Как работает градирня? Практическое руководство по системам отвода тепла

Если вы когда-нибудь спрашивали: «Как работает градирня?» вы не одиноки. В Zhejiang Dongjie мы работаем с инженерами и операторами предприятий, которые используют градирни каждый день, но редко имеют время увидеть полную картину. Проще говоря, градирня – это машина для отвода тепла. Он берет теплую воду из промышленного процесса или охладителя, подвергает ее воздействию воздуха и использует испарение для отвода тепла. Затем более холодная вода отправляется обратно, чтобы поглотить больше тепла. В этом руководстве описаны принцип работы, ключевые компоненты и варианты конструкции, которые имеют значение в реальных установках.

Что такое градирня?

Градирня — это теплообменник, который отводит тепло от циркулирующей воды перед тем, как вода возвращается в технологическое оборудование или системы здания. Вместо того, чтобы полностью разделять воду и воздух, градирня обеспечивает их прямой контакт. По мере движения воды через башню небольшая ее часть испаряется. Это испарение выделяет тепло в воздух и снижает температуру оставшейся воды.

Этот подход используется на электростанциях, нефтехимических предприятиях, металлургии, химических заводах и в системах отопления, вентиляции и кондиционирования. Везде, где конденсаторы или промышленные процессы выделяют большое количество тепла, градирня предлагает практический способ непрерывного отвода этого тепла.

Зачем промышленным объектам нужны градирни?

Промышленные процессы и системы кондиционирования воздуха выделяют тепло, которое необходимо постоянно удалять. Если это тепло не отводиться, температура оборудования повысится, эффективность упадет, и производство может остановиться. Градирни зачастую являются наиболее водосберегающим способом отвода больших тепловых нагрузок по сравнению с прямоточными системами охлаждения. Вместо того, чтобы использовать постоянный запас пресной воды и возвращать ее в окружающую среду, градирня рециркулирует большой процент воды, что делает ее практичной для операций, которые выполняются днем ​​и ночью.

Основной принцип работы

Принцип работы градирни можно изложить в одном предложении: теплая вода охлаждается воздухом за счет испарения. Но то, как взаимодействуют воздух и вода, отличает одну башню от другой. В большинстве механических вытяжных башен вентилятор втягивает или проталкивает воздух через башню. Воздушный поток забирает влагу и тепло, а остывшая вода попадает в резервуар и циркулирует.

Большинство градирен представляют собой башни открытого типа, то есть вода, охлаждающая охладитель или технологический процесс, — это та же вода, которая попадает через наполнитель. Поскольку они используют прямое испарение, они могут охлаждать воду до температуры, близкой к температуре окружающей среды по влажному термометру. Вот почему производительность градирни так сильно зависит от местной влажности и высоты.

Как работает градирня шаг за шагом?

1. Теплая вода из технологического процесса или конденсатора охладителя поступает в градирню через впускную трубу и равномерно распределяется по наполнителю.
2. Наполнитель, часто изготовленный из ПВХ или других технических материалов, разбивает воду на тонкие пленки или капли, создавая гораздо большую площадь поверхности для теплопередачи.
3. Воздух поступает через жалюзи или впускную секцию и движется поперек или против потока падающей воды.
4. При встрече воздуха и воды небольшая часть воды испаряется. Тепло, необходимое для испарения, забирается из оставшейся воды, поэтому температура воды падает.
5. Уловители дрейфа удаляют большую часть капель воды, которые в противном случае улетучились бы с отработанным воздухом.
6. Охлажденная вода собирается в резервуаре и перекачивается обратно в процесс или охладитель, где поглощает больше тепла, прежде чем вернуться в градирню.

Этот цикл повторяется круглосуточно, поэтому надежность, качество материалов и правильная очистка воды играют важную роль в работе градирни.

Основные компоненты градирни

Градирня может выглядеть сложной снаружи, но ее основные компоненты на удивление просты. В таблице ниже показано, что делает каждая деталь в типичной механической тяговой башне.

Перекрестный поток против противотока: какую планировку выбрать?

Одним из первых решений при выборе градирни является структура воздушного потока. В поперечноточной башне воздух поступает горизонтально и проходит через воду при ее падении. Водораспределительный резервуар обычно располагается сверху, что облегчает осмотр конструкции. В противоточной башне воздух поступает снизу и движется вверх против падающей воды. В конструкциях с противотоком высота заполнения часто используется более эффективно, поэтому компактная конструкция позволяет выдерживать большую тепловую нагрузку.

Если для промышленного применения требуется надежная противоточная конструкция, серия BLS-II J является общим ориентиром.

Промышленная круглая противоточная градирня (серия BLS-II J) Эта противоточная градирня, созданная для суровых промышленных условий, имеет прочную конструкцию из стекловолокна и улучшенное распределение воды, что делает ее надежным выбором для требовательных систем с замкнутым контуром. Посмотреть продукт →

Башня открытого или закрытого типа?

Еще одно важное различие заключается в том, имеет ли башня разомкнутую или замкнутую цепь. В открытой башне охлаждаемая вода подвергается воздействию воздуха. Это эффективно, но означает, что вода может собирать пыль и кислород, и необходима химическая обработка. В градирне замкнутого цикла технологическая жидкость циркулирует внутри змеевика, а воздух и распыленная вода отводят тепло снаружи змеевика. Это защищает технологическую жидкость и часто используется, когда потери воды в первичном контуре неприемлемы.

Для применений, требующих дополнительного разделения, серия DBN с противотоком замкнутого цикла представляет собой надежное решение.

Противоточные градирни закрытого типа (серия DBN) Эта компактная конструкция с противотоком сохраняет чистоту технологической воды и минимизирует потери на испарение, что идеально подходит в тех случаях, когда сепарация и сохранение воды имеют решающее значение в промышленном охлаждении. Посмотреть продукт →

Что следует учитывать при выборе градирни

Выбор градирни – это не только соответствие номинальному тоннажу. Тепловая нагрузка, температура воды на входе и выходе, местные условия окружающей среды по влажному и сухому термометру, занимаемая площадь, пределы шума и доступ для обслуживания — все это меняет рекомендации. Мы также учитываем собственную нагрузку и ветровую нагрузку башни, особенно если устройство будет установлено на крыше или внутри более крупной конструкции.

• Отвод тепла необходим в расчетной рабочей точке.
• Окружающая температура по влажному термометру и сезонные колебания.
• Качество воды, программа фильтрации и очистки.
• Структурные нагрузки, материалы и коррозионная стойкость.
• Доступ для обслуживания, шум вентилятора и эффекты шлейфа.

Если в вашем списке есть башни со стальной конструкцией, мы внимательно рассмотрим, почему градирни стальной конструкции может быть более разумным выбором, более подробно объясняет различия в конструкции.

Когда важны коррозионная стойкость и меньший вес конструкции, серьезного внимания заслуживают прямоугольные композитные конструкции из стеклопластика, такие как серия DV.

Прямоугольная противоточная композитная градирня из стеклопластика (серия DV) Сочетая в себе стойкость к коррозии и меньший вес, эта колонна из стеклопластика подходит для агрессивных сред и зон с высоким уровнем молний, обеспечивая гибкую установку и долговечность. Посмотреть продукт →

Роль очистки воды в производительности градирни

Поддержание чистоты воды имеет такое же значение, как и сама башня. Градирня отводит тепло за счет испарения, но испарение также оставляет после себя растворенные твердые вещества. Без продувочной и подпиточной воды на наполнителе и в контуре конденсатора образовывалась бы накипь. Биологический рост, мусор и коррозия могут снизить тепловые характеристики и сократить срок службы оборудования. Вот почему полная спецификация градирни должна включать разумный план очистки воды, а не только механическое оборудование.

Выбор подходящей башни для вашего объекта

Каждая установка имеет свой собственный баланс между эффективностью, пространством, стоимостью и надежностью. Башня, которая хорошо работает во влажном прибрежном регионе, может не подойти для засушливого внутреннего растения. Башня, выбранная для расширения нефтехимической отрасли, может нуждаться в большей защите от коррозии, чем башня в стандартной системе отопления, вентиляции и кондиционирования. Вот почему мы предпочитаем сначала понять условия эксплуатации, а затем сопоставить технологию с задачей.

Если вы оцениваете новую башню или заменяете старую, пришлите нам свои рабочие параметры. Наша команда инженеров может прояснить компромиссы и помочь вам выбрать градирню, которая будет работать спустя годы после запуска.