Градирня для охлаждения воды: что это такое и как работает

Классификация градирен по типам

Работа любой промышленной градирни основана на охлаждении определенного объема жидкости атмосферным воздухом. Отсутствие другого хладагента, кроме воздуха, отличает градирню от кондиционера, холодильника или чиллера.

Современная отопительная техника выделяет два основных типа градирен по принципу работы:

• испарительный — открытый
• сухой — закрытый

Испарительная башня открытого типа работает следующим образом: она распыляет горячую воду и смешивает ее с более холодным наружным воздухом. При этом часть воды превращается в пар и вместе с нагретым внешним воздухом выбрасывается в атмосферу, оставшаяся вода охлаждается.

При этом наблюдается эмпирическая зависимость: 1% испарившейся жидкости охлаждает оставшиеся 99% на 5,7 С. В среднем открытые градирни испаряют около 2% поступающей воды.

По способу подачи воздуха испарительные градирни бывают:

• поперечный поток
• противоток
• эскизы
• изгнание

Сухая градирня, или как ее еще называют сухой охладитель, охлаждает воду, как автомобильный радиатор: вода под давлением поступает в медный теплообменник, который обдувается мощным потоком воды, воздуха. В закрытых градирнях охлаждение происходит только за счет теплопередачи.

Конструкция

Градирня состоит из 3-х идентичных секций, соединенных в единую раму.

Рама крепится продольными поперечинами к железобетонному резервуару градирни. На двухуровневую балочную обойму по всей площади конструкции монтируется армирующая сетка. На нижнюю сетку укладываются решетчатые блоки высотой 400 миллиметров в 3 слоя. Общая высота комплекта — 1200 мм. Такое устройство называется системой полива.

На верхнюю сетку укладываются анкерные блоки высотой 184 миллиметра, называемые водоотделителем.

Блоки оросительной системы и водозаборное устройство выполнены из полимерного материала с сетчатой ​​структурой.

Система распределения воды расположена над системой орошения. Он состоит из водопроводных труб разного диаметра, на которых установлены форсунки эвольвентного типа из полимерного материала.

Каждая секция градирни оборудована стояком, подключенным к общему впускному коллектору.

Каждая секция оборудована фан-группой, состоящей из:

• электродвигатель;
• крыльчатка четырехлопастная;
• диффузор.

Эта установка предназначена для создания искусственной тяги в градирнях для более эффективного охлаждения оборотной воды.

Торцы градирни облицованы стекловолокном. Продольные борта обшиваются начиная с высоты 4 метра. Открытые части образуют окна, через которые проходит воздух, охлаждающий воду.

Кстати, читайте также эту статью: Погружной холодильник

Вентиляторные градирни

Охлаждение воды в вентиляторной градирне, в зависимости от ее типа, происходит за счет передачи тепла воздуху и за счет испарения.

Конструкция и принцип работы вентиляторной градирни довольно просты. Нагретая вода подается в водораспределительное устройство, которое представляет собой систему трубопроводов с распылительными форсунками. Вода, проходя под давлением или самотеком, распадается на мелкие капельки размером 2-3 мм и распределяется по всему объему градирни, после чего поступает в оросительное устройство с большой развитой поверхностью. При прохождении воды через ороситель происходит перераспределение и перемешивание (турболизация) потоков, в результате чего охлаждающий эффект усиливается.

В то же время, навстречу движению воды, через окна для забора воздуха обеспечивается воздушный поток. После этого нагретая паровоздушная смесь выбрасывается в атмосферу. Циркуляция воздуха в зависимости от типа градирни обеспечивается естественной тягой в градирнях градирен или вентилятором в вентиляторных градирнях. Вентиляторы могут быть размещены как в нижней части башни (вентиляторы), так и в верхней части (вытяжные вентиляторы).

Затем охлажденная вода собирается и накапливается в сборном баке и подается в оборудование. Дренажный бак, в зависимости от размера градирни, может представлять собой бетонный бассейн, который одновременно является основанием градирни, и относительно небольшой отстойник. Это общая конструкция градирни независимо от ее типа.

