ГРАДИРНИ
Необходимая для охлаждения воды площадь поверхности ее соприкосновения с воздухом создается в градирнях на оросительных устройствах (оросителях), которые могут быть капельными, пленочными или комбинированными. Имеются градирни без оросителей, в которых над водосборными бассейнами внутри башни устанавливаются высоконапорные разбрызгивающие сопла. Эти так называемые брызгальные градирни менее эффективны, чем градирни с капельным или пленочным оросителем, поскольку площадь поверхности контакта воды с воздухом в них относительно меньше.
Ороситель называется поперечноточным, если воздух проходит через него горизонтально — поперек стекающих вниз пленок или падающих капель воды, и противоточным, если воздух движется в нем вверх — навстречу стекающей воде.
Водораспределительные и оросительные устройства градирен. Охлаждаемая вода распределяется над оросителем градирни по системе деревянных или железобетонных лотков, в дне которых имеются отверстия со вставленными в них трубочками — гидравлическими насадками. Струи воды, вытекающие из насадков, падают на разбрызгивающие тарелочки, образуя фонтаны брызг, орошающие расположенный ниже ороситель. Гидравлические насадки и тарелочки изготовляют из фарфора или пластмассы. Их располагают над оросителем с таким расчетом, что бы факелы брызг, создаваемых соседними тарелочками, перегфывали друг друга, что достигается при расстоянии между ними 1-1,25 м. Применяют также напорное водораспределительное устройство из нержавеющих труб, например асбестоцементных. В этом случае вода разбрызгивается над оросителем с помощью специальных низконапорных сопл.
Капельный ороситель состоит из большого числа деревянных реек треугольного или прямоугольного сечения, расположенных горизонтальными ярусами (рис.3.22, а). При падении капель воды с верхних реек на нижние образуются факелы мелких брызг, создающие большую поверхность соприкосновения с
воздухом.
Пленочный ороситель состоит из щитов, устанавливаемых вертикально (рис. 3.22, б) или под небольшим углом к вертикали. По поверхности щитов стекает вОДа, образуя пленку толщиной 0,3—0,5 мм. Щиты выполняют из отдельных Досок, располагаемых горизонтально на некотором расстоянии друг от друга. Применяют и сплошные щиты из хорошо смачивающихся материалов, например из асбестоцементных прессованных листов толщиной 6-8 мм. Для создания сплошной пленки на нижней кромке щита делают треугольные вырезы (фестоны)^ сосредоточивающие стекающую воду в отдельные струйки, которые как бы растягивают пленку по поверхности щита. При стекании пленки
* «^юянный контакт с текущей теплой водой и влажным воздухом лриводит * быстрому износу деревянных конструкций оросителей, поэтому срок их слу зк — >ьі невелик и требувтсся частью ремонты.
В настоящее время широкое распространение подучили оросители градирен, выполняемые из плоских или волнистых асбестоцементных листов с несущим каркасом из сборных железобетонных конструкции. Изыскиваются и Испытываются новые материалы, в частности пластмассы.
При эксплуатации градирен в зимнее время возникают трудности в связи с обледенением участков оросителей, расположенных вблизи воздуховходних 1(№
окон градирен. Обледенение может привести к обрушению оросителя из-за дополнительных нагрузок от образовавшегося льда. Во избежание обледенения уменьшают поступление воздуха в градирню в зимнее время, для чего перед воздуховходными окнами устанавливают навесные или поворотные щиты. Применяют также обливание расположенных вблизи воздуховхедных окон участков оросителя теплой водой, которая подвсяится по специальному трубопроводу, оборудованному разбрызгивающими соплами.
Тепловой и аэродинамический расчет градирен. Вода охлаждается в градирне, отдавая тепло воздуху за счет теплопередачи и испарения. Коэффициенты теплоотдачи определяются на основании исследований, проводимых на опытных установках, и для удобства расчетов условно относятся к единице объема оросителя. Эти объемные коэффициенты теплоотдачи зависят от ско — роста движения воздуха в оросителе и конструкции оросителя. При расчете оросительное устройство разбивается на участки сечениями, перпендикулярными направлению движения воздуха. Для каждого участка, начиная с нижнего, определяется изменение температуры воды и состояния воздуха (его температуры и влажности) путем подсчета соприкосновением и за счет испарения.
Если расход воздуха через градирню неизвестен, то расчет проводится для нескольких значений скорости движения воздуха в оросителе.
Действительную скорость движения воздуха в этом случае находят путем сопоставления аэродинамического сопротивления градирни и тяги воздуха.
Общее сопротивление движению воздуха в градирне (аэродинамическое сопротивление) складывается из сопротивления в воздуховхедных окнах, в оросительном и водораспределительном устройствах и на выходе из градирни. Оно может быть определено по формуле
V ср Угп
(3.44)
Где h — аэродинамическое сопротивление градирни, Па; t, коэффициент общего аэродинамического сопротивления градирни, отнесенный к скорости Движения воздуха в среднем сечении оросителя (брутто); vcp скорость движения воздуха в среднем сечении оросителя (брутто, без учета стеснения сечения конструкциями), м/с; у — средний удельный вес воздуха в оросителе, Н/м3. ср
Величина тяги в вентиляторных градирнях определяется характеристикой вентиляторов. Для башенных градирен она вычисляется по формуле
z = (Ht + 0,5# )(у, — У2), (3-45)
me г—сила тяги, Па; Я6 — высота вытяжной башни над оросителем, м; #ор — высота оросителя, м; у, — удельный вес наружного воздуха, Н/м3; у2 — удельный вес воздуха, выходящего из градирни, Н/м3.
На основе подобных расчетов составляют графики зависимости температуры охлажденной на градирнях воды ог тепловой и гидравлической нагрузок и различных метеорологических условий. Эти графики, уточненные затем путем проведения наїурньи наблюдений, используют при практических расчетах. В качестве примера на рис. 3.23 дан график для определения температуры охлажденной воды на гиперболической градирне с комбинированным оросителем при температуре воздуха 25 °С и его относительной влажности 54 %, а на рис. 3.23, б— вспомогательный график для внесення поправок к темпера — іуре охлажденной воды при других параметрах воздуха.
Открытые градирни. Открытые градирни бывают двух типов: брызгальные и с капельным оросителем.
Первые (рис. 3.24) представляют собой небольшой брызгальный бассейн, огражденный со всех сторон жалюзийными решетками, препятствующими большому выносу брызг воды за пределы градирни. Разбрызгивающие сопла небольшой пропускной способности располагаются на высоте 4-5 м над уровнем воды в резервуаре и направлены вниз. Плотность орошения для таких градирен принимают от 1,5 до 3 м3/ч на 1 м2.
Открытые градирни капельного типа имеют ороситель из деревянных брусков, заключенный в жалюзийные стенки, которые выполняются из щитов, устанавливаемых под углом 45° к вертикали. Водораспределительное устрой-
15 10 25 Температура воздуха, °С |
ство выполняется в виде системы труб с соплами. Плотность орошения в таких градирнях принимается от 2 до 4 м3/ч на 1 м2.
Башенные градирни. Вытяжные башни градирен служат для создания естественной тяги за счет разности удельных весов наружного воздуха, поступающего в градирню, и нагретого и увлажненного воздуха, выходящего из градирни.
При противоточных оросителях вытяжные башни сооружаются над ними. Поперечноточные оросители располагаются кольцом вокруг башни. Площадь сечения башни должна составлять не менее 30-40 % площади оросителя.
Башни градирен малой и средней производительности могут быть цилиндрическими или иметь форму усеченного конуса либо усеченной многогранной пирамиды.
Башни крупных градирен выполняют, как правило, в виде оболочек гиперболической формы (рис. 3.25), которая наиболее рациональна по условиям устойчивости и внутренней аэродинамики.
В зимнее время башни градирен находятся в тяжелых условиях воздейстпия влажного теплого воздуха на внутреннюю поверхность оболочки и морозного воздуха с наружной стороны. Поэтому к материалам, из которых сооружают башни и их конструкции, предъявляют высокие требования.
В настоящее время применяют два основных технических решения: каркасно-обшивные и железобетонные монолитные башни.
В первых каркас выполняют из стальных элементов на сварке, а обшивку — из деревянных щитов, асбестоцементных волнистых листов или коррозионноустойчивого листового алюминия. Деревянные щиты пропитывают антисептиками и антипиренами. Асбестоцементные листы пропитывают парафино-стеариновой эмульсией, а стыки между ними уплотняют битумной мастикой. Листовой алюминий крепится к каркасу на болтах.
Тонкостенные оболочки железобетонных башен возводят с применением переставной опалубки, которую перемещают с одного яруса бетонирования на другой с помощью специальных подъемных приспособлений.
В последние годы для возведения железобетонных оболочек стали применять скользя-
Рис. 3.24. Открытая градирня с брызгатсльным оросителем: / — жалюзийная решетка; 2 — разбрызгивало — идие сопла; 3 — бассейн; 4 — переливная труба
Pitc. 3.25. Башенная градирня: / —железобетонная колоннада; 2 — резервуар; 3 — пленочный ороситель; *1 — водораспределительное устройство; 5 — вытяшш железобетонная башня: 6 — направление потока воздуха; 7—подвод теплой воды по стальньш трубам; S—оїеод охлажденной воды по железобетонным каналам |
щуіо опалубку, которая обеспечивает скоростное строительство башен. Бетон подают бетононасосами или шахтными подъемниками и укладывают в оболочку с переставных подмостей, устраиваемых, по окружности башни с внутренней стороны. К качеству бетону предъявляются повышенные требования по плотности и морозостойкости. Внутреннюю поверхность оболочки покрывают гидроизоляцией. Башня обычно опирается на рамную конструкцию (колоннаду), между стойками которой проходит воздух, поступающий в градирню. Внизу под оросителем градарни устраивают водосборный резервуар, выполняемый из монолитного железобетона с гидроизоляцией внутренней поверхности. Резервуар оборудуют трубопроводом с воронкой для перелива излишков воды, а также выпуском для его опорожнения Подлежащая охлаждению вода подается в водораспределительное устройство по стоякам, размещаемым обычно в центре градирни. Часто я связи с неравномерным распределением воздуха по площади противоточного оросителя применяют и дифференцированную плотность орошения увеличивая гидравлическую нагрузку на периферии и уменьшая ее в центральной части оросители. Зимои при снижении гидравлической нагрузки орошение центральной части полностью исключают Широко примелют приточные градирни произвольностью до 100 ООО м3/Ч с гиперболическими башнями высотой 150 и более м, выполняемыми из железобетона или мегадического каркаса, обшитого алюминием. Оросители гшощадью до 10 000 мг Оправило монтируют из асбестоцементных листов, устанавливаемых на каркасе из сборных железобетонных конструкций.