Типы охладителей воды

Охлаждающие пруды. Охлаждающие, пруды или брызгаль-ные бассейны, представляют собой искусственные водоемы (пруды), над поверхностью которых разбрызгивается вода при помощи форсунок. Разбрызгивание воды во много раз увеличивает площадь поверхности контакта воды ее с воздухом и интенсифицирует процесс ее охлаждения, поэтому как испарение воды с поверхности самого пруда, так и радиационный приток теплоты к ней имеют сравнительно небольшое значение. Поддон бассейна, являющийся водосборным резервуаром, выполняется из бетона и имеет высоту 0,5-1 м. Обычно поддон в плане имеет вид вытянутого прямоугольника, длинную сторону которого располагают перпендикулярно к господствующему направлению ветров в летнее время, чтобы максимально использовать силу ветра. Форсунки располагают над уровнем воды выходными отверстиями вверх, чтобы эжектирующее действие струй воды, вылетающих из сопел, усиливало конвективное движение воздуха. Иногда такие бассейны окружают жалюзийными ограждениями на высоту 3—3,5 м для уменьшения уноса воды ветром.

Градирни. Градирни классифицируют по способу подвода воздуха и типу оросителя. По способу подвода воздуха градирни делят на две основные группы: с естественным (свободным) и искусственным движением воздуха.

Градирни первой группы могут быть открытыми, в которых движение воздуха создается силой ветра, а также частично естественной конвекцией, и закрытыми, в которых движение воздуха создается большой высотой градирни (образованием естественной тяги). В градирнях второй группы, называемых вентиляторными, создается принудительное движение воздуха вентиляторами, которые могут или нагнетать воздух в градирню, или отсасывать его. Последний способ встречается чаще. Оросительное устройство (насадка) предназначается для увеличения площади поверхности контакта воды с воздухом.

По типу насадки градирни делят на брызгальные, капельные и пленочные. Интенсивность работы охладителя воды зависит от возможностей, какие представляются в аппарате для поверхностного испарения воды, поскольку именно оно является основным охлаждающим фактором. Здесь содержатся величины двух видов, определяющие интенсивность испарения воды. К первому виду относятся величины, зависящие от условий внешней среды: разность влагосодержаний, являющаяся движущей силой массообмена и зависящая, прежде всего, от влагосодержания наружного воздуха, а также от температуры воды, поступающей на охлаждение (ей соответствует влагосодержание насыщенного воздуха над водой), очевидно, что в местностях с сухим климатом охлаждение воды будет идти более интенсивно; скорость ветра, от которой в охладителях со свободным движением воздуха зависит коэффициент испарения, в связи с этим такие охладители располагают на открытых местах и таким образом, чтобы максимально использовать интенсифицирующее действие ветра.

Ко второму виду относятся величины, главным образом зависящие от конструкции охладителя: площадь поверхности, с которой испаряется вода, площадь поверхности жидкости увеличивается раздроблением ее на струи, капли, пленки; время нахождения воды в контакте с воздухом, для использования этого фактора по возможности увеличивается путь движения воды в охладителе; скорость движения воздуха в охладителе, которая является в определенной степени фактором конструкции и от которой зависит коэффициент испарения; в градирнях со свободным движением воздуха принимают меры к увеличению естественной тяги, в вентиляторных градирнях создают постоянную скорость движения воздуха, не зависящую от внешних условий.

Открытые форсуночные градирни являются наиболее простым и дешевым типом охладителя для относительно небольших холодильных установок. Градирня представляет собой небольшой бассейн, огражденный жалюзийными стенками, предохраняющими от уноса воды ветром. Для разбрызгивания воды применяют форсунки, как и в брызгальных бассейнах. Форсунки размещены в верхней части градирни и обычно обращены отверстием вниз. Подъем форсунок на высоту более 4 м над уровнем воды в поддоне существенно не сказывается на работе охладителя. Высота жалюзийного ограждения 2-4 м; высота поддона до 0,5 м. Чтобы лучше использовать силу ветра, ширину градирни делают не более 4 м, вытягивая ее основание в виде прямоугольника. Только малые градирни площадью примерно до 6 м2 имеют квадратное сечение. Открытые брызгальные градирни благодаря своей малой массе и сравнительно небольшим габаритным размерам могут устанавливаться над конденсаторами или на крышах производственных зданий. Интенсивность брызгальных градирен выше, чем охлаждающих прудов.

Закрытые капельные градирни целесообразно применять для крупных установок с большим расходом воды. Такая градирня представляет собой башню высотой не более 10 м, огражденную стенками, поставленными по периметру водосборного бассейна (поддона). Вода подается на верх градирни в ороситель, подающий воду по площади охладителя при помощи, например, желобов с треугольными вырезами в бортах или желобов с трубками в днищах. Из распределителя вода подается в насадку, заполняющую весь объем градирни. Ороситель имеет 8-12 ярусов по высоте обрешетника, выполненного из деревянных (или пластмассовых) брусков. Расстояние между ярусами 0,6-0,9 м. Вода вытекает струями из распределительного устройства и попадает на бруски обрешетника. Здесь вода многократно разбрызгивается на капли, меняет скорость и направление движения. Благодаря этому эффективно используется увеличенное время пребывания капель в контакте с воздухом.

Вентиляторные градирни получили наибольшее применение. Их выполняют в широком интервале производительности. Большим достоинством таких градирен является полная независимость от силы и направления ветра. Они допускают более высокие тепловые потоки, обеспечивают более глубокое охлаждение воды (на 4-6 К выше температуры воздуха по мокрому термометру), их работа легко автоматизируется. Однако для привода вентиляторов требуется электроэнергия.

Вентиляторные градирни разнообразны, в частности, их различают по способу подачи воздуха вентиляторами: на градирни с нагнетательной и отсасывающей прокачкой (или нижним и верхним расположением вентилятора); по типу оросителя: на брызгальные, капельные и пленочные; по виду конструкции: на секционные и отдельно стоящие. На рис. 8.10 показаны вентиляторные пленочные градирни, включающие несущий каркас с обшивкой 1, каплеотделитель 2, водораспределитель с форсунками 3, насадку (деревянные или пластмассовые вертикальные или наклонные щиты) 4, поддон 6 для сбора охлажденной воды, имеющий трубопроводы: переливной (сливной) 5, водозаборный с фильтром 7, подачи свежей воды (для пополнения) 8, осевой вентилятор 9, отсасывающий (рис. 8.10, а) и нагнетательный (рис. 8.10, б). Отсасывающий вентилятор создает более равномерную скорость движения воздуха по сечению градирни и выбрасывает воздух с относительно большой скоростью, что предотвращает циркуляцию воздуха, т. е. всасывание уже увлажненного воздуха, вышедшего из градирни.