Процессы охлаждения воды в охладителях

Теплообмен в испарительных охладителях. Понижение температуры нагретой воды в испарительных охладителях осуществляется за счет передачи тепла от воды к воздуху. Теплопередача может осуществляться:

● испарением, т. е. превращением части воды в пар;

● соприкосновением, т. е. за счет теплопроводности и конвекции (теплообмена);

● излучением.

Теплообмен излучением, связанный с нагревом воды за счет солнечной радиации и охлаждением ее излучением тепла как всяким нагретым теплом, учитывается только в прудах-охладителях, имеющих большую площадь зеркала.

Качественные характеристики охладителей. Охладительный эффект сооружений для охлаждения оборотной воды характеризуют два показателя, определяющие качество охлаждения: ширина охлаждения и глубина охлаждения.

Ширина охлаждения или температурный перепад определяется по формуле, ^оС:

Dt = t₁ – t₂, ( 14 )

 

где t₁ – температура нагретой воды, ^оС; t₂ – температура холодной воды, ^оС.

Чем больше Dt, тем шире зона охлаждения и качественнее работает охладитель и, следовательно, может быть уменьшен расход воды, подаваемой на охлаждение промышленных агрегатов и холодильников.

Глубина охлаждения определяется по формуле, ^оС:

 

Dt΄ = t₂ - t, ( 15 )

где t – теоретический предел охлаждения, ^оС.

Для прудов-охладителей теоретическим пределом охлаждения является t_е – естественная температура воды на поверхности водоема, т.е. t = t_е,. Для брызгальных бассейнов и градирен теоретическим пределом охлаждения является температура воздуха по смоченному термометру t = T_см , а для радиаторных охладителей теоретическим пределом охлаждения является температура воздуха по сухому термометру t = T_с .

Чем меньше Dt´ , тем ближе температура охлажденной воды t₂ к теоретическому пределу охлаждения.

Ширина охлаждения характеризует условия работы охладителя, а глубина охлаждения - эффект охлаждения, который может быть улучшен за счет увеличения поверхности соприкосновения, количества воздуха, равномерности распределения воды и поступающего воздуха и т. п.

Эффективность работы охладителя можно оценить по зависимости:

η = . ( 16 )

 

Эффективность работы охладителя тем выше, чем ближе η к 1.

Количественные характеристики охладителей. Количественные параметры работы охладителей оборотной воды характеризуются гидравлической нагрузкой и тепловой нагрузкой.

Гидравлическая нагрузка – это расход воды, приходящийся на 1 м² активной поверхности охладителя, м³/м²∙ ч:

, ( 17 )

где Q – расход воды, м³/ч; F_акт – активная поверхность охладителя, м².

Гидравлическая нагрузка различных охладителей находится в широких пределах 0, 002…0, 003 м³/м²∙ ч - для прудов-охладителей, 4…18 м³/м²∙ ч - для вентиляторных градирен.

Тепловая нагрузка – это количество отводимого тепла, приходящегося на 1 м² активной поверхности охладителя, ккал/м²∙ ч:

А = q × C× Dt, ( 18 )

где q – гидравлическая нагрузка охладителя, м³/м²∙ ч; С – теплоемкость воды, ккал/ч; Dt – ширина охлаждения, ^оС.

Тепловая нагрузка различных охладителей находится в диапазоне 0, 2…0, 4 тыс. ккал/м²∙ ч - для прудов-охладителей, 80…100 тыс. ккал/м²∙ ч и более для вентиляторных градирен.

 

Пруды-охладители

Охлаждение нагретого потока воды в прудах-охладителях происходит за счет теплоотдачи с площади зеркала пруда. В качестве прудов-охладителей используются искусственные или естественные водоемы, (рис. 4.1.).

 

Рис. 4.1. Схема пруда-охладителя

1 – плотина; 2 – промышленное предприятие; 3 – всасывающие линии; 4 – отводной коллектор; 5 – выпуск нагретого потока воды

Охлаждение воды происходит при движении ее от места выпуска до места водозабора, но не весь пруд участвует в охлаждении. Величина активной зоны пруда меньше площади зеркала пруда F, м².

Активная площадь пруда, участвующая в охлаждении, определяется, м²:

F_акт = F_тр + α ∙ F_вод, ( 19 )

где F_тр – площадь, занятая транзитным потоком воды;

F_вод – площадь водоворотных зон;

α – коэффициент, учитывающий охлаждающую способность

водоворотных зон, смежных с транзитным потоком, α = 0, 1…0, 5.

Отношение площади активной зоны к площади зеркала пруда называется коэффициентом использования площади пруда-охладителя:

 

К_и = , ( 20 )

где F - площадь зеркала пруда.

Коэффициент К_и зависит от формы пруда, расположения водозабора и водосброса, условий растекания потока и является важнейшей величиной, характеризующей пруд-охладитель.

Для определения F_тр, F_вод , и F_акт необходимо знать план течений пруда. Для определения плана течений производятся специальные гидравлические испытания моделей прудов. В простейших случая план течений может быть рассчитан теоретически.

Оптимальной является вытянутая форма пруда (рис. 4.2) с плавным очертанием берегов и рассеивающим выпуском, для которой К_и приближается к 1.

Рис. 4.2. Схема циркуляции воды в прудах-охладителях:

а) – оптимальной формы; б) – со струенаправляющей дамбой между выпуском и водозабором; 1 – плотина; 2 – промышленное предприятие; 3 – всасывающая линия; 4 – выпуск; 5 – струенаправляющая дамба

Для увеличения коэффициента использования площади пруда К_и применяются рассеивающие выпуски и другие струераспределительные сооружения, водосборные галереи, струенаправляющие дамбы. Чаще всего применяются струенаправляющие дамбы, смысл которых заключается в удлинении пути движения воды и устранении водоворотных зон.

Так для пруда-охладителя (рис. 4.2 б) со струенаправляющей дамбой К_и = 0, 8 – 0, 9, а без устройства такой дамбы не более К_и = 0, 1 – 0, 2, т. к. при отсутствии дамбы нагретая вода кратчайшим путем попадает в водозабор, не успевая охладиться.

При наличии свободного напора на сброс для повышения эффективности работы прудов-охладителей возможна подача нагретой воды в них с разбрызгиванием над поверхностью.

В больших и глубоких прудах-охладителях можно обеспечить высокие значения коэффициентов К_и без устройства струенаправляющих дамб за счет приема воды из глубинных холодных слоев пруда-охладителя, а нагретую воду сбрасывать на поверхность пруда с малыми скоростями. При этом создается объемная циркуляция охлаждаемой воды, обеспечивая ее качественное охлаждение.

При устройстве прудов-охладителей на реках возможны два варианта размещения водозабора и выпуска воды в пруд (рис. 4.3.).

 

 

Рис. 4.3. Схемы устройства прудов в зависимости от размещения водозабора

 

Размещение водозабора в верхней части пруда (рис. 4.3 а) обеспечивает возможность получать более низкие температуры охлажденной воды t₂ за счет использования притока свежей речной воды. Во втором случае (рис. 4.3 б) глубина у водозабора будет больше, что также имеет свои преимущества.

 

Расчет прудов-охладителей

 

Расчет прудов-охладителей состоит из гидравлического и теплового расчетов.

Гидравлический расчет заключается в определении плана течений, распределения температур по глубине пруда, объемов транзитных и водоворотных зон, степени их участия в процессах теплообмена (значения коэффициента α ), определении коэффициента использования площади пруда К_и.

Удельная площадь активной зоны пруда-охладителя определяется по формуле, м²/м³∙ сут:

ω _уд = , ( 21 )

 

где Q_сут – суточный расход охлаждаемой воды, м³/сут; F_акт - активная площадь пруда, участвующая в процессе охлаждения, м².

Тепловой расчет состоит в определении температуры охлажденной воды t₂ при известной площади пруда F или в определении необходимой площади активной зоны пруда F_акт, обеспечивающей получение заданной температуры t₂ в месте водозабора.

Из уравнения теплового баланса определяется температура t_ср воды в пределах активной зоны пруда-охладителя. Температура охлажденной воды t₂ у водозабора находится из выражения:

 

t_ср = t_e + , ( 22 )

 

где t₁ и t₂ – температура сбрасываемой в пруд-охладитель нагретой воды и

забираемой охлажденной воды, ^оС;

t_e – естественная температура на поверхности пруда-охладителя без

учета подогрева ее теплом нагретой воды, ^оС.

К достоинствам прудов-охладителей следует отнести:

● возможность получения в течение значительной части года более низких температур охлажденной воды, чем на брызгальных бассейнах и градирнях;

● отсутствие напора на сбросе;

● простоту устройства.

Недостатками прудов-охладителей являются:

● сложность эксплуатации, связанная с заилением, зарастанием прудов и цветением воды в них (при глубине прудов более 4 м цветение и зарастанием прудов проявляются в меньшей степени);

● необходимость больших площадей прудов из-за малой гидравлической нагрузки;

● нежелательные экологические последствия, связанные с изменением флоры и фауны прудов-охладителей.

Пруды-охладители целесообразно применять при расположении предприятий вблизи естественных водоемов для возможности создания водохранилищ, которые также можно использовать для целей орошения, рыбоводства, отдыха населения и т. п.

Брызгальные бассейны

Брызгальные бассейны состоят из системы разбрызгивающих насадок, расположенных над поверхностью искусственного бассейна, к которым по распределительным трубам под напором подводится нагретая вода (рис. 4.4).

Охлаждение нагретой воды происходит более холодным воздухоматмосферы в процессе падения капель воды, образующихся за счет разбрызгивающих насадок. Охлажденная вода собирается в бассейн, откуда поступает во всасывающий колодец и далее подается насосами в систему оборотного водоснабжения.

Брызгальный бассейн оборудуется грязевым выпуском для опорожнения бассейна.

В зимний период времени предусматриваются выпуски воды непосредственно в бассейн для сброса ее без разбрызгивания.

 

Рис. 4.4. Схема брызгального бассейна:

1 – насадки или сопла для разбрызгивания воды; 2 – распределительные трубы; 3 – выпуски для сброса воды без разбрызгивания (в зимний период); 4 – магистральный трубопровод или главный коллектор, подающий воду для охлаждения в брызгальный бассейн; 5 – всасывающий колодец охлажденной воды; 6 – грязевой выпуск и колодец опорожнения бассейна

 

Глубина бассейна обычно составляет 1, 5 – 2 м, расстояние от уровня воды до бровки откоса 0, 3 м, сопла располагаются на высоте 1, 2 – 1, 5 м от поверхности воды (рис. 4.5).

 

Рис. 4.5. Фрагмент брызгального бассейна в разрезе (размеры в м):

1 – опорный столб; 2 – скользящие опоры для компенсации температурных деформаций; 3 – распределительный трубопровод; 4 – насадки; 5 – насадкодержатели

 

При наличии подходящих естественных водоемов брызгальные устройства допускается располагать над ними, при этом предусматривают соответствующую планировку и крепление берегового откоса.

Площадка вокруг бассейна асфальтируется на ширину 3 – 5 м с уклоном в сторону бассейнов. Для уменьшения фильтрации воды и предотвращения размыва стенок и дна брызгальные бассейны выполняют из бетонных или железобетонных плит с устройством гидроизоляционного экрана. Дно бассейна имеет уклон в сторону выпускного колодца.

Количество бассейнов должно быть не менее двух. Из-за значительного выноса капельной влаги из бассейнов, они должны располагаться на расстоянии 60 – 100 м от других сооружений.

 

 

Разбрызгивающие сопла

 

Разбрызгивающие сопла или насадки являются важнейшим элементом брызгальных бассейнов. Их назначение заключается в равномерном распределении воды над бассейном и создании одинаковых по размеру мелких капель. Чем больше напор перед соплом Н, тем меньше диаметр образующихся капель и больше поверхность охлаждения. Однако при этом возрастают потери, связанные с уносом воды ветром. Поэтому обычно свободный напор перед соплом принимают Н = 5 – 8 м. Они должны быть просты в конструкции и эксплуатации, не засоряться, легко прочищаться и иметь небольшие потери напора для разбрызгивания воды.

На рис. 4.6 представлена классификация сопел, применяемых в брызгальных бассейнах.

Рис. 4.6. Классификация сопел

 

Ударные сопла в брызгальных бассейнах не применяются. Они нашли применение в распределительных системах градирен, биофильтров и в противопожарных устройствах. Сопла, применяемые в брызгальных бассейнах изготавливают из ковкого чугуна, стали или пластмасс и устанавливают по одному или пучками, состоящими из 3 – 5 штук (рис. 4.8.).

Наиболее рациональными являются сопла центробежного типа, требующие меньшего напора воды и в меньшей степени подвергающиеся засорению. Диаметр сопел обычно составляет 50 мм, а при больших расходах 75 – 100 мм. Для уменьшения уноса воды ветром из бассейнов крайние сопла устанавливаются на расстоянии 6 – 8 м от края бассейна, образуя защитную зону.

Характеристики наиболее распространенных сопел брызгальных бассейнов приведены в табл. 4.1.

 

Таблица 4.1

Характеристики наиболее распространенных сопел

брызгальных бассейнов

 

Марка сопла, диаметр, мм	Рекомендуемый напор, м	Производитель-ность, м3/ч	Суммарная поверхность капель, м2	Число сопел в пучке	Расположение сопел в пучке	Расстояние, м
между соплами	между пучками сопел	между распредели-тельными линиями
Сопла МОТЭП, 50/25		18, 7	31, 2		Линей-ное	1, 2-1, 5	3, 5
Сопла эвольвентные, 50/25		8, 2	-		Звездо-образное	1, 5		8, 5
Сопла щелевые, 50		46, 4			Одиноч-ное	-	4, 5

Рис. 4.7. Сопла, применяемые в брызгальных бассейнах:

а) – винтовые МОТЭП; б) – щелевые; в) – эвольвентные; г) – тупые; д) – бутылочные

 

Схемы установки сопел на распределительных трубопроводах представлены на рис. 4.8.

 

Рис. 4.8. Схемы установки сопел на распределительных трубопроводах (размеры в мм):

а) – сопла МОТЭП; б) – сопла эвольвентные 100/50; в) – сопла эвольвентные 50/25; г)– сопла щелевые 50

 

4.3.2. Расчет брызгальных бассейнов

 

Расчет брызгальных бассейнов заключается в определении их геометрических размеров, обеспечивающих требуемую температуру охлаждающей воды t₂ и осуществляется в следующей последовательности:

1. Выбирается тип насадки в зависимости от производительности бассейна и качества воды. Для загрязненной воды – тангенциальные сопла (эвольвентные, бутылочные, тупые); для чистой воды – винтовые, щелевые сопла.

2. По свободному напору определяется производительность сопла, м³/час:

q_c = А , ( 23 )

где А – коэффициент, учитывающий тип насадки, Н – напор перед соплом, м.

3. Определяется количество сопел:

 

n_с = , ( 24 )

 

где Q – расход воды, подаваемой в брызгальный бассейн для охлаждения, м³/час.

 

4. Определяется количество пучков:

 

n_п = , ( 25 )

 

где 1…5 - количество сопел в пучке.

 

5. Задаются размеры а и b и определяется активная площадь брызгального бассейна, м²:

 

, ( 26 )

 

где а = 4 – 6 м - расстояние между пучками сопел; b = 8 – 12 м расстояние между распределительными линиями.

6. Определяется действительная гидравлическая нагрузка, м³/м²∙ ч,

 

q_f = , ( 27 )

 

гидравлическая нагрузка должна находится в пределах q_f ≤ 0, 8 – 1, 2 м³/м²∙ ч.

7. Определяются строительные размеры брызгального бассейна, м: длина L и ширина B. Ширина бассейна должна быть В ≤ 50 м в осях крайних сопел; расстояние от крайних сопел до бровки бассейна с = 7–10 м; ширина коридора к = b/2 = 4 – 6 м.

8. Полученные размеры бассейна проверяются на охладительный эффект, т.е. производится тепловой расчет брызгального бассейна и определяется температура охлажденной воды t₂. Так как тепловые расчеты достаточно сложны, они осуществляются по специальным номограммам Н.Н.Терентьева или Л.Д.Бермана.

На рис. 4.9. приведена номограмма для теплового расчета бассейна, предложенная д.т.н. Л.Д. Берманом. Она состоит из двух диаграмм основной А и вспомогательной Б и позволяет определять температуру охлажденной воды t₂. По диаграмме А в зависимости от температуры воздуха, измеренной смоченным термометром ( , ^оС) и ∆ t – ширины зоны охлаждения, определяется температура . Затем по вспомогательному графику Б определяется поправка , учитывающая действительный напор Н, м перед соплом, которая вычитается из температуры .

Таким образом, температура охлажденной воды составляет, ^оС:

t₂ = - . ( 28 )

Рис. 4.9. Номограмма для теплового расчета брызгальных бассейнов

К достоинствам брызгальных бассейнов следует отнести:

● простоту устройства и эксплуатации;

● сравнительно небольшой напор, требуемый для подачи нагретой воды на охлаждение;

● наличие некоторого запаса воды на промышленной площадке, который может быть использован для противопожарных целей.

Недостатками брызгальных бассейнов являются:

● зависимость эффекта охлаждения от атмосферных факторов,

сравнительно низкий и неустойчивый эффект охлаждения;

● значительная занимаемая площадь под брызгальные бассейны из-за необходимости их размещения на незастроенной территории на расстоянии 60 – 100 м от других зданий и сооружений с учетом выноса капельной влаги.

 

Градирни

 

Градирни используются в системах оборотного водоснабжения, когда требуется устойчивое и глубокое охлаждение воды. Охлаждение воды в них происходит воздухом в объеме специального оросителя. Это наиболее совершенные сооружения для охлаждения оборотной воды, характеризующиеся высокими качественными и количественными показателями. Высокий охладительный эффект градирен определяется увеличением площади поверхности и времени контакта воды с воздухом, который достигается различными способами.

 

Классификация градирен

 

По способу подвода воздуха в ороситель градирни делятся на три основных типа:

1. Открытые градирни ( воздух поступает за счет продувки ветром и естественной циркуляции);

2. Башенные градирни (воздух подводится за счет тяги, создаваемой башней). Естественная тяга воздуха возникает из-за разности весов наружного более холодного воздуха и нагретого влажного воздуха внутри градирни;

3. Вентиляционныеградирни (искусственная тяга воздуха создается вентилятором, устанавливаемым на входе или выходе из градирни).

По направлению движения воздуха и воды в оросителе различают градирни:

1. противоточные;

2. поперечноточные;

3. поперечнопротивоточные.

 

Рис. 4.10. Классификация градирен по направлению движения воздуха и воды в оросителе:

а) – противоточные, б) – поперечноточные, в) – поперечнопротивоточные;

1 – башня; 2 – распределитель воды; 3 – ороситель; 4 – резервуар для сбора охлажденной воды; 5 – воздухозаборные окна

 

В противоточных градирнях воздух в оросителе движется навстречу воде (рис.4.10 а).

В поперечноточных градирнях воздух и вода движутся в оросителе взаимно перпендикулярно (рис. 4.10 б).

В поперечнопротивоточных градирнях в центральной части оросителя движение воздуха и воды противоточное, а в периферийной его части движение воздуха и воды поперечноточное (рис. 4.10 в).

По конструкции системы распределения воды по поверхности оросителя градирни бывают:

1. с трубчатыми (напорными) распределителями.

2. с лотковыми (безнапорными) распределителями.

По типу оросителя, предназначенного для увеличения поверхности соприкосновения воздуха и воды градирни делятся на:

1. капельные градирни, в которых теплоотдача в основном происходит с поверхности капель;

2. пленочные градирни, в которых теплоотдача происходит с поверхности тонкой водяной пленки, образующейся на щитах оросителя.

3. капельно-пленочные градирни смешанного типа, в которых теплоотдача происходит как с поверхности водяных капель, так и с поверхности водяной пленки.

Особым видом градирен являются:

1. брызгальные градирни – в которых создание поверхности охлаждения (не имеющих оросителя) осуществляется за счет разбрызгивания воды соплами.

2. радиаторные градирни, в которых вода отдает свое тепло проходящему через охладитель воздуху путем теплопередачи через стенку радиатора.

 

4.4.2. Распределители, оросители и водоуловители градирен

 

Несмотря на разнообразие конструкций градирни имеют ряд общих элементов: водораспределители, оросительные устройства, водоуловители, а также водосборные резервуары.

Распределители градирен. Распределители в градирнях предназначены для равномерного распределения охлаждаемой воды по поверхности оросителя, что определяет охлаждающую способность градирни. Распределители градирен бывают:

1. Трубчатые распределители - представляют собой систему трубопроводов из металлических или асбестоцементных труб, оборудованных разбрызгивающими соплами (рис. 4.11).

Рис. 4.11. Схема напорного трубчатого водораспределителя:

1 – подводящий стояк; 2 – коллектор, подводящий воду к периферийной зоне орошения; 3 – то же, к центральной зоне; 4 – разбрызгивающие сопла; 5 – распределительные трубопроводы; 6 – подводящий водовод

Сопла, применяемые в трубчатых водораспределителях, могут быть: эвольвентные, бутылочные и тупые, тех же конструкций, что и для брызгальных бассейнов, а также струйно-винтовые и ударного действия.

Современные требования к разбрызгивающим соплам градирен следующие: они должны обеспечивать развитый факел разбрызгивания воды с радиусом 1, 5 – 2 м при напоре 0, 5 – 3 м и не подвергаться засорению при концентрации взвешенных веществ в оборотной воде около 100 – 150 мг/л.

В последнее время наибольшее распространение получили сопла, изготавливаемые из пластмассы (рис. 4.12). Они не подвержены коррозии, проще и дешевле в изготовлении и имеют меньшую шероховатость внутренней поверхности, что увеличивает их пропускную способность.

Рис. 4.12. Водоразбрызгивающие пластмассовые сопла:

а) – центробежные сопла; б) – струйно-винтовые сопла; в) – ударные сопла;

1 – тангенциальное; 2, 3 – эвольвентное; 4 – раструбное НИИ ВОДГЕО; 5 – сопло ККТ (Германия); 6, 7 – цельнофакельное; 8 – с зубчатым отражателем; 9 – с коническим

отражателем; 10 – Брикс-24; 11 – с чашечным отражателем; 12 – Фирмы «Амон» (Фоанция); 13 – Фирмы «Бальке-Дюрр» (Германия); 14 – сферозубчатое сопло

2. Лотковые распределители - представляют собой систему железобетонных лотков, расположенных над оросителем, в дне которых имеются отверстия со вставленными в них фарфоровыми или пластмассовыми патрубками – насадками (рис. 4.13). Вода, вытекающая из насадок в виде струй, падает на разбрызгивающие тарелки, также изготавливаемые из фарфора или пластмассы, дробится, образуя фонтаны брызг, которые достигают поверхность оросителя. Расположение насадок должно обеспечивать равномерное распределение воды по площади оросителя. Лотки оборудуются шиберами (заслонками), позволяющими регулировать подачу воды в периферийную и центральную зоны градирни. Диаметры насадок находятся в пределах d = 18 - 35 мм и имеют производительность от 0, 3 до 4 л/с в зависимости от диаметра при изменении напора над выходным сечением насадки Н = 0, 1 - 1 м. Обычно насадки располагают в плане с учетом перекрытия факела брызг соседних тарелок равномерно на одинаковом расстоянии друг от друга 1 - 1, 25 м. Отражательные тарелки размещают на расстоянии 0, 7 – 0, 8 м от дна распределительных лотков и 0, 3 – 0.5 м от поверхности оросителя.

Рис. 4.13. Схема лоткового брызгального водораспределителя:

1 – распределительный лоток; 2 – насадка; 3 – отражательная тарелка

 

Лотковые распределители получили наибольшое распространение, поскольку требуют меньшего напора по сравнению с трубчатыми.

Гидравлический расчет водораспределителей заключается в определении требуемого напора, диаметров труб и размеров лотков. Расчету предшествует разработка схемы расположения труб и лотков, определение числа, типа и размера сопел, подбор насадок и их размещение.

Скорость движения воды в магистральных и распределительных лотках принимают соответственно 0, 8 и 0, 4 м/с, расход воды определяется по производительности насадок.

