> Техника, страница 90 > Холодильные башни

Холодильные башни

Холодильные башни, г радирн и. Конденсаторы паровых турбин требуют в 50—60 раз больше охлаждающей воды, чем пропускают пара. При больших установках получается поэтому большое количество расходуемой охлаждающей воды. В случае недостаточного количества свежей воды приходится в этом случае прибегать к применению искусственно охлаждаемой оборотной воды, требующей только незначительного добавления свежей воды взамен потерь. Такие устройства для охлаждения оборотной воды находят применение и в других случаях большого расхода воды при недостаточном запасе свежей воды, например на металлургия. з-дах. Одним из наиболее распространенных способов охлаждения оборотной воды является применение охлаждающих башен. X. б.представляет собой высокую башню, ь к-рую на известной высоте подводится нагревшаяся охлаждающая вода. Эта вода при помощи особой распределительной системы размельчается и в размельченном виде падает вниз. Вследствие тяги, создаваемой наличием высокой башни над распределительным устройством или с помощью вентилятора, навстречу теплой воде идет поток воздуха, имеющего t° более низкую, чем Г теплой воды. Этот воздух охлаждает воду, во-первых, непосредственно—путем конвекции, во-вторых, путем испарения части теплой воды, причем затрачиваемая на это испарение теплота отнимается от остальной воды.

В X. б. можно различать следующие 4 типа:

а) открытые градирни с естественной циркуля-, цией воздуха, б) закрытые с естественной циркуляцией воздуха, в) закрытые с искусственной циркуляцией воздуха, г) закрытые с комбинированной циркуляцией воздуха. Преобладающим является тип закрытых градирен с естественной циркуляцией воздуха. Материалом для X. б. и распределительного устройства являлось обыкновенно дерево, но в последние годы стали строить также X. б. с железным или железобетонным кожухом. Тип простой деревянной градирни небольших размеров изображен на фигуре 1. Рас

Фигура 1.

пределительное устройство состоит в ней из водоподводящей коробки, промежуточных и распределительных коробок, из которых вода выходит уже распыленная; она стекает затем по системе деревянных планок квадратного сечения с увеличивающимся распылением. Недостатком деревянных холодильных башен является быстрая порча дерева вследствие гниения несмотря на применяемое пропитывание деревянных частей предохраняющими от гниения средствами, например карболинеумом. В виду этого в настоящее время большие градирни строятся часто с железобетонным или железным кожухом и с распределителями также из железобетона или железа. Пример железобетонной градирни фирмы Губер в Бреславле показан на фигуре 2. Градирня, изображенная на фигуре 1, имеет тот недостаток, что доступ воздуха возможен только на нижней цилиндрич. поверхности и прохождение его через падающие струйки воды затруднительно. В большой градирне, построенной з-дом Вальке^для станции Гольпа (в Силезии),

недостаток этот устранен тем, что подвод^воз-духа сделан по всей наклонной нижней части градирни (фигура 3). В железобетонной градирне типа Л. Шварц и К⁰ распыливание воды сделано иначе, чем в обыкновенных градирнях р], вода стекает здесь тонкой пленкой по вертикальным стенкам, что значительно увеличивает теплоотдачу. Градирня этого типа строится в настоящее время для Мурманской ТЭЦ (с искусственной циркуляцией). Совершенно оригинальный тип X. б. представляют железобетонные гиперболпч. градирни типа Ван Итерсон и Куп-перс в Англии, которые описаны проф. И. Н. Бутаковым [⁷> ¹²» *].

РасчетХ. б. основан на свойствах влажного воздуха. Назвав y_d вес пара, заключенного в 1 м³ воздуха при данном барометрич. давлении р и темп-ре t_d, и γ₈ уд. в сухого насыщенного пара при той же темп-ре и давлении p_s (находимом по темп-ре t_d из таблиц для водяного пара), получим выражение для относительной влажности

Vd _ Pd Vs Ps

(1)

При этом полное барометрич. давление влажного воздуха р равно сумме парциальных давлений p_d и pi пара и воздуха:

P — Pd + Pl· (²>

Имеем для p_d и γ_ά выражения:

Pd — PVs9

yd=Ws·

Уд. объём воздуха, соответствующий давлению

Pi и температуре t_d, найдется из уравнения состояния для воздуха

Д(273 + <д)_ RT_d ф)

¹~ VI VI

где R=29,27 при размерности р_гвкг!м² размерности его в миллиметров рт. ст. будет

_Vl=²-^·

¹ VI

Знание величин φ,$ι и у₈дает возможность найти количество пара d, содержащееся в 1 килограмм воздуха. Имеем: ά^=φγ₈νι. Введем теперь такие обо при

(4)

Фигура 3.

