1. 1. 3 Выбор схемы водоснабжения.

На промышленном предприятии может быть несколько схем водоснабжения, обслуживающих потребителей с разными требованиями к качеству воды. Выбор этих схем обычно неоднозначен и часто требует проведения технико-экономического сравнения вариантов. При этом, естественно, стремятся к созданию оборотных систем водоснабжения. Разрабатывая схемы водоснабжения, потребителей группируют по сходным требованиям к качеству исходной и отработанной воды, необ­ходимым напорам и с учетом расположения цехов. При этом рассматри­вают варианты использования местных установок по улучшению качества воды или изменению напора (подкачка). Системы водоснабжения могут быть связанными друг с другом. Например, свежая вода из источника подается в цикл оборотного водоснабжения, требующий воду наилучшего качества. Вода после продувки этого цикла может служить подпит­кой для циклов с более низкими требованиями к качеству.

Если потребитель один и ему требуется вода только одного качества, выбор схемы упрощается – именно этот случай рассматривается в курсовом проекте.

1.1.4 Расчет охладителей.

Проектирование охладителей оборотной воды включает три вида расчетов: теплотехнический, аэродинамический, гидравлический.

На основе первого и второго расчетов подбирается вид охлади­теля, его конструкция и соответствующий типовой проект. Гидравлический расчет позволяет выбрать диаметры трубопроводов, а также марки и число насосов.

При теплотехническом расчете выбирают:

1. Тип охладителя.

2. Тип оросителя в градирнях.

3. Исходные данные для расчета.

4. Расчетные параметры атмосферного воздуха.

5. Площадь и число градирен (или секций).

Выбор типа охладителя производится в зависимости от тепловой нагрузки, необходимого перепада температур, расхода охлаждаемой воды, наличия свободных площадей, климатических и других местных условий. Область применения охладителей приведена в табл. 2 приложения. Наиболее распространенным типом охладителей являются градирни. Вентиляторные градирни по сравнению с башенными обеспечивают более глубокое охлаждение воды. Строительство их дешевле, чем башенных, однако эксплуатационные расходы (электроэнергия на привод вентиляторов, затраты на их ремонт и т.п.) несколько большие.

Выбор типа оросителя производится в зависимости от качества охлаждаемой воды. При наличии в оборотной воде жиров, смол и нефте­продуктов применяют градирни с капельным оросителем. При наличии взвешенных веществ, образующих отложения, не смываемые водой – брызгальные градирни /2/. Данные о качестве воды, поступающей в охла­дитель, зависят от вида процесса, конструкции аппаратов и задают­ся технологами предприятия. Наилучшим типом оросителя является пленочный, так как он имеет наибольшую поверхность на единицу объема градирни и низкое аэродинамическое сопротивление. Однако такие градирни более материалоемкие. Расход строительных ма­териалов для пленочного оросителя в 2÷3 раза выше, чем для капель­ного. Поэтому пленочные оросители применяют только в случаях не­достатка территории для размещения градирен /3/. Ориентировочная гидравлическая нагрузка – отношение расхода охлаждаемой воды к площади градирни в плане принимается, м³/(м² × ч), при оросителе /5/:

• пленочном – 8÷12;

• капельном – 6÷10;

• брызгальном – 5÷6.

Исходными данными для расчета градирен являются:

1. Гидравлическая нагрузка , м³/ч – максимальный часовой расход воды, поступающей в градирни.

2. Температура воды на входе t₁ и на выходе t₂ из градирни задаётся технологами предприятия на основании теплотехнического расчета охлаждаемого оборудования.

Вода в градирне может быть охлаждена до температуры более низкой, чем температура атмосферного воздуха по сухому термометру. Теоретическим пределом охлаждения воды является температура по влажному термометру τ. Поэтому расчетную температуру t₂ принимают такой, чтобы разность t₂ – τ была не менее 4-5⁰С.

Параметры атмосферного воздуха изменяются как в течение суток, так и в пределах года. Расчет градирен производится на наименее благоприятный летний период по среднесуточным температурам воздуха по сухому и влажному термометрам по многолетним наблюдениям при обеспеченности 1-10% (см. СНиП/2/, табл.40) в зависимости от категории потребителя. Если эти материалы отсутствуют, то допускается использовать данные самого жаркого месяца /9/ с добавлением к температуре по влажному термометру 1÷ 3⁰С. Значения параметров атмосферного воздуха (температур Θ,τ и влажности воздуха φ) для некоторых городов СНГ приведены в табл. 3 приложения.

Расчет площади и числа градирен может быть выполнен по мето­дикам, приведенным в «Пособии» /3/, включающим использование фор­мул или графиков. Наиболее точные результаты дает использование экспериментальных данных, получаемых при эксплуатации градирен аналогичного типа в таких же атмосферных условиях.

Для приближенных расчетов вентиляторных градирен с капельными или брызгальными оросителями допускается использовать эмпирическую формулу /4/:

, (1.7)

где F – необходимая площадь градирни, м²;

t = t₁- t₂ – расчетный перепад температур воды на входе и выходе из градирни, град;

К – коэффициент, учитывающий зависимость температуры воды от напора перед разбрызгивающим соплом, температуры по влажному тер­мометру τ и перепада температур t (табл.4 приложения);

V_В – скорость воздуха в оросителе градирни, принимаемая в зави­симости от типа оросителя: для капельного – 1,65 ÷ 2,25 м/с, для брызгального – 2,1 ÷ 2,6 м/с (эти скорости уточняют после подбора типового проекта);

– плотность атмосферного воздуха в зависимос­ти от температуры по сухому термометру и относительной влажности, кг / м³.

При влажности более 40% приближенные значения приведены в табл.5 приложения.

Формула (1. 7) используется при условиях:

Δt = 3 ÷ 20 ⁰С; t₂ - τ 3÷4 ⁰С; τ =15÷22 ⁰С;  =30÷70%.

Заключительным этапом теплотехнического расчета является подбор типового проекта градирен (табл.6 приложения), после чего по производительности вентилятора Q_в и площади градирни (секции) F_тп находят скорость воздуха

V_в1 = Q_в/F_тп (1. 8)

и сравнивают ее с принятым ранее значением V_в в формуле (1.7).

Если V_в1 превышает принятую величину V_в более, чем на 20%, произ­водят повторный расчет по формуле (1.7) со значением V_в= V_в1. Кроме того, проверяют гидравлическую нагрузку

q_ж= q / (N_c×F_тп), (1. 9)

где N_c – число секций оросителя.

Если q_ж превышает значение, рекомендуемое для данного типа оросителя, увеличивают число секций.

Аэродинамический расчет заключается в определении аэродинами­ческого сопротивления градирни во всех ее элементах: входном от­верстии, оросителе, водораспределительном и водоуловительном устройстве и т.п. Величина каждого из сопротивлений определяется по формуле

,

где  - коэффициент сопротивления;

 - плотность воздуха.

Полученные потери давления сопоставляют с напором, развива­емым вентилятором. Обычно при привязке типовых проектов вентиляторных градирен аэродинамический расчет не выполняют.