Типы градирен, их преимущества и недостатки, рекомендации по эксплуатации. Градирня: схема устройства и принцип действия

Типы производственных градирен

Целью установки градирни на промышленных предприятиях является охлаждение больших объёмов воды при помощи воздушного потока. Отсутствие других охладителей, кроме воздуха, отличает градирню от других устройств этого типа.

Классификация градирен

По принципу действия производители различают следующие типы градирен:

• Испарительные водоохладители — открытая установка.
• Сухие градирни — закрытая конструкция.

Градирни открытого типа работают благодаря разбрызгиванию горячей воды и её смешиванию с охлаждённым наружным воздухом. При этом часть оборотной воды превращается в пар и уносится вместе с горячим воздухом за пределы градирни. Оставшаяся в резервуаре вода охлаждается.

Устройство открытой градирни

Сухая градирня охлаждает воду путём прохождения жидкости внутри закрытого отсека, где она принудительно обдувается потоками наружного воздуха. Вода проходит внутри трубок радиатора с ребристой поверхностью, что исключает прямой контакт жидкости с воздухом. Такие водоохладители позволяют поддерживать чистоту обрабатываемого материала и не вызывают проблем при установке.

Устройство закрытой градирни

Испарительные (мокрые) градирни

Оснащены специальным оросителем, отделителем капель, водосборным баком, теплообменниками, вентилятором и коллектором. Среди преимуществ оборудования отмечают высокую экономию потребления электроэнергии (до 80 %), надежность системы, малый расход материалов и минимальные ремонтные траты. Градирня данного типа имеет длительный срок службы — до 30 лет. К минусам относят сложность промывки и очистки, нарастание водяных отложений на поверхности труб.

Испарительные градирни так же различают по типу перемешивания:

• Оросительные (насадочные): поперечноточные и противоточные.
• Безнасадочные: брызгальные и эжекционные.

Брызгальные градирни, или брызгальные бассейны отличаются от эжекторных давлением, под которым происходит процесс разбрызгивания.

Вентиляторные градирни

Для подачи воздуха в башню встраивают вентиляторы. Их лопасти в процессе движения через специальные отверстия втягивают воздух. Вода по мере охлаждения стекает в бассейн, а пар вместе с водяной взвесью выходит в атмосферу через диффузор. Чтобы технологическая вода не испарялась слишком быстро, сверху градирню закрывают системой каплеуловителей. Вентиляторные модификации признаны одними из самых эффективных. Вода охлаждается быстрее, чем при использовании других методов. Отсутствуют ограничения для установки по климатическим условиям. Оборудование считается ремонтопригодным, в том числе из-за модульного строения. К недостаткам вентиляторных моделей относят высокую энергоемкость. Для полноценной работы требуется отдельная электроподстанция или генератор.

Мокрые градирни NCT и их применение

Область применения испарительных градирен чрезвычайно широка, но для простоты понимания ее можно разделить на две части:

1. Непосредственное охлаждение технологических процессов(примеры):

• Охлаждение термопластавтоматов в производстве пластика.
• Охлаждение вакуумно-выпарных установок в производстве крахмала, подсолнечного масла, томатной пасты и проч.
• Охлаждение сварочных станков.
• Охлаждение компрессоров сжатого воздуха.

2. Охлаждение конденсаторов холодильных установок (чиллеров)

Самое большое применение градирни находят в области систем кондиционирования воздуха для водяного охлаждения конденсаторов чиллеров мощностью более 500 кВт. Холодильный коэффициент чиллера при замене воздушного охлаждения (Т конденсации = 45-55°С) на водяное охлаждение с помощью градирен (Т конденсации = 30-35°С) вырастает в два раза, а значит снижается электропотребление чиллера в два раза.

Для абсорбционных (работающих на тепловой энергии) и турбочиллеров градирни являются единственным вариантом.Нужно добавить, что цена градирни в два-три раза ниже цены воздушного конденсатора. Именно поэтому большинство крупных систем кондиционирования выполнены на мокрых градирнях (Москва-сити, Кремль, и так далее).

Мокрая градирня. Принцип действия:

Охлаждаемая вода проходит через распределительную систему (1) и подается на форсунки (2), которые распыляют воду над оросителем (3), установленным в корпусе (4)градирни. За счет развитой поверхности оросителя обеспечивается равномерное стекание воды в виде тонкой пленки. При этом обеспечивается эффективное охлаждение воды встречным потоком наружного воздуха.

Небольшое количество воды испаряется, а основной объем охлажденной воды поступает в поддон (5) градирни. Перед возвратом в систему вода проходит механическую очистку в сетчатом фильтре. Для очистки фильтра и обслуживания рабочих механизмов градирни предназначен сервисный люк.

Испарившаяся вода компенсируется открытием клапана подпитки, подключенного к системе водоснабжения. Необходимый минимальный уровень воды в поддоне поддерживается совместной работой реле уровня воды и клапана подпитки.При аварийном превышении допустимого уровня, избыточная вода удаляется из градирни через переливной трубопровод.

Для защиты воды в поддоне градирни от замерзания, предусмотрена установка ТЭНов с управлением по термостату.

Принцип работы градирни для охлаждения воды

Принцип работы градирни устроен следующим образом:

• Насос переводит нагретый хладоноситель на режим охлаждения.
• Воздух окружающей среды, более холодный, чем температура нагретого носителя холода и проходящий через рёбра теплообменников с помощью вентиляторов охлаждает трубки, сводя с них тепло теплообменника. Вследствие этих процессов, температура хладоносителя, протекающего в трубках опускается к низким отметкам.
• Охлажденный хладопоставщик из теплообменников поступает в трубопровод откуда доносится до конечной точки. В предложенной выше схеме помимо основных составляющих, представлена дополнительная опция- система орошения, понижающая температурный режим работы переносчика холода на выходе на несколько градусов. Электромагнитный вентиль позволяет произвести подачу воды на форсунки, распределяющие на теплообменники жидкость, которая конденсируется на них и приняв на себя пыль и грязь, уходит в специальный отстойник, используемый для экономии воды.

Виды и возможности открытых градирен

Испарительные водоохладители устанавливают на большинстве предприятий за счёт низкой стоимости этих конструкций. Однако их нельзя назвать универсальными, так как монтаж такой градирни требует большой открытой площади для размещения. Открытые градирни обладают и рядом других недостатков: загрязнение оборотной воды от наружного воздуха, невозможность установки вблизи зданий и вырабатывание больших масс пара.

Открытые охладительные установки обеспечивают снижение температуры воды путём её непосредственного контакта с воздухом. В зависимости от типа смешивания влаги с воздухом, производители выделяют несколько типов испарительных градирен:

• Насадочные (поперечноточные и противоточные) .
• Эжекционные.

Мокрые водоохладители первого типа (их также называют оросительными) создают контакт поступающего воздуха с водой на развитой поверхности оросительного слоя.

При этом, если вода и воздушные массы двигаются в противоположных направлениях, устройство относится к противоточному типу. Если воздух проходит сквозь воду перпендикулярно — это градирня поперечноточного вида.

Поперечноточная градирня

Как уже было сказано, конструкция поперечноточной градирни предполагает горизонтальное направление потоков воздуха и вертикальное стекание воды. Подача воздуха может происходить с одной или с двух сторон конструкции. Вода подаётся сверху из резервуара и стекает под собственным весом вниз по слою оросителя. За счёт большого количества поступающего воздуха, вода превращается в пар и охлаждается.

Противоточные градирни

Водоохладители, в которых жидкость и воздушный поток двигаются параллельно друг другу, но в противоположных направлениях, называют противоточными. Они делятся на два больших типа: башенные и вентиляторные градирни. Все модели противоточного типа имеют в конструкции трубопровод для подачи воды, ороситель для её разбрызгивания и резервуар для сбора охлаждённой жидкости. Воздух подаётся через естественные отверстия оросителя. Если подача идёт в режиме самотёка – это башенная конструкция, если нагнетается, то вентиляторная градирня.

1. Конструкция вентиляторных градирен представляет собой внешний корпус с вентилятором в верхней части. Под ним расположен водоуловитель, система подачи воды с соплами, ороситель и резервуар. Внизу конструкции расположены отверстия для поступления воздуха. Отличие вентиляторных градирен по принципу работы состоит в том, что движение воздушного потока наверх обеспечивается за счёт тяги вентилятора. Чтобы большая часть влаги не испарялась, перед вентилятором устанавливают сетку-водоуловитель. Задерживаясь на ней, вода вновь стекает в резервуар.

2. Башенный водоохладитель представляет собой большую железобетонную или металлическую трубу, выполненную в форме конуса. Внутри этой конструкции находится резервуар для воды, система подачи жидкости и воздуха и ороситель. Благодаря конусовидной конструкции, воздух, попадающий в отверстия внизу башни, двигается вверх и смешивается с водой под естественной тягой. Такой вид градирен достаточно экономичен, но масштабы охладительной установки создают проблемы для её установки на небольших предприятиях.

Эжекционная градирня

Эжекционные градирни отличаются от других подобных конструкций тем, что для подачи воды в зону охлаждения используются трубопроводы с высоким давлением и соплами (эжекторами). Жидкость разбрызгивается внутри градирни, проходя сквозь эжекторы под большим напором. Далее, в отсек под давлением поступает воздушный поток, где он смешивается с каплями воды.

Главным преимуществом установки с эжекторами является отсутствие ограничений в температуре нагрева воды перед её охлаждением. Сопла трубопровода более устойчивы к воздействию высоких температур в отличие от обычных оросителей, которые устанавливаются в других моделях водоохладителей. Однако у такой конструкции существует серьёзный недостаток – здесь необходимо постоянно поддерживать высокий уровень давления.

Принцип работы сухой градирни

Сухие градирни являются результатом научных разработок венгерских учёных. Изначально они были предназначены для охлаждения конденсаторов на электростанциях. В России существует свой аналог сухих градирен — аппараты воздушного охлаждения, которые снижают температуру используемых в производстве жидкостей.

Закрытая сухая градирня применяется для охлаждения воды и конденсата, путём прохождения жидкости через сеть оребренных трубок, обдуваемых потоками воздуха. Для регулировки температуры и тяги они могут быть оборудованы вентиляторами или вытяжными конструкциями. Сухие градирни могут применяться как для охлаждения конденсата на производстве, так и непосредственно при работе с жидкими материалами. Во втором случае, преимущество закрытого охладителя состоит в изоляции воды от внешних загрязнений.

Охлаждение в сухой градирне происходит без непосредственного контакта воды и воздушного потока. Воздух обдувает ребристую поверхность трубок радиатора, благодаря этому снижается температура жидкости, проходящей по трубкам. Для большей эффективности в некоторых моделях идёт дополнительное орошение трубок водой.

Радиаторы с ребристой поверхностью могут иметь различную конструкцию. Как правило, их изготавливают из стали или алюминия – тонких, но устойчивых к нагреву металлов. Наиболее качественными считаются радиаторы из медных трубок, однако градирни с такими деталями стоят довольно дорого.

Сухая градирня незаменима на тех предприятиях, где к охлаждаемой жидкости предъявляются высокие требования чистоты и качества. В испарительных установках вода загрязняется, вступая в непосредственный контакт с воздухом. Закрытый тип воздухоохладителя подойдёт и для тех производств, где необходимо охлаждать воду высоких температур (вплоть до кипящих жидкостей). Оросители открытых установок не способны справиться с такой нагрузкой.

В других случаях, более выгодным и эффективным будет использование вентиляторных градирен, так как расход воздуха в открытых установках будет меньше.

Классификация и виды градирен. Особенности конструкции и эксплуатации

Принцип работы градирни любого типа основан на охлаждении воды или другой жидкости атмосферным воздухом. Воздух в данном случае выступает в качестве хладагента, что отличает градирню от других видов холодильных установок.

На сегодняшний день существует несколько разновидностей и типов градирен для охлаждения, которые классифицируются по различным параметрам.

Градирни открытого типа

В испарительных градирнях открытого типа происходит непосредственный контакт окружающей среды с оборотной водой. Горячая вода разбрызгивается через форсунки и охлаждаться центробежными или осевыми вентиляторами.
По наличию оросителя открытые мокрые градирни делятся на эжекционные и оросительные.

Открытые эжекционные градирни

Промышленная градирня эжекционного типа состоит из стального корпуса с трубопроводом, через который поступает вода в виде мелкодисперсной пыли. Благодаря высокой скорости водяного потока он затягивает наружный воздух, который смешивается с водой и охлаждает ее.

В эжекционных градирнях жидкость распыляется под давлением примерно в 4-7 бара. Благодаря этому капли получаются очень маленького размера (не более пятой части миллиметра), но движутся с высокой скоростью (около 18 метров в секунду). Водяной поток смешивается с атмосферным воздухом, в результате чего происходит нужный теплообмен.

Главное преимущество эжекционных градирен – возможность охлаждать воду с высокой температуры. При необходимости она может охлаждать воду, температура которой превышает 60°С (ороситель не выдерживает подобных температур).

Однако их широкому распространению мешает сразу несколько недостатков:

Для работы нужно создать в эжекционной градирне высокое давление. Для этого используются водяные насосы, которые должны быть достаточно мощными. Если эффективная работа вентиляторной градирни возможна при мощности насоса, например, в 45 кВт, то в эжекционной градирне понадобится насос с мощностью в два-три раза больше. Помимо больших расходов, это также приводит к повышенному износу трубопроводов подачи воды.
Зимой эксплуатация эжекционных градирен практически невозможна. Мелкодисперсная водяная пыль быстро замерзает, что требует организации байпасирования.
Эжекционные градирни приводят к большому расходу воды в результате ее уноса. Использование водоуловителей на выходе воздушного потока невозможно, так как это сильно ухудшает эффективность работы.

Эжекционные промышленные градирни рекомендуется использовать только в том случае, если вам обязательно необходимо охлаждать очень горячую воду или ее незначительное количество.

Оросительные градирни

Конструктивно оросительные градирни состоят из системы подачи нагретой жидкости с сетчато-пленочным оросителем и бассейном, куда стекает остывшая жидкость. В градирню подается теплая вода, которая распыляется через сопла на ороситель. Поступление воздушного потока осуществляется либо за счет естественной тяги (в башенных моделях), либо с помощью вентиляторов (в вентиляторных градирнях). Обе разновидности имеют похожее внутреннее устройство.
В оросительных градирнях используется специальный оросительный слой для большего контакта воды с воздухом, поступающим через воздухозаборные окна. Вода стекает пленкой или каплями на оросительный слой, охлаждается и испаряется, то есть, обмен тепловой энергии происходит по всей поверхности каждой капли воды. Теплый воздух при этом отводится из градирни.

Оросительные градирни делятся на два типа: башенные и вентиляторные.

Башенные градирни

Градирни ТЭЦ — типичные башенные градирни. Они предназначены для охлаждения значительного количества жидкости на небольшую температуру (перепад около 5-10°С) без использования электроэнергии. Работают на естественной тяге, в отличие от вентиляторных. Башенная градирня представляет собой конструкцию из металла или железобетона, которая имеет вид усеченного конуса.

Внутри располагаются такие элементы, как:

• система, подающая воду;
• ороситель;
• резервуар.

Атмосферный воздух поступает внутрь через отверстия внизу сооружения, проходит через трубу и ороситель за счет природной тяги и охлаждает воду. Тяга создается благодаря разнице между удельным весом поступающего воздуха в градирню и нагретого, выходящего из нее, а также благодаря высоте и конструктивным особенностям башни.

Чаще всего башенные градирни используются для охлаждения воды на больших промышленных предприятиях, таких как теплоэлектростанции или АЭС.

Экономичная эксплуатация промышленных башенных градирен довольно выгодна, однако их строительство требует немалых затрат и большой площади для размещения.

Вентиляторные градирни

Вентиляторные градирни (вентиляционные) – это устройства для охлаждения оборотной воды воздухом, нагнетаемым с помощью вентилятора.

Жидкость, которую требуется охлаждать, разбрызгивается на ороситель, после чего стекает в накопитель. Воздух для охлаждения подается через нижнюю часть корпуса и далее идет вверх за счет работы вентилятора. Уменьшение потерь воды достигается посредством монтажа каплеуловителя, который находится на пути воздушного потока.

Использование различных вариантов оросительных блоков и вентиляторов разной мощности позволяет использовать градирни этого типа во многих отраслях промышленности. Наличие регулирующих установок и возможности реверса привода дает возможность эксплуатировать эти испарительные градирни при отрицательной температуре воздуха.

Если говорить о конструкции, то внутри вентиляторных градирен находятся следующие элементы:

• вентилятор с электродвигателем;
• водораспределительная система (каплеуловитель, форсунки, ороситель);
• фильтры;
• фланцы;
• поддон;
• термостат.

В градирнях вентиляторного типа используются два вида вентиляторов: осевые и центробежные. У каждого из которых есть свои преимущества и недостатки.

• С осевым вентилятором отличаются пониженным электропотреблением, но при этом значительно меньшим напором, а значит и меньшим перепадом температур.
• Градирни с центробежным вентилятором создают перепад до 30-35°С, обеспечивая глубокое охлаждение, но при этом их энергопотребление выше.

Вентиляторные градирни также отличаются по исполнению и бывают заводской готовности и строительные.

Их основные плюсы и преимущества:

• максимальная гибкость и настраиваемость конструкции;
• отсутствие намерзания льда в зимний период;
• высокая эффективность охлаждения жидкости;
• простота повседневной эксплуатации и ремонта.

Назначение

В отраслях промышленности, связанных с производством пластмасс и холодильных агрегатов, необходимо обеспечить постоянное охлаждение устройств. С этой целью применяют специальное оборудование – градирню.

Такие конструкции используют для снижения температуры посредством аппаратов теплообменного типа, входящих в состав разных систем оборотного водоснабжения. Первоначально, градирня была придумана для добычи соли методом выпаривания, поэтому в переводе с немецкого она означает «сгущать соляной раствор». В большинстве случаев, градирни устанавливают там, где нет возможности сбрасывать охлажденную воду в естественные водоемы, и отсутствует искусственный пруд.

При работе градирен необходимо использовать различные фильтры, поскольку охлаждающая техническая вода в оборотном процессе нередко несет в себе множество взвешенных частиц: ил, песок, ржавчину, окалину. Эти частицы забивают форсунки и приводят к порче оборудования.

Большинство из существующих градирен, задействованных в системах водоснабжения по оборотному типу, установлены более 30-50 лет назад. Это морально и физически устаревшие конструкции. Раньше при проектировании старались экономить на материалах, не придавая особой важности процессу охлаждения производственного оборудования.

Современные конструкции отличаются высокой производительностью и эффективностью, они проектируются с учетом новых требований к эксплуатации оборудования, возводятся с применением оптимизированных материалов.

Условия для эксплуатации сухой градирни

При каких условиях на промышленном предприятии стоит установить сухую систему водоохладителей? Есть несколько рекомендаций к её эксплуатации:

• Требуется постоянное снижение температуры жидкости – воды, масла или др.
• Температура воды, до которой её необходимо снизить, приблизительно равна температуре воздуха окружающей среды (±3…5 °C) .
• На предприятии невозможно установить градирню открытого типа по следующим причинам: недостаточно места, близкое расположение других зданий, непрочный фундамент.
• Расположение не позволяет использовать оборудование испарительного типа.
• Система используется не в постоянном режиме, нет возможности организовать постоянный приток жидкости.
• Высокая жёсткость воды, которую нельзя использовать в открытом охладителе. Жидкость высокой плотности при испарении способна образовывать накипь и другие загрязнения, которые остаются на стенках прибора и в системах разбрызгивания.
• Нельзя организовать постоянное энергоснабжение открытого водоохлаждающего оборудования.

Комбинация сухой градирни с другими охладительными устройствами

Сухая градирня может использоваться в качестве самостоятельного охладителя воды, или совместно с другим прибором данного типа — чиллером. При этом устройства будут дополнять друг друга, работая с изменяющейся производительностью в соответствии с температурой среды и планируемым уровнем охлаждения жидкости. Принцип действия таких парных установок состоит из двух этапов:

• Вода поступает в сухую градирню, где её температура постепенно снижается.
• Жидкость следует в отсек чиллера, который отлаживает температурные показатели до установленной отметки.

Преимущество комбинированной эксплуатации градирни и чиллера состоит в экономии средств и электроэнергии. Чиллеры с предварительным охлаждением стоят дороже и имеют большую мощность, нежели те модели, которые получают уже холодную воду из градирни и доводят её до нужной температуры.

Устройство и принцип действия градирни

Градирня вне зависимости от способа работы состоит из каркаса, емкости для сбора воды, систем распределения жидкости и прокачки воздуха. Еще один обязательный элемент — устройство охлаждения (орошения). Принцип действия градирни следующий:

• вода, нагретая до 45-50°С, самотеком или под давлением поступает на устройство распределения. Это — комплекс труб, оснащенных специальными соплами для разбрызгивания;
• капли воды разбиваются на брызги диаметром не более 2-3 мм. Они распределяются по большой площади и стекают на систему орошения. Сюда же через специальные окна подается воздух, в том числе под давлением;
• потоки перемешиваются. Вода отдает свое тепло воздушным массам и частично испаряется;
• смесь пара и воздуха поступает в атмосферу. Охлажденная же вода стекает в специальный бассейн или резервуар для последующего повторного использования.

Основные отличия между типами градирен — в способе подачи воздуха. Если в башенных модификациях он поступает естественным путем, то в вентиляторных сверху или снизу устанавливают мощные лопастные вентиляторы (нагнетательные или отсасывающие).

Перекрестноточные и противоточные градирни

И еще одним критерием в классификации вентиляторных градирен является различие по направлению воды и воздуха в градирнях.
Если поток подаваемой воды параллелен потоку воздуха (последний подается навстречу), градирня называется противоточной.
К противоточным градирням относятся вентиляторные и башенные градирни.
Когда воздух подается под углом в 90 градусов к потоку воды, градирня относится к классу перекрестноточных.

Перекрестноточная градирня

В этом типе вентиляторной градирни воздух перемещается в горизонтальной плоскости и под прямым углом к потоку воды. Подаваться воздух может с одной стороны от потока жидкости или с противоположных.

В соответствии с этим параметром их делят на два типа:

• однопоточная;
• двухпоточная.

Вода для охлаждения поступает через верхнюю часть устройства и попадает в водораспределяющее устройство лоточного типа. Далее вода течет самотеком вниз по оросителю. Контакт с большим количеством воздуха приводит к частичному испарению воды и ее охлаждению.

Перекрестноточные градирни широко распространены в промышленности, однако имеют несколько минусов:

• из-за перекрестноточного потока воды и воздуха они показывают меньшую эффективность, чем противоточные вентиляторные градирни. Для достижения той же мощности приходится использовать градирни больших размеров и стоимости;
• высокое аэродинамическое сопротивление орошаемой поверхности и отсутствие подпора затрудняет эксплуатацию при минусовой температуре воздуха. Часто градирни обмерзают и не выполняют возложенных на них задач.

Использовать вентиляторные градирни перекрестноточного типа целесообразно в местности с теплым климатом. Они позволяют рационально использовать производственные площади, так как разрабатываются высокими, но компактными. В российских реалиях их эксплуатация нецелесообразна, тем более что такие изделия обычно делают зарубежные производители и выполнять их текущий ремонт, как правило, сложно и дорого.

Схема градирни

• Вентилятор;
• Мотор вентиляторов;
• Теплообменники;
• Воздушный поток;
• Подача теплого хладоносителя;
• Обратный контур остывшего хладоносителя;
• Гидромодуль или насос;
• Потребитель;
• Подпитка воды на систему орошения;
• Резервуар для воды орошения;
• Первичный контур охлаждения;
• Слив и воды и грязи системы подпитки;
• Контур воды орошения;
• Электромагнитный вентиль подачи воды;

Преимущества установки сухой градирни

Экономный расход электроэнергии. Электричество необходимо только для работы вентиляторов, которые нагнетают воздух в отсеке водоохладителей. В холодное время года некоторые вентиляционные установки отключаются, поскольку среда за пределами градирни изначально имеет низкую температуру. Это также позволяет регулировать и снижать расходы на электричество.

• Сравнительно небольшие траты на покупку и установку оборудования. Сухие градирни стоят меньше, чем чиллеры той же производительности.
• Недорогое обслуживание системы. Поскольку конструкция сухой градирни упрощена по сравнению с «мокрыми» аналогами, помощь специалистов при её обслуживании обходится дешевле.
• Широкий спектр применения. Сухая градирня позволяет охлаждать самые различные жидкости: вода, раствор гликоля, масло и пр.
• Удобство расположения оборудования. Устройства закрытого типа занимают небольшую площадь, они не создают испарений и проблем с монтажом. Их можно устанавливать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Зачастую производится установка на стену или крышу, таким образом, расширяется показатель использования полезной площади на предприятии.

ГРАДИРНИ И ЭКСТРИМ.

Градирни популярны и у любителей экстрима – роул-джампинг и слэклайн (хождение по ленте на большой высоте) – достаточно распространенные явления, которые можно застать у башен, и, конечно, просто любознательные путешественники не упустят возможность посетить подобное место.

В России для экстремальщиков пользовалась популярностью башенная градирня, которая находится в Санкт-Петербурге.

История охладительных башен

Слово «градирня» произошло от немецкого «gradieren», что значит – сгущать солевой раствор, так как изначально градирни служили для добычи соли путем выпаривания.
Первая башенная градирня для охлаждения (охладительная башня), в том виде, которую мы сейчас знаем, появилась в 1918 г. в Голландии в городе Херлен. Типовую гиперболоидную конструкцию градирни с естественной тягой разработал профессор машиностроения Фредерик Ван Итерсон. С тех пор вид башенных градирен не менялся. Но появилось много новых видов градирен для охлаждения – современных и технически усовершенствованных.

Закрытые градирни

В градирне закрытого типа охлаждаемый теплоноситель и охлаждающие его вода и воздух разделены — контакт между ними отсутствует. Теплоноситель, который требуется охладить, проходит внутри градирни по теплообменнику змеевидной формы, на поверхность которого подаются вода и воздух, имеющие более низкую температуру.

Схема работы закрытой градирни

Таким образом, внутри закрытой градирни созданы два контура подачи жидкости: первичный, по которому циркулирует охлаждаемый теплоноситель, и вторичный или внешний, по которому циркулирует вода, подаваемая на змеевик, чтобы охладить его. Поэтому иногда закрытые градирни называют гибридными.

Принцип действия закрытой градирни:

Циркулирующая оросительная вода подается сверху, омывает змеевик теплообменника и, смешиваясь с подаваемым наружным воздухом, охлаждает его. Далее она падает в виде капель, собирается внизу агрегата и с помощью циркуляционного насоса вновь подается на змеевик.

В мокрых градирнях закрытого типа расположен герметичный теплообменник, через который проходит вода или охлаждающая жидкость основного контура, а сам теплообменник охлаждается водой и воздухом из внешней среды.

Благодаря такому расположению исключается контакт оборотной воды с окружающей средой, а значит и исключено попадание в контур различного мусора и загрязнений.

Закрытые градирни обладают рядом достоинств:

• в градирне закрытого типа применяется одновременно как испарительное, так и сухое охлаждение, что позволяет более эффективно отводить теплоту и настраивать режим работы, в зависимости от погодных условий. Например, применять испарительное охлаждение, когда температура окружающей среды довольно высока и сухое охлаждение малоэффективно. И включать сухое охлаждение, когда температура воздуха низкая;
• комбинация «два в одном» разных систем охлаждения позволяет снизить эксплуатационные расходы, но стоимость таких градирен может быть выше;
• отсутствие контакта охлаждаемой жидкости с окружающей средой улучшает качество теплоносителя, ввиду снижения риска попадания в него загрязнений,
• снижается частота технического обслуживания градирни.

Градирни в зимнее время

При эксплуатации конструкций в зимнее время, особенно в суровом климате, существует риск обмерзания. Такая проблема может возникнуть при соприкосновении холодного воздуха с тонкой пленкой воды и образования льда. Чтобы предотвратить обмерзание и выход из строя градирни, необходимо обеспечить правильное распределение охлаждаемой воды по оросителю, и отслеживать уровень плотности жидкости на разных участках.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О ГРАДИРНЯХ.

На территории атомной станции «Изар-1» у реки Изар (Германия, Нижняя Бавария) находится самая производительная в мире градирня. Она не является самой большой – ее высота 165 м, однако она охлаждает 216 000 кубометров воды в час, что делает ее лидером. Но это не надолго, так как после аварии на Фукусиме немецкое правительство решило отказаться от атомной энергии и закрыть все станции до 2022 года.
А самая высокая башня имеет высоту 202 метра и находится на индийской ТЭС KaliSindh.

Самая большая вентиляторная (по размеру секций) градирня в России — построена в 2012 году компанией ООО КАСКАД для ТЭЦ-11 ИркутскЭнерего. Размер её секции составляет 18×18 метров.
Во времена второй мировой войны в Великобритании градирни и близстоящие сооружения маскировали под городские поселения. На стены строений наносили изображения домов и деревьев, для того, чтобы обезопасить стратегически важные объекты от возможных бомбардировок.

ПАРК РАЗВЛЕЧЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА.

Строительство ядерного реактора на быстрых нейтронах SNR-300 рядом с немецким городом Калькар началось в 1972 году. В 1985-м реактор был полностью закончен, но к работе он так и не приступил. Реактор на быстрых нейтронах считался самой передовой технологией. Германское правительство хотело сократить количество импортируемой в страну электроэнергии, и при ограниченных запасах урана в стране, использование реактора такой конструкции могло быть очень эффективным. Но уже в 1977 г общественность стала сильно беспокоить проблема экологической безопасности. Начались протесты, в массовом шествии по улицам Калькара приняли участие почти 40 000 человек.
В 1979 г после аварии на американской атомной электростанции Три-Майл-Айленд (Three Mile Island), которая стала одной из самых крупных в истории ядерной энергетики, общественные протесты еще больше усилились.
Судьба SNR-300 была решена в апреле 1986 г, когда мир был потрясен трагическими событиями на Чернобыльской АЭС. 21 марта 1991 г было официально объявлено о ликвидации SNR-300. Работы по демонтажу оборудования потребовали еще 75 миллионов евро. Детали машин и неиспользованное топливо было выставлено на продажу.

В 1995 г все предприятие, общая площадь которого равнялась 80 футбольным полям, было выставлено на аукцион, и его приобрела за 2,5 миллиона евро нидерландская компания Hennie van der Most, построившая на этом месте парк развлечений — Wonderland Kalkar
В парке оборудовано около 40 разных аттракционов: карусели, американские горки, каналы для лодочных прогулок и колесо обозрения. Также в парке действует множество спортивных площадок, где можно поиграть в теннис, волейбол, баскелтол, минигольф и т.д.
Парк Wonderland Kalkar (Страна чудес Калькар) является одним из наиболее посещаемых в мире.

Маркировка

Шифр маркировки обозначает следующее:

• В – вентиляторная;
• Г – градирня;
• 70 – диаметр рабочего колеса – 7 м.

Выбор типа градирни для конкретных условий

Как и любое другое оборудование, разные типы градирен предназначены для решения различных вопросов. Чтобы вам было проще сориентироваться при подборе подходящего для конкретного проекта типа градирни, мы собрали рекомендации по их применению в одном месте. Чтобы коротко и по делу, итак:

• Драйкулеры незаменимы, когда в качестве теплоносителя используются токсичные жидкости, например, этиленгликоль. Поэтому сухие градирни наиболее часто применяются при кондиционировании помещений.
• Закрытые градирни нужны, если существуют жесткие требования по составу и чистоте теплоносителя, а диапазон охлаждения теплоносителя шире, чем 5°С… 7°С, как у драйкулера.
• Башенные градирни хороши лишь для крупных предприятий и объектов.
• Эжекционная градирня оправдана, если температура охлаждаемой жидкости равна 50°С и выше. И если температура охлажденного теплоносителя на выходе не должна быть очень низкой.

Во всех остальных случаях выгоднее приобрести вентиляторную градирню.

На заметку:

• «Наибольшее распространение сухие градирни получили в системах кондиционирования с использованием чиллера с водяным охлаждением конденсатора. В большинстве случаев при такой схеме чиллер устанавливается внутри здания – в эксплуатационном помещении, в то время как сухая градирня размещается снаружи здания: на крыше или на прилегающей территории».

Эжекционные градирни

Принцип действия эжекционной градирни таков. Горячий теплоноситель подается в градирню с большой скоростью, порядка 16-20 м/с, и через очень мелкие отверстия (эжекторы). В результате образуется мелкодисперсная водяная пыль, которая, двигаясь очень быстро, образует внутри градирни область пониженного давления. За счет этого, совместно с влагой, через эжекторы внутрь градирни затягивается холодный атмосферный воздух.

В результате этого происходит теплообмен, который производится на всей поверхности капель. Понятно, что площадь соприкосновения холодного воздуха и горячих капель очень велика, поэтому эффективность теплообмена большая.

Основное назначение эжекционной градирни — охлаждение очень горячего теплоносителя. Она может эффективно работать при температуре охлаждаемой жидкости 50°С, 60°С и даже выше, другие градирни на такое не способны. Но за все надо платить, и эжекционная градирня имеет несколько серьезных недостатков:

Схема работы эжекционной градирни

• чтобы подавать теплоноситель внутрь с большой скоростью, требуется обеспечить на входе высокое давление жидкости: 0,3-0,4 МПа. А это означает, что в эжекционной градирне требуется установить водяной насос повышенной мощности. Больше мощность — больше эксплуатационные расходы, а также больше и износ трубопроводов подачи теплоносителя;
• в холодное время года эксплуатация эжекционных градирен сильно затруднена, т.к. водяная пыль легко замерзает;
• это, пожалуй, самый неэкономичный вариант с точки зрения расхода испаряемого теплоносителя, значительная часть которого просто улетает в атмосферу. Использование каплеуловителей на выходе воздушного потока невозможно, так как это сильно ухудшает эффективность работы эжекционной градирни.

Пост опубликован: 18.11.2018

Оставить комментарий

Нажмите, чтобы отменить ответ.