Градирня устройство: Что такое градирня и как она работает?

Например, если требуется температура охлаждаемой жидкости ниже температуры окружающей среды, предпочтительнее будет испарительная система: в этом случае минимальный теоретический предел охлаждаемой жидкости составляет, как мы видели, температура воздуха по влажному термометру .

С другой стороны, сухие системы основаны на физическом обмене, который гораздо менее эффективен, чем обмен скрытой теплотой испарения. Ограничение в данном случае накладывается температурой охлаждающей жидкости, а именно окружающего воздуха. Где это достаточно для охлаждения жидкости до температуры выше температуры окружающей среды, следует использовать воздушный охладитель.

Третий вариант заключается в разработке адиабатической системы , в которой желательна температура жидкости, равная или немного ниже температуры окружающей среды.

Все это помогает показать, что не существует такой вещи, как система охлаждения «на все времена года»: сделать правильный выбор, исходя из конструктивных требований и условий окружающей среды, значит оптимизация энергопотребления, сокращение необходимого пространства и обеспечение условий, при которых системы могут работать наилучшим образом.

Чиллеры — отдельная тема: в данном случае, однако, речь идет об устройствах, в которых для достижения охлаждения используются специальные механические компоненты (компрессоры, испарители) вместо «природных» элементов, таких как воздух или вода.

>> Узнайте о сравнительных преимуществах испарительного и адиабатического охлаждения

2. Градирни: размеры и компоненты

Мы узнали, что такое испарительные градирни и какой (простой) физический принцип они используют для поддержания высокой производительности.

Теперь мы рассмотрим, как они устроены, и, более конкретно, критерии, используемые для определения их размера.

2.1. Как определить размер градирни: важность температуры по влажному термометру

Размер испарительной градирни определяется несколькими фундаментальными параметрами. К ним относятся:

• рассеиваемая тепловая мощность;
• температура воды на входе в градирню;
• температура на выходе, которую необходимо достичь;
• термогигрометрические условия (т. е. температура и влажность) в месте установки.

Эта информация особенно важна для определения правильного размера. Это позволяет определить именно этот параметр температура по влажному термометру , которая, как мы видели, определяет «наихудшие» условия окружающей среды в месте установки и минимальную температуру, которой может достичь вода, охлаждаемая испарительной градирней.

В этих условиях-пределах проектные температуры, необходимые для рассеивания тепловой нагрузки, создаваемой системой, должны быть гарантированы. Как только определена эталонная температура смоченного термометра (в среднем примерно на 10°C ниже, чем температура окружающей среды), становится ясно, что подход , необходимый для выхода воды, будет меньше, а испарительная колонна, необходимая для его достижения, будет больше. Под «приближением» мы подразумеваем разницу между температурой смоченного термометра и температурой охлажденной воды.

Обычно приближение от 2-3°C до 5-6°C полностью удовлетворяет потребности большинства современных объектов.

>> Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о размерах башни для вашего объекта

2. 2. Компоненты градирен и используемые материалы

Теперь мы подошли к основным компонентам , которые характеризуют испарительные градирни открытого или закрытого типа.

• Основная защитная и опорная конструкция для испарительной колонны: она может быть изготовлена ​​из листового металла, стекловолокна или обоих материалов. Для очень больших промышленных или гиперболических башен также используется цемент.
• Поверхность теплообмена (в градирнях с открытым контуром) или змеевик теплообменника , как правило, с пучками гладких труб (в градирнях с замкнутым контуром): это «сердце» испарительной градирни. По сути, это компоненты, через которые происходит теплообмен между водой и воздухом.
• Осевые или центробежные вентиляторы : это единственная движущаяся механическая часть и компонент, который «вынуждает» испарение воды, необходимое для достижения охлаждения. Выбор осевого или центробежного вентилятора в зависимости от условий проектирования важен для достижения наиболее эффективной работы и минимального энергопотребления системы. Давайте посмотрим на критерии.
• Система распределения воды , обычно состоит из рампы из труб и форсунок. Позволяет распределять охлаждаемую воду по поверхности теплообмена (градирни открытого типа) или по змеевику теплообменника (градирни закрытого типа).

Каплеуловитель , расположенный непосредственно перед вентилятором. Он служит для удержания капель воды, которые в противном случае были бы вынесены наружу потоком воздуха, создаваемым вентилятором.

Кроме того, природа охлаждаемой воды сильно влияет как на выбор строительных материалов, используемых, как указано выше, так и на наиболее подходящий тип поверхности теплообмена. Для особенно агрессивной или кислотной воды предпочтительнее использовать коррозионно-стойкие материалы или стекловолокно , последнее по своей природе не подвержено влиянию большинства химических реагентов.

С другой стороны, если вода может быть загрязнена технологическим процессом, увлекая за собой мутность или другие загрязняющие вещества, в том числе органического происхождения, необходимо выбрать наиболее подходящий тип поверхности теплообмена из имеющихся: от необрастающей , к вертикальным непересекающимся каналам, к классическим «сплэшным» пакетам, основанным на принципе каплеотделение .

>> Свяжитесь с нами для получения информации об обслуживании компонентов вашей башни

2.3. Отвод и подпитка

Как упоминалось выше, испарительные градирни достигают своей цели охлаждения воды за счет принудительного испарения определенного количества воды. Количество испарившейся воды прямо пропорционально количеству рассеиваемой теплоты : более конкретно, примерно 1 литр воды теряется на каждые 600 ккал рассеиваемой тепловой нагрузки.

Это неопровержимый физический факт и представляет собой один из немногих «критических» аспектов, которыми необходимо управлять, в явно положительном балансе испарительных систем по сравнению с другими технологиями охлаждения.

Для достижения охлаждения испарившаяся вода должна быть реинтегрирована в контур : желательно, чтобы это выполнялось путем кондиционирования воды таким образом, чтобы отложения накипи и отложения вообще не возникали в контуре . Это связано с тем, что концентрация соли , содержащиеся в испаряющейся воде, растворяются в оставшейся воде, медленно увеличивая концентрацию. Короче говоря, важно контролировать эту концентрацию и следить за тем, чтобы определенные пределы не превышались: обычно для этой цели более чем достаточно подходящей обработки известковым налетом и частичного стравливания воды , содержащейся в контуре .

В то время как испаряемая вода является функцией рассеянного тепла и, следовательно, не может быть изменена в количественном выражении, вода, определяемая как «сбрасываемая», может быть изменена и служит для поддержания количества растворенных солей в определенных пределах.

Спуском можно управлять «эмпирически», стремясь к тому же, что и испарению (коэффициент концентрации «2»). Или его также можно контролировать, постоянно контролируя качество воды, содержащейся в контуре, особенно параметр электропроводности.

Контроль проводимости с помощью специальной обработки известковым налетом, а затем надлежащее управление отводом позволяет сократить количество воды, которая теряется впустую. Мало того, это также позволяет поддерживать эффективность системы в идеальном состоянии и увеличивает интервалы между техническим обслуживанием и заменой компонентов, подверженных износу. Таким образом, идеальным решением может быть выбор «интегрированного» решения для вашего объекта, т. е. комплектов, которые, помимо одного испарительного блока, также включают в себя специальное оборудование для контроля и управления водой. Еще лучше, если они будут предложены непосредственно производителем: таким образом, они могут быть подходящими с точки зрения материалов и специально разработанными для машины, которую они обслуживают.

>> Щелкните здесь, чтобы узнать об интегрированных системах для управления водой градирни

используется в следующих типах установок:

• производство энергии;
• кондиционирование воздуха в общественных зданиях;
• холодильное оборудование;
• промышленный;

Эта последняя область, безусловно, представляет собой сектор, в котором наиболее часто используются испарительные башни, прежде всего для электростанций средней и большой мощности .

3.1. Испарительные градирни: оптимальное решение для более высоких уровней мощности

Все остальные системы охлаждения , включают ли они воздушные, адиабатические или холодильные агрегаты, представляют собой возможную альтернативу, когда рассеиваемая тепловая мощность относительно невелика, ниже 1 МВт в качестве эталона. Однако они становятся крайне неэкономичными, когда речь идет о значительно больших мощностях, даже в несколько МВт.