Преимущества	Недостатки
гибкость дизайна	квалифицированный персонал, необходимый для обслуживания
без замораживания	зимой нужны дополнительные меры
энергоэффективность
простота ремонта
наличие обширного ассортимента запчастей

Благодаря различным типам ирригационных блоков и широкому выбору осевых вентиляторов эти градирни могут адаптироваться к широкому диапазону водных нагрузок и обеспечивать глубокое водяное охлаждение с дифференциалом до 30 °

Кроме того, возможна установка заслонок регулировки воздуха и реверсивного двигателя. Это позволит безупречно работать градирне в зимние морозы.

По типу оросителя различают следующие типы вентиляторных градирен:

• кино
• капать
• капельная пленка

Устройство и интерактивная схема градирни

Градирня, независимо от ее типа, состоит из нескольких элементов: рамы, сборной емкости, водораспределительной системы, системы откачки воздуха и охлаждающего устройства (полива). При соотношении 1 м3 воды к 600 м3 воздуха и более начинается эффективное охлаждение. Воздух поступает в градирню через специальные окна, расположенные в нижней части металлического каркаса. Они должны быть достаточно большими, чтобы вмещать огромный объем воздуха.

Встреча распыляемой форсунками воды с воздухом происходит на поверхности блоков оросителей. Их основная функция — максимальное увеличение площади и времени контакта. Чтобы вентилятор не выделял много воды, используется специальный водоотделитель.

Выбор типа градирни для конкретных условий

Как и любое другое оборудование, разные типы градирен предназначены для решения разных задач. Чтобы упростить вам выбор правильного типа градирни для конкретного проекта, мы собрали советы по их применению в одном месте. Если быть кратким и по существу, то:

• Сухие охладители незаменимы, когда в качестве теплоносителя используются токсичные жидкости, такие как этиленгликоль. Поэтому для кондиционирования воздуха чаще всего используются сухие градирни.
• Закрытые градирни требуются, если есть строгие требования к составу и чистоте теплоносителя и диапазон охлаждения теплоносителя превышает 5 ° C… 7 ° C, например, сухой охладитель.
• Градирни подходят только крупным предприятиям и объектам.
• Эжекционная градирня оправдана, если температура охлаждаемой жидкости составляет 50 ° С и выше. Что делать, если температура остывшего теплоносителя на выходе не очень низкая.

Во всех остальных случаях выгоднее приобрести вентиляторную градирню.

В примечании:

• «Сухие градирни наиболее широко используются в системах кондиционирования воздуха, в которых используется чиллер с водяным охлаждением. В большинстве случаев при такой схеме чиллер устанавливается внутри здания — в операционной, а сухая градирня располагается вне здания: на крыше или на прилегающей территории».

Мокрые градирни закрытого типа

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

Благодаря этой предосторожности исключается контакт оборотной воды с окружающей средой, а значит, исключается попадание в контур различного мусора и загрязнений.

Интерактивная схема градирни

Наведите указатель мыши на изображение, чтобы просмотреть описание

Основные элементы вентиляторной градирни

Видео не поддерживается вашим браузером. Скачайте видео файл.

Самые эффективные градирни с капельно-пленочными вентиляторами. В них лучше всего сочетаются свойства капельно-пленочных оросителей и холодной воды.

Для малых расходов оборотной воды вентиляторы градирни поставляются на предприятия в готовом виде, поэтому их называют мини-малогабаритными или блочными градирнями.

Этот тип градирни отличается небольшими перепадами температур на входе и выходе при относительно низком энергопотреблении.

Технические характеристики вентиляторных градирен ACS

Тип градирни	Размер секции, м	Номинальная гидравлическая нагрузка на секцию, м3 / ч	Мощность привода вентилятора градирни, кВт	Типичные области применения
Вента-250	4×4	100–300	9-22	Пищевая промышленность, литейное производство, металлургия, фармацевтические компании, резинотехнические изделия, электроника
Вента-500	6.5×6.5	300-500	30–45	Коксовые печи, металлургические заводы, химические заводы
Вента-800	8×8	500–1000	30–55	Металлургические, шинные, нефтехимические, сахарные и спиртовые заводы
Вента-1000	10×10	600-1400	75-90	Нефтехимические заводы, химическая промышленность, заводы минеральных удобрений
Вента-2000	12×12	900–2000	75-132	Металлургические заводы, нефтеперерабатывающие заводы, машиностроение, крупная химия, тепловые электростанции
Вента-3000	12×16, 16×12	1200–3000	75–160	ТЭЦ, металлургические заводы, химические заводы, нефтеперерабатывающие заводы, атомные электростанции

Преимущества и недостатки различных типов градирен

Преимущества	гибкость дизайна	нет потребления электроэнергии во время работы	они занимают меньше места, так как могут быть выполнены «в высоту»	Возможность охлаждать воду от высоких температур	замкнутый контур, в воду не попадают примеси
без замораживания	разработан для больших расходов воды	требуют меньшего давления в водопроводной системе	не требует обслуживания вентилятора	возможность работать на кипятке
энергоэффективность			нет движущихся механических частей	возможность работы на этиленгликоле
простота ремонта				нет дрейфа
наличие обширного ассортимента запчастей
Недостатки	квалифицированный персонал, необходимый для обслуживания	уменьшенная глубина охлаждения	ороситель менее эффективен, чем 30	высокое потребление энергии для создания более высокого давления воды	низкая эффективность охлаждения
зимой нужны дополнительные меры	дорогое строительство	высокая цена	высокий унос капель	дорогая конструкция и материалы
возможность загрязнения оборотной воды	комплексное строительство и ремонт	замерзнуть зимой	сложность эксплуатации зимой	требующие обслуживания и очистки теплообменника
	запросить специальные мероприятия на зимний период	сложности с ремонтом, так как запчасти не производятся в России

Видео работы вентиляторной градирни

Преимущества установки сухой градирни

Экономное потребление энергии. Электричество необходимо только для работы вентиляторов, которые нагнетают воздух в отделение водяного охлаждения. В холодное время года некоторые вентиляционные установки отключаются, потому что окружающая среда за пределами градирни изначально холодная. Это также позволяет вам регулировать и сокращать счета за электроэнергию.

• Сравнительно небольшие затраты на покупку и установку оборудования. Сухие градирни стоят дешевле чиллеров такой же мощности.
• Сопровождение экономической системы. Поскольку конструкция сухой градирни упрощена по сравнению с ее «мокрыми» аналогами, помощь специалиста в ее обслуживании более экономична.
• Широкий спектр применения. Сухая градирня позволяет охлаждать самые разные жидкости: воду, раствор гликоля, масло и т.д.
• Удобное расположение оборудования. Устройства закрытого типа занимают небольшую площадь, не создают дыма и проблем с установкой. Их можно устанавливать как горизонтально, так и вертикально. Часто их устанавливают на стене или крыше, что увеличивает коэффициент использования полезной площади предприятия.

Противоточные градирни

Они разделены на 2 большие группы: башенные и веерные. Разница в том, как создаются воздушные потоки: естественные или принудительные.

Конструктивно в обоих типах горячая вода разбрызгивается до оросителя через форсунки через водораспределитель. Он проходит через поливные блоки, растекается по их поверхности и смешивается с уличным воздухом. Затем он охлаждается и стекает в бассейн, чтобы собрать жидкость.

Почему стоит заказать градирню в компании Агростройсервис:

Наполнитель

Наполнитель — один из важнейших компонентов. Его способность обеспечивать максимальную поверхность контакта и максимальное время контакта между воздухом и водой определяет эффективность градирни. Двумя основными классификациями наполнителей являются наполнитель разбрызгиваемого типа (разбивает воду) и наполнитель пленочного типа, в котором вода из градирни распределяется тонким слоем.

• Пленочный агрегат представляет собой набор структурированных листов с большой поверхностью, по которым вода распространяется и образует тонкую пленку при контакте с потоком воздуха. Это гарантирует высокую скорость теплообмена между водой и воздухом.
• Брызговик представляет собой многослойную структуру, которая образует мелкие капли для увеличения контакта между воздухом и водой, что приводит к увеличению скорости теплопередачи.

Выбор наполнителя должен основываться на качестве воды: пленочный наполнитель идеально подходит для чистой воды, а сифон — для плохой или грязной воды с высоким содержанием твердых частиц.

Существуют специальные решения для снижения риска роста бактерий, такие как наполнители против легионелл, которые нарушают метаболический процесс микроорганизмов и нарушают способность бактерий расти и размножаться.

Башенные градирни

Градирня представляет собой коническую трубу из железобетона или металла, внутри которой находится водопровод, ороситель и бак. Поток наружного воздуха через входные отверстия в нижней части трубки поднимается вверх через наполнитель, создавая в трубке естественную тягу.

Промышленные градирни этого типа обеспечивают высокую тепловую мощность благодаря огромному количеству охлаждаемой воды с небольшой разницей температур (5-10 ° C)

В основном градирни — это градирни ТЭС или АЭС.

В зависимости от того, из чего сделан каркас, градирни в градирне являются либо железобетонными, либо каркасными. Первые имеют монолитный корпус, вторые представляют собой сборные металлические конструкции, покрытые пластиком, алюминием или гофрированным листом.

Кроме того, для железобетонных градирен необходимо регулярно поддерживать и восстанавливать гидроизоляцию специальными составами и заделывать стыки плит специальными лентами. Также стоит отметить, что из-за отсутствия приточной тяги и возможности распределять воздушный поток эксплуатация этих градирен требует дополнительных устройств и мероприятий. Например, тамбур и ставни.

К преимуществам градирен относится отсутствие потребления электроэнергии, но огромные затраты на строительство и большая занимаемая площадь являются большими недостатками при выборе этих градирен.

Преимущества	Недостатки
нет потребления электроэнергии во время работы	уменьшенная глубина охлаждения
разработан для больших расходов воды	дорогое строительство
	комплексное строительство и ремонт
	запросить специальные мероприятия на зимний период

Поперечноточные градирни

В градирне с перекрестным потоком вода из коллектора подается в специальный резервуар — золотниковый распределитель. Оттуда уже без давления, под действием силы тяжести, он течет по узкому слою специальной конструкции, содержащей сифон и заслонки.

Теплообмен и испарение (массообмен) происходят из-за большого количества воздуха, подаваемого вентилятором.

В таких градирнях воздух движется в слое заполнения горизонтально перпендикулярно падающей сверху вниз воде. Отсюда и название: градирня с поперечным потоком. Воздухозаборник может быть с одной или двух сторон, соответственно у вас получится одно- или двухпоточная система.

Характеристики градирни с поперечным потоком:

• Зимой использовать градирни с поперечным потоком очень сложно. В системе разводки сыпучей воды нет застоя, аэродинамическое сопротивление оросителя на 30% больше. Именно поэтому такие градирни в основном используются в странах с жарким климатом — ОАЭ, Иране, Индии, Пакистане.
• Сифон совмещен с планками и выполняет двойную функцию: предотвращает волочение и разбрызгивание капель воды.

Поскольку внизу оросителя образуется слабо орошаемая зона, весь слой дождевателя желательно наклонить, чтобы нижний ярус сместился к центру и уменьшился промерзание.

Экономически использование таких градирен оправдано в условиях круглогодичного теплого климата.

Тогда экономия места за счет возможности увеличения высоты градирни и отсутствие давления в самой высокой точке водораспределительной системы окупаются другими недостатками. В последнее время такие градирни активно продвигаются на российском рынке во имя новизны и энергоэффективности. Однако в нашей реальности использование градирен с поперечным потоком в больших циклах циркуляции воды является ошибкой.

Тепловой расчет аналогичен теплогидравлическому расчету классической вентиляторной градирни, только коэффициент тепломассообмена менее 20%. Это означает, что в одних и тех же условиях градирни с поперечным потоком охлаждаются хуже, чем противоточные, из-за менее эффективного использования поверхности заполнения.

Преимущества	Недостатки
занимают меньше места, так как могут быть выполнены «в высоту»	ороситель менее эффективен, чем 30
требуют меньшего давления в водопроводной системе	высокая цена
	замерзнуть зимой
	сложности с ремонтом, так как запчасти не производятся в России

Какие охладители встречаются?

Заводская сборка и сборка на месте.

• Это типовые градирни, установленные на заводе-изготовителе, которые поставляются секциями. Сравнительно небольшой, поставляется в готовом виде. Самые большие из них производятся модулями на заводе и отправляются для окончательной сборки. Установленные на заводе градирни могут быть поперечными или противоточными, с принудительной или принудительной тягой, в зависимости от области применения.
• Градирни на месте изготавливаются из сборных конструкций, маркируются по частям и доставляются на место окончательной сборки.

С принудительной и естественной тягой.

Градирня с вентилятором с принудительной тягой имеет вентиляторы, которые обычно устанавливаются в верхней части агрегата и проталкивают воздух через заполняющую среду.

В градирнях с естественной тягой воздух приводится в движение за счет повышения его температуры.

Когда воздух поступает снизу, это называется «градирня с противотоком», если поток перпендикулярен, это называется «градирня с поперечным потоком».

• В градирнях с перекрестным потоком вода течет вертикально через наполнитель, а воздух течет горизонтально через падающую струю воды. Благодаря этому воздух не должен проходить через распределительную систему, что позволяет использовать самотечные баки для распределения горячей воды. Бассейны устанавливаются в верхней части устройства над заливной горловиной.
• Противоточные градирни сконструированы таким образом, что воздух движется вертикально вверх, противодействуя потоку воды, попадающей в заливку. Из-за этого вертикального воздушного потока невозможно использовать открытые гравитационные бассейны, типичные для противоточных конструкций. Вместо этого в противоточных системах используются системы распыления под давлением над наполнителем.

Поскольку воздух должен проходить через спринклерную систему, спринклеры и форсунки необходимо размещать на большом расстоянии друг от друга, чтобы не ограничивать поток воздуха.

Конструкция мокрой градирни сложнее, чем у сухого градирни.

Включает в себя:

• Спринклер для градирни для равномерного распыления горячей воды на теплоноситель
• Мокрая засыпка или тротуар
• Вентиляторы для направления окружающего воздуха по всей башне
• Каплеуловители для предотвращения выброса капель воды с воздухом
• Емкость для сбора охлажденной воды

Каплеуловители — жизненно важный компонент в поддержании эффективности градирни и минимизации потерь воды. Его структура допускает многократное отклонение воздушного потока, в результате чего капли воды, переносимые воздушным потоком, оседают на поверхности наполнителя и сбрасываются в сборный резервуар.

Виды и возможности открытых градирен

Охладители испарительной воды устанавливаются на большинстве предприятий из-за невысокой стоимости этих сооружений. Однако универсальными их назвать нельзя, поскольку для установки такой градирни требуется большая открытая площадка для размещения. Градирни открытого типа имеют ряд других недостатков: загрязнение оборотной воды из наружного воздуха, невозможность установки вблизи зданий и образование больших масс пара.

Открытые охлаждающие устройства снижают температуру воды за счет прямого контакта с воздухом. В зависимости от типа смешения влаги с воздухом производители выделяют несколько типов испарительных колонн:

• Пакетированный (поперечный и противоточный) .
• Исключение.

Влажные водоохладители первого типа (их еще называют поливными) создают контакт поступающего воздуха с водой на развитой поверхности оросительного слоя.

Кроме того, если массы воды и воздуха движутся в противоположных направлениях, устройство является противоточным. Если воздух проходит через воду перпендикулярно, это градирня с поперечным потоком.

Поперечноточная градирня

Как уже было сказано, конструкция градирни с поперечным потоком предполагает горизонтальное направление воздушных потоков и вертикальный отвод воды. Подача воздуха может происходить с одной или с обеих сторон конструкции. Вода подается из верхней части бака и под собственным весом течет вдоль спринклерного слоя. Из-за большого количества поступающего воздуха вода превращается в пар и охлаждается.

Противоточные градирни

Водоохладители, в которых потоки жидкости и воздуха движутся параллельно друг другу, но в противоположных направлениях, называются противоточными. Они делятся на два основных типа: градирни и вентиляторные градирни. Все модели противоточного типа имеют патрубок для подачи воды, ороситель для ее распыления и емкость для сбора охлажденной жидкости. Воздух подается через естественные отверстия оросителя. Если мощность в гравитационном режиме, это башенная конструкция; если перекачивается, то это вентиляторная градирня.

1. Конструкция вентиляторных градирен представляет собой внешний кожух с вентилятором наверху. Ниже водоотделитель, водопровод с форсунками, ороситель и бак. В нижней части конструкции есть отверстия для забора воздуха. Принцип работы отличается от вентиляторных градирен тем, что движение воздушного потока вверх обеспечивается за счет тяги вентилятора. Для предотвращения испарения большей части влаги перед вентилятором устанавливается сифон. Задержавшись на нем, вода течет обратно в резервуар.
2. Башенный водоохладитель — это большая железобетонная или металлическая труба, имеющая форму конуса. Внутри этого сооружения находится резервуар для воды, система подачи жидкости и воздуха, а также спринклер. Благодаря конической конструкции воздух, попадающий в отверстия в нижней части башни, движется вверх и смешивается с водой при наличии естественной тяги. Этот тип градирни довольно недорогой, но масштаб охлаждающего устройства создает проблемы для установки на малых предприятиях.

Эжекционная градирня

Выталкивающие градирни отличаются от других аналогичных конструкций тем, что для подачи воды в зону охлаждения используются трубопроводы и сопла высокого давления (эжекторы). Жидкость распыляется внутри градирни, проходя через эжекторы высокого давления. Кроме того, в отсек под давлением нагнетается поток воздуха, где он смешивается с каплями воды.

Основное преимущество установки с эжекторами — отсутствие ограничений по температуре нагрева воды перед охлаждением. Сопла трубопроводов более устойчивы к высоким температурам, чем обычные спринклеры, установленные в других моделях чиллеров. Однако у этой конструкции есть один серьезный недостаток — необходимо постоянно поддерживать высокий уровень давления.

Градирни в зимнее время

При эксплуатации конструкций зимой, особенно в холодном климате, существует опасность замерзания. Эта проблема может возникнуть, когда холодный воздух соприкасается с тонкой пленкой воды и образуется лед. Чтобы предотвратить замерзание и выход из строя градирни, необходимо обеспечить правильное распределение охлажденной воды по всей заливке и контролировать уровень плотности жидкости в различных областях.

Принцип работы градирни для охлаждения воды

Принцип работы градирни следующий:

• Насос переводит нагретый теплоноситель в режим охлаждения.
• Окружающий воздух, более холодный, чем температура нагретого хладоносителя, проходящий через ребра теплообменников с помощью вентиляторов, охлаждает трубы, забирая тепло от теплообменника. В результате этих процессов температура теплоносителя, протекающего по трубам, падает до низкого уровня.
• Подача охлажденного холода от теплообменников поступает в трубопровод, откуда достигает конечной точки. В предложенной выше схеме помимо основных компонентов представлен дополнительный вариант — система полива, понижающая температурный режим вектора холода на выходе на несколько градусов. Электромагнитный клапан позволяет подавать воду к форсункам, которые распределяют жидкость по теплообменникам, которая конденсируется на них и, собирая пыль и грязь, уходит в специальный колодец, используемый для экономии воды.

ГИБРИДНЫЕ ГРАДИРНИ

Гибридные градирни — это технически сложные конструкции, сочетающие в себе два разных процесса охлаждения. Первый, который используется в сухих градирнях, и второй процесс, который используется в испарительных градирнях.

1. Передача тепла — это явление передачи тепловой энергии менее горячему телу от более теплого при контакте или через среду, разделяющую тело, такую ​​как перегородка из различных материалов. Если тела системы находятся при разных температурах, происходит передача тепловой энергии, то есть передача тепла. Фактически это считается следствием 2-го закона термодинамики.
2. Испарение — это явление превращения вещества (фазовый переход) из твердых и жидких тел в соответствующее паровое или газообразное состояние, происходящее на поверхности вещества. Во время испарения молекулы отрываются от поверхности тела, если их кинетическая энергия и скорость достаточны для преодоления сил притяжения других близлежащих молекул.

Принцип работы гибридной градирни заключается в том, что теплоноситель, поступая в теплообменники, охлаждается потоками воздуха и воды, подаваемыми сверху через сопла. При низких температурах окружающей среды используется только сухое охлаждение (теплопередача). При повышении температуры включается дополнительный полив. Жидкость для орошения подается точно по мере испарения. Все параметры градирни контролируются системой автоматического управления. Электродвигатели используются для привода крыльчатки вентиляторов, оснащенных преобразователем частоты для экономии энергии. Гибридные конструкции градирен используются там, где используется чистая вода, не разъедающая металл.

Гибридные градирни превосходят сухие градирни, но уступают испарительным по холодопроизводительности и технико-экономическим показателям. У них менее дорогое теплообменное оборудование, и их охлаждающая способность меньше зависит от изменений температуры воздуха.

Преимущества включают низкую потерю воды по сравнению с испарительными градирнями, а также возможность работать без видимой паровой горелки.

В России гибридные градирни не получили широкого распространения из-за высоких эксплуатационных требований и значительных затрат по сравнению с обычными испарительными градирнями.

Преимущества	Недостатки
сокращение потерь воды	сложность в проектировании и строительстве
возможность работать без паровой горелки	высокая частота и качество обслуживания
стабильная мощность охлаждения	зависимость от качества оборотной воды
высокая защита от замерзания при зимней эксплуатации	высокие затраты на энергию
минимальный расход воды благодаря сочетанию преимуществ сухого и влажного охлаждения	высокая стоимость по сравнению с испарительными градирнями

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ГРАДИРНИ

Промышленные градирни — могут быть открытыми или мокрыми — обеспечивают охлаждение за счет прямого контакта между воздухом и водой.

В зависимости от способа смешения различают следующие типы градирен испарительного типа (мокрые:

• Орошение (пакетное): тангенциальное и противоточное. Устройства контактируют подаваемый воздух с охлажденной водой на развитой поверхности оросительного слоя (сопла). Если направление движения потоков воды и воздуха параллельное (встречное), градирня относится к противоточному типу. Если воздушный поток движется перпендикулярно потоку воды, градирня будет поперечной.
• Форсунка: распыление и выталкивание. Они работают, разбрызгивая воду и разбивая ее на мелкие капельки. Их теплообмен происходит на поверхности капель.

Градирни для распыления или бассейны для распыления отличаются от градирен для распыления давлением, под которым происходит процесс распыления.

В вытяжных градирнях вода распыляется специальными форсунками под давлением 0,3-0,4 МПа. Полученный мелкодисперсный факел с частицами размером 0,2 мм движется с большой скоростью, порядка 16-20 м / с. За счет этого движения поток капель интенсивно увлекает (вытесняет) за собой атмосферный воздух, перемешиваясь.

ЭЖЕКЦИОННАЯ ГРАДИРНЯ

Эжекторная градирня представляет собой стальной корпус, в котором размещен трубопровод высокого давления с соплами (эжекторами) специальной конструкции. Когда вода распыляется под давлением через эжектор, наружный воздух втягивается в зону отрыва. Воздух смешивается с водой и охлаждает ее.

Основные преимущества этого типа — полное отсутствие ограничений по температуре охлаждаемой воды. В оросительных системах она обычно выше +60 0. Вода не охлаждается, так как полимер, из которого сделана заливка, становится пластичным и может разрушиться. Но есть ряд недостатков, которые накладывают серьезные ограничения на распространение градирен этого типа.

Во-первых, необходимо создать давление в эжекторе. Отсутствие вентилятора градирни с лихвой компенсируется повышенной мощностью насоса. Например, для сравнительного объема охлаждающей воды мощность вентиляционной установки составляет 75 кВт, а мощность насоса при вытеснении уже 160 кВт. Кроме того, сокращается срок службы трубопроводов системы.

Во-вторых, зимой невозможна циркуляция, так как мелкая водная взвесь мгновенно замерзнет. Необходимо организовать водоснабжение.

В-третьих, унос капель в таких градирнях в 1,5-2 раза выше, а использование водоуловителя создает дополнительное сопротивление и ухудшает охлаждение воды.

Использование индукционных градирен выгодно при температуре воды выше 60 ° C и / или низком потреблении воды.

Преимущества	Недостатки
может работать с горячей водой с t ≥ 60 0С	высокое потребление энергии для создания более высокого давления воды
не требует обслуживания вентилятора	большая капля
нет движущихся механических частей	сложность эксплуатации зимой

Испарительные агрегаты

Устройство градирни этого типа предусматривает наличие оросителя, двух теплообменников, емкости для сбора воды, вентилятора, каплеотделителя и спринклерных коллекторов. У испарительной башни есть несколько преимуществ. Это также экономия энергии, которая достигает 80%, низкий расход материалов, надежность монтажа, минимальные затраты на ремонт. Срок службы градирни около 30 лет. Из недостатков можно перечислить сложность очистки и ополаскивания, рост водяных камней на поверхности труб.

СУХАЯ ГРАДИРНЯ

Градирня с (сухим) радиатором была изобретена венгерскими инженерами Геллером и Фарго и первоначально использовалась для охлаждения конденсаторов на электростанциях. Он представляет собой корпус с расположенным внутри теплообменником (радиатором), по которому циркулирует охлаждающая жидкость, и одним или несколькими вентиляторами, обдувающими внешний воздушный поток вокруг радиатора.

Ребристый радиатор, обычно медный или алюминиевый, определяет, насколько хорошо сухие градирни будут охлаждать воду.

Использование высококачественного медного радиатора с тонкими каналами делает стоимость сухой градирни очень высокой. Уменьшая стоимость решения, вы также должны жертвовать эффективностью. Оптимальный диаметр трубки 15 мм, толщина ребер рассеивания 0,3 мм.

Сухие градирни целесообразно применять тогда, когда технология требует изоляции циркуляционного контура от внешней среды или когда невозможно организовать подпитку в необходимых количествах. Таким образом, использование контура сухой градирни со смесью этиленгликоля — практически единственное решение. Другой выбор в пользу сухой градирни целесообразен при температуре теплоносителя или воды, циркулирующей на грани кипения. Например, в циркуляционных циклах атомной электростанции или нефтеперерабатывающего завода.

В остальных случаях использование вентилируемой промышленной градирни будет дешевле и оправданнее, так как расход воздуха вентилятора открытой градирни в 5 раз ниже, чем у закрытой градирни. Мощность вентилятора пропорционально ниже для открытых градирен.

Преимущества	Недостатки
замкнутый контур, в воду не попадают примеси	низкая эффективность охлаждения
возможность работать на кипятке	дорогая конструкция и материалы
возможность работы на этиленгликоле	требующие обслуживания и очистки теплообменника
нет дрейфа

НЕОБЫЧНЫЕ РИСУНКИ НА ГРАДИРНЯХ.

В 2010 году по случаю проведения чемпионата мира по футболу власти Йоханнесбурга (ЮАР) украсили башни изображениями, описывающими традиции местного населения.
Другой южноафриканский город, Блумфонтейн, последовал примеру Йоханнесбурга и заказал оригинальный дизайн градирен.

В 2010 году, помимо чемпионата мира по футболу FIFA, компания Coca-Cola преобразовала отдельно стоящую башню с использованием цветов и логотипа компании.

Одна из градирен в Германии высотой 131 метр была преобразована художником Кристофом Рисом, изобразив на ее поверхности карту мира. Работа художника занесена в Книгу рекордов Гиннеса как самая большая карта мира.

Принцип работы градирни

Принцип работы градирни основан на передаче тепла от воды прокачиваемому через нее атмосферному воздуху. Для повышения эффективности теплопередачи охлаждаемая вода распыляется через форсунки. Чем более мелкодисперсный факел формируется соплами, тем больше площадь контакта между водой и перекачиваемым воздухом и, следовательно, тем лучше теплообмен и охлаждение. Затем вода протекает через заливку, имеющую сложную структуру и большую площадь поверхности. Его задача — повышение эффективности испарения и охлаждения за счет увеличения времени прохождения через него воды, большой площади испарения, перемешивания и завихрения потоков.

Сфера применения градирен широка. Они используются в рециркуляции систем водоснабжения на тепловых электростанциях, атомных электростанциях, а также для охлаждения конденсаторов, холодильных установок, кондиционирования воздуха и химической очистки веществ. Градирни широко используются в энергетике, авиации, судостроении, химической промышленности, металлургии, машиностроении, пищевой промышленности, военно-промышленном комплексе и других сферах человеческой деятельности.

Принцип работы сухого охладителя или градирни «сухого» (закрытого) типа заключается в понижении температуры. Жидкость течет внутри замкнутого контура теплообменника и выдувается наружным воздухом. Тот же принцип используется в системе охлаждения двигателя автомобиля, когда охлаждающая жидкость проходит через радиатор, который обдувается вентилятором. В этом случае отсутствует прямой контакт жидкости с подаваемым воздухом.

Читайте также: Что такое инверторная сплит-система: отличие от кондиционера