значения: G_x—количество охлаждающей воды, поступающей в градирню (кг/ч), G₂—количество воды, стекающей в бассейн после охлаждения (кг/ч), L—количество воздуха, проходящее через градирню {кг/ч), t_tl и ti₂—темп-ры воздуха при входе в градирню и при выходе из нее, t_xи f 2—темп-ры охлаждаемой воды в те же моменты, φ_χ и <р₂—<относительные влажности воздуха в те же моменты, ν_χ и ν₂—уд. объёмы воздуха в те же моменты, у_х и у₂—уд. веса сухого насыщенного пара при темп-pax ti_x и ti₂ И и г₂—теплосодержания пара, соответствующие тем же моментам. с_р—теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении, равная 0,24. Тогда будем иметь выражение для количества испаренной воды:

. G_x - G₂=L O_ay₂r₂ - φ_χγ_χν_χΤ± (5)

и ур-ие для теплового баланса градирни: ^ GA c_vti_xL -f* (PiViViiiL =

= G₂t₂ + CptiJL + (6)

Из этих ур-ий находим

J _ _Gri(iX — t₂)_ _β /н

^cpGl₂-tiJ+q>_ty₂v₂(i2— *2) — ^lVl^i(ii — i₂)

При расчете X. б. можно считать известными (или выбранными) величины G_l9 t_l9 t₂₎ ti₁₉ ti_2f<p_x и φ₂ величины γ_ΐ9 γ₂, г_х и г₂ м. б. найдены из таблиц пара по темп-рам ti_x и ti₂; из тех же таблиц можно найти парциальные давления пара psi и ps₂,H парциальные давления пара при входе и выходе будут равны соответственно

Pd₁=⁽PiPs₁ Pd₂=<P2Ps₂. Парциальные давления воздуха будут:

Pb-PA-PdJ Pi₂=Pa-P<i₂* где р_А—барометрич. давление. Уд. объёмы воз-,духа г?! и ν₂ найдутся из ур-ия (3):

2,16Г₁ 2,15 Г₂

Количество воздуха L найдется по формуле (7), а количество испаренной воды G₁—G₂ по формуле (5).

Для определения силы тяги в градирне примем обозначения: Н_к—высота камина (ж), принимаемая от ³/4 До ²/з полной высоты градирни Η, Δ/ι—сила тяги в килограммах/см² или в миллиметров вод. ст., ν_χ— уд. объём сухого воздуха снаружи градирни. Тогда уд. в сухого воздуха снаружи градирни будет равен -¹- кг[м“₉ вес содержащегося в нем пара φιγ_χν_ΐ9 полный вес 1 м³ влажного воздуха вне градирни i + φ_χγ_χν_χ и полный вес влажного воздуха в конце камина -- + (p₂y₂v₂. Средний вес влажного воздуха в камине:

Разность в весе на 1 м³:

+ Ψι7ι^νι - Г (4 + + „I + Wi«i) =

Сила тяги будет

Δh=B_k‘i + <p_xy_xv_x - А _ φ₂γ₂ν^ кг/м². (8)

Скорость протекания воздуха через камин будет с=гр ]/2#Δ/ι · ν_χ м/ск₉ (9)

где ψ—коэф. скорости, для которого В. А. Макеев дает значение, равное 0,65. Площадь сечения камина F найдется по ф-ле:

F

L (A + _Wl)

В 600с ж²·

(Ю)

Размеры объёма и площади нижней части градирни должен быть увеличены в связи с занятием значит. части объёма охлаждающим устройством.

Выбор темп-ры t₂ выхода охлажденной воды из X. б, имеет весьма большое значение для конденсатора и для паровой турбины, т. к. эта t° приблизительно равна начальной t° охлаждающей воды в конденсаторе и от нее зависит выбор вакуума в конденсаторе (смотрите) и противодавления в паровой турбине. Темп-pa охлаждающей воды м. б понижена ниже t° воздуха, т. к. при этой t° воздух еще может поглощать водяные пары. Поэтому самым нижним пределом £°, до которой может понизиться охлаждающая вода, есть t°₉ соответствующая парциальному давлению пара в поступающем в X. б. воздухе. Эта t° называется точкой росы, т. к. соответствует появлению росы на охлажденной поверхности психрометра. На самом деле в X. б. эта t° не достигается, а достигается несколько более высокая темп-pa т (более низкая, чем t° воздуха), называемая пределом охлаждения. Она м. б. определена экспериментально при помощи смачиваемого термометра, к-рый показывает £°, при которой устанавливается равновесие между количеством теплоты, отнимаемой при испарении воды, и теплоты, вновь получаемой вследствие нагревания от воздуха. Вопрос этот отчасти выяснен в опытах Гейбеля [^]5]. Для нахождения предела охлаждения вычислением может с известным приближением служить диаграмма Мюллера, приведенная в книге Шмидта [⁶].

Зоной охлаждениявХ.б. называется разность темп-р t_x — t₂ поступающей и выходя-

щей охлаждаемой воды. (Обыкновенно t₂ > т.) Поэтому отношение

иногда определяют как кпд X. б.

При расчете X. б. большое значение имеет количество охлаждающей воды [⁹], приходящейся на 1 м² площади башни в месте входа воздуха. Это количество обозначается через q. Чем больше эта величина, тем интенсивнее охлаждение воды, а потому тем больше получается разность t_x—т. Гефер [¹⁴] советует брать для средних условий q между 3 и 4. Гутермут дает для q значения между 4 и 6; Гейбель [¹⁶] дает те же пределы, что Гефер; в таблице Бальке (приведенной у Шмидта) [⁶] значения q от 1,5 (для самых малых X. б.) до 3,7 (для самых больших).

Наиболее полные опытные исследования X. б. сделаны Гейбелем [¹⁶] и Меркелем [¹⁷]. Однако многие вопросы, например влияние размеров капель воды, высоты и времени падения капель и др., нуждаются в дальнейших исследованиях. Приемочные испытания X. б. даны у Ланга [¹⁸] и в немецких правилах [²⁰].

Лит.: i) МакеевВ., Конденсационные устройства паросиловых установок, 2 изд., М.~Л., 1933; 2) р а д ц и г

A., Теория и расчет конденсационных установок, 2 изд., М,—Л., 1933; ³) Жирицкий Г., Паровые машины,

5 изд., M.-sfl., 1933; *) егоже, Паровые турбины, 2 изд., Киев, 1930; б) Александров, Конденсационные установки, М.—Л., 1933; е) Шмидт К., Конденсация паровых машин и паровых турбин, СПБ, 1912; 7) Бутаков И., Охлаждение циркуляционных вод, М.—Л., 1933; в) Благов, Градирни, их расчет и конструкция, М.—Л., 1933; ») Арефьев А., Постройка башенного охладителя сист. Бальке, «ИТИ», 1925, 9(11); ю) е г о ж е, Методы расчета башенных охладителей при переменном режиме, там же, 1931, 2 (62); и) БутаковИ., Охлаждение циркуляционных вод, «Вестн. металлопром.», М., 1930, 11—12; ¹²) его же, Новейший тип башенного охладителя, «Тепло и сила», М., 1930, 10; is) Weiss F., Die Kondensation, 2 AufL, В., 1910, p. 272—327; Щ Η ο-ef ег К., Die Kondensation bei Dampfkraftmaschinen,

B., 1925; is) Evans L., Steam Condensing Plant, L.,

1928; i6) G e i b e 1 C., Ueber die Wasserriickkiihlung mit selbstventilierendem Turmkiihler, «Forschungsarbeiten», 1922, H. 242, «Z. d. YDI», 1922, p. 31, 88, 1924, p. 152; i7) Merkel, Yerdunstungskiihlung, «Forschungsarbeiten», 1925, H. 275; i*>) L a n g K., Abnahme von Ruckkuhl-anlagen, «Die Warme», B., 1932, 1, 2; i») Grosse Kiihltdr-me in Eisenbeton, «Arch. f. Warmewirtschaft u. Dampf-kesselwesen», B., 1929, H. 12; 20) Regeln Ϊ. Abiiahmever-suche an Ruckkuhlanlagen, B., 1932. А. Радциг.