Как сделать градирню своими руками

Что такое градирня и где она используется: принцип работы

В сфере промышленности многие устройства нуждаются в постоянном охлаждении. Справиться с такой задачей может только специализированное оборудование под названием «градирня». О том, что она собой представляет, каков механизм ее действия и каких видов градирни бывают, мы сегодня и поговорим.

Градирня для охлаждения воды — что это такое?

Градирня – это сложная инженерная конструкция, предназначенная для охлаждения большого количества жидкости с помощью направленных воздушных потоков. Применяются градирни в системах оборотного водоснабжения и способствуют эффективному снижению температуры воды на 10-15 градусов.

Где используются: область применения?

Область применения градирен крайне широка. Такие сооружения необходимы везде, где в большом количестве используется техническая вода, в том числе для обеспечения нужного микроклимата и реализации технологических процессов. При этом у каждого типа градирен своя специфика.

Башенные градирни отличаются дороговизной, поэтому позволить их себе чаще всего могут только ТЭЦ, ТЭС и АЭС. Для размещения башенных конструкций требуется большая площадь, но и возводить их можно в непосредственной близости от объекта.

Открытые конструкции выгодны для производств, использующих крупное холодильное оборудование и большие объемы холодной воды, а также для трансформаторных и компрессорных станций.

В то же время эжекционные установки чаще всего применяются на объектах с переменными климатическими условиями, гидравлическими и тепловыми нагрузками.

Принцип работы

Принцип работы градирни довольно прост. Процесс охлаждения в устройстве осуществляется за счет частичного испарения жидкости и осуществления теплообмена с воздухом. При этом вода в градирне стекает по оросителю в виде капель или тонкой пленки. В это же время вдоль оросителя проходят воздушные потоки.

Важно: при испарении одного процента воды температура оставшейся жидкости снижается на 6 градусов. Потеря воды при этом восполняется за счет внешних источников.

Охлаждение горячей воды, поступающей в градирню, может осуществляться:

Правила размещения и условия работы

При размещении градирен на площадке необходимо руководствоваться рекомендациями СНиП 2.04.02-84 и II-89-80, учитывая при этом:

Основной задачей является достижение минимальной протяженности циркуляционных трубопроводов, соединяющих градирни с потребителями охлажденной воды.

В целях уменьшения протяженности и диаметров труб водопроводных сетей применяется децентрализация систем оборотного водоснабжения с максимально возможным приближением конструкций к цехам, потребляющим воду.

Устройство

Основными элементами конструкции градирни являются:

Виды градирен

Градирня для охлаждения воды

Как уже было сказано, градирни служат для охлаждения оборотной жидкости, используемой для снижения температуры промышленных агрегатов.

С учетом специфики технологических процессов различных предприятий и производств были разработаны два основных вида конструкций – так называемые сухие и мокрые (испарительные) градирни.

Основным отличием первого типа градирен от второго является закрытый контур, по которому движется охлаждающая жидкость, в качестве которой может использоваться не только вода.

В основе работы мокрых градирен лежит передача тепла от жидкости окружающему воздуху во время поверхностного испарения и непосредственного контакта сред.

Основных видов испарительных градирен четыре:

В то же время сухие градирни представляют собой теплообменные конструкции, в которых в качестве теплопередающей поверхности выступают радиаторы. Для отвода нагретых воздушных масс радиаторы оборудуются вентиляторами.

Вентиляторная

В вентиляторных градирнях нагнетание воздушных масс осуществляется с помощью вентиляторов. Такие конструкции позволяют регулировать режим их работу за счет добавления или отключения вентиляторов.

В отличие от других типов сооружений вентиляторные градирни требуют серьезных энергозатрат, однако и характеризуются более высокой производительностью. Температурный порог вентиляторных конструкций несколько ниже остальных типов, что позволяет максимально быстро и эффективно охлаждать нужную жидкость.

Закрытого типа

Градирни закрытого типа сохраняют рабочую воду чистой и без посторонних примесей, так как она циркулирует исключительно в закрытом контуре, что создает два замкнутых цикла жидкости:

Применяются закрытые градирни как в небольших системах кондиционирования и вентиляции (например, жилых и административных зданий), так и на крупных промышленных предприятиях.

Эжекционная

Эжекционные градирни используются для нагнетания необходимого объема воздуха и разбрызгивания воды под напором, в результате чего происходит естественный захват воздушных масс, используемых для охлаждения. Отличительными особенностями эжекционной градирни являются:

Металлические и бетонные

Так называемые отдельно стоящие градирни представляют собой металлический или железобетонный каркас цилиндрической формы высотой около 10 метров и диаметром основания в 24-36 метров.

В верхней части таких сооружений размещается мощный вентилятор, расположенный в специальном корпусе-диффузоре. Именно такая вентиляторная установка и создает необходимую тягу внутри конструкции. Остальные технологические элементы повторяют конструкцию башенной градирни.

Широкое распространение отдельно стоящие градирни получили в СССР на химических и нефтехимических предприятиях. Особенностями таких конструкций являются, прежде всего, высокая производительность, возможность регулирования тяги и устойчивость к обмерзанию. Однако высокая стоимость вентиляторной группы и значительное энергопотребление относятся к слабым сторонам таких конструкций.

Башенная градирня

В башенных градирнях подача воздуха осуществляется за счет естественной тяги, генерируемой башней специальной конструкцией. Несмотря на то, что такие градирни требуют больших площадей, затраты на содержание такого сооружения гораздо ниже по сравнению с прочими типами. Охлаждение в башенных конструкциях производится довольно медленно, но стабильно.

Мини-градирни

По своей конструкции и принципу работы малогабаритные градирни схожи с секционными вентиляторными сооружениями, однако могут отличаться типом вентилятора, который выполняется нагнетателем и устанавливается в нижней части конструкции.

Используются мини-градирни на предприятиях с малым оборотным циклом.

Основной проблемой малогабаритных градирен является обмерзание в зимнее время года, появляющееся вследствие нижнего расположения вентиляторной установки и попадания на нее водяных капель.

Производители градирен в России

«Росинка»

Малогабаритные градирни «Росинка» являются продуктом научно-производственной фирмы «Техэкопром», официальный сайт которой располагается по адресу http://www.tecopro.ru.

Особенностями градирен данной марки являются:

«Каскад»

Еще одним производителем градирен является отечественная компания «Каскад». Найти ее официальный сайт можно по ссылке http://kaskad-stroy.com/.

Создает предприятие как башенные, так и вентиляторные сооружения. При необходимости «Каскад» проектирует, выпускает и поставляет дополнительное оборудование, необходимое для функционирования основной системы. Кроме того, организация оказывает услуги по демонтажу, а также профилактическим и ремонтным работам сооружений.

«Балтимор»

Градирни «Балтимор» выпускаются одноименной компанией «Baltimore Aircoil Company», официальный сайт которой располагается по адресу http://www.baltimoreaircoil.eu.

Производит «Балтимор» градирни как открытого, так и закрытого типа.

Кроме того, у производителя есть дочерняя сервисная компания под названием «Balticare», которая предлагает широкий ассортимент продуктов и услуг для максимальной эффективности и безопасного использования градирен.

«Град Балтэнергомаш»

Градирни серии «Град» выпускаются предприятием «Балтэнергомаш». Занимается предприятие проектированием, производством и реконструкцией градирен.

Отличительной особенностью выпускаемой линейки является вентиляторный тип и малые габариты устройств.

Найти официальный сайт компании можно по адресу https://bemspb.all.biz/.

Где купить промышленные градирни в России?

В Москве

В Москве приобрести промышленные градирни можно как напрямую у производителей, так и у их представителей. Наиболее известными компаниями являются:

В Санкт-Петербурге

В Санкт-Петербурге промышленные градирни можно купить в следующих организациях:

Таким образом, градирня — это технически сложная конструкция, область применения которой распространяется на все промышленные и производственные предприятия, нуждающиеся в большом количестве охлаждающей жидкости. Необходимо отметить, что градирни не делают техническую воду ледяной, а лишь снижают ее температуру на 10-15 градусов.

Источник

Градирня для компьютера, или «разгон баяна» (часть 3)

реклама

Принцип «разгона» в обоих случаях одинаков – дополнительно с теплообменом применялся испарительный метод охлаждения. А именно: испаряющаяся с поверхности теплосъемника вода уносила еще часть тепловой энергии и охлаждала радиатор.

Перечитывая эти строки, невольно ловишь себя на мысли, что есть в них что-то лишнее. Что бы это могло быть? Конечно, радиатор. А чем он выступает в обоих случаях? Посредником. Так зачем лишнее звено в цепи? Обойдемся без такой дорогостоящей детали, будем охлаждать воду напрямую.

Не устаю повторять, что ничего нового я не изобретаю, поскольку этот метод известен много веков. Еще раз подчеркну, что ничего революционного на данном этапе развития науки придумать невозможно, пока не откроют новых законов физики. А с этим у ученых пока плоховато. Пишу уже третью статью и все про «баяны». Отвлекся. Итак…

На этой живописной фотографии, взятой из Википедии, сняты градирни Харьковской ТЭЦ. Это промышленное решение и строить его для охлаждения своего компьютера я не буду. А вот изготовить действующую модель небольшого размера вполне приемлемо. Рассмотрим для начала, как это сооружение работает. Вернее, не совсем такое, а «вентиляторная градирня».

реклама

Принцип действия и устройство градирни

Приведу цитату из Википедии:

Это очень эффективный метод. При оптимальной конструкции градирня способна охладить воду до температуры ниже температуры окружающей среды на 7 градусов Цельсия. Рассмотрим схему промышленной градирни.

1. Входной патрубок.
2. Водораспределитель.
3. Ороситель.
4. Вентилятор.
5. Окна для забора воздуха.
6. Каплеуловитель.
7. Корпус градирни.
8. Резервуар с выходным патрубком для охлажденной воды.

Вода, которую требуется охладить, поступает по входному патрубку (1) в водораспределитель (2). Он предназначен для равномерного распределения охлаждаемой воды по поверхности оросителя (3) и состоит из системы труб и форсунок, распыляющих входящую воду. Чем более мелкие частицы воды получаются и чем более равномерно они распределены, тем выше эффективность работы этого устройства.

Наибольшая эффективность достигается, когда вода стекает по поверхности оросителя тонкой пленкой, а навстречу ей, по этим же каналам, перемещается воздух. На поверхности оросителя происходит процесс испарения воды, сопровождающийся ее охлаждением. Поток воздуха обеспечивает вентилятор (4), который засасывает его в окна (5) и выбрасывает в окружающую среду. Чем больше поверхность оросителя, тем более эффективна работа градирни. Охлажденная вода с его поверхности стекает в резервуар (8).

Все просто и понятно. А как сделать миниатюрную градирню?

Сбор информации и проработка конструкции

Учась в нескольких учебных заведениях, я почерпнул из них, кроме всего прочего, две, на мой взгляд, важные вещи. Они выручали меня из многих жизненных коллизий. Это «длинный язык» и умение работать с литературой. Первым я уже давно морочу вам голову (шутка), настала пора применить второй навык.

реклама

Но, несмотря на большое разнообразие, все работы соратников по разгону до боли схожи используемыми материалами. В основном народ работает с трубами, которые применяются для прокладки канализации. А что? Они доступны и недороги. Начну с проверенных материалов.

Градирня из канализационных труб

Иду в магазин и покупаю тройник с отводом в 30 градусов, муфту, заглушку и кусок трубы. Собираю. Беру муфту, затыкаю ее с одной стороны заглушкой, в свободную часть вставляю угловой элемент и в него отрезок трубы. Все трубы диаметром 110 мм.

реклама

Получается очень неустойчиво. Делаю подставку из подручных материалов. Все в стадии эксперимента и городить что-то фундаментальное не хочется.

Вентилятор закреплен на саморезы и медную проволоку. В верхней части отвода сверлю отверстие и пропускаю внутрь отрезок силиконового шланга. Слежу, чтобы он доходил до дна. Это будет выходной патрубок градирни.

Водораспределитель делаю из пластикового пузырька от витаминов. В крышке сверлю отверстие и закрепляю в нем штуцер. Крышку закручиваю с лентой «ФУМ». А в пузырьке сверлю тучу отверстий сверлом диаметром 0.75 мм. Правило только одно – общая площадь отверстий не должна превышать площадь сечения подводящего шланга более чем на 10 процентов. В противном случае струй не будет. Проверяю на «струйность» с помощью погружной помпы производительностью 700 литров в час.

Западные коллеги применяли лейки от душа. Но мне это кажется недостаточным. В их версиях струи получаются большего диаметра, но их меньше, у меня сделано наоборот. Также они не применяют ороситель, струи воды просто стекают по трубе. А без него снижается эффективность, буду сочинять деталь.

реклама

Тестовый стенд

Использовалось то же «железо», что и в первых частях статьи.

Все это было собрано в корпусе Antec LanBoy Air.

Методика тестирования

реклама

Стендовый Intel Core i7-2600K разогнан до 5000 МГц путем повышения коэффициента умножения до значения 50. При этом напряжение на нем пришлось увеличить до 1.45 В. В конференции не рекомендуют повышать напряжение на Sandy Bridge выше 1.38 В. Но температура CPU, даже при прогоне такой грелки как LinX 0.6.4 невелика, а цифра 5000 МГц так красива. До более высоких частот он не разгонялся по двум причинам. Первая – этот разгон немного выше среднего по статистике Overclockers.ru. То есть любой обладатель такого процессора сможет сопоставить напряжения и температуры со своими. Вторая – с таким разгоном писалась первая часть статьи. Поэтому 5000 МГц оставлены для сравнения результатов.

Во время тестов для прогрева процессора будет использована программа LinX 0.6.4 (2048 Мбайт, десять повторов). Этого хватит, поскольку количество воды в системе невелико, чуть меньше литра, и ее температура очень быстро стабилизируется под нагрузкой.

За мониторинг температуры процессора отвечает утилита RealTemp. Указывается температура самого горячего ядра.

Начало тестов и сразу…

реклама

Сливаю воду, ставлю градирню из канализационных труб, потом заливаю все снова и включаю компьютер. Помпа ни в какую не хочет прокачивать жидкость, мешают воздушные пробки. Ей нужно сначала поднять воду из нижней части градирни, а в этом патрубке воздух. Пришлось поставить градирне клизму и, наконец, вода пошла.

реклама

Видите на фотографии несколько вялых струек. Основная масса воды выходит из отверстий, стекает по стенкам и внизу собирается в один поток, при этом никакого рассеивания не происходит. Почему? Не хватает давления. Что делать? Уменьшаю количество отверстий. Сначала пытаюсь заплавить их паяльником, а потом просто обматываю пузырек изолентой. Никакого результата. Вернее, наоборот. Помпа, ощутив такое гидросопротивление, просто отказалась работать. Качала, но настолько слабо…

Пришлось идти по другому пути. Я оставил немного отверстий, увеличив их диаметр. Сначала распределитель заработал, но потом опять вода стала стекать по корпусу. Упало давление. Почему? Почему помпа сначала работала хорошо и давления хватало, а потом оно резко снизилось?

Такой результат вызвал новый прилив сил, которых так не хватало, и я принялся снова прилаживать водораспределитель. Но тщетно, помпа никак не хотела работать как следует! Начал подступать психоз и я невольно стал присматривать предмет помассивнее с целью разбить все эти побрякушки, а на обломках станцевать джигу.

И тут взгляд случайно упал на шланг, подающий в помпу воду. После выключения оттуда поднимается пузырь воздуха. Вот оно! Все стало ясно и понятно. Вода, стекая с приличной высоты в градирне, создает в нижней емкости кучу воздушных пузырьков, которые попадают в шланг и объединяются в помпе в один большой. Помпа не успевает выбрасывать воздух, поскольку все время поступает свежая порция воздуха и производительность падает. Что делать?

И тут вспомнилось то, что западные коллеги на дно приемной емкости всегда клали губку или кусок поролона. Я-то думал, что для защиты от лишнего шума! А это в первую очередь защита от пузырьков! После лихорадочного осмотра нескольких коробок из-под материнских плат нашелся поролон, из которого был вырезан квадрат со стороной 110 мм, по диаметру трубы. Затем вентилятор был снят, полученный кусок вставлен в трубу, с одновременным подгибанием его краев вниз. В итоге заборный шланг оказался под поролоном.

Источник

Внутреннее устройство градирни (25 фото)

Такие сооружения можно увидеть практически в любом промышленном центре. Но далеко не все представляют себе, что же там происходит в этих «дымных» башнях.

Но давайте все же посмотрим на принцип работы и внутреннее устройство градирни.

Это одно из наиболее эффективных устройств для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Высокая башня создает ту самую тягу воздуха, которая необходима для эффективного охлаждения циркулирующей воды. Вытяжные башни служат для создания естественной тяги благодаря разности удельных весов воздуха, поступающего в градирню, и нагретого воздуха, выходящего из градирни.

Под оросителем располагается водосборный резервуар. Вода подается в водораспределительное устройство по размещаемым в центре градирни стоякам. Благодаря высокой башне одна часть испарений возвращается в цикл, а другая – уносится ветром. Из-за этого в округе не образуется сырости, тумана и обледенений в зимнее время, хотя возможно появление льда вокруг оросительных устройств.

Необходимость охлаждать теплую воду возникает, если того требует технологический процесс на производстве или в случае охлаждения воды для чиллера с водяным конденсатором.

Для целей частичного охлаждения воды применяются градирни.

Принцип работы градирни достаточно прост. Процесс охлаждения в градирнях происходит за счет частичного испарения воды и теплообмена с воздухом. Вода в градирне стекает по оросителю сбегает каплями или тонкой плёнкой. В это время вдоль оросителя проходят потоки воздуха. существует такая закономерность: в градирнях при испарении 1 % воды температура оставшейся понижается на 6 С. Потеря жидкости восполняется за счет внешнего источника. Причем свежая вода при необходимости подвергается обработке (фильтрации).

Наиболее сложным элементом башенной градирни является вытяжная башня, конструкция которой в основном определяется материалом, из которого ее сооружают.
Горячая вода поступает в градирню, где в зависимости от типа и конструкции градирни, происходит ее охлаждение, до необходимой температуры. Охлаждение воды может осуществляться:

— обратным потоком атмосферного воздуха (вентиляторные градирни);

— за счет распыления воды в специальных каналах и естественном захвате атмосферного воздуха (эжекционные градирни).

В любом случае вода вступает в контакт с воздухом, которому отдает часть своего тепла и тем самым, понижая свою температуру. Приобретя необходимую температуру, вода поступает обратно для охлаждения теплообменных аппаратов или других приборов, у которых необходимо снизить температуру.

Типы градирен

По типу системы орошения, градирни можно разделить на:

По принципу подачи атмосферного воздуха, градирни делят на:

— вентиляторные, когда подача воздуха осуществляется вентиляторами.

Преимущества: качественное, быстрое охлаждение воды

Недостатки: большие энергозатраты

— башенные, когда тяга воздуха создаётся при помощи специальной конструкции башни и ее высоты

Преимущества: невысокие энергозатраты

Недостатки: медленное охлаждение воды

— открытые или атмосферные градирни, которые используют силу ветра и естественное движение воздушных масс при движении через башню

Преимущества: практически отсутствие энергозатрат

Недостатки: медленное охлаждение воды, большие размеры

— эжекционные, в которых применяется метод распыления воды в специальных каналах с естественным захватом воздуха

Преимущества: быстрое охлаждение воды за счет создания вакуума

Недостатки: высокие энергозатраты.

По направлению движения воды и воздуха:

Преимущества: в таких градирнях создается наибольший перепад температур и соответственно теплопередача за счет большого аэродинамического сопротивления.

Недостатки: большой капельный унос, особенно ощутим при недостатке возмещения оборотной воды и в густозаселенных местах;

Преимущества: меньше капельного уноса.

Недостатки: невысокое аэродинамическое сопротивление;

Используется как противоток так и перекресный ток.

Башенную градирню целесообразно использовать на больших промышленных предприятиях. Площадь сечения башни должна занимать не менее 30—40% площади оросителя. Башни градирен средней и малой производительности могут иметь очень разнообразную форму: цилиндрическую, усеченного конуса или в виде усеченной многогранной пирамиды. Башенные градирни обычно выполняются в виде оболочек гиперболической формы, которая оптимальна по условиям внутренней аэродинамики и устойчивости.

Вытяжные башни работают в очень тяжелых условиях: оболочка башен находится под воздействием влажного теплого воздуха в градирне и холодного воздуха снаружи в зимний период, на внутренних поверхностях образуется конденсат. Таким образом, важен выбор материала.
В башенных градирнях конвекция воздуха осуществляется за счет естественной тяги или ветра. Высота градирен, изготовленных из бетона, может достигать 100 метров. Площадь орошения в таком случае будет достигать 3500 кв.м. В основном, башенные градирни используются для охлаждения больших объемов воды ТЭС или АЭС.

Плюсы башенных градирен:
экономичность (не нужна электроэнергия);
простота эксплуатации;
размещение близко к промышленному объекту.

Минусы:
большая площадь для постройки;
большая стоимость.

Схемы башенных градирен с различным характером движения воздуха в оросителе приведены на рис. Оросительные устройства во всех приведенных градирнях выполняют капельного, капельно-пленочного или пленочного типа. В настоящее время в основном строят градирни с пленочными и капельно-пленочными оросителями с противоточным движением воздуха, обладающие наибольшей охлаждающей способностью.

Опыт применения железобетона в градирнях показывает, что оболочки башен вследствие насыщения бетона изнутри влагой и многократного замерзания и оттаивания его под влиянием температур наружного воздуха в зимний период интенсивно разрушаются. Металлические каркасно-обшивочные башни строят в районах с суровым зимним климатом. Они имеют пирамидальную форму с основанием в виде многоугольника или квадрата.

Деревянный каркас используют в градирнях, имеющих небольшую площадь.

формула элементарна

Ну а вот как там все выглядит внутри:

Источник