2.2. Примеры составления балансовых схем

2.2.1. Прямоточная схема.

2.2.2. Оборотная схема.

Условие баланса – q_доб =q_ис +q_ун +q₁+ q_р + q_ос

2.3. Показатели эффективности оборотных систем

1. Коэффициент использования оборотной воды -

Р_об= q_об /(q_об + q_ист) 100%.

Чем выше этот коэффициент, тем лучше используется оборотная вода. На передовых предприятиях эта величина достигала 75-95%, в среднем по СССР было 58%.

2. Степень рационального использования воды, забираемой из источника (это относится не только к предприятиям) –

К_и = (q_ист- q_сбр)/ q_ист 100%.

Фактически этот коэффициент составлял 12%, хотя на некоторых предприятиях доходил до 75-85%.

3. Безвозвратное потребление и потери воды-

Р_б=(q_ист- q_сбр)/(q_об + q_ист) 100%.

Чем меньше этот показатель, тем лучше.

Перечисленные показатели являются качественными характеристиками экологического совершенства проекта.

3. Охлаждающие устройства систем промышленного водоснабжения.

Охлаждение – процесс, наиболее часто используемый в промышленном водоснабжении, расход воды на охлаждение доходит до 80 и более процентов.

3.1. Классификация методов охлаждения.

1. по виду теплоносителя –

• вода

• воздух (в дальнейшем рассматривается только вода);

2. по способу передачи тепла

• испарительное – за счет испарения при контакте с воздухом,

• поверхностное – здесь нет прямого контакта воды с воздухом, охлаждение идет через стенки радиатора;

3. по способу подвода воздуха к охлаждаемой воде -

• открытые или атмосферные, где используются естественные токи воздуха,

• башенные градирни - воздух движется за счет естественной тяги, создаваемой высокой трубой,

• вентиляторные градирни – тяга создается вентилятором,

• смешанный – используется и башня и вентилятор;

4. по способу увеличения поверхности контакта воды и воздуха-

• брызгальные – сопла на водораспределительной системе,

• капельные – после разбрызгивания воды соплами устанавливаются дополнительные решетки,

• пленочные - после разбрызгивания воды соплами устанавливаются дополнительные решетки, по которой вода стекает тонкой пленкой,

• комбинированные;

5. по конструкции-

• открытые охладители- водохранилища, пруды,

• брызгальные бассейны,

• открытые градирни,

• башенные градирни,

• вентиляторные градирни,

• радиаторные градирни.

3.2. Механизм охлаждения.

Различают два механизма охлаждения:

1. теплоотдача соприкосновением (теплопроводность и конвекция),

2. испарение.

Фактически происходят одновременно оба процесса.

Количество тепла при теплоотдаче определяется формулой:

Qт =αF(t_в - t_возд), (3.2.1)

где Qт - расход отводимого тепла, ккал/ч;

t_в - t_возд - разность температур воды и воздуха,⁰С;

α- коэффициент теплопередачи, ккал /ч∙м ² град;

F- площадь поверхности контакта, м ².

Количество тепла, отводимого при испарении, ккал /ч –

Q_и=βF(Pв-Pвозд), (3.2.2)

где P_в – P_возд - разность давлений насыщенных паров воды при температуре tв и парциального давления пара в воздухе, зависящего от температуры (tвозд) и влажности воздуха.

При t_в > t_возд (см. формулу (3.2.1)) оба процесса охлаждения (теплопередача и испарение) идут в одном направлении. При t_в < t_возд Qт<0 и охлаждение теплопередачей прекращается. Однако испарение продолжается (если P_в > P_возд ), поэтому вода может быть охлаждена до температуры более низкой, чем температура воздуха.

Минимальная температура, до которой можно охладить воду - это температура воздуха по влажному термометру – τ (теоретический предел). Фактический предел охлаждения воды выше - t_пр= τ + (4-14) ⁰С.

Основные термины, используемые при оценке работы охладителей:

• Удельная тепловая нагрузка – ккал/ч∙м²;

• Удельная гидравлическая нагрузка – м³/ч∙м²;

• Перепад температур (ширина зоны охлаждения) – Δt=t₁-t₂- разность температур воды на входе и выходе из охладителя;

• Высота зоны охлаждения Δt₁= t₂- τ (показывает степень близости к теоретическому пределу охлаждения).

Наличие в обеих формулах величины F говорит о целесообразности увеличения площади поверхности контакта. Для этого используют следующие способы:

• разбрызгивание воды,

• оросители,

• тонкопленочное движение воды.