В промышленности используются как градирни открытого, так и закрытого типа : в последнем случае охлаждаемая жидкость (вода или смесь воды и гликоля) циркулирует внутри змеевика, изготовленного из гладкой трубы. В свою очередь, он смачивается снаружи, и принудительно испаряемая вода отдает тепло внутренней жидкости.

>> Узнайте о различных градирнях открытого и закрытого типа

3.2. Градирни в сочетании с теплообменниками

Испарительные градирни с замкнутым контуром являются приемлемой альтернативой, когда должно выполняться «косвенное» охлаждение пользователя : а именно, когда жидкость в охлаждающем контуре не загрязняется воздухом.

Тот же тип непрямого охлаждения может быть достигнут с помощью испарительной башни с открытым контуром в сочетании с пластинчатым теплообменником или кожухотрубным теплообменником. Преимущество первой системы состоит в том, что испарительная секция и кожухотрубный теплообменник могут быть размещены в одной машине: преимущества с точки зрения занимаемой площади и стоимости неоспоримы.

3.3. Градирни в сочетании с конденсаторами чиллеров с водяным охлаждением

Испарительные градирни также используются в секторе HVAC и, прежде всего, во всем промышленном и коммерческом холоде: в частности, вместе с конденсатором чиллеров с водяным охлаждением , сегодня больше, чем когда-либо, в абсорбционных единицах.

3.4. Примеры областей применения

Наконец, в качестве примера, вот список из секторы промышленного или гражданского применения , в которых градирни могут выполнять свою функцию рассеивания технологического тепла.

• Атомные, тепловые, геотермальные и угольные электростанции.
• Нефтегазовые заводы: часто используются большие промышленные градирни
• Нефтеперерабатывающие заводы
• Производство пластмасс и термическая обработка металлов (например, сталелитейные и литейные заводы).
• Когенерация и тригенерация
• Системы кондиционирования воздуха в гражданских и промышленных зданиях ( HVAC ).
• Супермаркеты вместе с чиллерами.
• Небольшие производственные системы, такие как кафе-мороженое.

>> Откройте для себя дополнительные тематические исследования охлаждающих башни для разных контекстов

4. Типы эвапорирующих охлаждающих баллов

Мы сейчас появляемся на различных типах. : на этапе проектирования выбор зависит от области применения, для которой они предназначены, или от размера установки.

Наиболее частые переменные, которые могут повлиять на выбор, в основном следующие:

• рассеиваемая тепловая мощность,
• характер охлаждаемой воды,
• тип процесса,
• контекст, в котором происходит установка (гражданское или промышленное),
• особые требования к установке, например, если это новая система или замена.

4.1. Градирни на месте и заводской сборки

Размер системы (с точки зрения рассеиваемой тепловой мощности) указывает на выбор двух систем: «комплектные» испарительные градирни , а именно предварительно собранные на заводе, или « монтируемые на месте». » (устанавливается непосредственно на месте).

Форма может быть изготовлена ​​как из металла, так и из других материалов, «менее чувствительных» к присутствию воды и ее возможному коррозионному воздействию: например, стекловолокно . Последние обычно имеют металлическую конструкцию или пултрузионные профили из стекловолокна, если не из бетона : классические гиперболические башни атомных электростанций.

>> Узнайте больше о градирнях для монтажа на месте

4.2. Стандартные или бесшумные решения

Еще одним элементом, влияющим на выбор наиболее подходящего конструктивного решения, является площадь установки: если говорить о Сектор ОВиК (больницы, торговые центры, системы кондиционирования) предпочтительнее решение с низким уровнем акустического воздействия . Поэтому следует выбирать машину, конструктивно спроектированную так, чтобы иметь низкий уровень шума или, в любом случае, легко заглушить ее.

Если область установки промышленная , ограничения по шуму, хотя и представлены в качестве проектного запроса, безусловно, менее обязательны, и поэтому может быть предложено менее конкретное решение.

>> Узнайте о передовых методах борьбы с шумом

4.3. Что предпочтительнее, центробежные или осевые вентиляторы?

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте вернемся назад во времени.

В прошлом в гражданском секторе существовала тенденция делать выбор в пользу испарительных градирен с центробежными вентиляторами . Осевые вентиляторы предпочитали для промышленных процессов.

Сегодня существуют испарительные градирни с осевыми вентиляторами, которые столь же эффективны, сколь и бесшумны, до такой степени, что эта разница уже не так очевидна.

>> Прочтите о преимуществах центробежного или осевого вентилятора

4.4. Правильное решение для правильной установки: сбор информации

Наконец, также важно знать любые размерные ограничения или ограничения, связанные с другими ранее существовавшими ситуациями, которые могут привести к предпочтительности того или иного выбора.

Например, в случае замены может быть существующий бассейн или пространство, определенное предыдущей установкой, которые необходимо учитывать. Однако такой предел встречается реже или его можно определить по области, в пределах которой предназначена система охлаждения.

Все эти аспекты должны быть обсуждены на этапе сбора данных между Заказчиком и Поставщиком, при этом Поставщик должен взять на себя роль «консультанта» для Заказчика, чтобы предложение могло быть наилучшим как с технической, так и с экономической точки зрения.

 5.

Водоподготовка и техническое обслуживание

Как и все устройства в технологической системе, испарительные башни любого типа также требуют выполнения программы планового обслуживания и, в случае отказа, программы внепланового обслуживания .

Из-за крайней простоты конструкции градирни не требуют особого внимания, за исключением соблюдения некоторых очень простых и эффективных указаний , чтобы гарантировать, что они всегда поддерживаются в оптимальных рабочих условиях.

На самом деле безопасность и эффективность идут рука об руку.

5.1. Водоподготовка градирни

Наиболее деликатные аспекты, безусловно, связаны с характером циркулирующей воды: а именно, не только внимание к типу охлаждаемой воды, но и к тому, как эта вода контролируется и кондиционируется так, чтобы она не портится с физико-химической точки зрения.

Хорошо очищенная вода, избегающая отложений накипи и других отложений в испарительной башне и на установке, также оказывает большое положительное влияние на минимизацию возможного размножения и диффузии органических веществ (водорослей) или бактерий, включая наиболее распространенный и потенциально опасный, который может вызывать легионеллу.

Испарительная градирня clean означает испарительную градирню, которая всегда эффективна, поэтому способна обеспечить максимальную эффективность при минимальном использовании ресурсов, как с точки зрения электроэнергии, так и испаряемой и продувочной воды.

>> Узнайте о передовой практике управления градирнями

5.2. Передовая практика, предоставленная производителем градирни

Очевидно, что компоненты , из которых состоит испарительная градирня, также выигрывают от правильного управления: поверхности теплообмена имеют более длительный срок службы, так же как двигатели и вентиляторы работают в лучших условиях благодаря менее агрессивная вода, которая может вызвать износ наиболее чувствительных деталей.

Что касается практики, которой необходимо следовать для достижения этого состояния, обычно достаточно соблюдать специальные указания , предоставленные производителем в отношении периодических проверок и технического обслуживания, а также физико-химические параметры, которые необходимо соблюдать для вода в циркуляции. Тем не менее, существуют более общие рекомендации, часто также упоминаемые в руководствах производителей, которые содержат «передовой опыт», действительный для всех систем, в которых используются испарительные башни: престижные организации в этом смысле включают Eurovent, Институт технологий охлаждения, Ассоклима (Конфиндустрия) .

Это полезные беспристрастные предложения для оптимальной работы всей системы.

>> Узнайте о передовых методах управления испарительным охлаждением 

Ресурсы

См. все источники

Системы водяного охлаждения и градирни

Системы водяного охлаждения и градирни

Компания Blackhawk Equipment предлагает множество типов систем водяного охлаждения, точно соответствующих вашим промышленным требованиям к охлаждающей воде. Blackhawk также помогает проектировать и устанавливать индивидуальные градирни. Наиболее популярными типами систем водяного охлаждения являются сухая жидкость , закрытые испарительные и открытые испарительные градирни .

