Расчет градирен

Инженеры и проектировщики компании Каскад делятся принципами расчета испарительных градирен.

Технологический, тепловой и аэродинамический расчеты необходимы при проектировании новых и привязке существующих проектов градирен к местным метеорологическим условиям с учетом требований к температуре охлажденной воды и гидравлическим нагрузкам.

Конечной целью расчета является определение плотности орошения градирни и температуры воды на выходе из нее при существующих климатических параметрах.

Принцип теплового расчета испарительной градирни рассмотрим на примере башенных градирен.

Все величины, связанные с габаритами проектируемой градирни и полученные экспериментальным путем, берутся в пособии по проектированию градирен к СНиП 2.04.02-84.

Исходные данные для расчета:

Необходимая гидравлическая нагрузка, м3/ч;
Температура воды на входе в градирню °C;
Необходимая температура воды на выходе, °C;
Температура окружающего воздуха по сухому термометру, °C;
Температура окружающего воздуха по смоченному термометру, °C;
Влажность атмосферного воздуха, %;
Барометрическое давление, мм.рт.ст;
Результаты испытаний предполагаемого технологического оборудования (ороситель, водоуловитель).

Начинать расчет стоит с определения общего аэродинамического сопротивления, т.е. сумма аэродинамических сопротивлений всех технологических элементов.

Вычисляется по формуле:

с=(ξвх+ξорh+ξвр+ξву+ξд)γw2/2g

ξвх – коэффициент сопротивления воздуховходных окон;
ξор – коэффициент сопротивления оросителя (табличная величина, получаемая в результате экспериментов);
h – суммарная высота слоев оросителя, м;
ξвр – коэффициент сопротивления системы водораспределения;
ξву – коэффициент сопротивления водоуловителя (табличная величина, получаемая в результате экспериментов);
ξд – коэффициент сопротивления дождя (падающих вниз капель);
γ – плотность входящего в градирню воздуха, кг/м3;
w – средняя скорость движения воздуха в свободном сечении оросителя, м/с;
g – ускорение свободного падения, м/с2.

Коэффициент сопротивления воздуховходных окон определяется как:

вх=6784e-21.7 FвхFор

Fвх – площадь воздуховходных окон, м2;
Fор – площадь орошения градирни, м2.

Значение ξвр по данным исследований для обычных трубчатых конструкций водораспределителей составляет примерно 0.4.

Коэффициент сопротивления дождя:

д=qж0,2l+kорh+kврhврП

qж – плотность орошения, м3/м2∙ч;
l – половина длины воздухораспределителя (радиус чаши градирни), м;
kвр = 0.1 – коэффициент сопротивления дождя в водораспределительном устройстве, для трубчатого водораспределителя;
hвр – высота дождя в водораспределителе, принимается в зависимости от типа сопла и направления факела разбрызгивания, м;
kор – коэффициент сопротивления дождя в оросителе;
П – коэффициент размерности для перехода к безразмерному значению ξд.
Учитывая незначительное влияние kвр на общее аэродинамическое сопротивление, ξд можно принять как:
д=qж0,2l+kорhП

Находим плотность орошения градирни:

qж=Gв/Fор , м3/м2∙ч

Gв – необходимая гидравлическая нагрузка, м3/м2˖ч.

Силу тяги градирни определяем по формуле:

Fт=Hб(1-2), кг/м2

γ1 – плотность воздуха на входе в градирню, кг/м3;
γ2 – плотность воздуха на выходе из градирни, кг/м3.
Нб – высота градирни, м.

В вентиляторной градирне Fт определяется по паспортным данным применяемой вентиляторной установки.

Определим коэффициент заполнения воздухом блоков оросителей:

kз=th2.19FвхFор2-0,84FвхFор+0,12с

Кз - должен стремиться к 1, что свидетельствует о максимально возможном заполнении воздухом оросителя. Если этого не происходит стоит выбрать другой размер градирни.

Для нахождения скорости воздуха в оросителе воспользуемся формулой:

w=Fт3600Fор, м/с

Далее определяем одну из важнейших величин, необходимую для понимания интенсивности теплообмена в оросителе и нахождения конечной температуры воды.

Удельный расход воздуха:

λ=FтатмqжFор , кг/кг

Температуру охлажденной воды на выходе из градирни определяем по формуле:

t2=t1mhорkзi/cж, °C

t1 – температура воды на входе в градирню;
δi – разница энтальпий воды на входе в градирню и на выходе;
сж – удельная теплоемкость воды, 4,19 кДж/(кг°C).