Градирня что это такое википедия простыми словами определение кратко

Обновлено: 08.07.2024

Промышленным агрегатам, конденсаторам в холодильном оборудовании и аварийным электрогенераторам необходимо постоянное охлаждение. С этой целью используется специальное оборудование – градирни. Она понижает температуру больших объемов воды посредством направленного потока воздуха. Вода, поступающая снаружи, охлаждается в градирне до необходимой температуры.

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.

В зависимости от температуры, предназначения охлажденной воды и способа отдачи тепла, градирни подразделяют на испарительные, сухие и гибридные. С учетом области применения выделяют:

испарительные;
сухие;
гибридные;
открытые;
закрытые;
башенные (в том числе с естественной тягой воздуха);
вентиляторные;
поперечноточные;
противоточные;
эжекционные;
пленочные.

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.

Вентиляторная градирня

Воздух подается с помощью одного или нескольких вентиляторов. Лопасти движутся и втягивают теплый воздух через окна. Вода стекает по стенкам в резервуар, при этом теплые пары отводятся в атмосферу посредством диффузора. Также в атмосферу уносится водная взвесь, и чтобы не допустить существенных потерь оборотной воды, используют каплеуловитель. С помощью вентиляторной градирни качественно и быстро охлаждают воду. Она может быть установлена в разных климатических и технических условиях. Простота эксплуатации, ремонтопригодность и секционное устройство выгодно отличают такое оборудование. Лишь затраты на электроэнергию являются недостатком агрегата.

Градирня открытого типа

Оборудование работает на основе естественной конвекции воздушных масс и ветра. Каналы для орошения ограждены специальными жалюзи, предотвращающими вынос жидкости из бассейна. Работа градирен зависит от ветра, что обуславливает ограничение использования для предприятий, чей производственный цикл нуждается в поддержании постоянной температуры оборотной воды. Устройства эффективно охлаждают воду, при этом требуется минимальное количество электроэнергии. Для открытой градирни требуются большие площади и высокая инерционность.

Градирня закрытого типа

Требующая охлаждения жидкость, которая применяется для снятия избыточного тепла, поступает через верхний коллектор в теплообменник и выходит из него через нижний коллектор. В первичном контуре исключены потери воды, так как он замкнут. Вода в остаётся чистой, не образуя осадка и не корродируя.

В процессе охлаждения оборотной воды первичного контура трубчатый теплообменник должен орошаться водой из вторичного контура. Вдуваемый снизу в противотоке к орошаемой воде свежий воздух одновременно нагревается и насыщается в контакте с этой водой и увлажнённым теплообменником и выпускается вверх. Вода вторичного контура собирается в поддоне и повторно применяется для орошения. Несмотря на то, что часть воды испаряется и сливается, отмечается значительная экономия воды по сравнению с проточным методом охлаждения, которая достигает от 85% до 96%.

Любая открытая градирня может быть заменена градирней закрытого типа. Хотя установочная площадь и цена при этом увеличиваются, закрытые установки требуют меньше затрат на техобслуживание.

Башенная градирня

Это наиболее эффективное оборудование для охлаждения оборотной воды на промышленных предприятиях. В такой градирне тяга для циркуляции воды образуется естественным путем с помощью вытяжной башни. Оборудование способно обеспечивать большой объем охлажденной воды, превышающий необходимый для нужд предприятия. Градирня отличается простотой эксплуатации и минимальными затратами на охлаждение жидкости. Оборудование может быть размещено в непосредственной близости от объекта промышленности. К недостаткам относят сложность конструкции, существенные строительные расходы и высокую инертность.

Сухая градирня

Вода охлаждается посредством теплообменников, вентиляторных устройств и сливных клапанов. Вспомогательным оборудованием выступают насосные устройства и воздушные фильтры. Сухая градирня охлаждает воду при помощи воздуха, подаваемого вентилятором малой мощности. Из-за незначительной глубины охлажденной воды такие агрегаты используются редко. Сухая градирня стоит дороже других видов. Главными ее плюсами является безопасность для окружающей среды: она не загрязняет атмосферу химическими отходами и не увеличивает влажность.

Гибридная градирня

Оборудование используется для мокрого и сухого охлаждения воздушных масс. В процессе работы осуществляется экологический отвод тепла в атмосферу. Сухая градирня имеет башню и вентиляторы по периметру. Данное устройство оснащено двумя и более секциями теплообмена. Охлаждение обеспечивается оборотной водой и через стенку.

Для поддержания технических характеристик на заданном уровне необходимо каждые полгода проводить профессиональное обслуживание установок. Также следует контролировать работу двигателя вентиляторной системы, насоса, производить смазку редуктора и подшипников, отслеживать параметры воды, влияющие на состояние оросителя.

Эжекционные градирни

Принцип работы эжекционной градирни основан на использовании эффекта эжекции, достигаемого с помощью специально разработанных эжекционных форсунок в совокупности с направляющими для водо-воздушных потоков.

Горячий теплоноситель подается в градирню 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. Вследствие того, что площадь соприкосновения холодного воздуха и горячих капель очень велика, она может эффективно работать при температуре охлаждаемой жидкости 50°С, 60°С и даже выше, другие градирни на такое не способны.

Поперечноточные градирни

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.

Установка градирни

На промышленных территориях градирни рекомендуется устанавливать с учетом беспрепятственного поступления свежего воздуха, особенно, если конструкции работают на естественной тяге. Также необходимо учитывать Розу ветров и тот факт, что зимой капли воды и пар относятся в сторону. При установке используют данные об уровне влажности и туманности, характерном для данного региона.

Назначение

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

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.

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.

Принцип работы градирни

Охлаждение больших объемов воды осуществляется за счет частичного испарения и теплообмена с потоками воздуха. Масса воды в градирне стекает по оросителю тонкой пленкой или сбегает каплями. При этом вдоль оросителя проходят потоки воздуха. Отмечается закономерность, что при испарении 1% температура оставшейся воды охлаждается на 6 градусов. Испарившуюся жидкость восполняют посредством забора из внешнего источника. При необходимости воду из водоема фильтруют. Горячая вода после производственного процесса подается в градирню, в которой, в зависимости от типа конструкции, осуществляется понижение температуры отработанной воды.

Обратным воздушным потоком (применяется в вентиляторных градирнях).
Распылением форсунками на наполнитель, по которому водные потоки стекают тонкой пленкой. Медленное стекание обеспечивает охлаждение (атмосферные и башенные градирни).
За счет естественного захвата воздуха и распыления в специальных каналах (эжекционные градирни).

Принцип действия везде одинаков – горячая вода вступает в контакт с воздушной массой, которой отдает часть тепла, посредством чего снижается температура технической воды. Охлаждаясь, жидкость опять используется для теплообменных аппаратов и иных устройств, у которых необходимо понизить температуру.

Различают градирни открытого и закрытого типа. В открытых вода по форсункам распыляется на насадку, где навстречу воде через воздухозаборные решетки движется воздух. Часть воды испаряется, и она охлаждается.

Закрытые градирни оснащены испарительным охладителем и конденсатором. Вместо насадки в испарителе используется теплообменник, по которому циркулирует жидкость, требующая охлаждения. Испарительный охладитель работает в мокром и сухом режимах.

Мокрый считается летним режимом, при нем охлаждаемая жидкость циркулирует в теплообменнике, который орошает вода из форсунок, а также охлаждает воздух при вращении вентилятора. Сухой или зимний режим предусматривает циркуляцию охлаждаемой жидкости в теплообменнике и охлаждение холодным воздухом.

Гради́рня (нем. gradieren — сгущать соляной раствор; первоначально градирни служили для добычи соли выпариванием) — устройство для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного воздуха. Иногда градирни называют также охладительными башнями (англ. cooling tower ).

В настоящее время градирни в основном применяются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения теплообменных аппаратов (как правило, на тепловых электростанциях, ТЭЦ, АЭС). В гражданском строительстве градирни используются при кондиционировании воздуха, например, для охлаждения конденсаторов холодильных установок, охлаждения аварийных электрогенераторов. В промышленности градирни используются для охлаждения холодильных машин, машин-формовщиков пластмасс, при химической очистке веществ.

Процесс охлаждения 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 (вентиляторные градирни), а в случае с эжекционными градирнями охлаждение происходит за счёт создаваемой среды, приближенной к условиям вакуума специальными форсунками (обеспечивающими площадь тепломассообмена, каждая — 450 м² на 1 м³ прокачиваемой жидкости, представляющие собой принцип двойного действия, охлаждая распыляемую жидкость не только снаружи, но и внутри) и особенностями конструкции. При испарении 1 % воды, температура оставшейся массы понижается на 5,48 °C, а в случае с описанным эжекционным принципом охлаждения температура оставшейся массы понижается на 7,23 °C.

Как правило, градирни используют там, где нет возможности использовать для охлаждения большие водоёмы (озёра, моря).

Простой и дешёвой альтернативой градирням являются брызгательные бассейны, где вода охлаждается простым разбрызгиванием.

Содержание

Характеристики

Основной параметр градирни — величина плотности орошения — удельная величина расхода воды на 1 м² площади орошения.

Основные конструктивные параметры градирен определяются технико-экономическим расчётом в зависимости от объёма и температуры охлаждаемой воды и параметров атмосферы (температуры, влажности и т. д.) в месте установки.

Использование градирен в зимнее время, особенно в суровых климатических условиях, может быть опасно из-за вероятности обмерзания градирни. Происходит это чаще всего в том месте, где происходит соприкосновение морозного воздуха с небольшим количеством теплой воды. Для предотвращения обмерзания градирни и, соответственно, выхода её из строя следует обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по поверхности оросителя и следить за одинаковой плотностью орошения на отдельных участках градирни (только для градирен с оросителем). Нагнетательные вентиляторы тоже часто подвергаются обледенению из-за неправильного использования градирни (для вентиляторных градирен). При использовании эжекционных градирен большая часть этих трудностей исчезает, потому что нет ни вентилятора, ни оросителя.

Классификация

В зависимости от типа оросителя, градирни бывают:

плёночные;
капельные;
брызгальные;
сухие.

По способу подачи воздуха:

вентиляторные (тяга создаётся вентилятором);
башенные (тяга создаётся при помощи высокой вытяжной башни);
открытые (атмосферные), использующие силу ветра и естественную конвекцию при движении воздуха через ороситель.
эжекционные, использующие естественный захват воздуха при распылении воды в специальных каналах.

По направлению течения сред (охлаждаемой воды и воздуха):

с противотоком (наибольший температурный перепад, наибольшее аэродинамическое сопротивление);
с перекрестным током (меньшее аэродинамическое сопротивление, меньше капельного уноса);
с смешанным током (конструкция градирни содержит и противоток и перекрестный ток).

Вентиляторные градирни до последнего времени были наиболее эффективны с технической точки зрения, так как обеспечивали более глубокое и качественное охлаждение воды, выдерживая большие удельные тепловые нагрузки (однако требуют затрат электрической энергии для привода вентиляторов). Эжекционные градирни выдерживают наибольшие гидравлические нагрузки и способны охлаждать воду с большим перепадом и с очень высоких температур (до 90 °С). Это обусловлено как отсутствием оросителя, так и большой суммарной площадью поверхности мелкодисперсных капель и высокими скоростями водо-воздушных потоков. Затраты электроэнергии на эксплуатацию систем оборотного водоснабжения с эжекционной градирней при грамотной организации схемы водоснабжения и автоматики не превышают затрат на типовые вентиляторные установки.

Интересные факты

Самая производительная градирня в мире - градирня для АЭС Исар II в Германии [1] . Она охлаждает 216 000 кубометров воды в час. Ее высота 165 м и основной диаметр 153 м.

Многие из вас видели высокие производственные башни-трубы, из которых идёт дым. На самом деле это не дым, а пар, а башня – градирня. Давайте рассмотрим подробнее, что же это такое, из чего состоит, для чего предназначена эта установка.

Градирня - это теплообменный аппарат, применяемый в системах оборотного водоснабжения. Они служат для охлаждения оборотной воды, используемой для отведения тепла от промышленного технологического оборудования.

Градирни защищают установки и агрегаты от перегрева и разрушения под действием высоких температур, а также обеспечивают стабильные условия для протекания реакций или производства продукции.

Водооборотные системы с градирнями широко применяются в металлургии, энергетике, в машиностроительной, авиационной и химической отраслях, на предприятиях ВПК.

История появления градирни

До сих пор существует градирня в небольшом городке в Германии, которой более 200 лет. Сейчас это сооружение запускается редко, и оно выступает только в качестве туристического объекта.

История охлаждающих установок в том виде, как мы их знаем сейчас, берёт своё начало с 1918 года. Тогда профессор машиностроения Фредерик ван Итерсон, который также занимал пост директора государственных шахт в Нидерландах, построил первую в мире гиперболоидную башню. Она находилась в городе Херлен на юге Голландии. В том же году Фредерик запатентовал своё изобретение. На тот период башня являлась очень эффективной и технологичной.

До изобретения Фредерика ван Итерсона, у охлаждающих башен не было постоянных форм. Они были округлой формы, так называемый гиберболоид, или прямоугольной. Располагались сооружения как отдельно от зданий, так и на их крышах. Но, несмотря на способ размещения, принцип их работы был схож и основывался на испарении.

В России в развитие теории и практики градирестроения большой вклад внесли отечественные ученые Фарворский Б.С., Ямпольский Т.С, Берман Л.Д., Аверкиев А.Г., Арефьев Ю.И., Пономаренко В.С. и другие.

Классификация и виды градирен

Работа любой градирни основана на охлаждении некоторого объема жидкости атмосферным воздухом. Именно отсутствие иного, нежели воздух, хладагента и отличает градирню от кондиционера, холодильника, или чиллера.

По принципу действия есть два основных типа:

Испарительная градирня открытого типа работает так: разбрызгивает горячую воду и смешивает ее с более холодным наружным воздухом. При этом часть воды превращается в пар и вместе с нагревшимся наружным воздухом выбрасывается в атмосферу, оставшаяся же вода охлаждается.

По способу подачи воздуха градирни испарительного типа бывают:

Устройство градирни

Градирня, независимо от её типа, состоит из нескольких элементов: каркас, водосборная ёмкость, водораспределительная система, система прокачки воздуха, охлаждающее (оросительное) устройство.

Охлаждение воды в градирне в зависимости от её типа происходит за счет передачи тепла воздуху и за счёт испарения. В градирнях закрытого типа охлаждение происходит только за счёт теплопередачи.

Устройство и принцип работы градирни достаточно прост. Нагретая вода подаётся на водораспределительное устройство, которое представляет из себя систему трубопроводов с разбрызгивающими соплами. Вода, проходя под давлением или самотёком, разбивается на мелкие капли размером 2-3 мм, и распределяется по всему объёму градирни, далее попадает на оросительное устройство, имеющее большую развитую поверхность. При прохождении воды через ороситель происходит перераспределение и перемешивание (турболизация) потоков, в результате чего увеличивается охлаждающий эффект.

Одновременно, навстречу движению воды, через воздухозаборные окна подаётся поток воздуха. После чего, нагретая паровоздушная смесь выбрасывается в атмосферу. Прокачка воздуха, в зависимости от типа градирни, обеспечивается с помощью естественной тяги в башенных градирня или вентилятора в вентиляторных градирнях. Вентиляторы могут располагаться как в нижней части градирни (нагнетательные вентиляторы) или сверху (отсасывающие вентиляторы).

Далее охлаждённая вода собирается и накапливается в водосборной ёмкости и подаётся на оборудование. Водосборная емкость в зависимости от размера градирни может представлять из себя бетонный бассейн, являющийся одновременно фундаментом градирни, так и сравнительно небольшой поддон. Таково общее устройство градирни независимо от её типа.

Все наверное видели подобного рода сооружения и знаете, что это вовсе не труба и из нее выходит не дым.

Но давайте все же посмотрим на принцип работы и внутренее устройство градирни.

Градирни — это специальные устройства для охлаждения большого количества воды посредством направленного потока воздуха. Также их называют охладительными башнями — это более понятно звучит.

Это одно из наиболее эффективных устройств для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Высокая башня создает ту самую тягу воздуха, которая необходима для эффективного охлаждения циркулирующей воды. Вытяжные башни служат для создания естественной тяги благодаря разности удельных весов воздуха, поступающего в градирню, и нагретого воздуха, выходящего из градирни. Под оросителем располагается водосборный резервуар. Вода подается в водораспределительное устройство по размещаемым в центре градирни стоякам. Благодаря высокой башне одна часть испарений возвращается в цикл, а другая – уносится ветром. Из-за этого в округе не образуется сырости, тумана и обледенений в зимнее время, хотя возможно появление льда вокруг оросительных устройств.

Фото 2.

Необходимость охлаждать теплую воду возникает, если того требует технологический процесс на производстве или в случае охлаждения воды для чиллера с водяным конденсатором.

ТЭC, АЭС, промышленные предприятия потребляют огромное количество технической воды, прежде всего, для охлаждения узлов и агрегатов. Вода при этом, естественно, нагревается. Поскольку зачастую вода двигается по замкнутому контуру (т. е. не сливается в реку, а снова идет для охлаждения агрегатов) , ее следует охладить. Это нужно, прежде всего, для повышения эффективности охлаждения — чем холоднее вода, тем лучше она будет охлаждать оборудование.

Для целей частичного охлаждения воды применяются градирни.

Фото 3.

Принцип работы градирни достаточно прост. Процесс охлаждения в градирнях происходит за счет частичного испарения воды и теплообмена с воздухом. Вода в градирне стекает по оросителю сбегает каплями или тонкой плёнкой. В это время вдоль оросителя проходят потоки воздуха. существует такая закономерность: в градирнях при испарении 1 % воды температура оставшейся понижается на 6 С. Потеря жидкости восполняется за счет внешнего источника. Причем свежая вода при необходимости подвергается обработке (фильтрации).

Наиболее сложным элементом башенной градирни является вытяжная башня, конструкция которой в основном определяется материалом, из которого ее сооружают.

Горячая вода поступает в градирню, где в зависимости от типа и конструкции градирни, происходит ее охлаждение, до необходимой температуры. Охлаждение воды может осуществляться:

— за счет распыления горячей воды форсунками на специальный наполнитель с развитой площадью, по которому вода растекается тонкой пленкой и за счет медленного ее течения — охлаждается (башенные, атмосферные градирни);

— за счет распыления воды в специальных каналах и естественном захвате атмосферного воздуха (эжекционные градирни).

В любом случае вода вступает в контакт с воздухом, которому отдает часть своего тепла и тем самым, понижая свою температуру. Приобретя необходимую температуру, вода поступает обратно для охлаждения теплообменных аппаратов или других приборов, у которых необходимо снизить температуру.

Фото 4.

Промышленные градирни являются наиболее экономичным и эффективным способом охлаждения больших объемов воды и различных жидкостей, поскольку в них не используется аммиак, фреон и прочие вещества, участвующие в теплообмене, для которых требуется дополнительная электроэнергия.

История охладительных башен

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.

2 основных типа градирен

Специалисты разделяют градирни на 2 вида в зависимости от принципа их работы:

Сухие градирни

Устройство состоит из корпуса, в котором размещен закрытый теплообменник. Таким образом, вода циркулирует по закрытому контуру, а обмен тепловой энергии происходит за счет потока воздуха, поступающего от вентилятора. Аналогичным образом происходит охлаждение антифриза в системе охлаждения мотора внутреннего сгорания. Благодаря закрытому теплообменнику исключается прямой контакт воды и воздуха, соответственно, потери жидкости сводятся к минимуму.
Для улучшения эффективности радиаторы изготавливаются из меди или алюминия, что увеличивает себестоимость агрегата.

Драйкулеры рекомендуется использовать в следующих случаях:

при необходимости охлаждения теплоносителя без его контакта с внешней средой;
при невозможности обеспечения постоянной подачи новой воды, которая теряется в результате уноса;
когда вместо воды в качестве хладагента используется этиленгликоль или другая токсичная жидкость;
при необходимости охлаждения жидкости с высокой температурой.

Во всех остальных случаях предпочтение лучше отдать мокрой вентиляторной градирне.

Мокрые градирни (испарительные)

Испарительная градирня функционирует следующим образом: горячая вода разбрызгивается через форсунки в мелкодисперсную водяную пыль. Благодаря контакту с атмосферным воздухом, температура которого значительно ниже, и эффекту испарения, жидкость охлаждается и оседает в поддон на дне градирни, а часть жидкости выходит наружу в виде пара.

Мокрые градирни являются наиболее эффективным и выгодным оборудованием для охлаждения больших объемов воды.

По способу контакта охлаждающей жидкости с наружным воздухом мокрые градирни подразделяются на закрытые и открытые.

Мокрые градирни закрытого типа

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.

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.

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:

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.

Другие важные критерии выбора градирен

Помимо конструктивных особенностей и принципа действия градирни, при выборе подходящего оборудования для организации собственного производства необходимо обращать внимание и на ряд других факторов:

Величина капитальных затрат на приобретение оборудования, покупку дополнительных устройств и услуги по монтажу.
Срок эксплуатации градирни без необходимости ремонта.
Простота и экономичность обслуживания.
Материалы, из которых сделаны градирни (металлические, бетонные и пр.).

Например, существуют стеклопластиковые градирни, которые не подходят для эксплуатации в условиях российского климата. Есть металлические градирни, более надежные и качественные, но подвержены коррозии, за исключением градирен со специальным антикоррозийным покрытием, такие как вентиляторные градирни NCT с покрытием Armour. Также существуют бетонные градирни (башенные).

Читайте также: