0
0

Вентиляторные градирни

Гради́рня (нем. gradieren — сгущать соляной раствор; первоначально градирни служили для добычи соли выпариванием) агрегат для охлаждения теплоносителя в контуре оборотной системы водоснабжения промышленного, технологического, холодильного или других видов оборудования.

На рисунке 1 представлена принципиальная схема отвода тепла с использованием градирни в составе оборотной системы.
Схема_отвода_тепла
Рисунок 1

При работе оборудования, часть потребляемой энергии (N,Q) преобразуется в тепловую энергию. В целях обеспечения и сохранения работоспособности оборудования в заданных параметрах, для отвода тепла (Q1) может применяться система оборотного водоснабжения. Градирни являются частью контура системы оборотного водоснабжения и обеспечивают отвод и рассеивание тепла (Q2) в окружающую среду.
Отправить запрос

Классификация градирен

На рисунке 2 представлена классификация градирен по принципу охлаждения, конструктивным особенностям и способу размещения.
Принципы_охлаждения
Рисунок 2

По принципу охлаждения градирни могут быть испарительного типа (мокрые) или радиаторные (сухие). В зависимости от типа градирни схема охлаждения может быть открытой или закрытой. В открытых схемах охлаждения применяются испарительные (мокрые) градирни, в закрытых схемах - радиаторные (сухие) градирни (рис.3 а,б). Сухие закрытые градирни также носят название драйкулеры (англ.dry cooler- сухой охладитель).
Испарительная градирня Драйкулер
а) Испарительная(мокрая) градирняб) Сухая градирня (Драйкулер)
Рисунок 3

Схема и принцип работы испарительной градирни

В открытых испарительных градирнях охлаждение воды в контуре происходит за счет испарения части воды и отдачи тепла более холодному воздушному потоку. Нагретая вода через водораспределительную систему подается в градирню и распыляется через форсунки. Далее, вода тонкой пленкой стекает вниз по ячеистой структуре каналов оросителя. Вдоль каналов оросителя, в противоположном направлении, движется поток воздуха. Так как расход воздуха большой, то вода частично испаряется, вследствие этого, остальная ее часть охлаждается. При испарении 1% воды температура ее оставшейся части снижается примерно на 6 К. При этом часть воды испаряется, часть уносится воздушным потоком. Доля испаряемой воды составляет в пределах 1,5-2%, поэтому для восполнения требуется ее подпитка. Охлажденная вода стекает в поддон, и оттуда с помощью насоса подается в конденсатор холодильной машины (чиллера) или в охлаждаемый модуль технологического оборудования.
Движение воздушного потока в градирне принудительное и создается осевым вентилятором. Вентилятор всасывает воздух в нижней части градирни с нескольких сторон, а затем выбрасывает его вверх. Если градирня оросительная, то его направление может быть противоточным или перпендикулярным по отношению к направлению потока воды. В качестве теплоносителя в градирнях открытого типа может применяться только вода. На рисунке 4 представлена схема охлаждения воды в испарительной градирне.
Драйкулер
Рисунок 4

Схема и принцип работы сухой градирни (драйкулера)

Сухая градирня (драйкулер) представляет собой установку, основными элементы которой являются трубчато-пластинчатый теплообменник и осевой вентилятор, которые размещены на основании рамы. Драйкулеры бывают горизонтального, вертикального или V-образного исполнения. (рис.5 a, б, в).
Драйкулер Драйкулер Драйкулер
а)б)в)
Рисунок 5

В сухих градирнях отсутствует непосредственный контакт между охлаждающей и охлаждаемой средами. Теплообмен между теплоносителем контура и окружающим воздухом происходит через стенки медных трубок и поверхности алюминиевых пластин трубчато-пластинчатого теплообменника. (рис.6 а, б). Вентиляторы осевого типа создают принудительный поток воздуха. В качестве теплоносителя может применяться вода или антифриз.
Теплообмен_драйкулер
Рисунок 6. а)

Теплообмен_драйкулер
Рисунок 6. б)

Подбор градирни

Градирня необходима для поддержания заданного перепада температуры на определенном узле или элементе оборудования. Это обеспечивает требуемую производительность холодильного оборудования или соблюдение условий технологического процесса. Поэтому основным параметром для подбора градирни является температура воды на выходе градирни.

Температура воды на выходе градирни определяется:
  • расчетными параметрами наружного воздуха (температура, влажность);
  • заданным перепадом температуры на теплообменнике градирни;
  • параметрами градирни (площадь поверхности теплообмена, расход воздуха, и т.д.).
Отправить запрос

Подбор градирни испарительного типа

Главное преимущество испарительной градирни, заключается в том, что можно получить температуру воды на выходе ниже температуры окружающего воздуха по сухому термометру. Теоретически в такой градирне можно охладить воду до температуры окружающего воздуха по мокрому термометру, но практически, температура воды на выходе примерно на 5-7°С выше температуры воздуха по мокрому термометру. Подбор градирни испарительного типа производится в соответствии с расчетной температурой наружного воздуха по мокрому термометру.
Согласно СП 60.13330.12 (п.5.13) параметры наружного воздуха для соответствующих районов строительства принимаются как параметры Б. Конкретное значение расчетной температуры наружного воздуха определяется согласно СП 131.13330.2012. На основании вышеуказанных нормативных документов была составлена таблица:

Таблица 1
Населенный пунктСП 131.13330.2012Расчетные температуры по мокрому термометру, °С
P, гПа t, °Сϕ, %i, кДж/кгt МТ, °СВ тениНа солнцеНа кровле
Москва997266012,920,321,322,323,3
Санкт-Петербург1013256011,919,420,421,422,4
Ростов-на-Дону1006304612,321,122,123,124,1
Хабаровск1002276414,521,822,823,824,8
Новосибирск1003265411,519,320,321,322,3
Екатеринбург982275512,720,221,222,223,2
Нижний Новгород99526,25612,219,820,821,822,8

По Таблице 1 и с учетом локального места расположения* градирни, можно определить расчетную температуру наружного воздуха:
МТ= tНВМТ+ ΔtМТ    (1)
где
МТ- расчетная температура наружного воздуха по мокрому термометру для подбора.
tНВМТ- расчетная температура наружного воздуха по мокрому воздуха согласно СП 60.13330.12 (п.5.13) параметры Б.
ΔtМТ - корректировка температуры наружного воздуха по в зависимости от места установки (в тени, на солнце, на кровле).

*Локальное место расположения – это расположение градирни в тени, на солнце, на плоской кровле.

При подборе градирни определяем минимальную температуру воды на выходе из градирни. После определения расчетной температуры наружного воздуха назначаем минимальный перепад между температурой воды на выходе из градирни и температурой воздуха по мокрому термометру. Как было сказано выше, он может составлять 5-7°С. При уменьшении значения перепада, изменяются геометрические параметры градирни в сторону увеличения. Выбираем минимальное значение 6.°С Для региона Москва, например, минимальная температура воды на выходе из градирни будет составлять: в тени 27°С, на солнце 28°С, на кровле 29°С. Для остальных регионов рассчитывается по такой же схеме.
При подборе мокрой градирни для чиллера необходимо проверить обеспечивает ли градирня необходимый перепад температуры воды на конденсаторе при фактической расчетной температуре наружного воздуха. То есть, будет ли фактическая производительность чиллера соответствовать заданной. Например, по стандартам Eurovent , нормативные параметры чиллера приведены при перепаде температуры воды на конденсаторе +30/35°С. Согласно формуле (1) и выбранному перепаду температуры 6°С значения перепада температуры воды на входе/выходе обеспечивают градирней испарительного типа для большинства регионов России. Таким образом, зная фактическую мощность, расчетную температуру наружного воздуха, перепад температуры воды на выходе из градирни, выбираем необходимое оборудование по каталогу производителя. Подбор градирни/драйкулера может быть произведен также с использованием программы подбора производителя.

Подбор сухой градирни (драйкулера)

Подбор сухой градирни закрытого контура аналогичен подбору мокрой градирни, но расчетная температура наружного воздуха берется не по влажному, а по сухому термометру. Стандартный перепад температуры теплоносителя на конденсаторе чиллера 5 С. Минимальный перепад между температурой теплоносителя на выходе из градирни и температурой воздуха по сухому термометру составляет 5-7°С. Это значение можно уменьшить, но тогда для сохранения требуемой производительности необходимо увеличить площадь теплообменника, следовательно, габаритные размеры драйкулера будут больше. Согласно СП 60.13330.12 (п.5.13) и СП 131.13330.2012. параметры наружного воздуха для соответствующих районов строительства принимаются как параметры Б.
На основании вышеуказанных нормативных документов была составлена таблица:

Таблица 2
Населенный пунктСП 131.13330.2012Расчетные температуры по мокрому термометру, °С
P, гПа t, °Сϕ, %i, кДж/кгt МТ, °СВ тениНа солнцеНа кровле
Москва997266012,920,3293336
Санкт-Петербург1013256011,919,4283235
Ростов-на-Дону1006304612,321,1333740
Хабаровск1002276414,521,8303437
Новосибирск1003265411,519,3293336
Екатеринбург982275512,720,2303437
Нижний Новгород99526,25612,219,829,233,236,2

Для определения температуры воды на выходе из градирни, учитываем место расположения оборудования, как по региону, так и по локальной дислокации (т.е. в тени, на солнце, на кровле), выбираем перепад температуры между теплоносителем и окружающим воздухом 6°С.
Для примера, в регионе Москва, при перепаде температуры между теплоносителем и окружающим воздухом 6°С, стандартном перепаде на конденсаторе 5°С и размещении градирни в тени, температура воды на входе/выходе градирни составит 40/35°С, при размещении на кровле - 47/42°С.
При подборе градирни для чиллера необходимо предварительно рассчитать фактическую производительность оборудования с учетом поправочных коэффициентов на расчетную температуру окружающего воздуха и расположения над уровнем моря. По нормативам Eurovent, параметры воды на конденсаторе чиллера соответствуют значениям +30/35°С. Но как мы видим, в зависимости от температуры окружающего воздуха фактическая температура воды на входе/выходе градирни может отличаться от нормативной. Поэтому при подборе градирни, необходимо учесть, чтобы перепад температуры воды на входе/выходе градирни обеспечивал перепад температуре на конденсаторе чиллера, и, следовательно, требуемую производительность.

Преимущества и недостатки испарительных градирен открытого типа

Испарительные градирни открытого типа обладают одним несомненным преимуществом - они позволяют охлаждать воду ниже температуры окружающего воздуха. Отсюда их высокая эффективность.
К недостаткам испарительных градирен можно отнести:
  • Необходимость подпитки воды для компенсации, вследствие, ее испарения и уноса (Суммарное значение уноса составляет 1,5-2% от расхода. Подпитка воды, необходима также для снижения в воде концентрации солей).
  • Невозможность эксплуатации при отрицательных температурах без дополнительных элементов и приспособлений, т.е. обогрева трубопровода поддона т.д.
  • Невозможность применения антифриза в качестве теплоносителя, так как меняется концентрация раствора вследствие испарения.
  • Требования к жесткости воды, поэтому необходима дорогостоящая система водоподготовки.
  • Загрязнение воды в открытом контуре и, как следствие, необходимость ее очистки.
  • По сравнению с драйкулерами, при равной производительности испарительные градирни, более громоздки, занимают большую площадь.

Преимущества и недостатки сухих градирен (драйкулеров)

По сравнению с испарительными градирнями драйкулеры обладают следующими преимуществами:
  • Возможность эксплуатации при отрицательных температурах, так как в качестве теплоносителя можно использовать антифриз (раствора этилен - или пропиленгликоля);
  • Нет необходимости в дополнительной подпитке воды, т.к. нет уноса и испарения;
  • Нет необходимости в очистке воды (контур замкнутый);
К недостаткам драйкулеров можно отнести меньшую эффективность по сравнению с испарительными градирнями, особенно при повышении температуры окружающего воздуха.
Для повышения эффективности драйкулеров при высоких температурах окружающего воздуха на них устанавливается так называемая адиабатическая система охлаждения. Фактически это мелкодисперсное распыление воды через форсунки на пластины теплообменника, в результате чего происходит испарение воды и понижение температуры воздуха вблизи поверхности теплообменника, что повышает эффективность работы драйкулера.
Для повышения эффективности драйкулеров при высоких температурах окружающего воздуха на них устанавливается так называемая адиабатическая система охлаждения. Фактически это мелкодисперсное распыление воды через форсунки на пластины теплообменника, в результате чего происходит испарение воды и понижение температуры воздуха вблизи поверхности теплообменника, что повышает эффективность работы драйкулера.


Если Вам необходима консультация по вопросам проектирования или поставки систем промышленного кондиционирования или охлаждения, специалисты ГК «ПромВентХолод» будут рады оказать квалифицированную помощь. Вы можете связаться с нами по телефону 8(495)2680520 или, отправив запрос на электронную почту info@pvholod.ru.


Также рекомендуем Вам следующий материал:
Специалисты рекомендуют

Вернуться

Наверх
Авторизация
Логин

Пароль

Материалы на данном сайте являются интеллектуальной собственностью правообладателя. Их полное или частичное копирование запрещено и преследуется по закону. Нажимая «ОК», вы подтверждаете готовность нести за это ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации.
OK