Как работает градирня. Что такое градирня

В промышленности устройства для изготовления пластмассы или холодильных аппаратов нуждаются в постоянном охлаждении. Для этих целей используется специальное оборудование - градирня. Что это такое? Каков механизм действия этого агрегата? Об этом далее в статье.

Общие сведения

Итак, градирня. Что это? С помощью данного оборудования можно охладить воду в больших объемах, используя направленный поток атмосферного воздуха. Такие агрегаты применяются для понижения температуры с помощью расположенных в составе различных систем оборотного водоснабжения. Градирни широко используются в строительстве гражданских объектов. Например, в качестве охлаждения для аварийных электрогенераторов или конденсаторов на холодильных установках.

Классификация

В агрегате горячая вода, поступающая извне, охлаждается до необходимой температуры. Следует помнить, изучая, как действует градирня, что это оборудование бывает многих видов. Поэтому, прежде чем сделать выбор в пользу одной из них, необходимо обратить внимание на следующие факторы:

Расход воды.
Технические расчеты.
Количество снимаемого тепла.
Расположения на площадке.
Химический состав оборотной и добавочной воды.

Градирни также можно классифицировать на сухие, испарительные и гибридные, в зависимости от требуемой температуры воды, предназначения охлажденной жидкости, а также по способу передачи тепла. В соответствии с областью применения, существуют следующие типы градирен:

Следует помнить также (в тех случаях, когда необходима градирня), что это оборудование, кроме преимуществ, имеет и недостатки. Рассмотрим их подробнее для каждого вида.

Башенные градирни

Агрегаты представляют собой самое эффективное оборудование, которое используется для охлаждения воды в системах с оборотным водоснабжением на промышленных предприятиях. Внутри такого аппарата тяга воздуха формируется естественным путем с помощью вытяжной башни, необходимой для циркуляции охлажденной воды. Объем охлажденной воды в такой градирне в несколько раз превышает тот, которым пользуется предприятие. Высота агрегата может составлять около 200 метров, а общая орошаемая площадь измеряется в 10 000 м 2 . Для охлаждения воды в башенной градирне требуются минимальные затраты. Она очень проста в эксплуатации. Градирню можно разместить в непосредственной близости к промышленному объекту. У данного агрегата есть только три недостатка. Это, в частности, высокая инерционность, сложность сооружения и большие расходы на строительство.

Испарительные агрегаты

Устройство градирни этого вида предусматривает наличие оросителя, двух теплообменников, бака для сбора воды, вентилятора, каплеотделителя, коллекторов разбрызгивающих устройств. У испарительной градирни существует ряд преимуществ. Это и экономия электроэнергии, которая доходит до 80%, небольшой расход материалов, надежность установки, минимальные затраты на ремонт. Срок эксплуатации испарительной градирни составляет около 30 лет. Из недостатков можно перечислить сложность очистки и промывки, нарастание водяного камня на поверхности труб.

Вентиляторные аппараты

Подача воздуха в таких системах производится с помощью одного или нескольких вентиляторов. За счет движения лопастей теплый воздух всасывается через входные окна, тем самым охлаждает воду. Жидкость стекает по стенам в большой резервуар; пары теплого воздуха выводятся в атмосферу с помощью диффузора и уносят с собой мельчайшие капли. Чтобы избежать потери большого объема в верхней части вентиляторной градирни должен быть установлен каплеуловитель. Вентиляторный аппарат позволяет быстро и качественно охладить воду. Такую градирню можно использовать в различных климатических и технических диапазонах. Она легка в эксплуатации и ремонте. Главный недостаток вентиляторной градирни - это большие затраты на электроэнергию.

Открытая градирня

Принцип работы в таких установках основан на естественной конвекции и ветре. Со всех сторон оросительные каналы огорожены жалюзи, которые не допускают вынос воды из бассейна. Открытые градирни в большой степени зависят от ветра. Поэтому не рекомендуется строить такие сооружения возле предприятий, которые нуждаются в сохранении постоянной температуры оборотной воды. Открытые градирни обладают большим охладительным эффектом. Из-за этого они могут быть размещены на крышах зданий или в качестве систем для кондиционирования. Открытые градирни работают с минимальными затратами электроэнергии. Но зато они нуждаются в высокой инерционности и больших площадях.

Сухие аппараты

В таких установках вода охлаждается воздушным путем при помощи нескольких теплообменников, и клапанов для слива. В качестве используются воздушные фильтры и насосы. Стенки радиатора передают тепло за счет теплопроводимости и конвекции. Вода внутри сухой градирни охлаждается при помощи атмосферного воздуха, который подается маломощным вентилятором, что предполагает экономию электроэнергии. Сухие агрегаты редко используются из-за малой глубины охлажденной воды. Радиатор, состоящий из алюминиевых и стальных трубок, выполняет задачу оросителя. Вода полностью изолирована от атмосферного воздуха, так как циркулирует только по закрытому контуру. Сухие градирни стоят в несколько раз дороже обычных. Но зато они не повышают влажности в атмосфере и не загрязняют ее химическими отходами.

Гибридные агрегаты

Такие установки предназначены для сухого и мокрого Для этого используется технология экологического отвода тепла в атмосферу. Башня и вентиляторы, которые расположены по всему периметру, охлаждают воду в сухой градирне. В такой установке сочетаются две или более секций теплообмена или различных поверхностей. в данном типе градирни происходит между воздухом через стенку и оборотной водой. При жарких климатических условиях воздух, предназначенный для охлаждения воды, заранее проходит предварительное увлажнение. А при низких температурах подается сухой воздух из атмосферы.

Вентиляторные градирни предназначены для эффективного охлаждения теплоносителя (в качестве которого выступает вода), в замкнутом контуре оборотного водоснабжения. В этих установках, а в некотором случае и сооружениях, посредством работы достаточно мощных вентиляторов осуществляется принудительная подача направленного воздушного потока непосредственно в оросительное пространство градирни или из него, в зависимости от классификации устройства. Применение этих приспособлений позволяет достаточно эффективно и без значительных затрат, понижать температуру воды, использующейся в системе охлаждения производственного, промышленного или строительного оборудования, установок ТВЧ , а также компрессоров, холодильных машин и систем кондиционирования воздуха.

Принцип работы и устройство

Испарительная вентиляторная градирня состоит из емкости , системы водораспределения , оросителя, по отверстиям которого проходит охлаждаемая вода, поддона, каплеуловителя и вентилятора. В нижней части емкости установлены воздухозаборные жалюзи .

Принцип работы вентиляторной градирни достаточно прост: теплоноситель (вода), из охлаждаемого оборудования поступает в установку, где в зависимости от ее разновидности, охлаждается, с помощью обдувающего или втягивающего потока воздуха. После прохождения полного цикла, охлажденная вода из поддона перекачивается в систему охлаждения оборудования. Испаряемая влага улавливается каплеуловителем и также возвращается в поддон аппарата.

В зависимости отнаправления движении воздушного потока, эти установки могут быть противоточными или поперечно-точными. В противоточных, воздух движется снизу вверх, навстречу воде, а в поперечно-точных, в поперечном направлении к движущейся по оросителю воде. В плане экономии электроэнергии на работу вентилятора и эффективности охлаждения теплоносителя, противоточные градирни являются наиболее выгодными.

Разновидности охладительных установок

Существует несколько разновидностей вентиляторных градирен, которые классифицируются в зависимости от способа передачи тепла, расположению вентиляторной установки и движению охлаждаемого воздуха.

Сухая градирня представляет собой установку, в котором вода, проходя по теплообменнику, охлаждается направленным потоком воздуха. Теплообменник или радиатор в этом аппарате исполняет роль оросителя. Вода в нем полностью изолирована от влияния воздуха, попадания в нее пыли и других загрязнений. В свою очередь, в атмосферу не происходит испарения влаги, тем самым отсутствует возможность выброса в окружающий воздух различных химических загрязнений. Стоимость таких охладителей, как правило, в несколько раз выше обычных испарительных установок.

В мокром типе такого охладителя, теплообменник с теплоносителем орошается водой, которая при частичном испарении понижает температуру радиатора, и как следствие – теплоноситель. Испаряемая влага задерживается каплеуловителем и возвращается в систему для повторного использования.

Совет:
на сегодняшний день использование только сухих или мокрых установок для охлаждения воды экономически нецелесообразно, в связи с влиянием на эти устройства температуры воздуха. В настоящее время налажен выпуск высокоэффективных гибридных установок, сочетающих в себе свойства сухих и мокрых аппаратов для охлаждения теплоносителя.

Преимущества использования таких приспособлений состоит в возможности поддерживать заданную температуру теплоносителя, посредством регулирования частоты вращения вентилятора и их высокой эффективности при достаточно низких энергозатратах.

Гради́рня - устройство для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного воздуха. Иногда градирни называют также охладительными башнями (англ. cooling tower ).

В настоящее время градирни в основном применяются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения теплообменных аппаратов (как правило, на тепловых электростанциях , ТЭЦ , АЭС ). В гражданском строительстве градирни используются при кондиционировании воздуха, например, для охлаждения конденсаторов холодильных установок, охлаждения аварийных электрогенераторов. В промышленности градирни используются для охлаждения холодильных машин, машин-формовщиков пластических масс, при химической очистке веществ.

Процесс охлаждения происходит за счёт испарения части воды при стекании её тонкой плёнкой или каплями по специальному оросителю , вдоль которого в противоположном движению воды направлении подаётся поток воздуха (вентиляторные градирни), а в случае с эжекционными градирнями охлаждение происходит за счёт создаваемой среды, приближенной к условиям вакуума специальными форсунками (обеспечивающими площадь тепломассообмена, каждая - 450 м² на 1 м³ прокачиваемой жидкости, представляющие собой принцип двойного действия, охлаждая распыляемую жидкость не только снаружи, но и внутри) и особенностями конструкции. При испарении 1 % воды, температура оставшейся массы понижается на 5,48 °C, а в случае с описанным эжекционным принципом охлаждения температура оставшейся массы понижается на 7,23 °C.

Основной параметр градирни - величина плотности орошения - удельная величина расхода воды на 1 м² площади орошения.

Основные конструктивные параметры градирен определяются технико-экономическим расчётом в зависимости от объёма и температуры охлаждаемой воды и параметров атмосферы (температуры, влажности и т. д.) в месте установки.

Использование градирен в зимнее время, особенно в суровых климатических условиях, может быть опасно из-за вероятности обмерзания градирни. Происходит это чаще всего в том месте, где происходит соприкосновение морозного воздуха с небольшим количеством теплой воды. Для предотвращения обмерзания градирни и, соответственно, выхода её из строя следует обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по поверхности оросителя и следить за одинаковой плотностью орошения на отдельных участках градирни (только для градирен с оросителем). Нагнетательные вентиляторы тоже часто подвергаются обледенению из-за неправильного использования градирни (для вентиляторных градирен). При использовании эжекционных градирен большая часть этих трудностей исчезает, потому что нет ни вентилятора, ни оросителя.

На ТЭЦ для охлаждения циркуляционной воды наиболее часто применяются градирни, при этом не требуется источник водоснабжения (река, озеро) расположенный вблизи станции. Их особенностью является компактность. Применяют градирни как при расширении КЭС (если невозможно развитие прямоточного или прудового охлаждения), так и при строительстве КЭС.

По способу перемещения воздуха градирни разделяются на башенные, вентиляторные и открытые, а по способу образования поверхности охлаждения – на плёночные, капельные, брызгальные. В зависимости от направления движения воды и воздуха градирни выполняются противоточные, поперечноточные и смешанного типа (рис. 11.5). В башенных градирнях движение воздуха создаётся вытяжной башней, в вентиляторных – вентилятором, а в открытых – естественным движением воздуха (ветром).

Для увеличения контакта воды с воздухом применяются оросительные устройства, которыми вода, подаваемая из конденсатора, разделяется на струи или капли и стекает вниз по щитам. Охлаждение воды происходит за счёт испарения и контакта с воздухом, поступающим в оросительные устройства через окна. Нагретый и насыщенный водяным паром воздух отводится из градирни.

В плёночных градирнях оросительное устройство выполняется в виде щитов, выполненных из досок, асбоцементных листов или пластмассовых элементов, выполненных в форме сот. Устанавливаются они вертикально или с небольшим уклоном. Плёнки нагретой в конденсаторах турбин воды стекают по листам и при соприкосновении с воздухом охлаждаются. Воздух движется между листами.

В капельных градирнях оросительное устройство выполняется из горизонтальных брусков треугольного или прямоугольного сечения, размещаемых в несколько рядов по высоте. Расположение брусков может быть коридорное, шахматное или каскадное. Капли воды падают с бруска на брусок и при соприкосновении с воздухом охлаждаются. В брызгальных градирнях вода распыливается соплами и в струях фонтанов охлаждается движущимся над брызгальном устройством воздухом. Охлажденная вода собирается в бассейне. Пленочные градирни имеют лучшие технические и экономические показатели благодаря большей поверхности охлаждения воды, стекающей в виде пленок по щитам и меньшему аэродинамическому сопротивлению

Для энергетики РФ характерно применение плёночных башенных градирен с естественной тягой. Вода циркуляционными насосами прокачивается через конденсатор турбин и подаётся к распределительным трубам, расположенным над оросительным устройством. Интенсивность охлаждения плёночной градирни по сравнению с капельной в 1,5÷2 paза выше. Вытяжные башни современных градирен выполнены из монолитного железобетона гиперболической формы. Ранее изготовлялись деревянными. Распределительные трубы пленочных градирен имеют сопла, распыливающие воду при давлении 0,015÷0,018 МПа. Основным размером градирни служит площадь оросительного устройства в горизонтальном сечении, которая достигает 4000÷6000 м 2 , иногда до 9000 м 2 . К оросительному устройству вода подаётся на высоту 9÷18 м, глубина бассейна - 2 м, высота вытяжной башни крупных градирен - 90÷150 м, диаметр выходного сечения - 45÷60 м.

Воздух поступает в нижнюю часть башни через окна высотой 3÷12 м, расположенные по ее периметру. Оросительные щиты выполняются высотой 120 и 250 см, ширина щитов 1,6 м, толщина - 5÷6 см, расстояние между щитами - 2,5 см.

Капельные градирни устанавливаются при неограниченной площади и применяются для охлаждения небольшого количества воды. В этих градирнях вода поступает в систему самотечных лотков, в днище которых установлены цилиндрические насадки. Под насадками расположены пластмассовые или фарфоровые тарелочки, с которых вода в виде струй и капель поступает на горизонтальные планки треугольного или прямоугольного сечения. По высоте они размещаются в несколько рядов. После них вода собирается в бассейне.

Капельно-плёночные градирни на периферии имеют оросительное устройство капельного типа, а в центральной части – устройство плёночного типа, имеющее более низкое гидравлическое сопротивление.

На ТЭЦ применяются крупные градирни площадью оросительного устройства (в горизонтальном сечении) 4000÷6500 м 2 и 9000 м 2 . Их производительность определяется по летнему режиму при расчётных теплофикационных параметрах пара. В зимнее время температура охлаждённой в градирне воды, не должна быть ниже 10÷12 °С, чтобы исключить обмерзание. Это обеспечивается перекрытием окон щитами и установкой по периметру градирни тепловой завесы.

Вентиляторные градирни применяют в южных районах. Их используют на передвижных электростанциях. Особенность вентиляторных градирен – повышенный эффект охлаждения и простота регулирования температуры охлаждаемой воды. Они имеют меньшие размеры, но расход электроэнергии значительно выше и составляет до 0,5÷0,7 % вырабатываемой энергии. Движение воздуха создаётся пропеллерным вентилятором с вертикальной осью и приводом от электродвигателя. Стоимость вентиляторных и башенных градирен примерно одинакова.

Открытые градирни имеют небольшую производительность и повышенные потери воды при уносе. Применяются на малых ТЭС.

Охлаждение воды в градирнях происходит в основном за счёт испарения. Количество G и теряемой при испарении воды связано с расходом G о.в охлаждающей воды следующим соотношением:

Отсюда доля g и теряемой при испарении воды

, (11.21)

т.е. около 2 % расхода циркуляционной воды. С учётом конвективного теплообмена потеря воды в градирне снижается до 1,2÷1,5 %.

За счет давление воды, создаваемого циркуляционными насосами, в системе с градирнями преодолевается высота подъёма, гидравлическое сопротивление конденсатора и трубопроводов; это давление составляет 0,2÷0,25 МПа и выше.

В связи с дефицитом воды перспективно применение воздушно-конденсационных установок системы Геллера-ФОРГО с поверхностными охладителями в сочетании с конденсаторами смешивающего типа (рис. 11.6). Особенностью схемы с поверхностными охладителями является то, что контур водоснабжения объединяется в конденсаторе с контуром питательной воды парогенераторов. Для охлаждения используется постоянная масса конденсата и чистой воды, проходящей в градирне внутри поверхностных алюминиевых охладителей, которые снаружи омываются воздухом. Охлаждающие колонки располагаются по периметру в нижней части башни в окнах для входа, охлаждающего воздуха. Если движение воздуха в градирне происходит за счёт естественной тяги, то она создаётся башней высотою 100 м и более.

Охлаждающая вода подаётся в конденсатор, конденсирует отработавший в турбине пар и затем делится на два потока: один подается на питание парогенераторов, а второй - на охлаждение в градирню.

Системы циркуляционного водоснабжения с сухими градирнями имеют высокую стоимость, однако их применение, перспективно из-за дефицита воды.

Схема системы оборотного водоснабжения с градирнями представлена на рис. 11.7.

Q , кДж/ч:

где G о.в и G и - расходы охлаждаемой и испаряемой воды, т/ч; t 1 и t 2 - температура воды на входе в градирню и выходе из нее, °С; с в – теплоёмкость воды, кДж/(кгК).

, т/(м 2 · ч)

где F a – активная площадь градирни, м 2 .

, кДж/(м 2 ч°С):

Удельная площадь градирен составляет 0,01÷0,02 м 2 /кВт, что в 300÷400 раз меньше по сравнению с площадью пруда-охладителя. Испарение воды приводит к увеличению концентрации солей в циркуляционной воде, и это требует применения продувки или химической обработки воды систем оборотного водоснабжения с градирнями. Для компенсации продувки и уноса воды в циркуляционную систему вводится добавочная вода.

) - устройство для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного воздуха. Иногда градирни называют также охладительными башнями (англ. cooling tower ).

В настоящее время градирни в основном применяются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения теплообменных аппаратов (как правило, на тепловых электростанциях , ТЭЦ , АЭС). В гражданском строительстве градирни используются при кондиционировании воздуха, например, для охлаждения конденсаторов холодильных установок, охлаждения аварийных электрогенераторов. В промышленности градирни используются для охлаждения холодильных машин, машин-формовщиков пластмасс, при химической очистке веществ.

Процесс охлаждения происходит за счёт испарения части воды при стекании её тонкой плёнкой или каплями по специальному оросителю, вдоль которого в противоположном движению воды направлении подаётся поток воздуха (вентиляторные градирни), а в случае с эжекционными градирнями охлаждение происходит за счёт создаваемой среды, приближенной к условиям вакуума специальными форсунками (обеспечивающими площадь тепломассообмена, каждая - 450 м² на 1 м³ прокачиваемой жидкости, представляющие собой принцип двойного действия, охлаждая распыляемую жидкость не только снаружи, но и внутри) и особенностями конструкции. При испарении 1 % воды, температура оставшейся массы понижается на 5,48 °C, а в случае с описанным эжекционным принципом охлаждения температура оставшейся массы понижается на 7,23 °C.

Как правило, градирни используют там, где нет возможности использовать для охлаждения большие водоёмы (озёра, моря).

Простой и дешёвой альтернативой градирням являются брызгательные бассейны, где вода охлаждается простым разбрызгиванием.

Характеристики

Классификация

В зависимости от типа оросителя, градирни бывают:

плёночные;
капельные;
брызгальные;
сухие.

По способу подачи воздуха:

вентиляторные (тяга создаётся вентилятором);
башенные (тяга создаётся при помощи высокой вытяжной башни);
открытые (атмосферные), использующие силу ветра и естественную конвекцию при движении воздуха через ороситель.
эжекционные, использующие естественный захват воздуха при распылении воды в специальных каналах.

По направлению течения сред (охлаждаемой воды и воздуха):

с противотоком (наибольший температурный перепад, наибольшее аэродинамическое сопротивление);
с перекрестным током (меньшее аэродинамическое сопротивление, меньше капельного уноса);
с смешанным током (конструкция градирни содержит и противоток и перекрестный ток).

Вентиляторные градирни до последнего времени были наиболее эффективны с технической точки зрения, так как обеспечивали более глубокое и качественное охлаждение воды, выдерживая большие удельные тепловые нагрузки (однако требуют затрат электрической энергии для привода вентиляторов). Эжекционные градирни выдерживают наибольшие гидравлические нагрузки и способны охлаждать воду с большим перепадом и с очень высоких температур (до 90 °С). Это обусловлено как отсутствием оросителя, так и большой суммарной площадью поверхности мелкодисперсных капель и высокими скоростями водо-воздушных потоков. Затраты электроэнергии на эксплуатацию систем оборотного водоснабжения с эжекционной градирней при грамотной организации схемы водоснабжения и автоматики не превышают затрат на типовые вентиляторные установки.

Самая производительная градирня в мире - градирня для АЭС Исар II в Германии . Она охлаждает 216 000 кубометров воды в час. Ее высота 165 м и основной диаметр 153 м.

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Такие сооружения можно увидеть практически в любом промышленном центре. Но далеко не все представляют себе, что же там происходит в этих "дымных" башнях.

Но давайте все же посмотрим на принцип работы и внутреннее устройство градирни .

Градирни - это специальные устройства для охлаждения большого количества воды посредством направленного потока воздуха. Также их называют охладительными башнями - это более понятно звучит.

Это одно из наиболее эффективных устройств для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Высокая башня создает ту самую тягу воздуха, которая необходима для эффективного охлаждения циркулирующей воды. Вытяжные башни служат для создания естественной тяги благодаря разности удельных весов воздуха, поступающего в градирню, и нагретого воздуха, выходящего из градирни.

Под оросителем располагается водосборный резервуар. Вода подается в водораспределительное устройство по размещаемым в центре градирни стоякам. Благодаря высокой башне одна часть испарений возвращается в цикл, а другая – уносится ветром. Из-за этого в округе не образуется сырости, тумана и обледенений в зимнее время, хотя возможно появление льда вокруг оросительных устройств.

Градирни служили для добычи соли выпариванием. В настоящее время эти сооружения используются для незначительного охлаждения теплой воды. «Незначительное» означает, что после градирни вода не становится ледяной, как в чиллере (+7 градусов) . Температура поступающей воды в градирню - около 40-50 градусов, после градирни - 25-30 градусов (в лучшем случае) .

Необходимость охлаждать теплую воду возникает, если того требует технологический процесс на производстве или в случае охлаждения воды для чиллера с водяным конденсатором.

Градирни бывают двух типов: собственно градирни и «сухие градирни» (« drycooler » / «драйкулер») .

ТЭC, АЭС, промышленные предприятия потребляют огромное количество технической воды, прежде всего, для охлаждения узлов и агрегатов. Вода при этом, естественно, нагревается. Поскольку зачастую вода двигается по замкнутому контуру (т. е. не сливается в реку, а снова идет для охлаждения агрегатов) , ее следует охладить. Это нужно, прежде всего, для повышения эффективности охлаждения - чем холоднее вода, тем лучше она будет охлаждать оборудование.

Для целей частичного охлаждения воды применяются градирни .

Принцип работы градирни достаточно прост. Процесс охлаждения в градирнях происходит за счет частичного испарения воды и теплообмена с воздухом. Вода в градирне стекает по оросителю сбегает каплями или тонкой плёнкой. В это время вдоль оросителя проходят потоки воздуха. существует такая закономерность: в градирнях при испарении 1 % воды температура оставшейся понижается на 6 С. Потеря жидкости восполняется за счет внешнего источника. Причем свежая вода при необходимости подвергается обработке (фильтрации).

Наиболее сложным элементом башенной градирни является вытяжная башня, конструкция которой в основном определяется материалом, из которого ее сооружают.
Горячая вода поступает в градирню, где в зависимости от типа и конструкции градирни, происходит ее охлаждение, до необходимой температуры. Охлаждение воды может осуществляться:

Обратным потоком атмосферного воздуха (вентиляторные градирни);

За счет распыления горячей воды форсунками на специальный наполнитель с развитой площадью, по которому вода растекается тонкой пленкой и за счет медленного ее течения - охлаждается (башенные, атмосферные градирни);

За счет распыления воды в специальных каналах и естественном захвате атмосферного воздуха (эжекционные градирни).

