Промышленные градирни являются наиболее экономичным и эффективным способом охлаждения больших объемов воды и различных жидкостей, поскольку в них не используется аммиак, фреон и прочие вещества, участвующие в теплообмене.
Градирни применяют на промышленных предприятиях, атомных электростанциях (АЭС) и ТЭЦ для:
- отвода тепла от технологического оборудования;
- увеличения выработки продукции.
Смешение теплой воды и более холодного воздуха высвобождает скрытую теплоту испарения, заставляя воду охлаждаться.
Для того, чтобы увеличить эффективность теплопередачи, охлаждаемую воду разбрызгивают через форсунки.
Чем более мелкодисперсный факел образуют сопла, тем выше площадь соприкосновения воды и прокачиваемого воздуха, и как следствие - лучшая теплопередача и охлаждение.
Градирня представляет собой огромный теплообменник, выбрасывающий тепло в атмосферу и возвращающий более холодную воду в охладитель.
Градирня получает теплую воду из охладителя.
Эта теплая вода известна как конденсаторная вода, потому что она нагревается в конденсаторе охладителя. Охладитель обычно находится на более низком уровне, например, в подвале. Роль градирни заключается в охлаждении воды, чтобы она могла вернуться в охладитель и забрать больше тепла.
Классификация основана на типе всасывания воздуха в башню: основными типами градирен являются градирни с естественной и принудительной тягой.
Привычный вид градирни - гиперболоидный.
Высота градирни с естественной тягой обычно около 4 раз выше, чем градирни с принудительной тягой.
Большие гиперболоидные градирни могут быть до 200 м высотой и диаметром до Ø100 м, прямоугольные - около 40 м высотой и 80 м - длиной.
По принципу действия различают градирни:
- испарительные (охлаждение воды происходит за счет процессов испарения и теплообмена при непосредственном соприкосновении свободной поверхности жидкости с атмосферным воздухом);
- поверхностные (теплообмен между водой и воздухом происходит через стенки охладителей).
- открытые, или атмосферные, с охлаждением воды естественным потоком окружающего воздуха;
- башенные, в которых создается тяга воздуха навстречу охлаждаемой воде (за счет разности плотности наружного воздуха и нагретого влажного воздуха внутри градирни);
- вентиляторные (башенные и секционные), движение воздуха в которых обеспечивается вентиляторами.
Охлаждаемая вода в испарительной градирне с помощью водораспределительной системы равномерно распределяется по поверхности оросителей.
Оросительные устройства бывают капельного, пленочного и капельно-пленочного типа.
Охлаждение происходит в основном за счет испарения части воды, стекающей по оросителю в виде пленок или капель под действием силы тяжести (испарение 1% воды понижает ее температуру примерно на 6°C).
Выбор типа оросителя зависит от химического состава охлаждаемой воды, ее количества и требуемой степени охлаждения.
Вынос капель из градирни вызывает потери воды в системах оборотного водоснабжения, а также может быть недопустим по санитарным соображениям.
С целью сокращения выноса воды над градирней устанавливают водоуловители.
Производительность градирни характеризуется величиной плотности орошения - удельного расхода охлаждаемой воды, приходящегося на 1 м2 площади орошения.
В испарительной градирне воду можно охладить до температуры более низкой, чем температура атмосферного воздуха.
Поверхностная градирня
К поверхностным относятся радиаторные (т. н. сухие) градирни.
Они представляют собой систему радиаторов, скомпонованных в несколько секций.
Движение воздуха обеспечивается либо вентиляторами, либо тягой, которая создаётся башней.
Этот тип градирни применяют при ограниченных водных ресурсах.
Недостатками поверхностных градирен являются их более высокая, по сравнению с испарительными, стоимость и значительно меньшая степень охлаждения воды.
Башенная градирня как основной тип в энергетике
Градирни ТЭЦ или АЭС - типичные башенные градирни.Они предназначены для охлаждения значительного количества жидкости на небольшую температуру (перепад около 5-10°С) без использования электроэнергии.
Работают на естественной тяге, в отличие от вентиляторных.
Башенная градирня представляет собой конструкцию из металла или железобетона, которая имеет вид усеченного конуса.
Внутри располагаются такие элементы, как:
- система, подающая воду;
- ороситель;
- резервуар.
Тяга создается благодаря разнице между удельным весом поступающего воздуха в градирню и нагретого, выходящего из нее, а также благодаря высоте и конструктивным особенностям башни.
Чаще всего башенные градирни используются для охлаждения воды на больших промышленных предприятиях, таких как теплоэлектростанции или АЭС.
