Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Существенным фактором экономии воды в промышленности является ис­пользование высокотемпературного испарительного (по Андоньеву) охлажде­ния. Если испарительное охлаждение в металлургии применяется широко (хотя далеко не в оптимальных вариантах), то воздушное — совершенно недоста­точно. Давно и хорошо известна система «Геллер» с воздушным конденсато­ром, сухой градирней и с теплообменниками «Форго» (Венгрия).

В ней охлаждаемая вода не имеет непосредственного контакта с воздухом, поэтому не происходит ее потерь на испарение и на унос капель воздушным потоком.

Конструкция радиаторов в виде охлаждающих колонн, состоящих из алю­миниевых трубок диаметром 15 мм с насаженными на них обшими штампо­ванным» алюминиевыми ребрами толщиной 0,3 мм, разработана доктором Форго (Венгерская Народная Республика). Эти радиаторы изготовляют стан­дартных размеров (0,3×2,5×5 м) и собирают в колонны высотой 10 или 15 м, которые устанавливают в воздуховходных окнах сухой градирни. Передача тепла от воды к воздуху происходит через стенку трубок и насаженные на трубки ребра при относительно низком коэффициенте теплопередачи, поэто­му требуется большая поверхность теплопередачи. В связи с малой теплоем­костью воздуха требуется большой его расход.

Площадь общей поверхности радиаторов (трубок и ребер) м2, необходи­мой для охлаждения заданного расхода воды, определяется по формуле

„ Qih ~h)

= ’ (3-45)

где g — расход охлаждаемой воды, м3/ч; / — темпер;1.:ура воды на входе в радиаторный охладитель, °С; t2 — температура охлажденной воды, °С; бр — коэффициент теплопередачи через стенки трубок и ребра радиаторов, отне­сенный к общей площади трубок и ребер, КДж/(м2-ч-°С); f. p = (/, +12)/2 — сред­няя температура воды в охладителе, °С; Єср = (Є, + 62)/2 — средняя температура воздуха в охладителе (здесь Gj — температура атмосферного воздуха на входе в охладитель, °С; 02 — температура воздуха, выходящего из охладителя, °С).

Коэффициент теплопередачи зависит от материала и конструкции радиа­торов. а также от скорости движения воды в трубках и скорости движения воздуха, омывающего радиатор. Он определяется опытным путем.

Расход воздуха определяется по формуле

Q(t, — U)

£=-=—-!—- 2—,————————————— (3.46)

с(Є2-Є,)’

где L — расход воздуха, кг/ч; с — теплоемкость воздуха, которая может быть принята постоянной и равной 0,25-4,19 кДж/(кг-°С),

На рис. 3.28 показана в разрезе радиаторная градирня системы Геллера, обо­рудованная радиаторами 2 и вентилятором 1.

Охлаждение воды в радиаторных охладителях может быть интен­сифицировано путем орошения водой наружной поверхности радиаторов. С целью экономии воды орошение производится только в наиболее жаркие пе­риоды летних дней.

Разработаны и выпускаются и другие системы воздушного охлаждения. При использовании их вместо испарительных градирен значительно уменьшается потребление воды на подпитку оборотных систем из внешних источников, ис­ключается загрязнение и упаривание оборотной воды, причем для циркуля­ции оборотной воды достаточно только одной группы насосов.

Отсутствие ограничений в расстоянии между установками охлаждения и зданиями, сооружениями и дорогами позволяет сократить длину водоводов и энергетических коммуникаций. Во многих случаях при создании закрытых систем имеется возможность повысить температуру охлаждающей воды и тем­пературный перепад, что сокращает расход циркулирующей воды и создает возможность эффективной утилизации тепла, отводимого от охлаждаемого оборудования. Как показывают расчеты, оптимальный (по приведенным за­тратам) перепад темпджур в закрытом водооборотном контуре лежит в диапа­зоне 40-100 °С. Все изложенное приводит к повышению надежности, экономи­ческой и экологической эффективности систем оборотного водоснабжения.

Примером реализации закрытого водооборотного коитура является оборот­ный цикл охлаждения компрессоров К-250-62 компрессорной станции Синар­ского трубного завода. В качестве охладителя оборошой воды здесь использу­ют два аппарата воздушного охлаждения разного типа.

Аппарат типа АВЗ-Д (рис. 3.31) Бугульминского машиностроительного за­вода имеет 6 теплообменных станций с трубами длиной 8 м и коэффициентом оребрения 9, установленных горизонтально по зигзагообразной схеме. Общая поверхность охлаждения составляет 7500 м2. Охлаждающий воздух подается от двух вентиляторов диаметром 2,8 м. Аппарат типа АБОВ Таллинского машиностроительного завода первоначально имел шатровую комггоновку из 16 зигзагообразно расположенных секций с трубами длиной 8 м и коэффици­ентом оребрения 14,6. Общая поверхность охлаждения составляла 12800 м2. Синарским трубным заводом была выполнена реконструкция аппарата с заме­ной его теплообменных секций на 8 секций общей площадью 10200 м2 от ап­парата типа АВЗ-Д Бугульминского завода (рис. 3.31)

Расход воды в оборотном цикле составляет 600-700 м3/ч; аппараты погреб — ляют 3,5-4,5 МВт. В летнее время работают одновременно два аппарата; при этом температурный перепад составляет 5-6 °С, температура охлажденной воды выше температуры по смоченному термометру (17 °С) на 12-15 °С. В зимний период из-за снижения температуры охлаждаемой воды до 5-8 °С и возникновения опасности промерзания трубок один из аппаратов отключают. Оставшийся в работе охладитель обеспечивает температурный перепад обо­ротной воды 10-12 °С при температуре нагретой воды 20-25 °С.

Другим примером может служить использование аппаратов воздушного ох­лаждения (АВО) для фенольных вод коксохимического производства. В аппа­ратах АВО высокая эффективность теплообмена определяется большой раз­ностью температур охлаждаемой жидкости и охлаждающего воздуха. В связи с этим АВО целесообразно использовать для начального охлаждения надсмопь — ных вод от температуры 95 до 60 °С.

Общий внд АВО с горизонтальным расположением охлаждающих секций показан на рис. 3.32. Аппарат состоит из прямоугольного металлического кар­каса с встроенным диффузором, в верхней части которого расположены ох­лаждающие секции из оребренных теплообменных труб, по которым протека­ет охлаждающая жидкость. В нижней части диффузора расположен вентиля­тор нагнетательного действия. Съем тепла с поверхности теплообменных труб, соединенных в охладительные секции, происходит нагнетаемым в диффузор воздухом при прохождении его через охлаждающие секции. Существенным преимуществом АВО перед трубчатыми теплообменниками является отсут­ствие потребности в охлаждающей воде. Вода используется только для увлаж­нения атмосферного воздуха в целях повышения охлаждающей способности аппаратов в периоды низкой влажности. Расход умягченной воды для этой цели составляет 1-2 м3/ч на один аппарат. Техническая характеристика АВО не­большой производительности (до 50 м3/ч), изготовляемых по ОСТ 26-02-2018- 77, приведена в табл. 3.24.

Расчет АВО заключается в определении необходимой площади теплообме­на и количества аппаратов. Расчет проводится по количеству охлаждаемой Жидкости q, кг/ч; температурам начала и конпа охлаждаемой жидкости ^ и t2, С; количеству передаваемого тепла w, кДж/ч; температурам охлаждаемого н

Ряс. 3.31. Аппараты воздушного охлаждения воды (в оборотном цикле водоснабжения компрессорной статіии Синарского трубного завода)

нагретого воздуха 71, и Тр °С, и удельной теплоемкости воздуха с, кДж/(кр°С). Площадь теплообмена АВО, м2, рассчитывается по формуле

F’ = w/k є ДlAt’cf, (3.47)

где и’ — тепловая нагрузка (определяется по аналогии с трубчатыми теплооб­менными аппаратами), кДж/(м2-ч-°С), находится опытным путем; при охлаж­дении надсмольной воды с температурным перепадом At — -12 = 95 — 60 =

= 35 °С следует принимать 42 кДж/(м2-ч-°С); g At — коэффициент непротиво — точности, зависящий от температурных параметров охлажденной жидкости и конструкции аппарата (при начальном охлаждении надсмольной воды с Дi~ = 95 — 60 = 35 °С в горизонтальных аппаратах равен 1,0); Дfcp’ — средняя раз-

носгь температур охлаждаемой воды и охлаждающего воздуха, определяемая аналогично трубчатым теплообменникам.

Температура нагретого воздуха Т2 определяется по формуле

Т2 =7; +w/CBcp, (3.48)

где Сп — массовый расход подаваемого вентилятором воздуха, кг/ч; ср—удель­ная теплоемкость воздуха, кДж/(кг-°С).

Скорость охлаждаемой жидкости в теплообменных трубах v, м/с, находится по формуле

v = q/(3,6f), (3.49)

где/ — площадь сечения охлаждающей секции.

В ряде производственных процессов (например, при ректификации жидких газов, депарафинизации масел и др.) возникает необходимость в охлаждении веды и продукта до таких низких температур, которые не могут быть получе­ны при описанных выше методах охлаяедения воздухом или водой. В таких

случаях стараются использовать для охлаждения подземные воды, обладаю­щие в течение круглого года значительно более низкой температурой. Если нельзя использовать подземные воды для такого охлаждения производствен­ной воды, прибегают к специальным холодильным установкам — компресси­онным и вакуумным.

В холодильной установке с компрессором используют холодильные агенты: аммиак, пропан и другие. В свою очередь, для охлаждения холодильных аген­тов до необходимых низких температур применяют холодильный цикл с ком­прессором, осуществляющим известный в термодинамике процесс переноса тепла от более холодного тела к более нагретому путем затраты энергии. Ваку­
умная холодильная установка работает без компрессора, используя для охлаж­дения непосредственно тепловую энергию. Наибольшее распространение по­лучили холодильные установки с компрессорами.

Комментарии запрещены.