Скорость воды в трубчатых распределителях принимается 2 – 2, 5 м/c.

В настоящее время гидравлический расчет трубчатых и лотковых распределителей производится на ЭВМ с использованием специальных программ.

Оросители градирен. Оросители градирен предназначены для создания мелких и одинаковых по размеру капель или тонкой пленки с целью увеличения поверхности соприкосновения воды и воздуха, а, следовательно, интенсификации процесса охлаждения.

Основным типом оросителей, обеспечивающих наиболее высокий эффект охлаждения, является пленочный, однако он чувствителен к наличию в воде нефтепродуктов, взвешенных веществ и других примесей, вызывающих засорение зазоров между элементами. Пленочные оросители применяются при концентрации нефтепродуктов < 25 мг/л и взвешенных веществ < 50 мг/л.

При общей концентрации в оборотной воде жиров, смол и нефтепродуктов 25 – 125 мг/л применяют капельные или капельно-пленочные оросители, а при концентрации указанных веществ > 120 мг/л – брызгальные оросители.

1. Капельные оросители выполняются из деревянных брусков прямоугольного или треугольного сечения, расположенных горизонтальными ярусами. Расположение реек в ярусах может быть различным (рис. 4.14) и должно обеспечивать наилучшие условия для дробления капель в капельных оросителях при стекании их с одного яруса на другой.

 

Рис. 4.14. Конструкции капельных оросителей из прямоугольных а) – е)

и треугольных ж) - з) деревянных брусков

 

Расстояние между ярусами принимается от 100 до 350 мм, ширина брусков 40 – 50 мм, толщина 10 – 20 мм. В ярусах бруски устанавливают с прозорами от 50 до 150 мм.

При гидравлической нагрузке до 5 м³/м²∙ ч стекание воды с одного бруска на другой носит капельный характер. Диаметр первичных капель около 5 – 6 мм. Вторичные капли, образующиеся при падении с верхних брусков на нижние, имеют диаметр 0, 5 – 0, 8 мм.

Современные конструкции капельных оросителей выполняют из полимерных плоских решеток или штампованных сетчатых (перфорированных) элементов из полиэтилена (рис. 4.15). Срок службы оросителей градирен из полимерных материалов составляет около 20 – 25 лет, в то время, как деревянные конструкции выходят из строя за 10 – 15 лет. Пластмассовые оросители компактны, просты в монтаже и легче деревянных оросителей.

 

 

Рис. 4.15. Капельные оросители из полимерных материалов:

 

1 – блок оросителя; 2 – схема расположения элементов в блоке (параллельная волна);

3 – то же (перекрестная волна); 4 – то же (наклонные трубы); 5 – то же (перекрестная волна с проставками между листами шириной 10 мм); 6 – схема решетки и схема сборки в блок решеток по высоте

2. Пленочные оросители имеют меньшее, чем капельные, аэродинамическое сопротивление, но требуют больших затрат материала на их изготовление. Они выполняются из деревянных и асбестоцементных щитов или конструкций из пластмасс (рис. 4.16).

Наиболее распространенными являются оросители, выполненные из пластмасс, которые являются более устойчивыми к воздействию теплой воды и влажного воздуха и проще в изготовлении.

Рис. 4.16. Пленочные оросители из дерева и пластмасс:

1 – щит пленочного оросителя; 2 – ороситель из досок, поставленных на ребро; 3 – ороситель из гофрированных листов (ПВХ); 4, – комбинированный ороситель (ПВХ + ПНД); 5 – комбинированный ороситель (асбестоцемент + ПВХ); 6, 7 – комбинированный ороситель (асбестоцемент + ПНД); 8 – ячеистый ороситель (ПВХ) (общий вид листа и расположение листов в блоке)

При изготовлении щитов из дерева используются доски толщиной 10 – 15 мм, шириной 100 мм, которые размещаются на расстоянии 40 мм друг от друга. Щиты устанавливаются вертикально или под углом 85^о в несколько ярусов, обеспечивая создание пленки толщиной 0, 3 – 0, 5 мм. Также устраиваются оросители из досок, поставленных на ребро.

Оросители выполняются из плоских или волнистых асбестоцементных листов с расстоянием между ними 15 – 45 мм, толщиной 6 – 8 мм.

При изготовлении оросителей из пластмасс применяют поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПНД), винипласт и другие виды пластмасс. Расстояние между листами принимают от 12 до 30 мм.

3. Капельно-пленочные оросители. При выполнении оросителей из дерева применяется комбинация из блока капельного типа и щитов пленочного типа. При изготовлении оросителей из полимерных материалов используются гофрированные полиэтиленовые трубы, сетчатые трубы и листы, сетчатые призмы, сетчатые рулоны (рис. 4.17).

Рис. 4.17. Капельно-пленочные оросители из дерева и полимерных материалов:

1 – из деревянных брусков и досок; 2 – трубчатый из гофрированных полиэтиленовых труб d = 44 мм; 3 – трубчатый из дренажных труб d = 63 мм; 4 – трубчатый из сетчатых труб d = 60 мм; 5 – ороситель из сетчатых листов; 6 – ороситель из сетчатых призм; 7 – двухпоточный ярусный ороситель; 8 – ороситель из сетчатых рулонов

Капельно-пленочные оросители обладают лучшим эффектом охлаждения, чем капельные. Применяя капельно-пленочные оросители в совокупности с противоточным движением воздуха, можно увеличить гидравлическую нагрузку в 1, 5 – 2 раза по сравнению с капельными оросителями

При выборе типа оросителя градирни необходимо учитывать качество охлаждающей воды. Пленочные оросители обычно применяют для получения устойчивого и глубокого охлаждения в условиях жаркого климата. Капельно-пленочные оросители применяют в более благоприятных климатических условиях, когда технологические требования к охлажденной воде ниже.

Водоуловители градирен. Водоуловителями оборудуются башенные и вентиляторные градирни, имеющие повышенную тягу воздуха. Водоуловители предназначены для снижения выноса с охлаждающим воздухом капель влаги из градирен. Работающая градирня выбрасывает в атмосферу воздух, насыщенный водяными парами. При значительных расходах охлаждаемой оборотной воды в системах производственного водоснабжения эти потери воды составляют значительную долю водного баланса предприятия. Установка водоуловителей над водораспределителями градирен значительно уменьшает вынос воды до 0, 1 % от общего расхода оборотной воды.

Все известные конструкции водоуловителей работают по одному принципу – осаждения летящих вверх капель воды на препятствие (элемент) за счет действующих гравитационных и инерционных сил, возникающих при отклонении воздушного потока для огибания этого препятствия (элемента). В качестве препятствия (элемента) используются деревянные, асбестоцементные или пластмассовые пластины, листы, соты различной конфигурации, располагаемые в 1 – 3 ряда, а также волокна сеток. Различные типы водоуловителей отличаются друг от друга не только материалом, но также формой указанных элементов (препятствий) и их расположением.

Наибольшее распространение в России и за рубежом получили водоуловители, выполненные из одного или двух рядов наклонных деревянных или плоских полимерных пластин или волокнистых листов из асбестоцемента или полимерных материалов (рис. 4.18). В настоящее время разрабатываются и осваиваются водоуловители из пластмассы, что позволяет усовершенствовать их конфигурацию и снизить массу. Сборка пластин в блоки водоуловителя обычно производится на месте монтажа градирни.

При выборе водоуловителя в каждом конкретном случае необходимо принимать во внимание, что каждому из них присущи свои достоинства и недостатки. Они различаются материалом, схемой сборки блоков, механической прочностью, значением аэродинамического сопротивления проходу воздуха, эффективностью водоулавливания.

 

Рис. 4.18. Схемы водоуловителей градирен:

а) – водоуловитель жалюзийный из дерева или плоских полимерных пластин; б) – то же из волокнистых асбестоцементных или полимерных листов; в) – водоуловитель профильный; г) – водоуловитель сотовый

 

4.4.3. Конструкция градирен

 

Открытые градирни. Открытые градирни по сравнению с другими типами градирен наиболее просты в устройстве и близки к брызгальным бассейнам по своим качественным и количественным характеристикам. Они бывают брызгальными и капельными.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: