Методы и алгоритмы анализа процессов охлаждения воды в башенной градирне

Введение 7
1 Теоретические основы эксплуатации градирен в составе оборотной системы водоснабжения предприятий 9
1.1 Основные виды градирен 9
1.1.1 Открытые градирни 11
1.1.2 Башенные градирни 12
1.1.3 Вентиляторные градирни 14
1.1.4 Эжекционные охладители 16
1.1.5 Радиаторные градирни 17
1.2 Особенности и проблемы эксплуатации башенных градирен 19
1.2.1 Проблема капельного уноса в градирнях 19
1.2.2 Проблемы эксплуатации башенных градирен в зимний период 21
1.3 Постановка целей и задач исследования 27
2 Методы и алгоритмы анализа процессов охлаждения воды в башенной градирне 28
2.1 Описание модели взаимодействия потоков воды и воздуха в проточной зоне градирни 28
2.2 Методы решения системы уравнений. Блок-схема расчета предельной температуры охлажденной воды по средним параметрам 31
3 Применение водоуловителей для уменьшения капельного уноса и подпитки на башенной градирне Сургутского ЗСК 35
3.1 Тепловой расчет градирни 35
3.2 Аэродинамический расчет градирни 46
3.3 Описание и характеристики водоуловителя 47
3.4 Расчёт материального баланса потерь воды в градирне до и после установки водоуловителя 51
4 Применение гидрофобизирующего поверхностно-активного вещества для интенсификации теплообменных процессов в башенной градирне Сургутского ЗСК и снижения образования льда в зимний период 56
4.1 Факторы, влияющие на теплообмен в градирне 56
4.2 Влияние гидрофобизации внутренней поверхности градирни на теплообменные процессы 57
4.3 Влияние гидрофобизации на расход воздуха через градирню 61
4.4 Анализ влияния дисперсности воды на теплообмен в градирне 65
5 Расчёт экономического эффекта при внедрении разработанных мероприятий 73
Заключение 77
Список использованных источников 79

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы. В современной промышленности важную роль играет оборотная система водоснабжения, особенно в энергетическом секторе, где качественное охлаждение оборудования является ключевым фактором эффективной работы. Градирни, в частности, башенные, используются для охлаждения воды в этих системах. Их роль заключается в эффективном отводе тепла от процессов, протекающих на промышленных предприятиях. Оптимизация работы градирен имеет критическое значение для повышения эффективности всей оборотной системы водоснабжения.
В последние годы значительное внимание уделяется улучшению экологической ситуации и снижению водопотребления в промышленных процессах, что делает актуальным вопросы повышения эффективности работы градирен. Кроме того, существующие подходы к эксплуатации градирен часто сталкиваются с проблемами, такими как капельный унос, засорение, интенсивность теплообменных процессов и эксплуатация в зимний период. Эти факторы могут существенно снижать эффективность работы градирен и повышать их эксплуатационные расходы.
Оптимизация работы градирен, в частности, в Сургутском ЗСК, позволит не только улучшить экономические показатели работы предприятия, но и повысить экологическую безопасность региона. Установка современных водоуловителей и оптимизация процессов в градирнях могут значительно снизить потери воды и энергии, что является актуальным в условиях современных экологических и экономических вызовов.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Теоретические основы эксплуатации градирен в составе оборотной системы водоснабжения предприятий
1.1 Основные виды градирен
В системах оборотного водоснабжения именно градирни используют в качестве наиболее совершенных охладителей.
По принципу охлаждения воды градирни могут быть испарительными и поверхностными. По способу подвода охлаждающего воздуха их делят на открытые, башенные и вентиляторные [5].
В открытых градирнях движение воздуха обусловлено ветром и естественной конвекцией [6]. Такой тип градирен не очень эффективен.
В башенных градирнях движение воздуха обусловлено естественной тягой, создаваемой вытяжной башней. Высота башни рассчитывается таким образом, чтобы в самые жаркие периоды года обеспечить подачу необходимого количества воздуха для эффективного охлаждения воды [6].
В вентиляторных градирнях движение воздуха обусловлено тягой или напором вентилятора. Это самые совершенные градирни.
Башенные и вентиляторные градирни наиболее часто используются в промышленности. Эти два типа сопоставимы между собой. Башенные градирни по капитальным затратам дороже вентиляторных, но дешевле и проще в эксплуатации.
Вентиляторные градирни дешевле и требуют меньшей площади застройки. Благодаря регулированию производительности вентиляторы обеспечивают устойчивое управляемое охлаждение воды. Однако для привода вентиляторов требуется значительный расход электроэнергии, а сами вентиляторы нуждаются в постоянном обслуживании, что удорожает эксплуатацию. Выбор этого типа градирни в каждом конкретном случае осуществляется на основании технико- экономического анализа [6].
К поверхностным относятся радиаторные (так называемые «сухие» градирни), охлаждение воды в которых происходит через стенку радиаторов. Движение воздуха в этих градирнях обеспечивается либо вентиляторами, либо за счет тяги, создаваемой башней.
Процесс охлаждения воды в градирне происходит за счет теплопередачи и испарения. Вода передает свое тепло воздуху. Теоретический метод теплового расчета градирни был предложен В. В. Проскуряковым. В его методе оросительное устройство разбивается на участки сечениями, перпендикулярными направлению движения воздуха. Для каждого участка, начиная с нижнего, определяется изменение температуры воды и состояния воздуха (его температуры и влажности) путем подсчета количества тепла, переданного водой воздуху соприкосновением и за счет испарения [2].

Весь текст будет доступен после покупки

1 Абрамов Н.Н. Водоснабжение: Учебник для вузов.- 3-е изд., перераб. и
доп. М.: Стройиздат, 1983. - 440 е., ил.
2 Александров И.А. Массопередача при ректификации и абсорбции
многокомпонентных смесей. М.: Химия, 1975.
3 Алексеев В.П., Пономарева Э.Д., Дорошенко А.В. Номограмма для
расчета противоточных градирен. // Холодильная техника. 1970, № 13.
4 Алексеев С.П Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении. Москва,
«Машиностроение», 1970.
5 Алексеев В.П., Дорошенко А.В. К теории испарительного охлаждения
воды. ИФЖ, 1975 т. 28, № 2, с. 370.
6 Андерсон Д., Ганнехилл Д., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика
и теплообмен. В 2 т. Перевод с англ. М.: Мир, 1990. - Т.3.
7 Арефьев Ю.И., Пономаренко B.C. Технологические расчеты башенных
градирен // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. - № 7 - с. 17-20.
8 Бабаев Н.С., Демин В.Ф., Кузьмин И.И. Безопасность энергетики.-М.:
Знание,- 1977 .-67с.
9 Бергман Д. Испарительные градирни: современные конструкции и
преимущества реконструкции // Энергетик. -2000, спецвыпуск. С. 15- 21.
10 Берман JI.Д. К определению коэффициента массоотдачи при расчете конденсации пара, содержащего примесь воздуха. "Теплоэнергетика",
1969, № 10, с. 68-71.
11 Берман Л.Д. Испарительное охлаждение жидкости при малых расходах и высоких начальных влажностях воздуха. "Известия ВТИ", 1940, №
1011, с. 17-23.

Весь текст будет доступен после покупки