Как работает градирня, принцип работы и устройство градирни

Видели когда-нибудь огромные бетонные башни возле электростанций, из которых валит пар? Или сравнительно компактные устройства из стеклопластика на производстве? Это все градирни. Многие думают, что это просто трубы, из которых идет дым, но на самом деле это обычный водяной пар. А сами градирни принцип работы которых довольно простой, охлаждают горячую воду для повторного использования.

Градирня – принцип работы и основы

Градирня принцип работы которой основан на испарении, нужна для охлаждения различных промышленных процессов. Помните, как после душа становится прохладно? Дело в том, что вода испаряется с кожи и забирает тепло. Точно так же работает и градирня, только, конечно, в промышленных масштабах.

Горячая вода поступает в градирню, разбрызгиваясь на мелкие капли. Навстречу воде движется воздух – снизу вверх. В результате капли частично испаряются, охлаждая оставшуюся воду.

Как работает градирня и почему эта работа такая эффективная? Все дело в огромной площади контакта воды с воздухом. Одна капля имеет площадь поверхности в тысячи раз больше, чем такой же объем воды в виде струи. Температура воды снижается на 10-15 градусов – этого достаточно, чтобы снова использовать ее для охлаждения оборудования. Кстати, испаряется всего 1-2% воды, а остальная возвращается в систему.

Принцип работы градирни можно сравнить с работой кондиционера. Только кондиционер охлаждает воздух в комнате, а градирня – воду для завода или электростанции. И масштабы, конечно, другие. Градирня может охлаждать тысячи кубометров воды в час.

Градирня – устройство и принцип работы

Градирня устройство и принцип работы тесно связаны между собой. Каждый элемент конструкции выполняет свою функцию в процессе охлаждения. Давайте разберем основные части.

Корпус градирни – это каркас всей конструкции. Он бывает из бетона, металла или стеклопластика. Форма тоже разная: круглая башня, прямоугольный короб или вообще открытая конструкция. Главное – создать нужные условия для движения воздуха.

Внутри находится ороситель – самая важная часть. Это насадки из пластика или дерева, которые разбивают воду на капли. Чем мельче капли, тем лучше охлаждение. Современные оросители создают капли размером 2-5 миллиметров.

Основные элементы градирни:

А теперь о том, как работает градирня с вентилятором. Он создает принудительную тягу, поэтому воздух засасывается через жалюзи внизу и выбрасывается вверху. Скорость потока регулируется автоматикой в зависимости от температуры воды.

Типы градирен и их особенности

Градирни принцип работы имеют одинаковый, но конструкции бывают разные. Выбор зависит от объема воды, климата и места установки.

Башенные градирни – это те самые гиганты возле электростанций. Высота может достигать 150 метров. Принцип работы градирни башенного типа основан на естественной тяге. Теплый воздух сам поднимается вверх, как в печной трубе, так что никаких вентиляторов не нужно. Экономично, но дорого строить. Напоминает естественную вентиляцию помещений.

Вентиляторные градирни компактнее. Воздух прогоняется вентилятором, поэтому они занимают меньше места, проще в монтаже. Но электричество едят постоянно. Зато такие агрегаты позволяют точно регулировать температуру воды.

Открытые градирни вообще без корпуса – просто оросители на металлической раме. Дешево и сердито. Подходят для теплых регионов, где не бывает сильных морозов, но на севере вода замерзнет.

И еще интересный тип – сухие градирни. В драйкулерах вода течет по трубкам, как в автомобильном радиаторе, так что испарения нет вообще. Такая градирня устройство и принцип работы имеет оптимальный для мест с дефицитом воды. Правда, охлаждение слабее.

Градирни – принцип работы в зависимости от места

Как работает градирня на электростанции? После турбины пар нужно превратить обратно в воду, а для этого его охлаждают в конденсаторе. А конденсатор, в свою очередь, охлаждается водой из градирни. По сути, это круговорот воды в промышленности.

На химических заводах градирни охлаждают реакторы. Многие химические процессы идут с выделением тепла, и без охлаждения оборудование перегреется. А некоторые реакции вообще могут выйти из-под контроля.

Градирни принцип работы используют и в системах кондиционирования больших зданий. Торговые центры, офисные здания, аэропорты – во многих местах есть мини-градирни на крышах. Они охлаждают воду для чиллеров.

Металлургические комбинаты тоже не обходятся без градирен. Доменные печи, прокатные станы – все требует охлаждения. Одна домна потребляет столько охлаждающей воды, сколько небольшой город.

Вот что интересно: современные дата-центры тоже используют принцип работы градирни. Серверы греются как печки, а воздушного охлаждения не хватает. Приходится ставить жидкостное охлаждение с градирнями.

Как работает градирня – эксплуатация и обслуживание

Градирня устройство и принцип работы требуют регулярного ухода. Вода постоянно испаряется, а соли остаются, концентрация минералов растет. Так что, если не следить, трубы забьются накипью.

Раз в неделю проверяют качество воды. Измеряют жесткость, кислотность, содержание солей. При необходимости добавляют химические реагенты – они не дают образовываться накипи и предотвращают коррозию.

Ороситель чистят раз в год, ведь на нем оседает грязь, растут водоросли. Забитый ороситель хуже распыляет воду, эффективность падает на 20-30%. А это лишние расходы на электричество.

Кстати, зимой градирня принцип работы которой отличается и под действием климатических условий, требует особого внимания. При отрицательной температуре окружающей среды вода может замерзнуть, поэтому включают подогрев бассейна. Или сливают часть теплой воды обратно, чтобы не замерзала. А в сильные морозы градирню могут вообще остановить.

FAQ: частые вопросы о градирнях

Опасен ли пар из градирни для здоровья

Нет, это обычный водяной пар, как из чайника. Никаких вредных веществ в нем нет. Градирня охлаждает чистую техническую воду, которая циркулирует в замкнутом контуре.

Почему градирни делают такими высокими

Высота создает естественную тягу – теплый воздух поднимается сам. Чем выше башня, тем сильнее тяга и лучше охлаждение. Это позволяет обойтись без вентиляторов.

Сколько воды теряется при работе градирни

Принцип работы градирни подразумевает испарение 1-2% воды. Еще 0,5% уносится ветром в виде капель. То есть общие потери составляют около 2,5% от объема циркулирующей жидкости.

Можно ли использовать морскую воду в градирне

Технически можно, но это создает проблемы. Соль быстро забивает оросители и трубы, металлические части ржавеют. Поэтому используют специальные материалы и чаще проводят очистку.

Какой срок службы у градирни

Бетонные башенные градирни служат 50-70 лет. Металлические вентиляторные – 25-30 лет. Присутствует возможность заменять отдельные элементы, продлевая срок службы.

Почему зимой из градирни идет больше пара

Чем больше разница температур воды и воздуха, тем интенсивнее испарение. Зимой холодный воздух быстро конденсирует пар, делая его видимым. Летом пар рассеивается незаметно.