Охлаждение до обыкновенных температур

Для охлаждения до обыкновенных температур (примерно до 10—30 °С) наиболее широко используют доступные и дешевые охлаждающие агенты — воду и воздух. По сравнению с воздухом вода отличается большой тепло­емкостью, более высокими коэффициентами теплоотдачи и позволяет про­водить охлаждение до более низких температур.

В качестве охлаждающего, агента применяют речную, озерную, пру­довую или артезианскую (получаемую из подземных скважин) воду. Если по местным условиям вода дефицитна или ее транспортирование связано со значительными расходами, то охлаждение производят оборотной водой — отработанной охлаждающей водой теплообменных устройств. Эту воду охлаждают путем ее частичного испарения в открытых бассейнах или чаще всего — в градирнях путем смешения с потоком воздуха (см. ниже) и снова направляют на использование в качестве охлаждаю­щего агента.

Достигаемая температура охлаждения зависит от начальной темпе­ратуры воды. Речная, озерная и прудовая вода в зависимости от времени года имеет температуру 4—25°С, артезианская вода 8—15° С и оборотная вода приблизительно 30 °С (в летних условиях). При проектировании теплообменной аппаратуры следует принимать в качестве расчетной на­чальную температуру воды для наиболее неблагоприятных (летних) условий с тем, чтобы обеспечить надежную и бесперебойную работу теплообменных устройств в течение всего года. Температура воды, выходящей из теплообменников, не должна превышать 40—50 °С (в зависимости от состава воды), чтобы свести к минимуму выделение растворенных в воде солей, загрязняющих теплообменные поверхности и снижающих эффек­тивность теплообмена.

Расход W воды на охлаждение определяют из уравнения теплового баланса:

G с (t _н – t _к) = W c_в (t₂ – t₁), Откуда W =

где G — расход охлаждаемой среды; с — средняя удельная теплоемкость этой среды; с_в — удельная теплоемкость воды; t_H, t_K — начальная и конечная температуры охлаждае­мой среды; t₁, t₂ — начальная и конечная температуры охлаждающей воды.

Вода используется для охлаждения главным образом в поверхностных теплообменниках (холодильниках), которые будут рассмотрены ниже. В таких холодильниках вода движется обычно снизу вверх для того, чтобы конвекционные токи, обусловленные изменением плотности тепло­носителя при повышении температуры, совпадали с направлением его движения. Вода применяется также в теплообменниках смешения, напри­мер разбрызгивается в потоке газа для охлаждения и увлажнения.

\\

Градирня представляет собой теплообменник смешения, в виде громоздкого сооружения внутри которого располагаются полки или насадка.

Поступающая из теплообменников нагретая вода подается сверху, а снизу, навстречу ей движется воздух. При контакте воздуха с водой часть воды испаряется, в результате. оставшаяся часть охлаждается.

Градирни с естественной циркуляцией имеют высокую полую часть. Для уменьшения размеров применяют принудительную циркуляцию воздуха, размещая в верхней части градирни вентилятор.

Градирни с естественной (а) и принудительной (б) тягой, в- фотография градирни.

1 –слой насадки, по которой стекает охлаждаемая вода; 2 –распределитель горячей воды; 3 –поддон для сбора охлажденной воды; 4 –полая высокая часть градирни для обеспечения естественной тяги; 5 –крыльчатка осевого вентилятора для принудительного движения воздуха; 6 –брызгоотбойник.