Практическая работа 5. Технологический расчет градирни

Технологический расчет градирен производится по формулам теории испарительного охлаждения. Чаще всего на практике необходимо определить высоту орошения градирни, а так же подобрать вентилятор. В задачу расчета входит определение оптимальных высоты орошения градирни и удельного расхода воздуха, который используется при подборе вентилятора удельной гидравлической нагрузки на единицу площади градирни в плане (плотности орошения) q_ж, м³/(м²·ч) при заданной температуре охлажденной на градирне воды t_х °С, параметрах атмосферного воздуха – температуре t_н, °С и относительной влажности φ_н, доли единицы, барометрического давления Р_б, кг/м², температуре горячей воды, поступающей на градирню t_г °С, высоте оросительного устройства h_ор, м, характеристике охлаждающего устройства А и m.

По удельной гидравлической нагрузке определяется число секций градирен исходя из заданного расхода охлаждаемой воды и площади в плане, принятой в проекте градирни. Технологический проект градирен необходим как при проектировании новых, так и при привязке существующих проектов градирен к местным условиям. Расчет производится на неблагоприятные атмосферные условия – на среднедневную температуру и влажность атмосферного воздуха в наиболее жаркое время года.

В периоды значительно более низких температур атмосферного воздуха, чем расчетные, в целях экономии электроэнергии, эксплуатационный персонал выключает из работы отдельные секции градирен, снижает подачу воздуха на градирни за счет выключения из работы отдельных вентиляторов или уменьшения числа их оборотов и, в редких случаях, снижает подачу охлаждаемой воды насосами. Но такое регулирование работы систем оборотного водоснабжения и, в частности, градирен осуществляется «на ощупь», без достаточного обоснования.

Дано: t_х=25°С; t_н=32°С; φ_н=0,5; t_г=28°С; Q_воды=400 кВт.

Необходимо построить график зависимости высоты орошения от удельного расхода воздуха

На первом этапе задается шкала удельного расхода воздуха, λ, в пределах от 1 до 1,5 шагом 0,1.

Высота орошения определяется по формуле:

где С_ж – удельная теплоемкость воды, С_ж= 1 ккал/(кг·°С); А и m – коэффициент и показатель степени – термические характеристики оросителя градирни. Они постоянны для данной конструкции оросителя и определяются экспериментально на опытной установке или на градирне в натуре. Термические характеристики оросителя градирни представлены в таблице 3. h_ор – высота оросителя, м; Δi_ср – средняя логарифмическая разность энтальпий воздуха, ккал/кг; k – поправочный коэффициент в упрощенном уравнении теплового баланса:

где r – теплота парообразования, ккал/кг. Величина r с достаточной для практических целей точностью может быть определена по формуле:

Тогда поправочный коэффициент будет равен:

Табл. 4 – Термические характеристики оросителя

Тип оросителя	Высота одной секции, м	А, 1/м	m
ПР-50	1	1,05	0,36
Типа «Мунтерс»	0,5	1,516	0,71
пленочный ороситель типа «косая волна»	1	1,072	0,71
2Н-FK319(619)	0,6	1,05	0,82
Типа «косая волна»	2,4	2,97	0,82
Капельно-пленочный ороситель фирмы «Бальке-Дюрр»	1,5	0,717	0,65
Капельно-пленочный ороситель Нижнекамскнефтехим	1,4	0,8	0,5
Капельно-пленочный ороситель ООО «ТМИМ»	0,29	0,889	0,715
Капельно-пленочный ороситель ООО «ТМИМ»	0,490	0,669	0,482
Пленочный ороситель ООО «ТМИМ» типа «косая волна»	0,22	1,56	0,628

Средняя логарифмическая разность энтальпий воздуха:

где i₁″ и i₂″– энтальпия насыщенного воздуха у поверхности воды на входе и выходе из градирни, ккал/кг; i₁ и i₂ – энтальпия воздуха в ядре потока на входе и выходе из градирни, ккал/кг; δi″ – поправка к средней логарифмической разности энтальпий воздуха, введенная Л.Д. Берманом, ккал/кг.

Энтальпия насыщенного воздуха у поверхности воды на входе и выходе из градирни находится по формуле:

где Р_б – барометрическое давление, Р_б=10300 кг/м²; Р_п1;2″ - давление насыщенного водяного пара, кг/м²:

Тогда:

Энтальпия воздуха в ядре потока на входе:

Поправка к средней логарифмической разности энтальпий воздуха:

где

Энтальпия воздуха в ядре потока на выходе из градирни при λ=1,5:

где С_х – удельная теплоемкость воздуха при t_х, С_х=0,24 ккал/(кг·°С).

Средняя логарифмическая разность энтальпий воздуха при λ=1,5:

Высота орошения определяется по формуле при λ=1,5:

График зависимости высоты орошения от расхода воздуха представлен на рис.11.

Рис. 10 – Зависимость высоты орошения от расхода воздуха

Определение плотности орошения производится по формуле:

где G_возд – номинальная подача воздуха одним вентилятором, м³/ч; ρ_возд – плотность атмосферного воздуха, кг/м³, f_ор – площадь орошения одной градирни (секции), м².

Число градирен: