Градирни: что это такое, как работают

Все промышленные объекты, а также те, которые используются для кондиционирования воздуха, охлаждения или производства энергии, характеризуются тепловыделением: оно более или менее значимо в количественном отношении. Как правило, это «остаточное» тепло имеет низкое энергосодержание, что не делает возможным или экономически неэффективным его восстановление. Поэтому его необходимо каким-то образом рассеять снаружи.

Среди различных решений, доступных для этой цели, в этой статье мы рассмотрим градирни, найти которые можно здесь https://termocom.com.ua/ohlazhdenie-zhidkostey/isparitelnye-ventilyatornyye-gradirni: в настоящее время они считаются одними из наиболее эффективных технологий, доступных на рынке.

Испарительные градирни: что это такое и как работают

Градирни: что это такое и где они полезны

Испарительные градирни — это устройства, в которых используется природный принцип, столь же простой, сколь и эффективный: принудительное испарение минимального, по сравнению с основной массой, количества воды происходит за счет отвода тепла от самой массы; поэтому масса охлаждается ( скрытая теплота испарения ).

Процесс испарительного охлаждения так же прост, как и древний: архаичные амфоры из терракоты, пористого материала, позволяли воде вытекать в минимальных количествах. Таким образом происходил процесс испарения : вода внутри сохранялась прохладной даже при высоких температурах окружающей среды.

Градирни используют скрытую теплоту испарения

Паровые градирни лучше всего способны реализовать процесс теплообмена вода/воздух : испарение осуществляется за счет использования простых и эффективных компонентов, которые обычно требуют минимального обслуживания.

Чтобы лучше понять, как происходит рассеивание тепла, необходимо ввести две концепции.

• Ощутимое тепло. Это количество тепловой энергии, которое добавляется или вычитается к физическому элементу (например, жалюзи) для изменения его температуры.
• Скрытая теплота. По сути, это основано на изменении состояния вещества в результате добавления или потери тепла. В случае воды она может перейти из жидкой фазы в твердую фазу (лед), если тепло отводится после достижения точки замерзания. Он также может перейти из жидкой фазы в газовую фазу (пар), если добавить тепло, когда он достигает точки кипения. Таким образом, скрытое тепло определяется как тепло, которое вводится или удаляется для изменения состояния воды. В частности, в системах испарительного охлаждения она определяется как скрытая теплота испарения.

Хорошо спроектированная испарительная башня способна обеспечить максимально возможный поверхностный контакт воды с воздухом для оптимизации обмена скрытого тепла.

Чтобы обеспечить такую ​​передачу тепла, испарительная башня должна иметь очень большую площадь контакта воздуха и воды. Это возможно благодаря специально разработанной поверхности теплообмена и вентилятору, способному перемещать определенный объем воздуха в соответствии с точно заданными параметрами. Теперь мы подробно рассмотрим важность этих внутренних компонентов.

Температура по влажному термометру

Важная физическая концепция позволяет лучше понять, как работают градирни: температура по влажному термометру имеет основополагающее значение для теории работы всех испарительных систем и градирен в частности.

Практически этот параметр точно определяет «худший» температурный режим и относительную влажность в месте установки. Он обеспечивает точную ссылку на теоретически достижимую температуру на выходе испарительной башни.

Эффективность градирен

Благодаря своей простой конструкции в сочетании с высоким уровнем эффективности с точки зрения соотношения затрат к потерянной кВт, испарительные градирни по-прежнему являются наиболее широко используемым холодильным оборудованием как в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, так и, прежде всего, в промышленных средах : здесь нет особых требований. движущиеся части, за исключением вентилятора (который может быть установлен как в точке всасывания, так и в точке нагнетания). С другой стороны, потребление электроэнергии действительно низкое по сравнению с другими системами, используемыми для тех же целей.

Это особенно актуально в тех случаях, когда необходимо отводить большое количество тепла (например, сталелитейные заводы, химические заводы, электростанции), поскольку градирни не имеют себе равных с точки зрения потребления электроэнергии и минимального пространства, необходимого для их установки.

Не говоря уже о том, что достижимые температуры по отношению к охлажденной воде значительно ниже температуры окружающей среды : в отличие, например, от жалюзийных систем, которые ограничены этим пределом. Это связано с тем, что системы испарения работают с использованием скрытой теплоты испарения (минимально достижимым пределом для воды является температура смачиваемой чашки).

Сравнение технологий охлаждения: испарительного, сухого, адиабатического и механического.

Когда необходимо построить систему охлаждения для промышленных процессов или процессов HVAC, необходимо принять во внимание несколько основных вопросов: В результате мы можем выбрать наиболее подходящую систему для нашего предприятия. В частности, решение должно учитывать как требуемые рабочие температуры, так и условия окружающей среды в месте установки.

Например, если требуется температура охлаждаемой жидкости ниже температуры окружающей среды, предпочтительна испарительная система: в этом случае минимальным теоретическим пределом охлаждаемой жидкости является, как мы видели, температура воздуха по влажному термометру.

С другой стороны, сухие системы основаны на разумном обмене, который гораздо менее эффективен, чем обмен скрытой теплотой испарения. В данном случае ограничение накладывается температурой теплоносителя, т.е. атмосферного воздуха. Если достаточно охладить жидкость до температуры выше температуры окружающей среды, следует использовать воздухоохладитель.

Третья возможность — спроектировать адиабатическую систему, в которой желаемая температура жидкости равна или немного ниже температуры окружающей среды.

Все это помогает показать, что не существует такой вещи, как система охлаждения, подходящая для всех сезонов: сделать правильный выбор, основанный на конструктивных требованиях и условиях окружающей среды, означает оптимизировать энергопотребление, уменьшить необходимое пространство и обеспечить, чтобы системы имели условия, в которых они могут действовать наилучшим образом.

Градирни: основные промышленные и гражданские применения

Как объяснялось вначале, испарительные градирни широко используются на следующих типах установок:

• производство энергии;
• кондиционирование общественных зданий;
• охлаждение;
• промышленный;

Эта последняя область, безусловно, представляет собой сектор, в котором наиболее часто используются испарительные башни, в первую очередь на средних и крупных электростанциях.

Испарительные градирни: оптимальное решение для более высоких уровней мощности

Все другие системы охлаждения, будь то воздушные, адиабатические или холодильные, являются возможной альтернативой, когда рассеиваемая тепловая мощность относительно невелика, менее 1 МВт. Однако они становятся крайне неэкономичными при гораздо более высоких мощностях, даже в несколько МВт.

В промышленной сфере используются градирни как открытого, так и закрытого типа : в последнем случае охлаждаемая жидкость (вода или смесь воды и гликоля) циркулирует внутри змеевика, выполненного из гладких труб. Он, в свою очередь, смачивается снаружи, и принудительно испаренная вода отдает тепло внутренней жидкости.

Градирни в сочетании с теплообменниками

Испарительные башни с замкнутым контуром являются важной альтернативой «косвенному» охлаждению пользователей, а именно, когда жидкость в холодильном контуре не загрязнена воздухом.

Тот же тип косвенного охлаждения может быть достигнут при использовании испарительной башни с открытым контуром в сочетании с пластинчатым теплообменником или трубчатым теплообменником. Преимущество первой системы в том, что и секция испарения, и пучковый теплообменник расположены в одном блоке: преимущества по занимаемой площади и стоимости неоспоримы.

Градирни, подключенные к конденсаторам водоохлаждаемых чиллеров

Испарительные градирни также используются в секторе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и, прежде всего, во всех промышленных и коммерческих холодильных установках: в частности, с конденсатором чиллеров с водяным охлаждением, сегодня больше, чем когда-либо, в абсорбционных чиллерах.

Примеры областей применения

Наконец, в качестве примера, вот список отраслей промышленного и гражданского применения, в которых градирни могут выполнять свою задачу по рассеиванию технологического тепла.

• Атомные, тепловые, геотермальные и угольные электростанции.
• Нефтяные и газовые заводы: часто используются большие промышленные градирни.
• НПЗ.
• Производство пластмасс и термическая обработка металлов (например, сталелитейные и литейные заводы).
• Когенерация и тригенерация
• Системы кондиционирования воздуха в гражданских и промышленных зданиях (HVAC).
• Супермаркеты с холодильными установками.
• Небольшие производственные системы, такие как кафе-мороженое.