Главная » Публицистика

0 ... 131 132 133 134 135 136 137 ... 159

Глава 30

ОХЛАЖДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

При оборотном водоснабжении промышленного объекта охлаждающее устройство (охладитель) должно обеспечить охлаждение циркуляционной воды до температур, отвечающих оптимальным технико-экономическим показателям работы объекта.

Понижение температуры воды в охладителях происходит за счет передачи ее тепла воздуху. По способу передачи тепла охладители, применяемые в системах оборотного водоснабжения, разделяются на испарительные и поверхностные (радиаторные). В испарительных охладителях охлаждение воды происходит в результате ее испарения при непосредственном контакте с воздухом (испарение 1 % воды снижает ее температуру на 6°). В радиаторных охладителях охлаждаемая вода не имеет непосредственного контакта с воздухом. Вода проходит внутри трубок радиаторов, через стенки которых происходит передача ее тепла воздуху.

Так как теплоемкость и влагоемкость воздуха относительно невелики, для охд,аждения воды требуется интенсивный воздухообмен. Например, для понижения температуры воды с 40 до 30° С при температуре воздуха 25° С на 1 м охлаждаемой воды к испарительному охладителю должно быть подведено около 1000 м воздуха, а к радиаторному охладителю, в котором воздух только нагревается, но не увлажняется,- около 5000 м воздуха.

Испарительные охладители по способу подвода к ним воздуха разделяются на открытые, башенные и вентиляторные. К открытым охладителям относятся водохранилища-охладители (или пруды-охладители), брызгальные бассейны, открытые градирни. В них движение воздуха относительно поверхности охлаждаемой воды обусловливается ветром и естественной конвекцией. В башенных охладителях - башенных 1радирнях - движение воздуха вызывается естественной тягой, создаваемой высокой вытяжной башней. В вентиляторных охладителях - вентиляторных градирнях - осуществляется принудительная подача воздуха с помощью нагнетательных или отсасывающих вентиляторов.

Радиаторные охладители, которые называют также «сухими градирнями», по способу подвода к ним воздуха могут быть башенными или вентиляторными.

Для охлаждения циркуляционной воды до достаточно низких температур требуется большая площадь контакта ее с воздухом - порядка 30 м на 1 мч охлаждаемой воды. Соответственно этой рекомендации следует принимать площадь зеркала воды водохранилищ-охладителей. В градирнях необходимая площадь контакта создается путем распределения воды над оросительными устройствами, по которым она стекает под действием силы тяжести в виде тонких пленок или капель, разбивающихся при попадании на рейки на мельчайшие брызги. В брызгаль-ных бассейнах для создания необходимой площади контакта с воздухом вода разбрызгивается специальными соплами на мельчайшие кап-

Таким образом, на одной промышленной плошадке могут быть сооружены отдельные системы для подачи воды различного качества, разных температур и разных давлений.

ЛИ, суммарная поверхность которых должна быть достаточной для испарительного охлаждения.

§ 148. ПРОЦЕССЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ВОДЫ В ОХЛАДИТЕЛЯХ

Теплообмен в испарительных охладителях. При охлаждении воды в испарительных охладителях понижение ее температуры определяется совместным действием различных по физической природе процессов: теплоотдачи соприкосновением, т. е. переноса тепла путем теплопроводности и конвекции, и поверхностного испарения воды, т. е. превращения части ее в пар и переноса пара путем диффузии и конвекции.

В результате теплоотдачи соприкосновением, которая происходит от среды более теплой к среде более холодной, вода отдает тепло, если ее температура выше температуры воздуха, и получает тепло, если ее температура ниже температуры воздуха.

Удельное количество тепла, переданного соприкосновением, Определяется по формуле

qi = а(/ -6),

где Qc-удельное количество тепла в ккал/(м2-ч);

а-коэффициент теплоотдачи соприкосновением в ккал/(м-ч-°С); t- температура поверхности воды в °С; 6- температура воздуха в °С. Поверхностное испарение жидкости происходит, когда парциальное давление пара, содержащегося в воздухе, меньше давления насыщения пара при температуре поверхности жидкости.

Удельное количество тепла, теряемого водой в результате испарения, определяется по формуле

где q и удельное количество тепла в ккал/(мЧ);

Р - коэффициент теплоотдачи испарением в ккал/(м-ч-мм вод. ст.); - давление насыщения пара при температуре поверхности воды в мм вод. ст.; е-парциальное давление водяного пара в воздухе (абсолютная влажность воздуха) в мм вод. ст. Сумма удельных количеств тепла, передаваемого через водную поверхность в результате совместного действия теплоотдачи соприкосновением и поверхностного испарения, равна

Яо = qc + qm = а(? -6) -f f>{em - e).

Когда />Э, оба процесса действуют в одпорл направлении, вызывая охлаждение воды. При =0 передача тепла соприкосновением прекращается, и охлаждение воды происходит только благодаря поверхностному испарению. Вода будет продолжать охлаждаться и при t<.% до тех пор, пока количество тепла, передаваемого воздухом воде соприкосновением, не сравняется с количеством тепла, теряемого водой в результате испарения, т. е. пока не будет соблюдаться равенство <7с+и = = 0. Температура воды в этот момент достигнет того же значения, которое имеет температура охлаждающего воздуха т, измеренная смоченным термометром. Это значение температуры является теоретическим пределом охлаждения воды воздухом. Отметим, что хотя охлаждение воды при температуре ее, равной т, прекратится, испарение ее и приток к ней тепла будут продолжаться.

Фактически вода в охладителях не охлаждается до теоретического предела. Например, температура воды, охлажденной на градирнях,

обычно на 8-14° С превышает температуру воздуха по смоченному термометру, но может оказаться ниже температуры воздуха, измеренной обычным (сухим) термометром.

Таким образом, при испарительном охлаждении может быть достигнута температура воды, более низкая, чем температура воздуха.

Особенности теплообмена в водохранилищах-охладителях. При охлаждении воды в открытых водоемах с большим зеркалом воды кроме теплоотдачи соприкосновением и испарением осуществляется также теплообмен излучением. Последний процесс происходит путем проникания солнечной лучевой энергии (радиации) через открытую поверхность воды. При этом часть солнечной радиации отражается от поверхности воды. В то же время происходит излучение тепла водной поверхностью, как всяким нагретым телом или средой (эффективное излучение).

Удельное количество тепла, переданного воде излучением, определяется радиационным балансом

R = {Q + q)n{\-a)-I,

где R-радиационный баланс в Мкал/(м2• сутки);

Q - прямая солнечная радиация в М.кал/(м2-сутки); q-рассеянная солнечная радиация в Мкал/(м2Х Xсутки);

п- общая облачность в долях единицы; (Q+)-суммарная солнечная радиация при общей облачности в Мкал/(м2-сутки); а-характеристика отражательной способности воды или альбедо в долях единицы; {Q-\-q)n{\-а)-поглощенная водой суммарная радиация в Мкал/(м-сутки); /-эффективнее излучение водной поверхностью, зависящее от температуры воды и общей облачности, а также от температуры и влажности воздуха, в Мкал/(м-сутки). Сумма удельных количеств тепла, передаваемого через водную поверхность открытого водоема, равна:

Яъ Яс + Яп - R

Солнечная радиация может заметно снижать охладительный эффект испарительного охлаждения. Поэтому вода, охлаждаемая в открытом водоеме, не может достичь температуры, измеренной смоченным термометром. Теоретическим пределом охлаждения в этом случае является естественная температура воды на поверхности водоема при установившихся метеорологических условиях, удовлетворяющая равенству:

Яс + qvL - R = Q

Теплообмен в радиаторных охладителях. Тепло от воды к воздуху в радиаторных охладителях передается через стенки трубчатых радиаторов, в которых циркулирует охлаждаемая вода.

Удельное количество тепла, переданного через Стенку радиатора, определяется по формуле

9р = ap{f - 6),

где (7р - удельное количество тепла в ккал/(м2-ч);

«р-общий коэффициент теплопередачи от воды к воздуху в ккал/(м-ч-°С); i- температура воды, проходящей через радиатор, в °С; 0- температура воздуха, обтекающего радиатор, в °С,

0 ... 131 132 133 134 135 136 137 ... 159