Системы вентиляции и кондиционирования
Назад

Типы градирен Градирни вентиляторные Градирни закрытые закрытого типа

Опубликовано: 23.05.2020
Время на чтение: 23 мин
0
4

Энергосберегающие схемы охлаждения технических жидкостей

Постоянное удорожание электроэнергии приводит к тому, что одним из основных критериев при выборе становится его энергоэффективность. Так, в Западной Европе сейчас наблюдается тенденция, когда более дешевому, но недостаточно экономичному оборудованию предпочитают дорогой, но энергетически более выгодный вариант. В конечном счете, такое оборудование очень быстро себя окупает за счет умеренного потребления электроэнергии. Подсчеты убедительно доказывают, что в российских климатических условиях дополнительные затраты на приобретение энергосберегающего оборудования окупаются в течение двух лет.

На сегодняшний день наибольшим спросом пользуется оборудование с системой естественного охлаждения «Фрикулинг», которое позволяет в зимний и осенне-весенний период использовать для охлаждения хладагента холодный наружный воздух, не включая компрессор. Поскольку основным потребителем электроэнергии считается именно компрессор, то применение фрикулинга позволяет существенно экономить электроэнергию.

Можно выделить два вида холодильных систем, в которых реализован принцип воздушного охлаждения:

  • стандартная водоохлаждающая установка на базе воздушного конденсатора дополняется сухой градирней;
  • водоохлаждающая установка работает на основе жидкостного конденсатора, а сухая градирня используется для отбора тепла у жидкости, охлаждающей конденсатор.

Схема градирни или драйкулера включает в своей конструкции блок из одного или нескольких теплообменников и мощные вентиляторы обдува этих теплообменников (радиаторов). Теплоноситель оборотной системы охлаждения, чаще всего вода, нагревается в рубашках охлаждения тепловыделяющих агрегатов. Далее теплоноситель насосом подается в теплообменники - градирни, где, под воздействием обдува вентиляторами, охлаждается до требуемой температуры. Далее охлажденная вода вновь поступает к потребителям.

Мокрая градирня открытого типа.

   Чаще всего мокрая градирня ассоциируется с башенными градирнями, которые можно увидеть рядом с ТЭЦ или гигантскими предприятиями. Но для большинства предприятий мощностей башенных градирен - не требуется. 

Мокрая градирня открытая или градирни открытого типа - принцип её действия такой же как и у башенной, только в отличие от первой открытая мокрая градирня вполне транспортабельна и диапазон её производительности достаточно широк, т.к. в большинстве случаев такая конструкция представляет из себя модуль и соединением нескольких модулей достигается требуемая производительность.

Принцип действия градирни основан на разбрызгивании через форсунки горячей воды от чего собственно и происходит ее охлаждение. Очень часто к этому процессу добавляется обдув потоком воздуха при помощи осевых вентиляторов.Башенные грдирни — используются для охлаждения больших объемов воды, в несколько раз превышающих объемы воды на промышленных предприятиях. Это оборудование применяется преимущественно на тепловых и атомных электростанциях.

Башенная градиpня Башенная градиpня вентиляторная Мокрая градирня открытого типа
 

Мокрая градирня закрытого типа.

Градирня в которой основной водяной контур не соприкасается с окружающей средой, но в которой всё же используется принцип снижения температуры за счёт испарения - называется мокрая градирня закрытого типа. В основе её действия - теплообменник (как вариант пучок труб), расположенный в корпусе который омывается водой и обдувается воздухом окружающей среды.

Варианты использования градирни - в системах охлаждения

Типы градирен Градирни вентиляторные Градирни закрытые закрытого типа

Одним из важных моментов для наиболее эффективного использования градирен в водооборотной системе является оптимальный выбор схемы гидравлических контуров подключения. Схемы гидравлических контуров могут различаться в зависимости от количества градирен, используемых в одном контуре, а также от характера потребителя.

Рис.1 Схема гидравлического контура охлаждения  для одного потребителя Рис.2 Система охлаждения с градирнями, имеющими раздельные  контуры приготовления и потребления

   Вода из градирни поступает в бак, откуда циркуляционным насосом подается потребителю и далее.

В области промышленного строительства, особенно когда расход воды, циркулирующий через охладитель потребителя заметно меньше расхода воды, циркулирующего через градирни, применяется схема, приведенная на рис. 2.  Здесь обратная вода, поступающая от потребителей, отстаивается в накопительных емкостях (объем которых рассчитывается примерно на 5-10 минут работы установки).

Из нее насос (насосы) контура приготовления рабочей жидкости откачивают воду на испарительные грaдиpни. Из оборудования охлажденная вода поступает в аналогичную ванну. Основная отличительная черта такой схемы - гидравлическая независимость контуров приготовления рабочей воды и потребления, обеспечиваемая наличием компенсационной трубы между емкостями (может 1-использоваться также и одна емкость с перегородкой, обеспечивающей перелив между ее частями).

Вследствие этого совершенно не обязательно постоянно регулировать мощность градирен в соответствии с требованиями пользователя. Вентиляторы градирен могут работать в режиме просто "Вкл/Выкл". Кроме этого, каждая такая градиpня работает всегда с полной нагрузкой и обеспечивает максимально возможное охлаждение воды для данных погодных условий.

Вентиляторные градирни

Существует множество вариантов подбора градирен различных типов, и только специфические знания и большой накопленный опыт могут обеспечить правильный выбор градирни, которая не подведёт и будет выдавать все требуемые от неё технические параметры при любых изменениях значений воздуха окружающей среды.

Предлагаем ознакомиться  Применение и принцип работы сухих градирен

   Специалисты нашей компании всегда окажут квалифицированную консультацию в выборе варианта исполнения и подборе модели необходимой Вам вентиляторной градирни. Обращайтесь по телефонам указанным на верху экрана или пишите Ваши вопросы On-Line консультанту.

Вентиляторные градирни:

Принципиальная Схема охлаждения воды

в системе без увлажнения воздуха, за счет основного

процесса охлаждения, но имеющая опцию - орошения

для достижения результатов при максимально высоких

температурах окружающей среды.

Это схема - драйкулер с орошением -

аналогом такого решения является мокрая градирня закрытого типа

Для обеспечения удобства и безопасности обслуживания гpадиpни должны иметь площадки, устроенные в соответствиями с требованиями соответствующих СНиП. Перед началом эксплуатации вентиляторной градиpни нужно проверить гидравлическую плотность трубопроводов, резервуаров, а также состояние установленной арматуры.

Оптимальный вариант, когда каждый водоохладитель устанавливается на крыше отдельно. Если это не возможно, то выбор места установки должно быть таким, что бы не возникало рециркуляции (рис.3) При этом нужно учесть возможные порывы ветра (подветренная сторона) и ближайшее расположение строений, которое может изменить поток нагнетаемого воздуха  назад в воздухозаборник.

Рис.3 Влияние  ветра и преград 

Перед первым пуском необходимо осуществить промывку водяных магистралей для удаления сора и окалины, которые могли там образоваться в процессе проведения сварочных работ, и затем визуально проверить равномерность работы всех форсунок. Все обнаруженные дефекты должны быть устранены до начала эксплуатации.

Периодические осмотры градиpен рекомендуется производить не реже чем один раз в месяц. Текущие ремонты градирен должны производиться по мере надобности, но не реже одного раза в год, и приурочиваться, по возможности, к летнему времени. В объеме текущих ремонтов входят работы, не требующие остановки градирни на длительный срок, например очистка и ремонт водораспределительного устройства, трубопроводов и сопел, водо-уловителей, приведение в порядок регулировочных и запорных устройств.

   В зимнее время эксплуатация может усложняться из-за обмерзания их конструкций, особенно это относится к градирням расположенным в суровых климатических условиях. Обмерзание градирен может привести к аварийному состоянию, вызывая деформации и обрушение оросителя из-за дополнительных нагрузок от образовавшегося на нем льда. Обмерзание гpадирни начинается обычно при температурах наружного воздуха ниже -10°С и происходит в местах, где входящий в гpадирню холодный воздух соприкасается с относительно небольшим количеством теплой воды. Внутреннее обледенение является опасным потому, что из-за интенсивного туманообразования оно может быть обнаружено только после разрушения оросителя. Поэтому в зимний период не следует допускать колебаний тепловой и гидравлической нагрузок, необходимо обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по площади оросителя и не допускать понижения плотности орошения на отдельных участках. В связи с большими скоростями входящего воздуха плотность орошения в вентиляторных градирнях в зимнее время целесообразно поддерживать не менее 10 м

3

2

(не ниже 40% от полной нагрузки). Критерием для определения необходимого расхода воздуха может служить температура охлажденной воды. Если расход поступающего воздуха регулировать таким образом, чтобы температура охлажденной воды не была ниже 12

o

C ... 15°С, то обледенение грaдирен обычно не выходит за пределы допустимого. Уменьшение поступления в градирню холодного воздуха может быть достигнуто отключением вентилятора или переводом его на работу с пониженным числом оборотов. Исключить обледенение градирен можно путем подачи всей воды только на часть градирен с полным отключением остальных, иногда со снижением расхода циркуляционной воды. Нагнетательные вентиляторы подвержены обмерзанию. Это может вызываться двумя причинами: попаданием на вентилятор водяных капель изнутри оборудования и рециркуляцией уходящего из

градирни

воздуха, содержащего мелкие капли воды и пар, который конденсируется при смешении с холодным наружным воздухом. В таких случаях можно избежать обледенения лопастей вентилятора следующими способами: - снизить скорость вращения вентилятора, - проконтролировать давление перед форсунками и при необходимости произвести их очистку, - использовать стеклопластиковые  рабочие колеса, - использовать автономный обогрев обечаек вентилятора с помощью гибких электронагревателей. Следует отметить, что неравномерное образование льда на лопастях может приводить к разбалансировке и вибрации вентилятора. Если в зимний период по какой-либо причине производилось отключение вентиляторов градирен, то перед их пуском необходимо проконтролировать состояние обечаек на наличие на них наледи. При обнаружении наледи ее необходимо удалить во избежание поломки рабочих колес вентиляторов.

Принцип работы

Рассмотрим принципиальную схему работы драйкулера без учёта дополнительной холодильной установки.

Типы градирен Градирни вентиляторные Градирни закрытые закрытого типа

Действие градирни основано на процессе теплопередачи от жидкости к стенке и от неё воздуху.

Параметры процесса зависят от теплофизических свойств применяемых материалов и разницы температур, а также от режима протекания теплоносителя во внутреннем объёме теплообменника и обтеканию воздушным потоком его наружной поверхности.

Ввиду сложности математического аппарата, теория теплопередачи использует для расчётов критерии. Знакомые с теплотехникой их знают и умеют применять. Для остальных кратко упомянем, что для описания течения жидкости используют число Рейнольдса, описывающее ламинарный и турбулентный потоки. Первый представляет плавное течение, без пересечение элементарных струек. Второй – предполагает завихрения. В этом случае происходит более интенсивный контакт со стенкой трубы и увеличивается теплопередача.

Предлагаем ознакомиться  Коды ошибок котла Будерус: как исправить популярные ошибки газового котла Buderus

С целью увеличения параметра и перевода потока в режим турбулентности на внутренние поверхности объёмов наносятся разного рода шероховатости, пористость и т. д.

Критерий, описывающий теплопередающие свойства теплоносителя и стенки – число Прандтля. Служит для расчёта влияния используемых материалов на процесс теплопередачи.

dry_cool_jumbo6

Передача тепла осуществляется в результате теплопроводности и конвекции. Учесть соотношение и вклад каждого явления позволяет критерий Нуссельта.

Как уже говорилось, на интенсивность теплообмена влияет площадь теплопередающих поверхностей. Для её увеличение на них снаружи и иногда внутри делаются рёбра. Эффект оребрения кратно увеличивает количество передаваемой тепловой энергии.

Если погодные условия не позволяют осуществить необходимый уровень съема тепла, наружные стенки теплообменника охлаждают, разбрызгивая на них воду. Эффект достигается за счёт её испарения.

Для превращения одного килограмма воды в пар расходуется 2260 килоджоулей или 540 килокалорий тепла. Оно в основном снимается с горячей поверхности градирни. Таким образом в жаркую погоду можно интенсифицировать охлаждение, частично компенсируя ухудшение теплопередачи.

Необходимо отметить, что хорошее испарение достижимо только в жаркую и сухую погоду. Во влажном климате эффект дополнительного орошения значительно снизится.

Приведённые сведения представлены в основном для ознакомления. Для самостоятельного подбора в большинстве случаев достаточно укрупнённых данных, приведённых в предыдущих разделах статьи. При затруднении в использовании сведений для выбора нужных параметров оборудования всегда можно прибегнуть к помощи консультантов. С вами свяжутся специалисты фирмы и после совместного заполнения бланка заявки рассчитают и выдадут вам требуемые рекомендации.

В качестве в такой системе используется водный раствор этиленгликоля – тосол или вода. Ниже будут рассмотрены оба этих варианта. В теплое время года, когда температура наружного воздуха превышает температуру тосола, он поступает сразу в чиллер, минуя градирню.

При снижении температуры воздуха тосол при помощи трехходового клапана поступает предварительно в градирню, где он частично охлаждается и только после этого подается в холодильную установку. При стабильно низких наружных температурах основной отбор тепла будет происходить в градирне, в то время как компрессор будет отключен.

В теплое время года охлаждаемая жидкость сразу поступает в испаритель чиллера. Здесь хладагент забирает тепловую нагрузку и посредством жидкостного конденсатора передает ее тосолу, охлаждение которого происходит в драйкулере.

В зимний период, когда температура наружного воздуха падает настолько, что градирня может взять на себя всю нагрузку по отбору тепла, охлажденный поток тосола из драйкулера поступает на пластинчатый теплообменник, а компрессор чиллера отключается.

Преимущества

— полная изолированность охлаждающей жидкости от окружающей среды;

— отсутствие загрязнений теплоносителя;

— возможность использования в качестве антифризов этиленгликоль и прочие ядовитые составы;

— экологичность оборудования.

— охлаждение происходит только за счёт теплопередачи;

— чтобы использовать теплоту испарения, необходимы дополнительные устройства орошения;

— высокая эффективность оборудования достигается только при значительной температуре антифриза.

  1. Любая стандартная водоохлаждающая установка может быть при желании дополнена драйкулером. Монтаж сухой градирни очень прост, поэтому она без труда может быть установлена как в проектируемую, так и в уже действующую систему охлаждения.
  2. Имеет короткий период окупаемости.
  3. Использование драйкулеров исключает загрязнение производственной воды или ее перерасход.

Если технические особенности оборудование не позволяют использовать тосол в качестве основного хладоносителя, его применяют как промежуточный, а основным хладоносителем в этом случае выступает вода. Конечно, это снижает энергоэффективность системы, но подобный вариант имеет и свои преимущества, в частности:

  • меньший расход тосола;
  • снижается уровень загрязнения теплообменного оборудования, что позволяет организовать герметичную гидросистему;
  • снижает вероятность потерь хладоносителя.

В установке, где основным хладоносителем является вода, принцип работы системы будет немного отличаться. При высоких наружных температурах будет полностью происходить в испарителе чиллера при отключенном гликолевом контуре. В данном случае охлаждаемая жидкость изначально поступает в пластинчатый теплообменник, а затем – в теплообменник-испаритель. group2099m

Когда температура воздуха понижается, и разница между температурой наружного воздуха и температурой воды достигает 5ºС, в работу включается гликолевый контур. Чем холоднее будет на улице, тем большую часть отводимого тепла будет брать на себя контур охлаждения тосолом.

  • небольшие размеры оборудования;
  • невысокая стоимость комплектующих;
  • низкая стоимость монтажа благодаря отсутствию необходимости пайки фреоновых магистралей к воздушному конденсатору;
  • небольшое количество хладагента в системе.

Методика подбора градирни

Первоначально необходимо определить следующие исходные данные:

QГ,кВт

- тепловой поток (количество тепла), который необходимо отвести в окружающую среду,

Тмт

,

°С

- температура мокрого термометра в самое жаркое время, характерная для данного региона,

Твых

,

°С

- температура воды, которая должна быть получена в конце процесса охлаждения.

Необходимо отметить, что тепловой поток для воздушных компрессоров обычно не превышает электрической мощности привода компрессора; тепловой поток для холодильной машины представляет собой сумму холодопроизводительности и электрической мощности привода компрессорного агрегата; тепловой поток для технологических установок, где не происходит сжигания каких-либо видов топлива, обычно не превышает электрической мощности приводов и т.д. Температура мокрого термометра определяется по СНиП 23.01-99 "Строительная климатология", или предварительно по данным из Таблицы 1.

Предлагаем ознакомиться  Приточная и вытяжная вентиляция отличия

Расчетные параметры атмосферного воздуха.  Таблица 1. 

Населенный пункт 

Температура по сухому термометру,   T, °С

Относительная влажность воздуха,Ф, %

Температура по мокрому термометру, T, °С 

Архангельск 23,3 58 18
Астрахань 30,4 52 23,2
Волгоград 31 33 20
Вологда 24,5 56 18,8
Грозный 29,8 43 21
Дудинка 22,9 59 17,9
Екатеринбург 25,8 49 18,8
Иркутск 22 63 17,6
Казань 26,8 43 18,7
Краснодар 28 55 21,6
Красноярск 24,4 55 18,6
Луганск 30,1 30 18,8
Магадан 19,5 61 15,2
Мончегорск 24,6 53 18,5
Москва 27 55 20,8
Мурманск 22 58 17
Нижний Новгород 26,8 48 19,6
Новосибирск 25,4 54 19,3
Омск 27,4 44 19,4
Петрозаводск 24,5 58 19,1
Ростов - на - Дону 29,2 37 19,5
Сагвхард 23,7 57 18,3
Самара 28,5 44 20,2
Санкт - Петербург 26 56 20,1
Сыктывкар 25,1 49 18,3
Тобольск 26,5 53 20
Томск 24,3 60 19,2
Тула 25,5 56 19,6
Уфа 27,6 44 19,5
Ханты - Мансийск 26,5 55 20,3
Челябинск 26 51 19,4
Чита 25 48 18
Якутск 26,3 40 17,8
Ярославль 24,8 53 18,7

Температура воды, которая должна быть получена в конце процесса охлаждения в, обуславливается техническими параметрами охлаждаемого оборудования и, как правило, указана в паспортных данных оборудования. Определив необходимые параметры, можно произвести предварительный подбор градирни, используя кривые охлаждения для различных значений tмт. Пример.

Решение.

В паспортных данных компрессора находим температуру на входе в систему охлаждения компрессора равную температуре на выходе:tВЫХ=25 °СИспользуя кривые охлаждения для температуры мокрого термометра, находим точки пересечения линий, соответствующие суммарному отводимому тепловому потоку и температуре на выходе из градиpни с кривыми охлаждения. Из построения определяем, какое оборудование обеспечит необходимый тепловой поток.

Чтобы правильно выбрать оборудование требуется провести ряд теплоэнергетических (калорических) расчётов. Для их корректного выполнения требуются знания теплотехники и использование специализированных компьютерных программ. В них учитываются тепловой режим технологических штампов (пресс-форм), климатические параметры местности размещения, технические характеристики драйкулера и свойства теплоносителя.

Предварительный подбор для оценки предстоящих финансовых затрат можно провести самостоятельно, имея паспорта на формующие и охлаждающие агрегаты и информацию о летних и зимних температурах воздуха в своём регионе.

Кроме этого важно учитывать конкретное расположение градирни – на солнце, в тени, на крыше и т. д.

Стоит ещё раз напомнить, что рекомендуемый перепад температур воды на выходе из теплообменника и окружающим воздухом составляет 5 – 7 градусов. Применение орошения позволяет в сухую погоду увеличить разницу, но величина будет существенно зависеть от влажности.

Дополнительный резерв даёт применение чиллера. В его конденсаторе можно получить аналогичную охлаждение.

В итоге имеем суммарное снижение на 10 – 14 К.

Расчёты следует вести с учётом наиболее неблагоприятных погодных условий. При этом необходимо учитывать не только летний, но и зимний периоды.

Если в вашей местности резко континентальный климат, и регулярны сильные морозы, стоит в качестве теплоносителя использовать антифриз, например, этиленгликоль. Он предохранит систему от замерзания и разрушения в случае непредвиденной остановки производства.

Если с учётом всех факторов подобранное оборудование окажется слишком громоздким и дорогим, можно в наиболее жаркие дни пойти на временное снижение производительности. Это уменьшит технологическое тепловыделение и, соответственно, требования к параметрам драйкулера и чиллера.

Если самостоятельный подбор вызывает затруднения, обратитесь к консультантам нашей компании. С учётом имеющихся знаний, квалификации и опыта, они помогут выбрать наиболее приемлемый вариант.

Рассчитываем срок период окупаемости чиллера с системой «Free cooling»

Исходные требования:

  • холодпроизводительность – 100 кВт,
  • температура воды – 15ºС.

При таких данных чиллер с должен иметь мощность в 31 кВт. Драйкулер будет подбираться с мощностью в 100 кВт с возможностью полного (100%) снятия при температуре наружного воздуха — 0°С. Типы градирен Градирни вентиляторные Градирни закрытые закрытого типа

Стоимость градирни вместе с другим дополнительным оборудованием (насосом для тосола, разборным теплообменником, трехходовым клапаном) – 11,5 тыс. евро.

  • Температура наружного воздуха на уровне 0° С держится около 5 месяцев.
  • Потребляемая мощность драйкулера и насоса – 10 кВт.
  • Разница в потребляемой мощности градирни и холодильного агрегата – 21 кВт.

Если считать, что холодильное оборудование будет работать круглосуточно при цене электроэнергии 3 руб за кВт/час, то годовая экономия достигнет – 227 тыс. рублей. Таким образом, можно сделать вывод, что приобретенное оборудование окупит себя немногим более чем за 2 года.

, ,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector