Назначение и типы оросителей градирен

Назначение оросителей для промышленного охлаждения воды

Коэффициент теплопередачи в градирне зависит от того, какой объем воды, подаваемый системой орошения, был подвергнут действию потока воздуха. Данное соотношение между объемом прокачиваемой воды и коэффициентом теплопередачи является неотъемлемой характеристикой любой градирни. Чем больше воды было подвергнуто действию потока воздуха, тем выше будет коэффициент теплопередачи. При описании работы градирни, схема фактически сводится к пониманию распределения воды и воздуха внутри башни, а графическая схема градирни должна показывать путь потоков в системе орошения и зоне теплообмена.

В том, что касается вопроса удельного рассеивания тепла, коэффициент, при котором происходит обмен теплосодержания, имеет значение только в том отношении, что он позволяет определить конечную общую теплопередачу, при этом последняя зависит от периода времени, в течение которого вода и воздух находятся в непосредственном контакте. В психрометрических пределах чем продолжительней период контактирования воды и воздуха, тем выше общая теплопередача и ниже температура охлажденной воды. Поэтому система охлаждения воды в составе оборотного водоснабжения должна обеспечивать не только расход, но и достаточную площадь контакта сред; устойчивость работы такой системы охлаждения воды напрямую связана с выбранным типом оросителя.

На практике схема градирни для охлаждения воды показывает, как подаваемая вода распределяется по оросителю и взаимодействует с воздушным потоком. При анализе схемы градирни для охлаждения воды важно учитывать направление движения воздуха, высоту зоны орошения и равномерность распределения жидкости.

В градирне с капельным оросителем общее время контактирования воды и воздуха можно повысить только за счет увеличения ее высоты, тем самым удлинив расстояние падения капель воды. Если бы градирня была бесконечной высоты, температура охлажденной воды, прошедшей через башню, равнялась бы температуре воздуха на входе по влажному термометру, а температура воздуха на выходе равнялась бы температуре горячей воды на входе. При расчетах предельного охлаждения температура мокрого термометра служит ориентиром для оценки достижимой температуры охлажденной воды; приближение к температуре мокрого термометра возможно только при достаточном времени контакта воды и воздуха, а корректность оценки зависит от принятого значения температуры мокрого термометра.

В технической литературе также применяется термин температура влажного термометра, который описывает тот же расчетный ориентир для испарительного охлаждения. Учет температуры влажного термометра особенно важен при сравнении разных типов оросителей и выборе требуемой тепловой эффективности градирни.

Очевидно, что градирня бесконечной высоты стоила бы бесконечную сумму денег. На практике же конструкционные ограничения дают о себе знать уже при первых слабых попытках к достижению этой бесконечной высоты. Первые проектировщики градирен быстро обнаружили данные ограничения и разработали «оросители» как эффективное решение не для увеличения коэффициента теплопередачи градирни.

И хотя зачастую ороситель градирни называют теплопередающей поверхностью, в строгом смысле данный термин является неверным. Теплопередающая поверхность в классической градирне - это открытая поверхность воды, подвергаемая охлаждению. Ороситель представляет собой средство, увеличивающее площадь поверхности воды, охлаждаемой воздухом (повышающее коэффициент теплопередачи), а также продлевающее время контактирования воды и воздуха за счет задержки продвижения воды (повышающее количество теплопередачи). В результате в градирне реализуется более длительное охлаждение воды потоками воздуха, а стабильность охлаждения воды потоками воздуха зависит от площади поверхности воды и равномерности ее распределения.

Для промышленных предприятий такие процессы имеют прикладное значение, поскольку промышленное охлаждение воды влияет на надежность технологического оборудования и течение производственного процесса. При решении задач промышленного охлаждения воды важно учитывать качество воды, тепловую нагрузку и условия эксплуатации градирни.

Основные типы оросителей

В настоящее время широко применяются два типа оросителей: термоформованный (пример на рис. 3) и капельный (пример на рис. 4). Любой из этих оросителей можно использовать как в поперечноточных, так и противоточных градирнях, установив их внутри башни, как показано на рис. 1 и 2 соответственно. Оба типа оросителей показывают эффективные результаты при различных эксплуатационных условиях. Предпочтение тому или иному типу оросителя отдают в зависимости от требуемых характеристик для конкретных эксплуатационных условий.

В практике проектирования поперечноточные градирни часто выбирают для компактного размещения теплообменной зоны и эффективной организации перекрестного движения воды и воздуха. В противоточных градирнях блоки оросителя располагают так, чтобы поток воды двигался сверху вниз, а воздух проходил навстречу ему.

Термоформованные оросители

Термоформованные (пленочные) оросители получили наиболее широкое применение благодаря их высокой эффективности, способности охлаждать больший объем воды при меньших габаритах и стоимости градирни. Термоформованные оросители составляют более 80% оросителей от всех применяемых в градирнях. Они одинаково эффективны как для поперечноточных так и для противоточных градирен.

Как показано на рис. 3, вода стекает в виде тонкой «пленки» по вертикально расположенным листам оросителя, устанавливаемым на расстоянии друг от друга. Данные листы, как правило, имеют гофрированную или «елочную» структуру (рис. 3В), за счет которой достигается более длительное движение жидкости в потоке воздуха, тем самым увеличивая площадь поверхности охлаждаемой воды.

Применение термоформованных пленочных оросителей позволяет достичь необходимого уровня охлаждения воды в условиях меньшего, чем потребовалось бы для капельных оросителей, пространства. При этом из-за более узких каналов, образуемых за счет близкого расположения листов оросителя, эффективная работа термоформованных оросителей в большей степени зависит от качества воды, в сравнении с капельным типом. Сильные загрязнения в воде могут привести к засорению каналов и негативно отразиться на эффективности теплопередачи. В ряде случаев вследствие сильного засорения каналов может потребоваться тщательная очистка пленочного оросителя. В результате последних разработок удалось создать новые пленочные оросители с угловой поперечно-гофрированной структурой, менее подверженной засорам, которая пропускает частицы грязи и биологические загрязнения, при этом обеспечивая максимальное время контакта и площадь поверхности охлаждаемой воды для достижения эффективной теплопередачи. Текстурирование поверхности оросителя также улучшает свойства теплопередачи, при этом лишь незначительно влияя на уровень засорения.

Капельный ороситель

Капельный ороситель обеспечивает каскадную подачу воды через параллельные «брызгальные пластины», последовательно расположенные на разной высоте. Не меньшую роль играет увеличение времени контактирования воды и воздуха благодаря повторяющимся задержкам продвижения потока воды.

Поскольку движение воды внутри градирни преимущественно вертикальное, блоки капельного оросителя необходимо устанавливать горизонтально по всему периметру противоточной башни. Такой ороситель практически не препятствует движению воздуха в горизонтальном направлении. Данный тип оросителя применяется в противоточных градирнях и также поперечноточных, где его расположение с боковых сторон относительно вентилятора позволяет удобно проводить визуальную проверку схемы движения воды.

Конструктив капельного оросителя может представлять собой и блоки в виде сборных сетчатых элементов, изготовленных из ПВХ, но принцип работы таких решений соответствует рассматриваемым пластинчатым конструкциям. Именно пластинчатая конструкция капельного оросителя первоначально разработана и является наиболее рациональным решением для охлаждения сильно загрязненной оборотной воды промышленных предприятий. Если оборотная вода содержит механические или биологические загрязнения, капельный ороситель помогает снизить риск закупорки каналов.

Несмотря на то, что капельные (или по-другому брызгальные) оросители стойко переносят сильно загрязненную воду, во избежание ухудшения их производительности, они также требуют регулярного технического обслуживания. Во время движения поток воздуха всегда концентрируется в местах наименьшей плотности орошаемой воды, поскольку встречает здесь наименьшее сопротивление. Засорения или неравномерность распределения воды будут приводить к снижению производительности, риску обледенений в зимний период.

Ключевые характеристики пленочных оросителей

• Большая охлаждающая способность в заданном пространстве
• Оптимальные габариты при меньшей стоимости и меньшем энергопотреблении градирни
• Доступны в исполнении, менее подверженном засорам
• Исполнения для поперечноточных и противоточных градирен
• Встроенные жалюзи и каплеуловители для поперечноточных моделей
• Доступны в исполнении, рассчитанном на высокие температуры

Ключевые характеристики капельных оросителей

• Подходят для градирен с циркуляцией сильно «грязной» воды
• Подходят для градирен, расположенных в зонах с сильной загрязненностью атмосферы
• Более простой процесс очистки, обслуживания
• Доступны в исполнении, рассчитанном на высокие температуры
• Меньшая эффективность, большие габариты и стоимость градирни
• Выше капельный унос, требуют больше внимания при эксплуатации зимой, для предотвращения обледенения

Промышленное охлаждение воды - рекомендации

При циркуляции относительно «чистой» воды рационально применять и проектировать градирни на базе пленочных наиболее эффективных оросителей. В случаях проектирования и строительства «грязных» водооборотных циклов промышленных предприятий, когда в системе присутствует контактное охлаждение оборудования или существует высокий риск поступления загрязнений от производства в водооборотный цикл, необходимо устанавливать капельные оросители. Помимо указанного, капельные оросители рекомендуются для градирен, если их подпитка осуществляется из загрязненного источника без очистки. При наличии каких-либо сомнений обратитесь за консультацией к компании ООО «ИНСПРО».