Учебное пособие 800534

В настоящее время широкое распространение получили оросители градирен, выполняемые из плоских или волнистых асбестоцементных листов с несущим каркасом из сборных железобетонных конструкций.

Изыскиваются и испытываются новые материалы, в частности пластмассы.

Вода охлаждается в градирне, отдавая тепло воздуху за счет теплопередачи и испарения. Коэффициенты теплоотдачи определяются на основании исследований, проводимых на опытных установках, и для удобства расчетов условно относятся к единице объема оросителя. Эти объемные коэффициенты теплоотдачи зависят от скорости движения воздуха в оросителе и конструкции оросителя.

Если расход воздуха через градирню неизвестен, то расчет проводится для нескольких значений скорости движения воздуха в оросителе. Действительную скорость движения воздуха в этом случае находят путем сопоставления аэродинамического сопротивления градирни и тяги воздуха.

Общее сопротивление движению воздуха в градирне (аэродинамическое сопротивление) складывается из сопротивления в воздуховходных окнах, в оросительном и водораспределительном устройствах и на выходе из градирни.

На основе расчетов составляют графики зависимости температуры охлажденной на градирнях воды от тепловой и гидравлической нагрузок и различных метеорологических условий. Эти графики, уточненные затем путем проведения натурных наблюдений, используют при практических расчетах.

Открытые градирни бывают двух, типов: брызгальные и с капельным оросителем.

Первые представляют собой небольшой брызгальный бассейн, огражденный со всех сторон жалюзийными решетками, препятствующими большому выносу брызг воды за пределы градирни (рис. 41). Разбрызгивающие сопла небольшой производительности располагаются на высоте 4 - 5 м над уров-

200

нем воды в резервуаре и направлены вниз. Плотность орошения для таких градирен принимают от 1,5 до 3 м3/ч на 1 м2 .

Открытые градирни капельного типа имеют ороситель из деревянных брусков, заключенный в жалюзийные стенки, которые выполняются из щитов, устанавливаемых под углом 45° к вертикали. Водораспределительное устройство выполняется в виде лотков с гидравлическими насадками и разбрызгивающими тарелочками или в виде системы труб с соплами.

Плотность орошения в таких градирнях принимается от 2 до. 4 м3/ч на 1 м2.

Рис. 41. Конструкция брызгальной градирни открытого

типа: 1 – разрызгивающие сопла, 2 – жалюзи, 3 – бассейн, 4 – переливное утройство

201

Башенные градирни. Вытяжные башни градирен служат для создания естественной тяги за счет разности удельных весов наружного воздуха, поступающего в градирню, и нагретого и увлажненного воздуха, выходящего из градирни (рис. 42).

Рис. 42. Конструкция башенной градирни: 1 – резервуар,

2 – колоннада, 3 – ороситель, 4 – водораспределительное устройство, 5 – вытяжная башня, 6 – подвод нагретой воды, 7 – отвод охлажденной воды, 8 – направление движения воздуха

202

Площадь сечения башни должна составлять не менее 30 - 40 % площади оросителя. Башни градирен малой и средней производительности могут быть цилиндрическими или иметь форму усеченного конуса либо усеченной многогранной пирамиды.

Башни крупных градирен выполняются, как правило, в виде оболочек гиперболической формы, которая наиболее рациональнапо условиям устойчивостиивнутреннейаэродинамики.

Взимнее время башни градирен находятся в тяжелых условиях воздействия влажного теплого воздуха на внутреннюю поверхность оболочки и морозного воздуха с наружной стороны. Поэтому к материалам, из которых сооружаются башни и их конструкции, предъявляются высокие требования.

Внастоящее время применяются два основных технических решения: каркасно-обшивные и железобетонные монолитные башни.

Впервых каркас выполняется из стальных элементов на сварке, а обшивка - из деревянных щитов, асбестоцементных волнистых листов или коррозионно-устойчивого листового алюминия. Деревянные щиты пропитываются антисептиками

иантипиренами. Асбестоцементные листы пропитываются парафиностеариновой эмульсией, а стыки между ними уплотняются битумной мастикой. Листовой алюминий крепится к каркасу на болтах с неметаллическими прокладками.

Тонкостенные оболочки железобетонных башен возводятся с применением переставной опалубки, которая перемещается с одного яруса бетонирования на другой с помощью специальных подъемных приспособлений.

Впоследние годы для возведения железобетонных оболочек стала применяться скользящая опалубка, которая обеспечивает скоростное строительство башен. Бетон подается бетононасосами или шахтными подъемниками и укладывается в оболочку с переставных подмостей, устраиваемых по окружности башни с внутренней стороны.

203

К качеству бетона предъявляются повышенные требования по плотности и морозостойкости. Внутренняя поверхность оболочки покрывается гидроизоляцией.

Башня обычно опирается на рамную конструкцию (колоннаду), между стойками которой проходит воздух, поступающий в градирню.

Внизу под оросителем градирни устраивается водосборный резервуар, выполняемый из монолитного железобетона с гидроизоляцией внутренней поверхности. Резервуар оборудуется трубопроводом с воронкой для перелива излишков воды, а также выпуском для его опорожнения.

Подлежащая охлаждению вода подается в водораспределительное устройство по стоякам, размещаемым обычно в центре градирни. Часто в связи с неравномерным распределением воздуха по площади противоточного оросителя применяют и дифференцированную плотность орошения, увеличивая гидравлическую нагрузку на периферии и уменьшая ее в центральной части оросителя. Зимой при снижении гидравлической нагрузки орошение центральной части полностью отключают.

В настоящее время в России широко применяются противоточные градирни производительностью до 50 000 м3/ч с гиперболическими башнями высотой до 150 м, выполняемыми из железобетона или металлического каркаса, обшитого алюминием. Оросители этих градирен площадью до 6000 м2, как правило, монтируются из асбестоцементных листов, устанавливаемых на каркасеиз сборных железобетонных конструкций.

Вентиляторные градирни. Имеются два основных ти-

па вентиляторных градирен: башенные, оборудованные вентиляторами большой производительности с использованием естественной тяги воздуха (рис. 43), и секционные, состоящие из ряда стандартных секций, каждая из которых обслуживается отдельным вентилятором.

Для уменьшения уноса капель воды за пределы градирни, связанного с повышенными скоростями движения воздуха в ее оросителе,применяют водоуловительныежалюзийныерешетки.

204

Вгорловине башен одновентиляторных градирен (рис.

43)над оросителем устанавливают большие вентиляторы с диаметром лопастей от 10 до 18 м. Вентиляторы приводятся в действие электродвигателем. Соединение вентилятора с двигателем может быть жестким как на рисунке 46 или через редуктор. Изменением частоты вращения при благоприятных метеорологических условиях достигается сокращение расхода электроэнергии на привод вентиляторов.

Рис. 43 . Конструкция вентиляторной башенной градирни:

1 – жалюзи; 2 – ороситель; 3 – каплеуловитель; 4 – диффузор; 5 – рабочее колесо вентилятора; 6 – водораспределительная система; 7 – ванна водосборная; 8 – водосборный щит

205

Секционные вентиляторные градирни состоят из нескольких прямоугольных стандартных секций, в которые воздух входит с одной стороны или с двух сторон. Каждая секция оборудуется отсасывающим или нагнетательным вентилятором с лопастями диаметром до 10 м и электроприводом. Вентиляторы отсасывающего типа, которые устанавливаются над оросителем, обеспечивают более равномерное распределение воздуха в оросителе и, находясь в зоне теплого воздуха, не обмерзают в зимнее время. Нагнетательные вентиляторы устанавливаются навходном отверстии градирни уееоснования снизулибо сбоку.

Радиаторные охладители. За последние годы в связи с растущим дефицитом пресной воды во многих промышленно развитых районах начали получать распространение так называемые сухие градирни. В них охлаждаемая вода не имеет непосредственного контакта с воздухом, поэтому не происходит ее потерь на испарение и на унос капель воздушным потоком, которые имеют место в испарительных охладителях.

Радиаторные градирни или аппараты воздушного охлаждения воды (АВО), иногда называемые сухими градирнями, состоят из элементов: радиаторов из оребренных алюминиевых, углеродистых, нержавеющих или латунных труб, по которым протекает охлаждаемая вода; осевых вентиляторов, прокачивающих атмосферный воздух через радиаторы; воздухоподводящих патрубков, обеспечивающих плавный подвод воздуха к вентилятору, и опорных конструкций. В радиаторных градирнях применяются различные типы вентиляторов, в том числе диаметром до 7 м, которые устанавливаются и на испарительных градирнях.

Радиаторные градирни применяются:

-при необходимости иметь закрытый, изолированный от атмосферного воздуха контур циркуляции воды в системе оборотного водоснабжения;

-при высоких температурах нагрева оборотной воды в теплообменных технологических аппаратах, не допускающих

ееохлаждения в градирнях испарительного типа;

206

- при отсутствии или серьезных затруднениях в получении свежей воды на пополнение потерь в оборотных циклах.

Передача тепла от воды к воздуху происходит через стенку трубок и насаженные на трубки ребра при относительно низком коэффициенте теплопередачи, поэтому требуется большая поверхность теплопередачи. В связи с малой теплоемкостью воздуха требуется большой его расход. На рис. 44 показана в разрезе радиаторная градирня (системы Геллера), оборудованная вентилятором.

Рис. 44. Конструкция вентиляторной «сухой» градирни: 1 –

теплообменные секции, 2 – вентилятор, 3 – сопло (башня), 4 – направление движения воздуха

207

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данное учебное пособие содержит сведения об устройстве современной системы водоснабжения, основных методах обработки воды, составе каждого из элементов системы, процессов протекающих в них и методах их расчета.

Последовательное изложение учебного материала от основ расчетов системы водоснабжения на этапе проектирования до детального устройства каждого из элементов схемы с указанием современного отечественного и зарубежного опыта должно способствовать глубокому усвоению студентами дисциплины «Технологические энергоносители предприятий» раздела «Водоснабжение».

Пособие существенно восполнит имеющиеся пробелы в учебной литературе по основам водоснабжения. Пособие может быть использовано как при изучении лекционного материала, так и при курсовом и дипломном проектировании студентами направления 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» профиля «промышленная теплоэнергетика» всех форм обучения.

208

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Абрамов Н.Н. Водоснабжение / Н.Н. Абрамов. М.: Стройиздат, 1974. 480 с.

2.Основы гидравлики, водоснабжения и канализации / В.И. Калицун, В.С. Кедров, Ю.М. Ласков, П.В. Сафонов. М.: Стройиздат, 1972. 370 с.

3.Вахлер Б.Л. Водоснабжение и водоотведение на металлургических предприятиях / Б.Л. Вахлер. М.: Металлургия, 1977. 320 с.

4.Расчет водопроводных сетей / Н.Н. Абрамов, М.М. Поспелова, М.А. Сомов. М.: Стройиздат, 1983. 278 с.

5.Фрог Б.Н. Водоподготовка: учеб. пособие для вузов / Б.Н. Фрог, А.П. Левченко. М.: Изд-во МГУ, 1996. 680 с.

6.Водное хозяйство промышленных предприятий: справочное издание: в 2 кн. / В.И. Аксенов, М.Г. Ладыгичев, И.И. Ничкова и др. М.: Теплотехника, 2005. 628 с.

7.Шабалин А.Ф. Оборотное водоснабжение промышленных предприятий / А.Ф. Шабалин. М.: Стройиздат, 1972. 296 с.

8.Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб / Ф.А. Шевелев. М.: Стройи-

здат, 1973. 113 с.

9.Портнов В.В. Ректификационные и дистилляционные установки: учеб. пособие / В.В. Портнов. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2009. – 82 с.

10.Портнов В.В. Выпаривание учеб. пособие / В.В. Портнов. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2011. – 105 с.

11.Водоподготовка: справочник / под ред. С.Е. Белико-

ва. М.: Аква-Терм, 2007. – 240 с.

209