3.3. Конструкции охладителей.

3.3.1. Водохранилища, пруды – охладители.

Наилучшая форма пруда-охладителя – вытянутая, напоминающая струю, при этом глубина в начале меньше, чем в конце (средняя глубина- 3-3,5 м). При такой форме пруда будет наилучшим образом использован его объем и не будет застойных зон, где могут активно расти водоросли.

Схема пруда- охладителя приведена ниже. Наличие двух выпусков воды в пруд позволяет зимой, когда эффективность охлаждения выше, экономить на перекачке воды в более близкий выпуск.

Иногда в пруде делают струенаправляющие устройства.

Пруды- охладители применяют при наличии свободных площадей (естественных водоемов) и при невысоких требованиях к глубине охлаждения. Удельная тепловая нагрузка здесь 0,2-0,4 тыс. ккал/ч на 1м², Δt=5-10 ^оС, Δt₁=6-8 ⁰С.

При проектировании этих сооружений выполняют следующие расчеты:

а) гидравлические (желательно с лабораторным моделированием течения воды),

б) тепловые,

в) защита от размыва, заиления и заболачивания.

Преимущества пруда – охладителя:

1. простота конструкции;

2. невысокая стоимость в случае наличия соответствующих естественных водоемов;

3. возможность полезного использования отводимого тепла, например, для рыбопроизводства.

Недостатки:

1. большие площади из-за низкой эффективности охлаждения;

2. отрицательное экологическое воздействие – на климат, рост водорослей и заиливание.

3.3.2. Брызгальные бассейны.

Область применения брызгальных бассейнов - невысокие требования к эффекту охлаждения и наличие свободных площадей. Удельная тепловая нагрузка здесь 5-20 тыс. ккал/ч на 1м², Δt = 5-10 ^оС, Δt₁ =10-12 ⁰С. Удельная гидравлическая нагрузка – 0,8-1,25 м³/м² в час.

Схема брызгального бассейна приведена ниже.

При проектировании должны быть выполнены следующие требования:

• число секций - не менее 2,

• длина бассейна не более 50 м,

• расстояние между распределительными трубами внутри бассейна - 7-10 м, от крайних труб до ограждения бассейна – 4-6 м,

• высота сопел над водой-1,2-1,5 м,

• вокруг бассейна - отмостка шириной 2,5 м с уклоном от бассейна (чтобы загрязненная вода не попала в систему),

• глубина бассейна – не менее 1,7 м, сухой борт – 0,3 м,

• необходимые коммуникации - подающая, отводящая, спускная труба, перелив и сигнальные трубы (на максимальном и минимальном уровне).

Преимущества конструкции:

1. меньшая по сравнению с прудами площадь,

2. большая тепловая нагрузка.

Недостатки:

3. низкая эффективность в средней части,

4. сильная зависимость от скорости и направления ветра,

5. большие потери из-за уноса и испарения,

6. высокая вероятность тумана и обмерзания соседних зданий и сооружений,

7. большие санитарные разрывы до других зданий и сооружений.

3.3.3.Градирни.

Градирни бывают открытые, башенные и вентиляторные.

3.3.3.1.Открытые градирни отличаются от брызгальных бассейнов наличием жалюзийных решеток высотой 3-4 м по периметру. Сопла в них расположены выше – 2-4 м над водой. Удельная тепловая нагрузка здесь 7-15 тыс. ккал/ч на 1м², Δt=5-10^оС, Δt₁=10-12 ⁰С. Размещение этих градирен такое же, как и брызгальных бассейнов, длина бассейна до 60 м, ширина до 4 м.

Преимущества по сравнению с брызгальными бассейнами:

1. примерно одинаковый эффект охлаждения,

2. меньшие расстояния до других зданий,

3. вдвое меньший унос.

Главный недостаток - большая стоимость из-за наличия жалюзи.

Открытые градирни применяют при расходе воды до 300 м³/ч и при устойчивых и сильных ветрах (более 2 м/с).

3.3.3.2. Башенные градирни.

Принципиальная схема башенной градирни показана ниже. Основные их характеристики: удельная тепловая нагрузка 60-90тыс. ккал/ч на 1м², Δt = 5-15^оС, Δt₁ = 8-10⁰С. Удельная гидравлическая нагрузка-1,5-8м³/м² в час в зависимости от конструкции оросителя:

• капельный и брызгальный - 1,5-3 м/ч,

• пленочный - 6-8 м/ч,

• комбинированный - 2,5-6 м/ч.

Башенные градирни применяют при необходимости устойчивого и глубокого охлаждения при высоких гидравлических и тепловых нагрузках. Размеры башенных градирен - высота 18-120м (!!!),площадь внизу-16-1000м². Материалы основных элементов градирен (башенных и вентиляторных):

• каркас- железобетон, сталь, дерево;

• обшивка, ороситель и водоуловитель - дерево, асбестоцемент, пластмасса;

• резервуар- железобетон.

Дерево должно быть обработано антисептиками, металл - покрыт антикоррозионной изоляцией, а железобетон применяют морозостойкий водонепроницаемый.

Очень важным элементом градирен являются оросители, предназначенные для увеличения поверхности контакта воды и воздуха. В капельном оросителе вода разбивается на капли диаметром 5-6 мм, в пленочном - вода стекает тонкой пленкой толщиной 0,3-0,5мм. Поверхность контакта в пленочном оросителе большая, чем в капельном, поэтому и нагрузки здесь могут быть значительно выше.

Капельный ороситель – это обычно деревянные рейки прямоугольного или треугольного сечения, расположенные горизонтальными ярусами с шагом 300-350 мм.

Пленочный ороситель. Горизонтальные рейки прикреплены к вертикальным стойкам, которые собирают в блоки высотой 1,6-1,7 м. Иногда рейки устанавливают с небольшим наклоном к вертикали.

Высота горизонтальных реек –100 мм,

зазор между ними – 40мм.

Капельно-пленочный ороситель отличается от пленочного большими зазорами между горизонтальными планками.

Сравнительные характеристики оросителей.

1. Материалоемкость-

Пленочные > капельно-пленочные > капельные

Причем материалоемкость пленочных оросителей выше, чем капельных в 2-3 раза.

2. Аэродинамическое сопротивление изменяется аналогично материалоемкости, т. е. сопротивление пленочного оросителя выше капельного.

3. Гидравлическая нагрузка для разных конструкций приведена в таблице.

Тип оросителя	Гидравлическая нагрузка, м3/м2 в час, для градирен
	Башенных	Вентиляторных
1. Пленочный	6 - 8	5-18
2.Капельно-пленочный	2,5 - 6
3. Капельный	1,5 - 3	3- 10
4. Брызгальный	1,5 - 3	2,5 - 8

Таким образом, наиболее эффективный – это пленочный ороситель, однако, одновременно он самый дорогой и имеет наибольшее аэродинамическое сопротивление.

Существует ряд ограничений по применению оросителей, связанных с качеством охлаждаемой воды:

1. если в воде есть жиры, нефтепродукты, смолы – применяют капельные оросители;

2. если в воде есть взвесь, образующая не смываемые водой отложения – применяют брызгальное охлаждение.