Типы градирен по принципу работы, особенностям их устройства и конструкции

Что такое градирня? Ее назначение

Градирня – это особое оборудование, используемое для снижения температуры воды оборотного цикла при помощи атмосферного воздуха.

Применение современных градирен – это максимально рациональный метод снижения температуры воды и иных жидких сред. Это возможно благодаря отсутствию в них фреона, аммиака и других хладагентов, которые участвуют в теплообмене и требуют дополнительных затрат электрической энергии.

История охладительных башен

Происхождение слова «градирня» корнями уходит в немецкий язык. «Gradiren» на русский язык переводят как «сгущать солевой раствор». Первоначальное предназначение градирен  - добыча соли при помощи испарения (выпаривания).

В 1918 г. в Нидерландах в г. Херлен профессор кафедры машиностроения Фредерик Ван Итерсон рассчитал конструкцию градирни в виде гиперболоида с естественной тягой. Далее общее представление башенных градирен не претерпевало изменений. Но и развитие научно-технической мысли продолжилось, стали появляться современные и технически модифицированные виды градирен.

Основные элементы градирни

Классификация и виды градирен. Особенности конструкции и эксплуатации

Хладагентом при охлаждении оборотной воды служит атмосферный воздух – это и есть основополагающий принцип работы градирни.

Все градирни можно классифицировать по типам и видам.

Два основных типа градирен

Первая классификация основана на принципах работы, здесь выделяют сухие и мокрые градирни.

Сухие градирни

Драйкулер – иное название градирни сухого вида. В его составные части входит корпус и теплообменник закрытого типа.

Вода циркулирует в драйкулере по непрерывному контуру, а теплообмен достигается потоком воздушных масс от вентилятора.

Из-за теплообменника закрытого типа исключен непосредственный контакт воздушной и водной массы, следовательно, стремятся к нулю утраты влаги. Для повышения КПД радиаторов их изготавливают из меди и алюминия, что ведет к увеличению себестоимости оборудования.

Ситуации, при которых применяют драйкулеры:

• Когда охлаждается теплоноситель без взаимодействия с окружающей средой
• Когда отсутствует непрекращающаяся подача воды вследствие капельного уноса
• Когда в качестве охлаждающего вещества используют этиленгликоль и подобные составы
• Когда нужно остудить высокотемпературные среды

Для прочих случаев предпочтительно использовать мокрые вентиляторные установки.

Мокрые градирни (испарительные)

Здесь такой принцип работы: нагретая вода превращается в пленку после прохождения через сопла. При взаимодействии с воздухом, температура которого намного ниже, и благодаря эффекту испарения, влага снижает свою температуру и направляется в чашу, установленную внизу градирни. Некоторое количество влаги при этом попросту испаряется.

Рационально использовать мокрые градирни при больших объемах циркулирующей жидкости.

По взаимодействию охлаждающей жидкости с воздухом мокрые градирни делят на закрытые и открытые.

Мокрые градирни закрытого типа

Мокрая градирня – это герметичный аппарат, сквозь который проводится хладагент основного контура. Он охлаждается за счет воды и воздуха из окружающей среды. Это решение исключает взаимосвязь оборотной воды с внешней средой, не дает попасть в оборотный контур посторонним предметам и веществам.

Градирни открытого типа

Градирни открытого типа отличаются тем, что в них протекает непосредственное взаимодействие воды производства и окружающего воздуха. В этом случае нагретая вода рассекается сквозь сопла, остывание происходит при работе осевых или центробежных вентиляторов.

По присутствию оросительных блоков открытые мокрые градирни бывают оросительными и эжекционными.

Открытые эжекционные градирни

Состав такой теплообменной установки – это трубопровод и стальной корпус. По трубопроводу проходит вода, доведенная до мелких рассеянных капель. Водяной столб на большой скорости притягивает наружный воздух, а тот, перемешиваясь, остужает воду.

В таких градирнях давление при распылении жидкости около 4-7 бар. Это позволяет раздробить капли до очень мелких размеров - 1/5 мм, при этом обеспечивается высокая скорость перемещения – примерно 18 м/с. Эта мелкодисперсная вода смешивается с воздухом, что позволяет протекать нужному теплообмену.

Основной плюс эжекционных градирен – это возможность понижать температуру воды с больших показателей – выше 60 ⁰С.

Существуют и недостатки, которые не позволяют широко применять эти градирни. Рассмотрим их.

• Необходимость создавать высокое давление в аппарате. Тут используют мощные насосы, которые превышают мощность вентиляторной градирни в 2-3 раза. Здесь помимо высоких эксплуатационных издержек присутствует высокая изнашиваемость трубопроводов, по которым подается вода
• Невозможность использования установки в холодное зимнее время. Мелкие частицы воды быстро замерзают
• Из-за капельного уноса происходит высокий расход воды. При этом исключено использование водоуловителей, который понижают эффективность работы аппарата

Использование данных промышленных градирен рационально при остужении водной среды с очень высокой температурой либо при небольшом ее объеме.

Вентиляторные градирни от "Агростройсервис"

Оросительные градирни

В структура этих установок входят система подачи нагретой воды, капельно-пленочный ороситель и поддон для остывающей жидкости.

Нагретая вода сквозь форсунки попадает на ороситель. Воздух проникает благодаря естественной тяге – в градирнях башенного типа, или нагнетается вентустановками – в вентиляторных градирнях. Строение в этих аппаратах схоже.

Интерактивная схема градирни

Наведите на изображение для просмотра описания

Здесь применяется ороситель для увеличения соприкосновения водной и воздушной среды. Воздушная масса проникает сквозь воздухозаборные окна. Вода расползается сеткой либо дробится маленькими каплями на ороситель, остывает и испаряется. Таким образом, каждая капля участвует в процессе теплообмена. Нагретый воздух отводится наружу.

Сооружения данного вида бывают башенные и вентиляторные.

Башенные градирни

Главная цель этих аппаратов – снижение температуры большого количества воды на незначительный перепад – 5-10 ⁰С, но без использования электроэнергии.

Классическим примером башенных градирен служат градирни на ТЭЦ и АЭС. Принцип естественной тяги – основной при работе этих градирен.

Форма таких установок – усеченный конус. Аппарат построен из металла или железобетона. К составным частям градирня относят емкость, ороситель и устройство подачи воды.

Попадающий из атмосферы сквозь отверстия внизу градирни воздух перемещается по трубе и оросителю за счет силы тяги и остужает водную массу. Появление тяги в градирне обусловлено разницей удельного веса проникающего воздуха и теплого, который выходит из градирни, и из-за высокой конструкции градирни.

Плюс такого сооружения – экономичная эксплуатация, минусы – широкая площадь под строительство, большие капитальные вложения.

Вентиляторные градирни

Разберем их функционирование. Температура оборотной воды снижается за счет испарения её части и поверхностного теплообмена. Нагретый воздух и пар отводятся вентилятором, принудительно создающим поток воздуха.

Теплая водная масса, требующая охлаждения, рассекается на блоках оросителя в тонкую пленку и мелкие капли, имеющие развитую площадь поверхности.  Холодный воздух проходит через низ корпуса установки и потом устремляются наверх благодаря работе вентилятора.

Если установить каплеуловитель (водоуловитель), то достигается уменьшение потери воды. Водоуловитель препятствует воздушному потоку.

Специфика распространения градирен этого типа широка и охватывает многие отрасли промышленности. Этого удалось достичь применением различных типов оросителя и вентиляторов. Кроме того, эти градирни возможно использовать при низких температурах, благодаря использованию реверса вентиляторных установок, жалюзийных устройств и системы автоматики.

Вентиляторная градирня как правило состоит из следующих составных частей: несущего каркаса, собственно вентилятора с электроприводом, водораспределительной системы с водоразбрызгивающими форсунками, оросительного устройства, каплеуловителей и водосборного бассейн.

Для создания потока воздуха могут использоваться такие виды вентиляторов, как центробежные и осевые.

Кроме того, вентиляторные установки имеют различное исполнение – они бывают заводской готовности (используются на малогабаритных градирнях и поставляются целиком собранными) или сборные (на месте монтажа отдельно устанавливается привод, рабочее колесо и корпус вентилятора).

В реальности могут использоваться такие виды вентиляторов, как центробежные и осевые. Они обладают следующими достоинствами и недостатками:

• У первого типа вентиляторов высокий перепад температур, обеспечивающий глубокое охлаждение (30-35 ⁰С), но и высокое энергопотребление
• У второго типа вентиляторов пониженное электропотребление, но меньший напор и меньший перепад температур

Кроме того, вентиляторные установки имеют различное исполнение – они бывают заводской готовности и строительные.

Главные плюсы секционных вентиляторных градирен:

• Значительная гибкость и возможность тонкой настройки сооружения
• Не намерзает лед зимой
• Повышенная продуктивность охлаждения жидкости
• Легкость в применении и обслуживаниичные градирни

Охлаждающие установки также можно классифицировать по  направлению потока воздуха и жидкости. Если потоки подающейся навстречу воздушной массы и жидкости параллельны, то речь идет о противоточных градирнях. Сюда относят башенные и вентиляторные сооружения. А если подача воздуха осуществляется перпендикулярно воде, то это поперечноточные (перекрестноточные) агрегаты.

Перекрестноточная градирня

В таких агрегатах движение воздуха проходит горизонтально, практически под прямым углом к потоку воды. Подача воздушной массы осуществляется с одной или с противоположных сторон. Соответственно выделяются следующие виды установок  - однопоточная и двухпоточная градирня.

Через верх градирни нагретая жидкость подается в ВРС. Потом самотечным режимом жидкость направляется в слой оросителя. При этом происходит контакт с большими объемами воздуха, испарение части воды и ее остывание.

Оборудование данного типа пришло к нам не так давно из-за границы и получило довольно широкое распространение в производстве, но обладает следующими  отрицательными чертами:

• Вследствие поперечноточного направления водных и воздушных масс эти агрегаты менее производительны, чем противоточные. Чтобы добиться такой же эффективности необходимо применять градирни большей площади и стоимости
• Обледенение градирен при минусовой температуре воздуха сложно исключить

Применять поперечноточные установки лучше на территориях с мягким климатом. Благодаря компактности и большой высоте конструкции можно добиться рационального использования производственных площадок. На территории России из-за климатических особенностей эксплуатация таких градирен гораздо сложнее в сравнении с противоточными.

Другие важные критерии выбора градирен

При подборе градирни кроме различий в конструкции и принципа работы следует задуматься и о других производственных факторах:

• Размер капитальных вложений на закупку установки, дополнительных агрегатов и услуг монтажников
• Гарантированный срок службы градирни без ремонта
• Легкость и дешевизна обслуживания
• Материалы, из которых построены градирни – металл, бетон, стеклопластик

Так, в Европе есть стеклопластиковые охладительные установки, которые не могут эксплуатироваться в реалиях сурового климата России. Более надежные аппараты из металла подвержены коррозии, если их не обработать антикоррозийным покрытием. Еще более прочны бетонные градирни, но сложны в монтаже и обслуживании.

Градирни производства ООО "НПО "Агростройсервис" - это оптимальное соотношение цены и качества. Наши вентиляторные градирни изготавливаются из металлического каркаса с антикоррозионной защитой, перекрыты стеклопластиковой обшивкой, что дает гарантию отсутствия коррозии и увеличенному сроку службы до 25-30 лет.

Закажите бесплатную подробную консультацию и мы вам подберем градирню  с оптимальными техническими характеристиками, которая решит ваши проблемы с охлаждением оборотной воды. Звоните по бесплатному телефону 8-800-222-45-62.