ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Градирни из "Расчет и конструирование теплообменников" Расчет градирен в значительно большей степени основан на использовании эмпирических зависимостей, чем расчет любых других видов теплообменников. В самом деле, здесь настолько много факторов, не поддающихся учету, что некоторые инженеры считают расчет градирен чем-то вроде черной магии. Большая часть затруднений возникает из-за повышенной чувствительности градирен к изменениям в атмосфере. Если ветер незначителен или если его совсем нет, то при некоторых условиях совместное влияние рельефа окружающей местности и находящихся поблизости зданий может привести к рециркуляции воздуха через градирню и, следовательно, к ухудшению ее работы. Влияние окружающей среды на работу градирни в такой степени зависит от местных топографических условий, преобладающего направления ветра, погоды и тому подобных факторов, что предсказать его результат трудно. [c.291] Но вследствие чего одна и та же градирня может работать совершенно по-разному в зависимости от места, где она установлена Учитывая все эти, а также и другие трудности, авторы стремились в данной главе не только изложить основные закономерности, но и показать их использование при составлении технических условий, выборе градирен и их приемочных испытаниях. [c.291] Градирни явились дальнейшим развитием брызгальных бассейнов и возникли в результате усилий создать охладительные устройства, занимающие меньше места. В связи с этим следует отметить, что охладительный эффект небольшого брызгального бассейна (на единицу площади) может быть увеличен примерно в 20 раз путем установки несложного разбрызгивающего устройства и примерно в 10 раз — постройкой градирни. Дополнительное преимущество градирен перед брызгальными бассейнами заключается еще и в том, что при одинаковой тепловой нагрузке они требуют примерно в пять раз меньшего расхода воды, поэтому их можно спроектировать таким образом, чтобы почти устранить потери воды, связанные с уносом капель ветром. [c.291] Разрез градирни простейшего типа, представляющей собой брызгальный бассейн, огражденный жалюзийными стенками. [c.292] Требуемое количество перекачиваемой воды может быть уменьшено, а охладительный эффект на единицу площади основания градирни увеличен, если в вытяжной башне разместить горизонтальные щиты, уменьшающие среднюю скорость падения капель воды и увеличивающие тем самым время, в течение которого капля при падении ее через башню находится в потоке охлаждающего воздуха. Еще одно преимущество щитов заключается в том, что они дают возможность организовать противоток и, следовательно, получить более низкую температуру воды на выходе. Осуществление противотока реализуется с помощью использования разбрызгивателей воды низкого давления, размещаемых в верхней части башни, и с помощью упомянутых уже горизонтальных щитов кроме того, конструкция стен башни должна быть такой, чтобы воздух входил в башню горизонтально, а выходил из нее вертикально (рис. 15.2). Положительной особенностью такого устройства является то, что направленное вертикально вверх движение воздуха также уменьшает скорость падения капель воды и тем самым увеличивает площадь эффективной поверхности теплообмена при любой скорости воды. В градирнях этого типа поверхности, находящиеся внутри башни, называются заполнением, или насадкой, и располагаются ступенчато, так что капля воды может пролететь вниз только на незначительное расстояние, после чего она снова ударяется о поверхность насадки. На рис. 15.3 показано несколько типичных решеток (щитов), сделанных из брусков секвойи и прикрепленных на гвоздях к балкам сечением 25,4 X 50,8 мм. [c.292] Увеличение температуры воздуха по мере его движения снизу вверх внутри башни приводит к возникновению естественной конвективной тяги, которая особенно полезна в случае, когда скорость ветра невелика. [c.292] Главная функция градирни заключается в снижении температуры горячей воды до величины, определяемой соображениями целесообразности. Уменьшение температуры потока воды, проходяш,его через градирню, называется шириной зоны охлаждения. Охлаждение воды достигается частично за счет повышения температуры окружающего воздуха, а частично за счет испарения некоторой доли потока горячей воды. Соотношение между количеством тепла, затрачиваемого на увеличение температуры воздуха, и количеством тепла на испарение воды зависит от влажности воздуха, поступающего в градирню. Другой и, по-видимому, наиболее важной величиной, характеризующей работу градирни, является разность между температурой охлажденной воды и температурой воздуха на входе в градирню, измеренной по мокрому термометру. Эта последняя представляет собой ту минимальную температуру, до которой можно охладить воду в идеальной установке. Для каждой реально существующей градирни эта разность температур, известная под названием высоты зоны охлаждения, изменяется в зависимости от температуры воздуха по мокрому термометру, скорости потока воды и тепловой нагрузки. [c.296] Тепловой баланс. Поскольку количество воды, уносимое воздухом в виде взвешенных капель, обычно пренебрежимо мало, а теплоемкость воды постоянна, то произведение перепада температур воды на расход воды равно произведению прироста энтальпии воздуха На на расход воздуха О, т. е. [c.296] Энтальпия влажного воздуха является почти исключичельно функцией температуры по мокрому термометру. Это верно до такой степени, что на психометрических диаграммах обычно наносятся только линии постоянных температур по мокрому термометру. Температуры воздуха на входе и на выходе, измеренные по мокрому термометру, являются хорошим критерием прироста энтальпии воздуха. Температура по сухому термометру имеет значение главным образом с точки зрения расхода воды. [c.297] Теплопередача. Тепловой баланс, выраженный уравнением (15.1), не содержит членов, определяющих размеры градирни. Если рассматривать градирню как совокупность насадок, в которых тепло передается через поверхность водяной пленки, а площадь последней зависит от расходов воды и воздуха и от геометрии насадки, то следует учитывать два способа передачи тепла воздуху обычную теплоотдачу при конвекции и теплоотдачу при испарении. Оказалось, что интенсивность отдачи тепла испарением с поверхности водяной пленки аналогична коэффициенту теплоотдачи конвекцией, так как обе эти величины зависят от скорости, с которой происходит перемешивание тонкого слоя газа, непосредственно примыкающего к поверхности теплообмена, с основным потоком воздуха, проходящим над этой поверхностью. Экспериментальные данные показывают, что коэффициент теплоотдачи испарением приблизительно равен коэффициенту теплоотдачи конвекцией h, деленному на теплоемкость воздуха [3], т. е. что коэффициент теплоотдачи при испарении может быть приблизительно выражен зависимостью К = hi p. [c.297] На графике рис. 15.11 приведены значения поправки к энтальпии 6А в функции конечной температуры воды при различных значениях ширины зоны охлаждения. ., . . . [c.300] Ошибка при определении характеристики градирни с помощью скорректированного метода среднелогарифмической разности энтальпий невелика, и, как правило, приемлема. [c.300] Практические ограничения расходов воздуха и воды. Глубина охлаждения, достигаемого в градирне, в условиях, представляющих для нас наибольший интерес, нечувствительна к величинам расхода воды и воздуха, если отношение этих расходов сохраняется постоянным. [c.303] Солесодержание добавочной воды. Если, как это обычно и бывает, в добавочной воде имеется заметная концентрация солей, то она увеличивается по мере испарения воды. Чтобы избежать образования накипи на поверхностях, находящихся внутри градирни, лучше всего спустить часть воды и таким образом уменьшить концентрацию солей. Эта операция аналогична продувке котлов. При помощи подобного способа концентрацию солей можно поддерживать на уровне, при котором нежелательные отложения не образуются. [c.304] В некоторых случаях оказывается целесообразным использовать установки для смягчения добавочной воды. [c.304] В зависимости от схемы включения можно забирать холодную воду из бассейна у основания башни и подавать ее насосами в теплообменники, находящиеся в другом месте станции или, наоборот, горячую жидкость со станции подавать насосами в трубные пучки, расположенные у основания градирни так, чтобы падающая вода, достигая основания градирни, непосредственно охлаждала бы их. [c.304] Рециркуляция. Как уже упоминалось в данной главе, при определенных атмосферных условиях часть теплого влажного воздуха, покидающего градирню, может рециркулировать через нее и тем самым ухудшить ее работу. Если большое количество градирен расположено в длинный ряд, подобное явление возникает при направлении ветра, параллельном ряду. Была предпринята попытка установить роль различных факторов в этом явлении, для чего разработали детальную методику испытаний, основанную на использовании портативной аппаратуры, и провели испытания тридцати градирен различных типов [8]. Были приложены максимальные усилия, чтобы получить данные, поддающиеся сравнению (следует учесть, что диапазон испытываемых установок был очень широк градирни с нагнетательной и вытяжной вентиляцией, прямоточные и противоточные, с длиной вытяжной башни от 10 до 100 м, шириной от 4 до 20 м, с высотой основания от 6 до 17 ж и высотой выводной трубы вентилятора от 1,2 до 5 м). [c.304] Результаты испытаний [9] показали, что в градирнях с нагнетательной вентиляцией рециркуляция примерно вдвое больше, чем в градирнях с вытяжной вентиляцией. Поскольку большинство исследуемых градирен имели естественную тягу, данные об испытаниях этих градирен были нанесены на графики в виде функций нескольких переменных. Единственными факторами, влияние которых на рециркуляцию резко выражено, оказались расход воды и длина башни (для случая, когда много градирен расположено в ряд, за длину башни принимается длина всего ряда). Анализ данных испытаний показал, что влияние указанных двух факторов может быть достаточно хорошо учтено путем введения поправки в температуру по мокрому термометру. На рис. 15.19 приведены значения этой поправки для ширины зоны охлаждения 11,2° С и высоты зоны охлаждения 5,6° С. Таблица в подписи под рисунком содержит коэффициенты, при помощи которых по данным рис. 15.19 можно найти значения поправки для других значений ширины и высоты зоны охлаждения. Следует обратить внимание на то, что на рисунке даны две кривые одна соответствует рекомендуемой, другая — максимально допустимой величине рециркуляции. [c.304] Определение размеров градирни. На практике используются различные методы расчета градирен, многие из которых включают в себя использование диаграмм. [c.305] не обладающим достаточным опытом в расчете градирен и не имеющим под рукой других справочных материалов, кроме приведенных в этой книге, но желающим составить себе приблизительное представление о размерах и стоимости градирни с вытяжной вентиляцией, можно рекомерщовать следующий порядок расчета. [c.306] Вернуться к основной статье