Схема і принцип роботи випарної градирні
У відкритих випарних градирнях охолодження води в контурі відбувається за рахунок випаровування частини води і віддачі тепла більш холодному повітряному потоку. Нагріта вода через водорозподільчу систему подається в градирню і розпорошується через форсунки. Далі, вода тонкою плівкою стікає вниз по комірчастої структурі каналів зрошувача. Уздовж каналів зрошувача, в протилежному напрямку, рухається потік повітря. Так як витрата повітря великий, то вода частково випаровується, внаслідок цього, інша її частина охолоджується. При випаровуванні 1% води температура її решти знижується приблизно на 6 К. При цьому частина води випаровується, частина несеться повітряним потоком. Частка випаровується води становить в межах 1,5-2%, тому для поповнення потрібно її підживлення. Охолоджена вода стікає в піддон, і звідти за допомогою насоса подається в конденсатор холодильної машини (чиллера) або в охолоджуваний модуль технологічного обладнання.
Рух повітряного потоку в градирні примусове і створюється осьовим вентилятором. Вентилятор всмоктує повітря в нижній частині градирні з декількох сторін, а потім викидає його вгору. Якщо градирня зрошувальна, то його напрямок може бути протитечійним або перпендикулярним по відношенню до напрямку потоку води. В якості теплоносія в градирнях відкритого типу може застосовуватися тільки вода. На малюнку 4 представлена схема охолодження води в випарної градирні.
Схема і принцип роботи сухий градирні (драйкулери)
Суха градирня (драйкулери) являє собою установку, основними елементи якої є трубчасто-пластинчастий теплообмінник і осьової вентилятор, які розміщені на підставі рами. Драйкулери бувають горизонтального, вертикального або V-образного виконання. (Рис.5 a, б, в).
tр МТ = tНВ МТ + Δt МТ (1)
tр МТ - розрахункова температура зовнішнього повітря по мокрому термометру для підбору.
tНВ МТ - розрахункова температура зовнішнього повітря по мокрому повітря згідно СП 60.13330.12 (п.5.13) параметри Б.
Δt МТ - коригування температури зовнішнього повітря за залежно від місця установки (в тіні, на сонці, на покрівлі).
* Локальне місце розташування - це розташування градирні в тіні, на сонці, на пласкій покрівлі.
При підборі градирні визначаємо мінімальну температуру води на виході з градирні. Після визначення розрахункової температури зовнішнього повітря призначаємо мінімальний перепад між температурою води на виході з градирні та температурою повітря по мокрому термометру. Як було сказано вище, він може становити 5-7 ° С. При зменшенні значення перепаду, змінюються геометричні параметри градирні в бік збільшення. Вибираємо мінімальне значення 6. ° С Для регіону Москва, наприклад, мінімальна температура води на виході з градирні становитиме: в тіні 27 ° С, на сонці 28 ° С, на покрівлі 29 ° С. Для інших регіонів розраховується за такою ж схемою.
При підборі мокрою градирні для чилера необхідно перевірити чи забезпечує градирня необхідний перепад температури води на конденсаторі при фактичній розрахунковій температурі зовнішнього повітря. Тобто, чи буде фактична продуктивність чилера відповідати заданої. Наприклад, за стандартами Eurovent. нормативні параметри чилера наведені при перепаді температури води на конденсаторі + 30/35 ° С. Відповідно до формули (1) і заданої перепаду температури 6 ° С значення перепаду температури води на вході / виході забезпечують градирнею випарного типу для більшості регіонів Росії. Таким чином, знаючи фактичну потужність, розрахункову температуру зовнішнього повітря, перепад температури води на виході з градирні, вибираємо необхідне обладнання за каталогом виробника. Підбір градирні / драйкулери може бути проведений також з використанням програми підбору виробника.
Підбір сухої градирні (драйкулери)
На підставі вищевказаних нормативних документів була складена таблиця:
Для визначення температури води на виході з градирні, враховуємо місце розташування обладнання, як по регіону, так і по локальній дислокації (тобто в тіні, на сонці, на покрівлі), вибираємо перепад температури між теплоносієм і навколишнім повітрям 6 ° С.
Для прикладу, в регіоні Москва, при перепаді температури між теплоносієм і навколишнім повітрям 6 ° С, стандартному перепаді на конденсаторі 5 ° С і розміщенні градирні в тіні, температура води на вході / виході градирні складе 40/35 ° С, при розміщенні на покрівлі - 47/42 ° С.
При підборі градирні для чилера необхідно попередньо розрахувати фактичну продуктивність обладнання з урахуванням поправочних коефіцієнтів на розрахункову температуру навколишнього повітря і розташування над рівнем моря. За нормативами Eurovent, параметри води на конденсаторі чилера відповідають значенням + 30/35 ° С. Але як ми бачимо, в залежності від температури навколишнього повітря фактична температура води на вході / виході градирні може відрізнятися від нормативної. Тому при підборі градирні, необхідно врахувати, щоб перепад температури води на вході / виході градирні забезпечував перепад температури на конденсаторі чилера, і, отже, необхідну продуктивність.
Переваги та недоліки випарних градирень відкритого типу
Випарні градирні відкритого типу мають одним безперечною перевагою - вони дозволяють охолоджувати воду нижче температури навколишнього повітря. Звідси їхня висока ефективність.
До недоліків випарних градирень можна віднести:
- Необхідність підживлення води для компенсації, внаслідок, її випаровування і винесення (Сумарне значення виносу становить 1,5-2% від витрат. Підживлення води, необхідна також для зниження у воді концентрації солей).
- Неможливість експлуатації при негативних температурах без додаткових елементів і пристроїв, тобто обігріву трубопроводу піддону т.д.
- Неможливість застосування антифризу як теплоносій, так як змінюється концентрація розчину внаслідок випаровування.
- Вимоги до жорсткості води, тому необхідна дорога система водопідготовки.
- Забруднення води в відкритому контурі і, як наслідок, необхідність її очищення.
- У порівнянні з драйкулери, при рівній продуктивності випарні градирні, більш громіздкі, займають велику площу.
Переваги та недоліки сухих градирень (драйкулери)
У порівнянні з випарними градирнями драйкулери мають наступні переваги:
- Можливість експлуатації при негативних температурах, так як в якості теплоносія можна використовувати антифриз (розчину етилен - або пропіленгліколю);
- Немає необхідності в додатковій підживлення води, тому що немає віднесення і випаровування;
- Немає необхідності в очищенні води (контур замкнутий);
До недоліків драйкулери можна віднести меншу ефективність у порівнянні з випарними градирнями, особливо при підвищенні температури навколишнього повітря.
Для підвищення ефективності драйкулери при високих температурах навколишнього повітря на них встановлюється так звана адіабатична система охолодження. Фактично це мелкодисперсное розпилення води через форсунки на пластини теплообмінника, в результаті чого відбувається випаровування води і зниження температури повітря поблизу поверхні теплообмінника, що підвищує ефективність роботи драйкулери.
Для підвищення ефективності драйкулери при високих температурах навколишнього повітря на них встановлюється так звана адіабатична система охолодження. Фактично це мелкодисперсное розпилення води через форсунки на пластини теплообмінника, в результаті чого відбувається випаровування води і зниження температури повітря поблизу поверхні теплообмінника, що підвищує ефективність роботи драйкулери.