Эжекционные испарительные градирни применяются при температурах выше 40…50°С. Насосы под высоким давлением подают охлаждаемую воду, она через форсунки распыляется и испаряется, а воздух подсасывается естественным образом из образовавшихся зон с пониженным давлением.

Используются в технологии, в диапазоне малых и средних мощностей.

Башенные градирни обладают большой единичной мощностью (сотни МВт), используются в электроэнергетике, системах оборотного водоснабжения крупных промышленных предприятий.

Как правило, используется естественная тяга воздуха, но для увеличения эффективности могут оснащаться и вентиляторами. 

Вентиляторные градирни: самый распространенный и эффективный вид градирен. В вентиляторных градирнях теплота с водяным паром выносится в атмосферу вентиляторами.

• Применяются при температурах до 40°С.
• Диапазон мощностей – от десятков кВт до сотен МВт.
• Имеется много разновидностей конструктивных решений.
• Не требуют выполнения большого объема строительных работ.

По способу подачи воздуха в рабочую зону

Испарительные градирни с осевыми вентиляторами — наиболее современный и эффективный тип градирен.

Испарительные градирни с центробежными вентиляторами применяются в системах невысокой мощности.

• Основным их преимуществом являются небольшие габариты.
• Однако электропотребление и капельный унос значительно выше чем у градирен с осевыми вентиляторами.

По взаимному движению потоков воздуха и воды

Противоточные градирни эффективны, позволяют обеспечивать охлаждение с большой разностью входной/выходной температур.  К отрицательным факторам эксплуатации можно отнести сравнительно большие потери воды из-за капельного уноса, однако современные производители эффективно решают эту проблему.

Принцип работы градирни перекрестноточного типа: воздух нагнетается перпендикулярно движению воды. Подаваться воздух может с одной (однопоточная система) либо с двух (двухпоточная система) сторон. Вода стекает по специальным устройствам, имеющим лоточную структуру, после чего попадает в ороситель.

• Преимущество такой перекрестноточной схемы мокрой градирни по сравнению с противоточной – меньшие потери воды.
• Минус: меньшая эффективность, следовательно, большие габариты при равной производительности вентиляторов.

По способу транспортировки и сборки

Также надо отметить, что для клиента важной является классификация градирен по способу транспортировки и сборки.  Современные производители предлагают градирни, которые можно смонтировать из нескольких элементов (что исключает провоз изделия спецавтотранспортом как негабаритного груза и минимизирует затраты на доставку изделия), а также градирни в сборе (их установка осуществляется очень просто и занимает всего один день).

Градирни предлагаются в исполнении:

• Блочном
• Блочно — модульном
• Одно- и многосекционные
• В собранном или разобранном виде. 

Градирня VS. Чиллер — как градирни и чиллеры работают вместе »Производитель промышленных чиллеров из Китая

Градирня против чиллера

Как работает градирня

Строительство градирни

Применение градирен

Как работает промышленный чиллер

Градирня или чиллер: мне нужен только один или оба?

Как градирня и чиллер работают вместе?

Градирня против чиллера

Вы задаетесь вопросом, что лучше для вашего применения: градирня или промышленный чиллер? Мы здесь, чтобы помочь! Градирни и промышленные чиллеры служат схожим целям — обе системы могут использоваться для охлаждения промышленных процессов, таких как установки пищевой промышленности, металлизация и многое другое. Однако они различаются по принципу действия.

Чтобы выяснить, какая система лучше всего подходит для ваших потребностей в охлаждении, вы должны понимать, как работают градирни и чиллеры.

Как работает градирня

Градирня представляет собой большой теплообменник, который подает охлаждающую воду для отвода тепла от хладагента (чаще всего воды), который использовался для охлаждения оборудования, технологических жидкостей или зданий. Когда охлаждающая вода встречается с воздухом, небольшая ее часть испаряется, понижая ее температуру. Это известно как «испарительное охлаждение».

Обычно градирни удобно расположены рядом с водоемами, такими как озера и реки, чтобы обеспечить постоянную подачу воды для охлаждения.

Нагретая вода из производственного процесса может поступать в теплообменник или конденсатор и течь по трубопроводу в градирню для отвода тепла или течь непосредственно через градирню. Распылительные форсунки внутри градирни распыляют воду на материал наполнителя, большая площадь поверхности которого обеспечивает максимальный контакт с воздухом и увеличивает скорость испарения.

Охлаждающие вентиляторы, расположенные внутри градирни, способствуют процессу охлаждения, а каплеуловители удаляют мельчайшие капельки воды, образующиеся в воздушном потоке градирни при испарении.

Строительство градирни

Градирня состоит из водяных насосов и большого резервуара. Насосы подают воду для охлаждения, в то время как бассейн собирает и сливает сбрасываемую воду из системы. Бассейн представляет собой большую гиперболоидную, цилиндрическую или прямоугольную конструкцию, изготовленную из пластика, композита, бетона или стали, и содержит распылительные форсунки, наполнитель градирни и другое оборудование для рассеивания тепла.

Хотя большие конструкции градирен (более 200 футов в высоту и 100 метров в диаметре) являются обычным явлением, существуют системы меньшего размера, которые можно устанавливать на небольших площадках и на крышах зданий.

Применение градирен

Градирни обычно используются в крупномасштабных операциях по охлаждению, таких как производство электроэнергии, переработка нефти и газа и тепловые электростанции. Одним из очень важных решающих факторов при выборе чиллера или градирни должна быть необходимая температура хладагента.

Температура градирни варьируется в зависимости от местных условий по влажному термометру и температуры окружающего воздуха. Типичная низкотемпературная температура охлаждающей жидкости в летних условиях редко может опускаться ниже 75-80F при использовании градирни. Чиллеры могут достигать типичных температур от 70F и ниже в течение всего года.

Некоторые конструкции чиллеров могут обеспечивать температуру охлаждения от 70F до 100F+, если они рассчитаны на такие условия. Опять же, в зависимости от конструкции системы, чиллер обычно может поддерживать более близкий температурный допуск по отношению к желаемой заданной температуре.

Как работает промышленный чиллер

Промышленный чиллер отводит тепло от горячего газообразного хладагента, поступающего из процесса с использованием воды или теплоносителя, и передает это тепло хладагенту. Затем горячий (использованный) хладагент охлаждается и регенерируется окружающим воздухом или водой из градирни или внешнего источника, а затем возвращается на рециркуляцию.

Промышленные чиллеры могут быть с воздушным охлаждением или же с водяным охлаждением, в зависимости от среды отвода тепла от системы. В чиллерах с воздушным охлаждением горячий хладагент, претерпевший фазовый переход в газ (в испарителе), подвергается воздействию воздуха вокруг системы, который охлаждает его и снова превращает в жидкость. В чиллерах с водяным охлаждением градирня подает воду для охлаждения и конденсации хладагента.

У нас есть несколько видов системы охлаждения Доступны чиллеры с водяным охлаждением (которые используют поток воды из градирни для отвода тепла от хладагента в конденсаторе) и чиллеры с воздушным охлаждением (которые используют окружающий воздух и охлаждающие вентиляторы для отвода тепла от хладагента конденсатора).

Градирня или чиллер: мне нужен только один или оба?

Как вы уже узнали, основное различие между чиллером и градирней заключается в режиме работы. Градирни и чиллеры можно использовать по отдельности или в комбинации для крупномасштабного эффективного охлаждения.

Прежде чем принять решение об использовании обоих, рассмотрите такие факторы, как требуемый объем охлаждения, доступ к воде, доступное пространство и бюджет. Не стесняйтесь использовать наши инструменты, чтобы помочь сделать информированное расчет производительности чиллера для вашего приложения.

Как градирня и чиллер работают вместе?

Для небольших применений, таких как охлаждение небольших помещений и вытяжка из оборудования, вы можете использовать подходящий размер с воздушным охлаждением или же с водяным охлаждением чиллер и переносная градирня, установленные на крыше вашего здания. Для крупномасштабных операций по охлаждению объединение двух систем может быть более экономичным вариантом, чем их использование по отдельности.

Как работает чиллер рядом с градирней? Объединение этих двух элементов вместе может помочь создать центральную холодильную установку для большого здания. Чиллер может располагаться на цокольном этаже здания (при использовании чиллера с водяным охлаждением) или на крыше (при использовании чиллера с воздушным охлаждением).

Градирня также должна оставаться на крыше для оптимального отвода тепла. Трубы (известные как стояки), идущие от чиллера к градирне, транспортируют охлажденную воду и хладагент по всему зданию.

Дэвид

Эксперт, специализирующийся на промышленных холодильных машинах более 10 лет, хорошо разбирается в решениях по водяному охлаждению в энергетике, авиакосмической, автомобильной, электронной, обрабатывающей, медицинской промышленности и т. Д.

Что такое градирня?

Эффективные градирни являются важным элементом оборудования практически любого крупного коммерческого здания. Поскольку градирни очень эффективны, они обеспечивают превосходный контроль окружающей среды в здании.

Если в вашем доме есть градирня, возможно, она нуждается в обслуживании. Ориентироваться в этом процессе может быть сложно. Многие люди не думают о своих градирнях после установки, пока что-то не пойдет не так. Но в этот момент стоимость ремонта может привести к необратимому ущербу.

Профилактические меры, такие как услуги по очистке систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, могут поддерживать работу градирен как новые и снижать вероятность дорогостоящего ремонта. Они также могут улучшить качество воздуха и воды в здании. Техническое руководство OSHA призывает проводить исследования качества воздуха на рабочих местах и ​​рекомендует очищать градирни не реже двух раз в год.

Для чего нужна градирня?

Градирня используется для передачи тепла и холодной воды из здания для повторного использования в системе градирни. Это может позволить операторам зданий контролировать окружающую среду внутри здания и устанавливать климат для оптимального комфорта или производительности. Градирни также облегчают повторное использование воды и обычно располагаются вдали от населения. Они являются частью системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха здания.

Как работает градирня?

Градирня забирает теплый воздух из здания путем передачи тепла воде и подает холодную воду в здание методами теплопередачи и испарения за счет создания воздушного потока. Компоненты градирен взаимодействуют в непрерывном цикле. Башни могут одновременно подавать холодную воду и втягивать холодный воздух снаружи здания и отводить тепло изнутри здания.

В некоторых градирнях теплый воздух нагнетается в воду, охлаждаемую наружным воздухом, который находится в охладителе градирни. Вода после нагнетания теплого воздуха распределяется по упаковке. Это делается таким образом, чтобы максимизировать контакт, разжижая воду.

Во время этого процесса тепло уходит из градирни за счет испарения. Вентиляторы на башне способствуют испарению. Когда горячий воздух выходит, холодная вода поступает в бассейн градирни для повторного использования в системе. Башни выполняют основную часть работы, но температура наружного воздуха, влажность и скорость ветра играют роль в испарении.

Типы градирен

Существует множество градирен для удовлетворения конкретных потребностей данной среды. Башни различаются по размеру и конструкции, методам теплопередачи и методам создания воздушного потока.

Градирни По сборке

• Тип упаковки: Градирня пакетного типа представляет собой стандартизированное оборудование, которое обычно полностью изготавливается до того, как оно поступает на предприятие для установки. Градирни модульного типа используются для многих офисных зданий, складов, жилых комплексов и отелей, торговых центров и больниц.
• Тип полевой установки: Как следует из названия, эти башни обычно строятся в полевых условиях. Это потому, что они построены в соответствии с индивидуальными спецификациями для промышленных сред, таких как электростанции или сталелитейные заводы. Градирни, устанавливаемые в полевых условиях, обычно имеют большую массу по сравнению с градирнями модульного типа.

Методы теплопередачи

• Сухие градирни не потребляют воду и вместо этого используют вентиляторы для отвода тепла.
• Градирни с водяным охлаждением или открытым контуром подают холодную воду и вентиляторы для отвода тепла. Они являются наиболее экономичным решением для большинства зданий, поскольку в них используются возобновляемые источники и эффективная обработка.
• В градирнях с жидкостным или замкнутым контуром используется испарение воды для отвода тепла от змеевиков, расположенных внутри самой градирни. Вторичная жидкость, находящаяся внутри змеевиков, отдает тепло воде, каскадно стекающей внутри градирни, и происходит испарение, аналогичное другим градирням.

Методы создания воздушного потока

• Градирни с естественной тягой обычно являются самыми высокими из градирен, и их конструкция позволяет извлечь выгоду из естественного воздушного потока. В этих системах теплый воздух естественным образом поднимается на вентиляторы градирни, освобождая место для входа холодного воздуха. Поскольку градирни с естественной тягой зависят от естественного воздушного потока, их обычно размещают за пределами зданий, которые они обслуживают. Из-за этого градирни с естественной тягой со временем загрязняются и засоряются. Используется в основном на крупных электростанциях.
• В градирнях с принудительной тягой используется оборудование для создания потока воздуха и направления его в нужном направлении. Градирнями с механической тягой легче управлять, так как они гораздо меньше зависят от естественного воздушного потока. Однако это также делает их дорогими в эксплуатации и обслуживании. Механизмы внутри башни могут со временем выйти из строя из-за материалов конструкции и движущихся частей.
• Градирни с поперечным потоком фильтруют теплый воздух в горизонтальном потоке и холодную воду в вертикальном потоке. Контакт между двумя потоками охлаждает воздух. Градирни с поперечным потоком требуют высокого уровня энергии и частого обслуживания.
• В противоточных градирнях используется тот же подход к охлаждению, что и в перекрестноточных градирнях. Однако противоточные градирни принимают воду, нагнетаемую теплым воздухом, и направляют ее вниз с вершины градирни. Во время этого процесса холодный воздух, собираемый снаружи, течет в противоположном направлении. Противоточные градирни очень энергоэффективны и легко обслуживаются при регулярной очистке.

Обратитесь в компанию по очистке градирен

Градирни используются почти в каждом высотном здании или здании с высокой нагрузкой или в любой отрасли промышленности, требующей охлаждения. Это дорогостоящее оборудование, которое оказывает значительное влияние на эксплуатацию здания. Без надлежащего технического обслуживания расходы на электроэнергию резко возрастают, и возникает необратимый ущерб. Грязные градирни могут даже повлиять на здоровье жителей здания.

В компании Tower Water мы проверяем и чистим градирни, чтобы свести к минимуму повреждения в течение всего срока службы. Наши услуги по уборке исключают дорогостоящий ремонт и улучшают качество воздуха в зданиях. Если вы хотите узнать больше о преимуществах услуг по очистке градирен, ознакомьтесь с нашими пятью преимуществами услуг по очистке HVAC или свяжитесь с нами для консультации.

Что такое Градирня?

Опубликовано 31 октября 2018 г. by Tower Tech

Градирни используются во многих отраслях промышленности для поддержания процесса производства тепла при контролируемой температуре. Они распространены на сталелитейных заводах, химических заводах, электростанциях, нефтеперерабатывающих заводах, предприятиях пищевой промышленности и многих других промышленных объектах. Их также можно использовать с чиллерами с водяным охлаждением для создания прохладной и комфортной среды в отелях, аэропортах, университетских городках, школах и больницах. Градирни становятся основной системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха во многих офисных помещениях благодаря тепловым насосам, использующим воду.

Градирня представляет собой корпус, который отводит тепло от технологической жидкости, обычно воды, путем испарения в окружающий воздух. Это достигается за счет контакта большой площади поверхности воды с быстро движущимся потоком воздуха внутри ограждения. Поток воздуха выходит из верхней части корпуса, а охлажденная вода собирается в резервуаре, а затем возвращается в процесс для сбора большего количества тепла.

Процесс испарения обусловлен перепадом давления пара в воде и давлением пара в воздухе. Вода при данной конкретной температуре имеет уникальное давление пара. При условии, что давление выше, чем давление паров воздуха рядом с ним, водяной пар будет перемещаться из воды в воздух. Когда водяной пар уходит, оставшаяся вода почти мгновенно заменяет пар, превращая жидкую воду в пар. Этот фазовый переход требует большого количества тепла, которое снижает температуру воды.

Чтобы понизить температуру одного фунта воды на 1°F, требуется отвести 1 БТЕ тепла. Для преобразования одного фунта воды в пар требуется более 1000 БТЕ тепла, что снижает температуру более 1000 фунтов воды на 1 ° F. Чем больше перепад давления пара между водой и воздухом, тем быстрее перенос пара. Этот перенос происходит только на границе раздела (поверхности) воды и воздуха. Чем больше площадь поверхности, тем быстрее перенос пара. Градирни увеличивают площадь поверхности воды для ускорения теплообмена.

Давление паров окружающего воздуха является важным компонентом в этом обмене паров. Воздух при заданной температуре и давлении может содержать только уникальное количество водяного пара. Если в воздух нагнетается больше пара, он будет конденсироваться, образуя облако или дождь (температура воздуха будет равна точке росы). Если температура воздуха или давление повышаются, то увеличивается и его способность удерживать водяной пар. Конденсирующийся пар отдает свое тепло воздуху, повышая температуру воздуха и увеличивая его емкость для водяного пара. Если этот воздух не отодвигать от воды, то вода и воздух придут к общему давлению пара и прекратится испарение и теплообмен. Если воздух постоянно удаляется, испарение воды в конечном итоге понизит температуру воды до точки, где давление ее пара сравняется с давлением воздуха, и испарение прекратится. Температура воды в этот момент называется температурой влажного термометра.

Термин «температура по влажному термометру» происходит от процесса, используемого для ее определения. Небольшой носок, смоченный водой, надевают на колбу термометра и вращают в воздухе до тех пор, пока давление водяного пара (уникальная температура) не достигнет равновесия с воздухом. Температура считывается и записывается как температура окружающего воздуха по влажному термометру. Это самая низкая температура, которую может получить любой образец воды в окружающем воздухе при достаточном времени воздействия.

Дома можно провести простой эксперимент с двумя образцами воды. Измерьте температуру образцов воды, затем поместите один в герметичный контейнер, а другой в открытый контейнер. Запишите температуру воздуха в комнате (мы называем это температурой по сухому термометру). Дайте образцам постоять в течение нескольких часов (в течение ночи) и измерьте температуру двух образцов. Образец в закрытом контейнере будет иметь температуру, близкую к температуре окружающего воздуха (температура по сухому термометру). Температура воды сравнялась с температурой воздуха за счет кондуктивного теплообмена только через емкость (без парообмена). Образец в открытом контейнере будет иметь температуру ниже температуры окружающего воздуха (обычно от 10° до 12° F) в зависимости от относительной влажности окружающего воздуха. Это температура окружающего воздуха по влажному термометру.

