Градирни и испарительные конденсаторы являются эффективными и экономически выгодными средствами отвода тепла от систем кондиционирования воздуха, холодильных установок и промышленных систем охлаждения технологических процессов. Эти аппараты применяются более полувека. Испарительные охладители компактны, малошумны, потребляют не много энергии и могут экономить до 95% оборотной воды. Они просты в эксплуатации и обслуживании, эффективны и безопасны.
Испарительное охлаждение основано на естественном принципе. В градирнях открытого типа охлаждаемая вода равномерно распределяется по оросительному блоку, а воздух продувается или протягивается через этот блок. В процессе небольшое количество воды испаряется, что способствует охлаждению оставшейся воды. Охлажденная вода стекает с оросительного блока в отстойник градирни, а тепло отводится потоком выходящего воздуха.
Испарительные конденсаторы и градирни закрытого типа имеют теплообменник внутри корпуса вместо оросительного блока. Вода распределяется снаружи по змеевику теплообменника и тепло отводится от хладагента или теплоносителя, циркулирующего в трубках.
Испарительное охлаждение сочетает в себе высокую тепловую эффективность и экономичность, обеспечивая охлаждение до низких температур с минимальным энергопотреблением и расходом воды. Охлаждение до низких температур имеет важное значение во многих технологических процессах для достижения высокой эффективности системы. Эти процессы требуют меньше энергии, поэтому испарительное охлаждение способствует сохранению природных ресурсов и окружающей среды.
Конфигурации оборудования
Существует три основных конфигурации систем испарительного охлаждения: поперечный ток воды и воздуха, противоток и комбинированный поток. В испарительных охладителях с поперечным током вода стекает вертикально вниз по оросительному блоку или теплообменнику, а воздух проходит через него в горизонтальном направлении. В противоточных установках вода течет вертикально вниз, при этом воздух проходит вертикально вверх.
![поперечный ток и противоток воды и воздуха](/wp-content/uploads/cross-counter-flow.jpg)
Поперечный ток и противоток воды и воздуха через оросительный блок
В комбинированных градирнях, которые также называют гибридными, используются как змеевик теплообменника, так и оросительный блок. Добавление оросительного блока к традиционной градирне закрытого типа уменьшает испарение в змеевике теплообменника, что снижает вероятность образования накипи и обрастания. Гибридные градирни сочетают в себе параллельный ток воздуха и воды через змеевик теплообменника и поперечный ток через оросительный блок. Охлаждаемая жидкость или газ протекает по змеевику снизу вверх. Таким образом, обеспечивается вертикальный противоток технологической среды с потоком охлаждающей воды и воздуха, что повышает эффективность градирни.
![Противоток и комбинированный ток воздуха и воды](/wp-content/uploads/counter-combined-flow.jpg)
Противоток через змеевик теплообменника и комбинированное исполнение
Системы распределения воды
Распределение воды в испарительных охладителях осуществляется двумя способами – под действием силы тяжести и с помощью систем распыления для распределения воды по оросительному блоку.
Система распределения воды под действием силы тяжести представляет собой водный бассейн, расположенный в верхней части установки над оросительным блоком или змеевиком. На дне бассейна выполнены перепускные отверстия, через которые воды стекает на ороситель или теплообменник. Системы испарительного охлаждения с гравитационным распределением воды требуют минимального напора насоса, доступны для технического осмотра в процессе эксплуатации, просты в ремонте и обслуживании.
Системы распыления воды, используемые в противоточных градирнях, состоят из труб, оснащенных форсунками. Распылительная система устанавливается над оросительным блоком. Эти системы обычно требуют давления воды до 0,5 бар на входе и выполняются в виде отдельного блока для возможности демонтажа и проведения технического обслуживания.
![Системы распределения воды](/wp-content/uploads/water-distrib.jpg)
Распределительный бассейн и система распыления воды
Вентиляторы градирен
Поток воздуха через испарительный охладитель обеспечивается одним или несколькими вентиляторами. Вентилятор градирни или испарительного конденсатора может быть осевым или центробежным, каждый тип имеет свои преимущества.
![Центробежный и осевой вентиляторы градирен](/wp-content/uploads/radial-axial-fans.jpg)
Центробежный и осевой вентиляторы градирен
Осевые вентиляторы потребляют энергии, чем центробежные, при сопоставимых размерах установки, что дает значительную экономию затрат в процессе эксплуатации.
Центробежные вентиляторы способны преодолеть большие размеры внешнего статического давления, что делает их пригодными для установок, расположенных как снаружи, так и внутри помещений. Центробежные вентиляторы градирни относительно тише, чем осевые вентиляторы, хотя разница минимальна и часто может быть нивелирована за счет применения специальных малошумных вентиляторов или специальных устройств для снижения уровня шума. Вентиляторы градирни могут быть установлены в двух вариантах – для создания форсированной и искусственной тяги.
Форсированная тяга
Вентилятор градирни установлен в верхней части аппарата. При таком исполнении уровень шума сводится к минимуму и обеспечивается максимальная защита от обледенения лопастей. Воздух протягивается через установку и нагнетается в атмосферу вентилятором. Использование коррозионностойких материалов обеспечивает долгий срок службы и сводит к минимуму необходимость технического обслуживания для компонентов обработки воздуха.
Искусственная тяга
Вентилятор градирни расположен в нижней части рядом с воздухозаборником, таким образом, свежий воздух продувается через установку. Такое расположение вентилятора облегчает доступ для планового технического обслуживания и сервиса. Более того, размещение вентилятора на входе в градирню в потоке сухого воздуха увеличивает срок его службы, т.к. электромотор и подвижные части изолированы от насыщенного влажного воздуха.