Что такое градирня? Градирни представляют собой особый тип теплообменника, который позволяет воздуху и воде проходить мимо друг друга, чтобы снизить температуру горячей воды , используемой в промышленном оборудовании для производства. В процессе охлаждения небольшое количество воды испаряется и снижает температуру жидкости, циркулирующей по конструкции градирни. По сути, производственное оборудование нагревает воду по мере ее использования, а градирня снова охлаждает ее, чтобы ее можно было снова использовать в том же процессе, что и в контуре, и ценная вода не тратится впустую.

Федеральные нормы теперь требуют ежегодного двухпроцентного снижения интенсивности использования воды для промышленных целей, поэтому очень важно установить систему градирни, соответствующую этим и другим местным постановлениям. Хорошо спроектированная градирня и система очистки воды могут также удалять отложения минералов, коррозионно-активные элементы и контролировать рост микробов, что делает систему более эффективной и позволяет ежегодно экономить тысячи долларов на эксплуатационных расходах.

Градирни бывают разных размеров в зависимости от конкретных потребностей и количества тепла, которое необходимо отвести от объекта. От небольших блоков, которые помещаются на крыше здания, до автономных конструкций, построенных с учетом точных спецификаций и условий. Точная требуемая охлаждающая нагрузка зависит от того, сколько тепла необходимо отвести, и часто зависит от относительной влажности воздуха в данном месте. Blackhawk Equipment установила системы градирен для различных отраслей промышленности, включая нефтяную, энергетическую, пищевую промышленность и производство напитков, а также различные производственные предприятия в Колорадо, США и за рубежом.

Градирни с сухой жидкостью

Градирни с сухой жидкостью работают за счет передачи тепла через теплообменник, который отделяет рабочую жидкость от окружающего воздуха. Это передает тепло теплообменником с удлиненными ребрами. Вентилятор приводится в действие электродвигателем. В результате сухие градирни не потребляют воду и используются в самых разных областях. Подробная информация включает:

• Герметичная замкнутая система под давлением
• Использует окружающий воздух через теплообменник для отвода тепла  
• Размер соответствует удельной тепловой нагрузке
• Предварительно собран и подключен для легкой установки
• Охладители подгонки для неожиданно высоких температур окружающей среды или для поддержания температуры жидкости в соответствии со спецификациями, доступные в корпусе с трубкой или пластине и раме

Закрытые испарительные градирни

В градирнях замкнутого цикла воду часто смешивают с гликолем, чтобы получить жидкость, изготовленную в соответствии с вашими требованиями. Эта жидкая смесь движется через змеевик по всей градирне и не подвергается непосредственному воздействию воздуха. Закрытые градирни в основном используются там, где поверхность должна быть чистой и свободной от загрязняющих веществ, частиц или других потенциальных химических веществ в воздухе. Ключевым преимуществом является то, что в процессе конденсации воды не образуется накипь, что обеспечивает более высокую эффективность и меньшее время простоя при техническом обслуживании. Детали включают:

• Водно-гликолевая смесь циркулирует между тепловой нагрузкой и испарительным охладителем через насос/модуль управления в сборе
• Предварительно смонтированные на заводе трубопроводы и электропроводка для легкой установки
• Лучше всего использовать в местах с высокой температурой окружающей среды и низкой влажностью
• Доступен с осевыми вентиляторами, центробежными вентиляторами, циклическими вентиляторами, заслонками и нагревателями
• Снижает высокие расходы на воду и канализацию

Открытые испарительные и изготовленные на заказ градирни

Открытые испарительные градирни часто изготавливаются на заказ в соответствии с точными спецификациями и пользуются большой популярностью из-за общей экономической эффективности и возобновляемого характера процесса. Открытые испарительные градирни используют воду для охлаждения здания или объекта за счет рециркуляции воды, возвращаемой в градирню после сбора тепла.