В любом случае вода вступает в контакт с воздухом, которому отдает часть своего тепла и тем самым, понижая свою температуру. Приобретя необходимую температуру, вода поступает обратно для охлаждения теплообменных аппаратов или других приборов, у которых необходимо снизить температуру.

Типы градирен

По типу системы орошения, градирни можно разделить на:

Плёночные;

Капельные;

Брызгальные;

По принципу подачи атмосферного воздуха, градирни делят на :

Вентиляторные, когда подача воздуха осуществляется вентиляторами.

Преимущества: качественное, быстрое охлаждение воды

Недостатки: большие энергозатраты

Башенные, когда тяга воздуха создаётся при помощи специальной конструкции башни и ее высоты

Преимущества: невысокие энергозатраты

Недостатки: медленное охлаждение воды

Открытые или атмосферные градирни, которые используют силу ветра и естественное движение воздушных масс при движении через башню

Преимущества: практически отсутствие энергозатрат

Недостатки: медленное охлаждение воды, большие размеры

Эжекционные, в которых применяется метод распыления воды в специальных каналах с естественным захватом воздуха

Преимущества: быстрое охлаждение воды за счет создания вакуума

Недостатки: высокие энергозатраты.

По направлению движения воды и воздуха :

Противоточные

Преимущества: в таких градирнях создается наибольший перепад температур и соответственно теплопередача за счет большого аэродинамического сопротивления.

Недостатки: большой капельный унос, особенно ощутим при недостатке возмещения оборотной воды и в густозаселенных местах;

Перекрестные

Преимущества: меньше капельного уноса.

Недостатки: невысокое аэродинамическое сопротивление;

Смешанные

Используется как противоток так и перекресный ток.

Башенную градирню целесообразно использовать на больших промышленных предприятиях. Площадь сечения башни должна занимать не менее 30-40% площади оросителя. Башни градирен средней и малой производительности могут иметь очень разнообразную форму: цилиндрическую, усеченного конуса или в виде усеченной многогранной пирамиды. Башенные градирни обычно выполняются в виде оболочек гиперболической формы, которая оптимальна по условиям внутренней аэродинамики и устойчивости.

Вытяжные башни работают в очень тяжелых условиях: оболочка башен находится под воздействием влажного теплого воздуха в градирне и холодного воздуха снаружи в зимний период, на внутренних поверхностях образуется конденсат. Таким образом, важен выбор материала.
В башенных градирнях конвекция воздуха осуществляется за счет естественной тяги или ветра. Высота градирен, изготовленных из бетона, может достигать 100 метров. Площадь орошения в таком случае будет достигать 3500 кв.м. В основном, башенные градирни используются для охлаждения больших объемов воды ТЭС или АЭС.

Плюсы башенных градирен :
экономичность (не нужна электроэнергия);
простота эксплуатации;
размещение близко к промышленному объекту.

Минусы:
большая площадь для постройки;
большая стоимость.

Схемы башенных градирен с различным характером движения воздуха в оросителе приведены на рис. Оросительные устройства во всех приведенных градирнях выполняют капельного, капельно-пленочного или пленочного типа. В настоящее время в основном строят градирни с пленочными и капельно-пленочными оросителями с противоточным движением воздуха, обладающие наибольшей охлаждающей способностью.

Опыт применения железобетона в градирнях показывает, что оболочки башен вследствие насыщения бетона изнутри влагой и многократного замерзания и оттаивания его под влиянием температур наружного воздуха в зимний период интенсивно разрушаются. Металлические каркасно-обшивочные башни строят в районах с суровым зимним климатом. Они имеют пирамидальную форму с основанием в виде многоугольника или квадрата.

Деревянный каркас используют в градирнях, имеющих небольшую площадь.

форма поверхности которую описывает трубу в трехмерном пространстве называется параболический гиперболоид - поверхность второго порядка! Вода сбрасывается в фокусе фигуры и эффективность этой формы вычислена математически - то есть тот самый уникальный случай когда была сначал теория математическая, а потом практика

формула элементарна

Ну а вот как там все выглядит внутри: