Як працює градирня, принцип роботи та будова градирні

Бачили коли-небудь величезні бетонні башти біля електростанцій, з яких валить пар? Або порівняно компактні пристрої зі скловолокна на виробництві? Це все градирні. Багато хто думає, що це просто труби, з яких йде дим, але насправді це звичайна водяна пара. А самі градирні принцип роботи яких досить простий, охолоджують гарячу воду для повторного використання.

Градирня – принцип роботи та основи

Градирня принцип роботи якої заснований на випаровуванні, потрібна для охолодження різних промислових процесів. Пам'ятаєте, як після душу стає прохолодно? Справа в тому, що вода випаровується зі шкіри і забирає тепло. Точно так само працює і градирня, тільки, звичайно, в промислових масштабах.

Гаряча вода надходить в градирню, розбризкуючись на дрібні краплі. Назустріч воді рухається повітря – знизу догори. В результаті краплі частково випаровуються, охолоджуючи воду, що залишилася.

Як працює градирня і чому ця робота така ефективна? Усе справа в величезній площі контакту води з повітрям. Одна крапля має площу поверхні в тисячі разів більшу, ніж такий самий об'єм води у вигляді струменя. Температура води знижується на 10-15 градусів – цього достатньо, щоб знову використовувати її для охолодження обладнання. До речі, випаровується всього 1-2% води, а решта повертається в систему.

Принцип роботи градирні можна порівняти з роботою кондиціонера. Тільки кондиціонер охолоджує повітря в кімнаті, а градирня – воду для заводу або електростанції. І масштаби, звичайно, інші. Градирня може охолоджувати тисячі кубометрів води на годину.

Градирня – будова і принцип роботи

Будова і принцип роботи градирні тісно пов'язані між собою. Кожен елемент конструкції виконує свою функцію в процесі охолодження. Давайте розберемо основні частини.

Корпус градирні – це каркас усієї конструкції. Він буває з бетону, металу або скловолокна. Форма теж різна: кругла башта, прямокутна коробка або взагалі відкрита конструкція. Головне – створити потрібні умови для руху повітря.

Всередині знаходиться зрошувач – найважливіша частина. Це насадки з пластику або дерева, які розбивають воду на краплі. Чим дрібніші краплі, тим краще охолодження. Сучасні зрошувачі створюють краплі розміром 2-5 міліметрів.

Основні елементи градирні:

А тепер про те, як працює градирня з вентилятором. Він створює примусову тягу, тому повітря засмоктується через жалюзі внизу і викидається вгорі. Швидкість потоку регулюється автоматикою залежно від температури води.

Типи градирень та їх особливості

Градирні принцип роботи мають однаковий, але конструкції бувають різні. Вибір залежить від об'єму води, клімату і місця встановлення.

Баштові градирні – це ті самі гіганти біля електростанцій. Висота може сягати 150 метрів. Принцип роботи градирні баштового типу заснований на природній тязі. Тепле повітря саме піднімається вгору, як у печній трубі, так що ніяких вентиляторів не потрібно. Економічно, але дорого будувати. Нагадує природну вентиляцію приміщень.

Вентиляторні градирні компактніші. Повітря проганяється вентилятором, тому вони займають менше місця, простіші в монтажі. Але електрику їдять постійно. Зате такі агрегати дозволяють точно регулювати температуру води.

Відкриті градирні взагалі без корпуса – просто зрошувачі на металевій рамі. Дешево і сердито. Підходять для теплих регіонів, де не буває сильних морозів, але на півночі вода замерзне.

І ще цікавий тип – сухі градирні. У драйкулерах вода тече по трубках, як в автомобільному радіаторі, так що випаровування немає взагалі. Така градирня принцип роботи має оптимальний для місць з дефіцитом води. Правда, охолодження слабше.

Градирні – принцип роботи залежно від місця

Як працює градирня на електростанції? Після турбіни пар потрібно перетворити назад на воду, а для цього його охолоджують в конденсаторі. А конденсатор, у свою чергу, охолоджується водою з градирні. По суті, це круговорот води в промисловості.

На хімічних заводах градирні охолоджують реактори. Багато хімічних процесів йдуть з виділенням тепла, і без охолодження обладнання перегрівається. А деякі реакції взагалі можуть вийти з-під контролю.

Градирні принцип роботи використовують і в системах кондиціонування великих будівель. Торговельні центри, офісні будівлі, аеропорти – у багатьох місцях є міні-градирні на дахах. Вони охолоджують воду для чилерів.

Металургійні комбінати теж не обходяться без градирень. Доменні печі, прокатні стани – все вимагає охолодження. Одна домна споживає стільки охолоджуючої води, скільки невелике місто.

Ось що цікаво: сучасні дата-центри теж використовують принцип роботи градирні. Сервери гріються як пічки, а повітряного охолодження не вистачає. Доводиться ставити рідинне охолодження з градирнями.

Як працює градирня – експлуатація та обслуговування

Будова і принцип роботи градирні вимагають регулярного догляду. Вода постійно випаровується, а солі залишаються, концентрація мінералів зростає. Так що, якщо не стежити, труби забиваються накипом.

Раз на тиждень перевіряють якість води. Вимірюють жорсткість, кислотність, вміст солей. При необхідності додають хімічні реагенти – вони не дають утворюватися накипі і запобігають корозії.

Зрошувач чистять раз на рік, адже на ньому осідає бруд, ростуть водорості. Забитий зрошувач гірше розпилює воду, ефективність падає на 20-30%. А це зайві витрати на електрику.

До речі, взимку градирня принцип роботи якої відрізняється і під дією кліматичних умов, вимагає особливої уваги. При від'ємній температурі навколишнього середовища вода може замерзнути, тому вмикають підігрів басейну. Або зливають частину теплої води назад, щоб не замерзала. А в сильні морози градирню можуть взагалі зупинити.

FAQ: часті питання про градирні

Чи небезпечна пара з градирні для здоров'я

Ні, це звичайна водяна пара, як із чайника. Ніяких шкідливих речовин у ній немає. Градирня охолоджує чисту технічну воду, яка циркулює в замкнутому контурі.

Чому градирні роблять такими високими

Висота створює природну тягу – тепле повітря піднімається само. Чим вища башта, тим сильніша тяга і краще охолодження. Це дозволяє обійтися без вентиляторів.

Скільки води втрачається при роботі градирні

Принцип роботи градирні передбачає випаровування 1-2% води. Ще 0,5% вітер виносить у вигляді крапель. Тобто загальні втрати становлять близько 2,5% від об'єму рідини, що циркулює.

Чи можна використовувати морську воду в градирні

Технічно можна, але це створює проблеми. Сіль швидко забиває зрошувачі і труби, металеві частини іржавіють. Тому використовують спеціальні матеріали і частіше проводять очищення.

Який термін служби у градирні

Бетонні баштові градирні служать 50-70 років. Металеві вентиляторні – 25-30 років. Є можливість замінювати окремі елементи, продовжуючи термін служби.

Чому взимку з градирні йде більше пари

Чим більша різниця температур води і повітря, тим інтенсивніше випаровування. Взимку холодне повітря швидко конденсує пару, роблячи її видимою. Влітку пара розсіюється непомітно.