Назначение
Градирни служат для охлаждения теплоносителя, циркулирующего в замкнутых системах, с помощью воздуха из окружающей среды. Градирни позволяют эффективно охлаждать большие объемы теплоносителя при небольших энергозатратах и не используют для этого хладагенты («холодильный агент» - Рабочее вещество холодильной машины, которое при кипении отнимает теплоту от охлаждаемого объекта и затем после сжатия передаёт её охлаждающей среде за счёт конденсации или иному фазовому переходу).
Поэтому градирни могут считаться экологичным решением. 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.
Слайд ВИДЕО
4 слайд Процесс охлаждения в случае классических вентиляторных градирен происходит за счёт испарения части воды при стекании её тонкой плёнкой или каплями по специальному оросителю, вдоль которого в противоположном движению воды направлении подаётся поток воздуха. В инновационных эжекционных градирнях охлаждение происходит за счёт создаваемой среды, приближенной к условиям вакуума специальными форсунками и особенностями конструкции. При испарении 1% воды температура оставшейся массы понижается на 5,48°C, а в случае с эжекционным принципом охлаждения температура оставшейся массы понижается на 7,23 °C.)
5 слайд Виды и классификация
Градирня подбирается с учетом различных факторов:
• атмосферных условий;
• уровня понижения температуры;
• расхода воды;
• технических расчетов;
• химического состава воды (рабочей и добавочной);
• местонахождения оборудования на площадке.
6 слайд В зависимости от решаемых задач, существует множество различных типов градирен.
Все градирни подразделяются на две большие категории:
1. Испарительные (мокрые) градирни В градирнях испарительного типа охлаждение теплоносителя происходит за счет испарения влаги в окружающую среду. Принцип их работы состоит в том, что в процессе испарения расходуется энергия, и эту энергию «отнимают» у жидкости, которую требуется охладить.
2. Сухие градирни (драйкулеры) Сухие градирни охлаждают теплоноситель без подачи воды (поэтому они и называются сухими), только за счет направленного воздушного потока, который, нагреваясь, уносит с собой часть «отнятого» тепла. Понятно, что эффективность драйкулера всегда меньше, чем эффективность испарительной градирни, и в жаркую погоду она минимальна.
Слайд
ОТКРЫТЫЕ Испарительные градирни в свою очередь делятся на:
Закрытые градирни - Закрытые градирни отличаются от открытых является отсутствие взаимодействия охлаждаемой воды с внешней средой. Хладоген (вода) находится в закрытом контуре-змеевике, который обдувается воздушным потоком создаваемым вентиляторной установкой.
Открытые градирни - Градирни открытого типа отличаются более простым устройством по сравнению с закрытыми. В открытых градирнях охлаждаемый теплоноситель имеет непосредственный контакт с окружающей средой, т.е. с подаваемым воздухом.
Существуют два основных типа открытых градирен: Эжекционные; Оросительные
Оросительные градирни также подразделяются на: вентиляторные градирни; башенные градирни.
Эжекционные градирни
Принцип действия:
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.
8 слайд 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 эжекционная градирня имеет несколько серьезных недостатков:
• 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.
9 слайд В оросительных градирнях подача воздушных масс производится с помощью центробежных или осевых вентиляторов. Градирни такого типа незаменимы, когда потребителю, например, холодильной машине, необходимо охлаждать большое количество теплоносителя, а также в ситуации, когда требуется получить на выходе теплоноситель с низкими значениями температуры.
10 слайд 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). 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
11 слайд Башенная градирня представляет собой железобетонную или металлическую трубу конической формы, внутри которой находится система подачи воды, ороситель и резервуар. Поток наружного воздуха через входные отверстия в нижней части трубы поднимается вверх через ороситель за счет создания естественной тяги в трубе.
12 слайд Этот вид промышленных градирен обеспечивает большую тепловую мощность за счет гигантского количества воды, охлаждаемого с небольшим температурным перепадом (5-10 0С). В основном башни – это градирни ТЭЦ или АЭС.
К достоинствам башенных градирен можно отнести отсутствие потребления электроэнергии. Гигантские капитальные затраты на строительство и большая занимаемая площадь – большие минусы при выборе этих градирен. Так же стоит отметить, что ввиду отсутствия принудительной тяги и возможность развернуть поток воздуха, эксплуатация этих градирен требуют дополнительных приспособлений и мероприятий. Например, тамбур и жалюзи.
Преимущества:
-нет затрат электроэнергии при эксплуатации
-предназначены для больших расходов воды
Недостатки:
-малая глубина охлаждения
-дорогое строительство
-сложное строительство и ремонт
-требуют специальных мероприятий для зимнего периода
13 слайд Вентиляторные градирни - Этот тип градирен характеризуется невысокими перепадами температур на входе и выходе, при этом и электропотребление сравнительно не высоко.
Преимущества:
гибкость конструкции
отсутствие обмерзания
энергоэффективность
легкость ремонта
наличие большого ассортимента запасных частей
Недостатки:
требуется обученный персонал для обслуживания
необходимы дополнительные меры зимой
Принцип работы вентиляторной градирни заключается в подаче большого количества воздуха за счет работы вентилятора с лопастями с диаметром до 20 метров. Такой вентилятор подает до 10 000 000 кум.метров воздуха в час.
14 слайд Благодаря различным видам оросительных блоков и широкой гамме осевых вентиляторов такие градирни могут быть подобраны в большем диапазоне нагрузок по воде и обеспечивать глубокое охлаждение воды с перепадом до 30 °
Кроме того, есть возможность установки воздухорегулирующих жалюзи и реверса двигателя. Это позволит прекрасно эксплуатировать градирню в зимние морозы.
По типу оросителя различают следующие типы вентиляторных градирен:
-пленочные
-капельные
-капельно-пленочные
Наиболее эффективные капельно-пленочные вентиляторные градирни. Они совмещают свойства капельных и пленочных оросителей и лучше всего охлаждают воду.
Для малых расходов оборотной воды вентиляторы градирни поставляются на предприятия в готовом виде, по этому признаку их называют малогабаритными или блочными мини градирнями.
слайд 1.2 Закрытые градирни
Преимуществами такой градирни являются:
вода в контуре всегда остается чистой;
не требуется подпитка для поддержания постоянного объема в цикле;
возможно применение в качестве хладогена не только воды.
Такие градирни целесообразно применять в засушливых районах или в местах дефицита воды.
При подборе градирни следует учитывать и тот факт, что такая градирня не может охладить воду до температуры близкой к температуре «мокрого термометра». Иными словами, закрытая градирня сможет охладить только до температуры окружающего воздуха. Если по технологии этого будет достаточно, следует обратить внимание и на тот факт, что в такой градирне используется сложное и дорогостоящее оборудование-змеевик. Качество исполнения и даже материал будут существенно влиять на охлаждающую способность градирни. Чаще всего в таких контурах используется ребреный медный змеевик сложной конструкции.
Недостатки закрытых градирен заключаются в следующем:
• высокая стоимость в сравнении с аналогичными открытыми градирнями;
• требовательность к эксплуатации и обслуживанию оборудования;
• не высокая эффективность охлаждения.
16 слайд Устройство закрытой градирни. Градирни закрытого типа нужны для охлаждения теплоносителя до температуры ниже наружного воздуха.
Слайд