Градирня – это промышленная установка, своего рода, теплообменник, предназначенный для охлаждения больших количеств воды. Принцип работы градирни основан на теплообмене между горячей водой и воздухом, с частичным испарением воды, что приводит к охлаждению оставшейся жидкости

Башни градирен с естественной тягой воздуха изготавливаются в форме гиперболоида. Башни вентиляторных градирен, в основном, имеют прямоугольную конструкцию.

Рисунок 1. Башенные градирни с естественной тягой

 

Существует два основных типа градирен:

испарительные – открытые;

сухие – закрытые.

Градирня открытого типа функционирует следующим образом: горячую воду распыляют в воздух, где она контактирует с потоком более холодного атмосферного воздуха. В процессе часть воды испаряется, унося тепло вместе с нагретым воздухом в окружающую среду, оставшаяся вода при этом охлаждается.

Открытые (испарительные) градирни, в свою очередь, по способу подачи воздуха делятся на оросительные (противоточные и поперечноточные) и безнасадочные (эжекционные и брызгательные).

В оросительной противоточной градирне вода охлаждается путем её распыления и контакта с воздухом, который проходит через специальный ороситель – устройство, при помощи которого увеличивается площадь контактирования воды и воздуха, а также увеличения времени контакта. Горячая вода, подаваемая сверху, стекает вниз, а поток воздуха, создаваемый естественной тягой или вентиляторами, охлаждает её за счет испарения и уносит тепло вместе с влагой.

В оросительной поперечноточной градирне охлаждающий воздух движется горизонтально, перпендикулярно ниспадающему потоку воды, что повышает эффективность теплообмена по всей поверхности оросителя. Такая конструкция обычно квадратной формы, а для подачи воздуха используется вентилятор, который подает воздух через входные окна с одной или двух сторон, а вода распыляется сверху через лоточный водораспределитель на ороситель.

Рис.2. Оросительные прямоточная и поперечноточная вентиляторные градирни

В установках сухого типа отсутствует прямой контакт воды с воздухом. Градирня представляет собой аппарат, внутри которого установлен теплообменник. По нему циркулирует охлаждаемая жидкость. Для снижения её температуры теплообменник обдувается воздухом. Для создания воздушного потока наверху аппарата установлен один или несколько вентиляторов.

Безнасадочные градирни (брызгательные и эжекционные) – это тип открытых охладителей испарительного типа, где вода разбивается на капли и охлаждается за счет испарения с поверхности этих капель. Брызгательные градирни распыляют воду через форсунки, а эжекционные используют струю воды для создания зоны пониженного давления, подхватывая наружный воздух. В обоих случаях теплообмен происходит без насадочных элементов.

Рис. 3 Схема башенной брызгательной градирни с естественной тягой

Эжекционные градирни – это открытый охладитель воды испарительного типа, в котором вода и воздух движутся попутно прямотоком. Расход воздуха через такой тип градирен обеспечивается за счет подхвата наружного воздуха – эжекции (создание области пониженного давления) струей капель воды.

Рис. 4 Схема эжекционной градирни

Сухие градирни используют там, где нет возможности поставить вентиляторную градирню, например, это закрытые производственные помещения. Сухие градирни, также известные как драйкулеры. Их основное назначение — охлаждение конденсаторов на электростанциях, также благодаря нулевому значению испарения теплоносителя, градирни закрытого типа используются для охлаждения - кондиционирования воздуха зданий.

В сухой градирне теплоноситель циркулирует по трубкам, которые обдуваются воздушным потоком. Воздух не контактирует с жидкостью напрямую, а охлаждает её через ребристую поверхность трубок. Для регулирования температуры и тяги установки могут быть оснащены вентиляторами или вытяжными системами.

В некоторых моделях, для повышения эффективности, трубки дополнительно смачиваются водой. Это усиливает теплообмен и позволяет достичь более низкой температуры охлаждения.

Рис. 5 Схема сухой градирни