русский флаг Москва +7 (495) 518-94-16 e-maile-mail:turbine@turbopar.ru
Наверное, каждый читатель этой статьи видел градирни не только по телевизору, но и вживую. Завораживающим конструкциям предписывают различные мифические функции. На самом деле, они предназначены для охлаждения воды. Из этих монументальных труб выходит пар, а не дым, как может показаться. В специализированной литературе эти сооружения называют охладительными башнями. Из этой статьи вы узнаете принцип работы градирни.    
 

Виды градирен: Классификация охладительных башен

 
Градирни были придуманы для быстрого охлаждения жидкости с помощью воздуха. Они не используют хладагент, поэтому принцип работы градирни отличается от холодильных установок, кондиционеров и другой климатической техники.
 
По технологии охлаждения воды такие конструкции могут быть открытыми и закрытыми. Первый тип также называют испарительными, а второй – сухими.
 
Схема работы испарительной градирни проста:
 
Вода разбрызгивается в специально отведенном для этого месте.
Капли жидкости смешиваются с более холодным воздухом и охлаждаются.
В процессе такой реакции часть воды преобразуется в пар и выходит наружу.
 
Градирни – самый простой и эффективный способ охлаждения воды на предприятиях, ТЭЦ и атомных электростанциях. Форма сооружения создает необходимую тягу воздуха. Это позволяет эффективно охладить жидкость с минимальными затратами на этот процесс. Естественная тяга снижает температуру воздуха воды. Но у этого процесса есть еще одно преимущество – вокруг градирни не создается сырость, обледенение или туман.   
 
ВАЖНО: Градирни использовались для получения соли методом выпаривания. Но сегодня этот способ работы градирни практически не используется. Найдена более быстрая технология производства соли. Но сам процесс выпаривания соли и дал название градирни. Ведь немецкий термин «gradieren» переводится как «сгущать соляной раствор».   
 
Градирни эффективно снижают температуру воды, но делают это не так сильно, как чиллеры. При идеальных условиях жидкость в 40-50 градусов после прохождения градирни станет холоднее на 40%-50%. Но во многих процессах этого бывает достаточно. Тем более что затем жидкость перемещается в отстойник, где проходит ее естественное остывание.  
 
Принцип работы градирни используется не только на атомных электростанциях, но и на различных предприятиях, где нужно охладить жидкость, используемую в технологическом процессе. Например, в металлургии. Вода при выплавке стали охлаждает кристаллизаторы и роликовые секции. Отработанная, но горячая жидкость попадает в градирни, остывает и вновь используется в технологическом процессе выплавки стали.  
 
Но у многих градирни ассоциируются с ТЭЦ и АЭС. В процессе преобразования одной энергии в другую выделяется огромное количество тепла. Для его уменьшения и защиты оборудование от перегрева используется вода. В большинстве случаев жидкость движется в замкнутом контуре. Он проходит через градирни, где происходит охлаждение жидкости.  
 

Устройство градирни

 
Независимо от типа охладительной башни, градирня работает практически одинаково. Конструкция состоит из следующих элементов:
 
водосборная емкость;
каркас;
система подачи воздуха;
водораспределительная система;
оросительное устройство.
 
Горячая вода подается через системы трубопроводов на водораспределительный узел. С помощью сопел и созданного давления он разбрызгивает жидкость в воздух. Образуемые капли диаметром 3 мм распространяются по всему объему гигантского сосуда. Капли воды смешиваются с перемещающимся внутри градирни воздухом. Форма конструкции позволяет создавать внутри себя потоки воздуха, увеличивающие эффективность охлаждения жидкости.    
 
Воздух попадает в башню через специальные технологические окна. Пар, который образуется при этом процессе, выбрасывается в атмосферу, а охлажденная вода стекает в систему для очередного круга.
 
Подача воздуха для охлаждения жидкости может быть естественной или искусственной. Во втором случае это происходит за счет системы вентиляторов. Те, которые размещаются в нижней части градирни называются нагнетательными. Вентиляторы верхней части – отсасывающие.
 
После прохождения жидкостью системы охлаждения, она содержится в специальных отстойниках. Для крупных градирен применяются бетонные бассейны. Их объем рассчитывается исходя из темпов охлаждения воды в башне. Бассейн может служить отстойником для охлажденной жидкости сразу для нескольких градирен.
Градирни в истории
 

Принцип и устройство градирни. История.

Первая охлаждаемая башня, конструкция которой напоминает современную, была возведена в 1918 году в Нидерландах. Профессор машиностроения Фредерик ван Итерсон провел расчеты и добился наилучшей формы для градирни – однополостный гиперболоид. Инженеру удалось опытным путем получить самое совершенное технологичное устройство, которым пользуются и по сей день.    
 
ИНТЕРЕСНО: До возведения голландской водоохладительной башни, люди пользовались круглыми и прямоугольными градирнями. Они были эффективны, но имели более низкий КПД, чем конструкция ван Итерсона.  
 
Интересные истории связаны с английскими градирнями. Во время немецких бомбардировок, опасаясь, что к конструкции башен будут применены способы по уничтожению, Черчилль приказал маскировать градирни под обычные здания. Конструкции стали покрываться камуфляжными рисунками. Издалека было трудно понять, что перед взором немецких летчиков находятся стратегически значимые объекты.
 
Многие считают градирни символом Чернобыльской АЭС. Даже в одной из игр, действие которой происходит в зоне отчуждения, имеется уровень с охладительной башней, которая находится в месте повышенной аномалии. Но на настоящей АЭС действующих конструкций такого типа не было. Две башни так и не были достроены. Снижение температуры жидкости, которая использовалась для охлаждения реакторов, происходила в гигантском бассейне, длинна которого была 11 км. Он работал как градирня, то есть, вода в бассейне охлаждалась воздухом.   
 
Недостроенные градирни Чернобыля должны были использоваться для охлаждения воды, используемой для третьей очереди АЭС. Они имеют поистине огромные размеры. Основание таких конструкций в диаметре превосходят 120 метров.
 
Самой производительной водоохлаждаемой башней является конструкция возведенная на немецкой АЭС «Изар». Она в высоту достигает всего 165 метров, но способна охладить до 216 000 м3 воды в час. Но теперь этот рекорд не может быть зафиксирован. Немцы решили не использовать мирный атом после аварии на печально известной японской АЭС Фукусима.   
 
Самыми большими градирнями в мире являются индийские сестры-близнецы ТЭЦ Калисинд. Высота обеих башен превышает 200 метров. Пока работает только одна. Но запуск второго блока позволит задействовать и вторую градирню.
Как работают градирни?
 
Частично ответ на вопрос устройства и принципа действия градирни, а таке особенности работы градирни дан выше, но стоит подробней остановиться на этом постом, но важном процессе. Гигантские «генераторы облаков», как поэтично называют эти конструкции, в основании составляют около 40% площади оросителя. Имеющие гиперболическую форму башни являются наиболее эффективными. Их главное преимущество в том, что вода охлаждается естественным путем. Не нужно нагнетать воздух и создавать искусственные потоки. Тем самым КПД системы вырастает в несколько раз. Внутренняя аэродинамика таких конструкций является их главным преимуществом над башнями цилиндрической и конусной формы. Кроме того, такие градирни являются наиболее устойчивыми.    
 
Для возведения башен используют бетон особой марки. Специальные добавки увеличивают стойкость материала к разрушению. На стенки градирни действуют разрушительные силы агрессивной среды: теплый воздух внутри и холодный снаружи приводит к образованию конденсата. В зимний период он замерзает. Попавшая в микротрещины вода разрушает бетон. Но современные марки позволяют возвести башни более 100 метров, способные выполнять свои функции на протяжении многих десятков лет. Особенно если вовремя проводить обслуживание градирен.
 
Работа градирен основана на принципе конвекции. То есть, охлаждения с помощью потоков воздуха. Сегодня наибольшего распространения получили энжекционные градирни. Они используются при охлаждении жидкости, разогретой до очень высоких температур. При работе таких башен используются специальные агрегаты, способные распылить воду на капли, диметр которых в несколько раз меньше миллиметра. Подаваемый под высоким давлением водяной пар приводит к тому, что башня засасывает холодный воздух без использования дополнительных нагнетателей. При смешивании его с паром происходит охлаждение воды. Энжекционные градирни, не обладая гигантскими размерами, способны выдать высокий КПД.
 
Принцип действия градирен позволяет охлаждать воду на объектах любого типа. Хотя эти конструкции и считаются символом АЭС, куда чаще они используются на промышленных предприятиях других отраслей: металлургия, машиностроение, судостроение, пищевая и химическая промышленность.
 
Надеемся, из этой статьи стало понятными характеристики градирни, а также информация о том, как работает градирня. Этот несложный, но крайне важный процесс, требует отлаженной настройки. Только таким образом можно исключить перегрев реактора, турбин или других узлов, охлаждаемых водой.