Расчет охлаждающих устройств систем оборотного водоснабжения

Тепловой расчет водохранилища-охладителя заключается в определении активной площади водохранилища при заданных тепловой и гидравлической нагрузках.

Теплоотдача поверхности водохранилища-охладителя зависит от отношения площади активной зоны F _акт (площадь транзитного потока) к общей площади водохранилища F _в. Это отношение называют коэффициентом использования площади водохранилища k (k = 0,5-0,95). Значение k зависит от метереологических условий и формы охладителя.

Температура охлаждающей воды для установившегося режима (теплового) применительно к метереологическим условиям наиболее неблагоприятной для охлаждения воды декады (влажность, температура и скорость перемещения воздуха). Из уравнения теплового баланса имеем

                   (73)

где , , ,  - количество теплоты, сбрасываемой предприятием, поступающей с добавками из природных источников в охладительное устройство забираемой в оборотное водоснабжение предприятия (вода поступила с температурой T₁, а отобрана из охладителя с температурой T₂), сбрасываемой из водохранилища с транзитной водой (река), ;

   α_исп – удельное количество теплоты, отдаваемой поверхностью водохранилища путем испарения, ;

   P_s – давление насыщения воды при температуре поверхности воды в водохранилище, Па;

   P – парциальное давление водяных паров в воздухе (абсолютная влажность воздуха), Па;

   α_к - удельное количество теплоты, отдаваемой конвекцией окружающему воздуху, ;

   R ₁ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения воды по глубине водохранилища;

   - средняя температура активной зоны водохранилища, ºС;

   R – радиационный баланс непрогреваемого водоема, ;

   ∆ I – дополнительно эффективное излучение водной поверхностью, ;

       R – коэффициент использования площади водохранилища.

а – образованного на водотоке при обеспечении циркуляции

направляющей дамбой: 1 - река; 2 – поверхность водохранилища;

3 – сброс воды в водохранилище; 4 – общезаводские очистные

сооружения; 5 – местные очистные сооружения при образовании

каскада; 6 – утилизация отходов очистки; 7 - предприятие;

8 – насосная станция и обработка воды; 9 – заборное устройство;

10 – направляющая дамба; 11 - плотина;

б – наливного типа: 1 – поверхность водохранилища; 2 – сброс

воды; 3 - общезаводские очистные сооружения; 4 - местные

очистные сооружения; 5 - утилизация отходов очистки;

6 - предприятие; 7 - насосная станция; 8 - заборное устройство;

9 - направляющая дамба; 10 – перегораживающая дамба;

11 – природный источник водоснабжения

Рисунок 30 – Схема водохранилища-охладителя

Коэффициент теплоотдачи испарением α_исп, , и конвекцией α_к, , соответственно находятся по формулам:

, ,

где ω₂₀₀ – скорость ветра на высоте 2 м над поверхностью воды, м/с.

Определив температуру T ₂, найдем среднюю температуру воды в водозаборном устройстве

,                                  (74)

где  - естественная температура воды в водохранилище, ºС.

Температура  находится из соотношения

,                            (75)

где θ – температура окружающего воздуха, ºС.

Брызгальные бассейны представляют собой систему сопел, разбрызгивающих подводимую к ним воду, подлежащую охлаждению. Суммарная поверхность образующихся при этом капель должна быть достаточной для охлаждения за счет испарения при их контакте с воздухом (движущая сила ), поступающим к брызгальному бассейну. Охладившиеся капли воды осаждаются в специальном накопительном резервуаре (бассейне), из которого осуществляется забор технической воды для повторного использования в системе заводского водоснабжения.

 Зависимость температуры охлажденной воды от температуры воздуха иллюстрируется графиками (рисунок 31, а).

а - ; б -

Рисунок 31 – Графики зависимостей

 Графики составлены для свободного напора перед соплами H = 0,05 МПа и скорости ветра ω₂₀₀ = 2 м/с. Если H > 0,05 МПа, то фактическая температура  находится по формуле

,                                            (76)

где  - поправка (рисунок 2, б).

Размеры брызгального бассейна определяется расходом охлаждаемой воды и плотность орошения брызгального устройства. Применяют плотность орошения в пределах 0,8 - 1,3 . Тогда площадь брызгального бассейна  м², где  - расход оборотной воды.

Компоновка площади  брызгального бассейна может выполняться в соответствии со справочной таблицей.

Для обеспечения продувания брызгального устройства ветром распределительные линии должны располагаться в направлении господствующих ветров. Длина одной распределительной линии не должна превышать 45 м (расстояние между крайними соплами в распределительной линии). При размещении компоновке брызгальных бассейнов руководствуются СНиП II-31-74.

Методика теплового расчета градирни была предложена В. В. Проскуряковым и достаточно подробно освещена в учебной и справочной литературе.

В России наряду с небольшими строятся градирни производительностью до  м³/ч оборотной воды с башнями (гиперболическими) высотой до 150 м, выполненными из сборного железобетона или металлического каркаса, обшитого алюминием.