Поскольку воздух в градирне поглощает пары воды, с которой он контактирует, он теряет способность удерживать больше водяного пара. Чтобы максимизировать испарение через поверхность воздуха/воды, этот воздух удаляется из градирни и заменяется «свежим» окружающим воздухом. В большинстве градирен используются большие вентиляторы с механическим приводом для перемещения воздуха по поверхности воды. Увеличение скорости воздухообмена увеличивает скорость испарения и, следовательно, охлаждающую способность. Больше воздуха, больше мощности. Для перемещения большего количества воздуха требуется повышенная энергия вентилятора. Существует точка, в которой увеличение производительности компенсируется затратами на увеличение скорости воздушного потока.

Увеличение производительности также может быть достигнуто за счет увеличения площади поверхности воздуха/воды. Метод увеличения площади поверхности воды осуществляется различными способами внутри градирни. Самый простой метод — распылить воду в потоке воздуха и позволить ей упасть в резервуар для сбора и рециркуляции. Степень охлаждения зависит от размера капель (площади поверхности) и времени контакта с воздухом. Чтобы увеличить площадь поверхности капель, в градирнях брызгового типа используется некоторая форма решетки, через которую может проходить воздух и на которую падающая капля будет сталкиваться и разбиваться на более мелкие капли с увеличением общей площади поверхности. Время контакта с воздухом можно увеличить, увеличив высоту траектории падения воды через воздух, тем самым увеличив теплоотводящую способность.

Более эффективный способ увеличения площади поверхности — позволить воде падать на вертикальный пластиковый лист, установленный перпендикулярно потоку воздуха, и образовывать очень тонкую водяную пленку на листе. Это не только создает большую площадь поверхности, но также замедляет падение воды и увеличивает время контакта с воздухом. Время падения воды на лист можно дополнительно увеличить, если сделать лист гофрированным против потока воды, что также создает небольшую турбулентность для увеличения теплопередачи. Этот метод используется в современных «высокоэффективных» упаковках. Они представляют собой гофрированные листы, собранные вместе, чтобы позволить воздуху проходить горизонтально или вертикально через пакет, в то время как вода падает вертикально. Эффективность – это мера способности отводить тепло на кубический фут наполнителя. Наполнители с разбрызгиванием требуют значительно большего объема внутри градирни для достижения той же эффективности отвода тепла, что и пакет с гофрированным наполнителем, но они гораздо более устойчивы к грязной или зараженной воде, которая загрязняет наполнитель, блокируя поток воздуха и снижая производительность.

Градирня представляет собой теплообменник. Существует три основных типа теплообменников:

Параллельный поток – оба потока среды движутся в одном направлении (наименее эффективен)

Перекрестный поток – потоки среды движутся перпендикулярно друг другу (более эффективен)

Противоток – потоки среды движутся в противоположных направлениях направления (наиболее эффективные)

В настоящее время используются два основных типа градирен –

с поперечным потоком и с противотоком .

Башенка с поперечным потоком

Градирня с поперечным потоком подает воду в верхнюю часть наполнительного пакета, а окружающий воздух проходит горизонтально через наполнительный пакет по всей его высоте. Воздух в верхней части пакета наполнителя испытывает наибольшую разницу давлений пара с самой горячей водой, но эта разница уменьшается по мере того, как вода охлаждается, проходя через наполнитель, а воздух внизу испытывает наименьшую разницу давлений пара. Это приводит к неравномерному переносу пара в воздушный поток.

Противоточная градирня

Противоточная градирня подает воду в верхнюю часть наполнительного пакета, а воздух подается под наполнительный пакет. Когда холодная вода выходит из наполнителя, она контактирует со всем окружающим воздухом (с более низким давлением пара), поступающим в градирню. По мере того, как окружающий воздух поднимается через наполнительный пакет, его давление пара увеличивается, но он также контактирует с более теплой водой с более высоким давлением пара. Перепад давления пара одинаков для всех воздушных потоков, проходящих через наполнитель.

При сравнении этих двух типов градирен с одинаковой тепловой нагрузкой и подводимой энергией вентилятора градирня Crossflow обычно имеет меньшую площадь основания, но более высокий профиль с более высоким напором водяного насоса градирни. Общее потребление энергии, включая энергию вентилятора и насоса, как правило, будет ниже при использовании конструкции с противотоком.

Охлаждение с принудительной тягой описывает градирню с вентилятором, перемещающим воздух, который устанавливается после завершения теплообмена. Он протягивает воздух через наполнитель и обычно располагается в верхней части конструкции градирни над системой распределения воды. Воздушный поток в этот момент процесса теплообмена горячий и почти насыщен водяным паром, что делает его очень агрессивным, поэтому необходимо соблюдать осторожность при выборе материалов, контактирующих с воздушным потоком.

Охлаждение с принудительной тягой описывает градирню с вентилятором, перемещающим воздух, расположенным на входе в процесс теплообмена. Он выталкивает воздух через наполнитель и из башни. Обычно он находится в нижней части градирни и может быть проложен в наполнитель, чтобы избежать контакта с падающей водой. Вентилятор находится в потоке окружающего воздуха, где выбор материала не так важен, чтобы избежать коррозии.

Башня, устанавливаемая на месте , как правило, слишком велика для транспортировки в полностью или частично собранном виде, поэтому составные части отправляются на строительную площадку для сборки на фундаменте, предоставленном другими. Фактическая сборка может быть скомпрометирована работниками, не обладающими полной квалификацией для выполнения установки. Конструкция и установка часто уникальны, и для подтверждения проектной мощности градирни требуется испытание тепловых характеристик в полевых условиях.

Башня заводской сборки производится и собирается на заводе и доставляется на место проведения работ. Обычно это цельная деталь, но для некоторых крупных конструкций может потребоваться сборка некоторых компонентов на строительной площадке, чтобы облегчить ограничения по размеру при транспортировке. Эти «комплексные» градирни изготавливаются по единообразной конструкции силами преданных своему делу рабочих и в соответствии со стандартами качества для обеспечения стабильной производительности. Многие производители подвергают свои градирни внешним испытаниям производительности и получают сертификацию тепловых характеристик своих конструкций. Их клиенты уверены в тепловых характеристиках без необходимости полевых испытаний. Их часто можно объединить вместе, чтобы обеспечить такую ​​​​же производительность, как и большая башня, установленная на месте.

Основные компоненты градирни

Каплеуловители

Каплеуловители помещаются в поток теплообменного воздуха после наполнения и распределения воды для удаления большинства мелких капель воды, переносимых воздушным потоком, и предотвращения их выбрасываются в атмосферу. Эти капли воды содержат следы химических веществ, используемых для контроля биоразрастания и коррозии в смачиваемых зонах градирни, и могут нанести серьезный ущерб оборудованию, конструкциям и даже растительности в зоне их падения за пределами градирни. Высококачественные каплеуловители могут уменьшить этот дрейф почти до нуля.

Вентиляторы

Вентиляторы обычно представляют собой большие осевые вентиляторы пропеллерного типа, которые эффективно перемещают большие объемы воздуха с низкими требованиями к статическому давлению. В некоторых конструкциях с принудительной тягой используются центробежные вентиляторы с «беличьей клеткой» для преодоления более высоких требований к статическому давлению, таких как воздуховоды или устройства шумоподавления.

Кожухи вентилятора

Кожухи вентилятора размещаются вокруг осевого вентилятора для эффективного направления воздуха внутрь и наружу вентилятора.

Наполнитель

Наполнитель

— это место, где происходит теплопередача, и существует множество различных форм, но в основном два типа.

Самая старая конструкция – заливка брызгами. Он предназначен для разбивания капель воды, падающих из распределительной системы, но минимизирует воздействие загрязнения на площадь поверхности, которое ограничивает поток воздуха.

Пленочные наполнители предназначены для увеличения площади открытой поверхности воды за счет ее «пленки» на тонких листах материала, обеспечивающих циркуляцию воздуха между ними. Они намного более эффективны (теплообмен на кубический фут наполнителя), чем типы с разбрызгиванием, но очень уязвимы для загрязнения, которое ограничивает воздушный путь, уменьшая поток воздуха.

Двигатели

Двигатели

, как правило, представляют собой полностью закрытые асинхронные двигатели промышленного класса, пригодные для работы в суровых условиях.

Поскольку они обычно работают с фиксированной скоростью, не соответствующей скорости вентилятора, в них используется некоторая форма снижения скорости. Это достигается за счет редукторов скорости или систем ремней и шкивов.

Дальнейшее регулирование скорости для соответствия тепловой нагрузке часто осуществляется с помощью частотно-регулируемых приводов на двигателе или двухскоростных двигателей.

Сопла

Сопла являются сердцем любой градирни.

Они необходимы для равномерного распределения воды по заправочному пакету таким образом, чтобы обеспечить равномерное соотношение жидкость-газ (вода-воздух) по всему заправочному пакету. Это необходимо для максимизации теплопередачи внутри упаковки. Типичные форсунки имеют фиксированные отверстия (отверстия, через которые течет вода) и создают круглую форму, обычно неравномерно распределенную.

Фиксированная диафрагма создает фиксированную схему при определенном расходе. Меньше поток – меньше рисунок. Больше потока – больше рисунок. Они размещаются так, что их узоры перекрываются, чтобы обеспечить покрытие всей области заливки, но распределение неравномерно. Более плотный рисунок обеспечивает более равномерное распределение, но требует большего количества сопел, расположенных ближе друг к другу с меньшими отверстиями для более низкой скорости потока на сопло. Форсунки меньшего размера более подвержены засорению, что ухудшает равномерность распределения. Большинство градирен, больших или малых, используют сопла с фиксированным отверстием 1–2 дюйма и регулярно проверяют их на предмет засорения, чтобы обеспечить максимальную эффективность.

Существует несколько форсунок, предназначенных для работы в качестве форсунок с регулируемым расходом, которые могут поддерживать почти постоянную схему распыления в широком диапазоне расхода. Это полезно в системах с переменным расходом технологического процесса. Без этой функции снижение расхода привело бы к образованию областей в оросителе, которые не получают воду, а воздух проходит в обход без какого-либо охлаждения. В другие зоны поступает так мало воды, что она полностью испаряется и оставляет накипь, которая перекрывает поток воздуха и еще больше снижает производительность. Хорошая конструкция сопла, размещение и техническое обслуживание имеют важное значение для тепловой мощности и эффективности градирни.

Водный бассейн

, где собирается охлажденная вода

Здесь собирается охлажденная вода после того, как она проходит через наполнитель и направляется в циркуляционный насос системы. Обычно он занимает всю площадь градирни, за исключением некоторых приложений с принудительной тягой.

Затраты на покупку и эксплуатационные расходы

Просмотреть руководство по сравнению

Использование воды

Испарение уменьшает количество воды в циркулирующей жидкости и требует замены (добавочной воды), чтобы система не работала всухую. Подумайте о кастрюле с водой, оставшейся на огне до тех пор, пока вся вода не испарится. На сковороде останется осадок твердых частиц. Это растворенные твердые вещества, которые содержались в воде и не переносятся в воздух посредством парообмена, поскольку они представляют собой твердые вещества, а не пар. В градирне, которая имеет постоянную подпитку для восполнения потери воды при испарении и поддержания объема циркулирующей жидкости, остающиеся растворенные твердые вещества увеличивают концентрацию растворенных твердых веществ в циркулирующей жидкости.

Если эту концентрацию растворенных твердых веществ не контролировать, в конечном итоге концентрация превысит способность воды удерживать ее в растворенном состоянии (точка насыщения воды), и эти твердые вещества начнут осаждаться и образовывать твердые частицы. Эти частицы следует избегать или удалять, чтобы предотвратить загрязнение наполнителя градирни и образование накипи на стенках теплообменника. Накипь на стенках теплообменника снижает способность теплообмена. Засорение наполнителя снижает поток воздуха через наполнитель и снижает теплообменную способность градирни. Это необходимо предотвратить для поддержания эффективности системы отвода тепла.

Операторы градирен предотвращают осаждение твердых частиц, поддерживая концентрацию растворенных твердых частиц в циркулирующей воде чуть ниже ее точки насыщения. Это делается путем выбрасывания части концентрированной воды и разбавления оставшегося объема «свежей» (подпиточной) водой. Этот процесс называется продувкой.

Концентрация растворенных твердых веществ определяется путем измерения электропроводности оборотной воды. Чистая вода имеет проводимость, близкую к нулю. Это растворенные в воде твердые вещества, которые проводят электричество. Увеличение концентрации растворенных твердых веществ приведет к увеличению проводимости.

Продувка начинается, когда проводимость достигает точки, близкой к точке насыщения циркулирующей воды. Открывается сливной кран, и вода сливается из системы. В то же время в систему впрыскивается подпиточная вода для поддержания объема системы, а подпиточная вода разбавляет концентрацию оборотной воды. Когда проводимость оборотной воды снижается до заданного значения, сливной клапан закрывается и продувка прекращается. Дальнейшее испарение воды в градирне будет повышать проводимость циркулирующей воды до тех пор, пока она снова не достигнет значения, при котором начинается продувка, и процесс повторяется.

Химическое использование

Использование той или иной формы биоцида необходимо для предотвращения биологического роста в градирне. Чаще всего это какое-то соединение хлора или брома. Это также можно сделать с помощью озона или ультрафиолетового света. Можно использовать все, что убьет биорост.

Коррозия возникает в любой системе теплой воды, где присутствует кислород. Оба в изобилии в градирне. Химикаты добавляются в воду для противодействия коррозии, но теряются во время продувки и требуют замены.

Чтобы свести к минимуму продувку, добавляются химикаты для увеличения емкости растворенных твердых веществ в воде без образования накипи. Другие химические вещества используются для стимулирования осаждения растворенных твердых веществ и поддержания их во взвешенном состоянии вместо образования накипи.

Объем химической обработки определяется стоимостью химикатов по сравнению со стоимостью подпиточной воды для продувки и стоимостью удаления продувки. Иногда любая продувка является неприемлемой с экологической точки зрения, и стоимость химикатов больше не является фактором. Это все, что нужно.

Электрическое использование

На электрический КПД градирни (кВт/тонна охлаждения) влияет КПД двигателя, напор насоса, эффективность вентилятора, распределение воды, конструкция градирни, конструкция наполнителя, но в наибольшей степени зависит от наполнителя размер. Если вы хотите более эффективную башню, купите башню побольше. Распределение потока воды по большей площади наполнителя увеличит площадь обмена пара между водой и воздухом и уменьшит расход воздуха на квадратный фут наполнителя, тем самым снизив давление, необходимое для перемещения воздуха через наполнитель. Более крупная градирня, охлаждающая ту же тепловую нагрузку, будет делать это с меньшей мощностью вентилятора.

Градирня, которая может поддерживать смоченный наполнитель при уменьшении скорости потока, по существу предоставит владельцу градирню большего размера для более низкой скорости потока и уменьшит мощность вентилятора, необходимую для охлаждения нагрузки. В градирне с постоянным расходом перепад давления воздуха не уменьшится, так как сопротивление, вызванное потоком воды, не изменилось.

Все градирни требуют переменной мощности вентилятора в зависимости от нагрузки и условий окружающей среды по влажному термометру. Чтобы предотвратить потерю энергии из-за переохлаждения технологической воды, вентиляторы можно отключить и/или использовать двухскоростной двигатель. Самый эффективный способ привести мощность вентилятора в соответствие с текущей нагрузкой и влажным термометром — это использовать привод с регулируемой скоростью и управлять вентилятором с нужной скоростью для поддержания постоянной температуры холодной воды. В большинстве новых градирен используется эта технология VFD.

Стоимость технического обслуживания

Градирня отлично очищает воздух. Любой мусор, грязь или бактерии, находящиеся в поступающем атмосферном воздухе, остаются в градирне. Поэтому с его накоплением нужно бороться. Более крупный и плотный материал будет оседать в бассейне, где скорость воды замедляется. Часть материала останется во взвешенном состоянии и уйдет с продувочной водой. Бактерии, которые находят убежище в отложениях в бассейне или в накипи, образующейся на наполнителе, образуют колонию и высвобождают в систему больше бактерий. Легионелла в градирне является серьезной проблемой. Осадок в бассейне необходимо удалять механическим способом, чтобы ликвидировать питомник биороста. Частота зависит от загрязненности окружающего воздуха и способности систем фильтрации его удалять. Сам материал часто представляет собой биологическую опасность, и для его удаления требуется специальный персонал и обучение.

Отказ механической системы представляет собой наибольшую угрозу способности градирни отводить технологическую тепловую нагрузку. Без работающего вентилятора градирня практически бесполезна, и процесс будет остановлен из-за перегрева. Подшипники двигателя должны быть смазаны. Механические редукторы нуждаются в замене масла. Соосность двигателей с коробками передач должна поддерживаться для продления срока службы муфт трансмиссии. Вентиляторы с ременным приводом должны поддерживать натяжение и выравнивание ремня, а подшипники должны быть смазаны. Необходимо поддерживать балансировку вентилятора, чтобы предотвратить вибрацию, вызывающую выход из строя подшипника. Электрическая инфраструктура двигателей должна поддерживаться во избежание ослабления соединений, токов перегрузки и ложных срабатываний.

Распределительные форсунки должны быть проверены на предмет засорения и износа, а также очищены или заменены, чтобы обеспечить надлежащее покрытие наполнителя водой. Каплеуловители над распределительной сетью следует проверять на наличие повреждений и утечек, чтобы обеспечить их надлежащую работу.

Химическая обработка должна находиться под постоянным контролем, чтобы обеспечить надлежащий контроль образования накипи и устранения биологического роста. Если любой из них начинает загрязнять засыпку, необходимо принять немедленные меры по очистке засыпки для поддержания эффективности градирни. Очистка может производиться химическим способом наряду с фильтрацией. В некоторых случаях наполнитель необходимо снять и механически очистить или заменить. Это потребует отключения башни на длительный период времени. Несколько вышек сотовой связи могут поддерживать технологическое охлаждение, когда ячейка отключается на техническое обслуживание. Одиночные вышки сотовой связи потребуют остановки процесса.

Большая часть этого технического обслуживания потребует отключения башни для доступа к оборудованию. Все описанное здесь техническое обслуживание должно выполняться при отключенной градирне в целях безопасности операторов. Все эти услуги должны выполняться персоналом, обученным обслуживать конкретное оборудование и выполнять их безопасным образом.

Устойчивое развитие

Защита окружающей среды и ее ценных ресурсов сейчас важнее, чем когда-либо. В то же время большинство компаний по-прежнему нацелено на достижение максимальной эффективности. Проблема в том, что эти две концепции и практики иногда могут противоречить друг другу. Чтобы достичь наивысшего уровня эффективности, вы иногда жертвуете устойчивостью и заботой об окружающей среде.