Градирня – это теплообменный аппарат для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного возуха

Пример 3. Для данных примера 1 выполнить аэродинамический расчет четырехсекционной вентиляторной градирни.
Вход воздуха для четырехсекционной градирни показан на рис. 10.

Рисунок 10 – Вход воздуха в четырехсекционную градирню
Для крайних секций вход осуществляется через три окна, для средних – через два окна (размер оросителя ab = 44 м, высота воздуховходных окон h_ок = 2 м, длина воздухораспределителя a = 4 м). Большее значение сопротивления будет для средних секций, в которых величина площади окон составляет f_ок = 2∙h_ок∙a = 2∙2∙4 = 16 м².
Предварительно выбран водоуловитель из волнистого асбоцемента
(№4, рис. 2, табл. П.4) и вентилятор 1ВГ25.
Номинальная подача вентилятора (табл. П.9) составляет
V_в=120 тыс. м³/ч =33,33 м³/с.
Участок 1.

w₁ V_в f_ок 33,33 16  2,1 м/с.
₁ = 0,55.
₁_вw₁² 0,551,2 2,1²
P₁   1,46 Па.
2 2
Участок 2.
₂  0,1 2,510^5 3600 g_ж  0,1 2,510^5 36001,94  0,275,
где g_ж = 1,94 кг/(м²с) – плотность орошения, полученная в тепловом расчете.
₂  ₂l 0,275∙2=0,55,
здесь в формулу подставляется половина длины воздухораспределителя, т.к. градирня противоточная, т.е. l = 2 м.
w₂ =w₁/2=2,1/2= 1,05 м/с.
2вw22 0,551,21,052
P2    0,36 Па.
2 2
Участок 3.
^₃ =0,5.
f_ор = ab = 44 = 16 м.

w₃ V_в f_ор  33,33 16  2,1 м/с.
₃_вw₃² 0,51,2 2,1²
P₃   1,3 Па.
2 2
Участок 4.
Для выбранного оросителя (№4, рис. 2, табл. П.4) выписываем геометрические характеристики: S₁ = 50,1 мм;  = 7мм и коэффициенты
_с.ор=7,4; k_ор= 1,08 м²·с/кг .
k₃=(S₁ – ) / S₁=(50,1 – 7) / 50,1 = 0,86.
^f₀  ^f_ор^k₃  16∙0,86 = 13,76 м².

1
₄  0,5 f^f_op⁰   0,5 1 k_з  = 0,5(1 – 0,86) = 0,07.

w₄ ^V_в ^f₀  33,33 13,76  2,4 м/с.
4вw42 2
P₄   0,07 1,2 2,42  0,25 Па.
2
Участок 5.
₅  ₅h_ор ^ _с.ор  k_ор g_ж  h_ор =(7,4 + 1,08∙1,94) 2,44 = 23,2,
где h_ор = 2,44 – величина, определенная в результате теплового расчета.
w₅  w₃  2,1 м/с.
5вw52 2
Р₅   23,21,2 2,12  60,4 Па.
2
Участок 6.
₆ = 0,5(1 – k₃)² = 0,5(1 – 0,86)² = 0,01.
w₆ = w₄ = 2,4 м/с.
6вw62 2
Р₆   0,011,2 2,42  0,03 Па.
2
Участок 7.
Определяем площадь проходного живого сечения градирни в плоскости труб водораспределительного устройства.
f_тр.  (a  d_п.т.)n_р.т. d_р  d_п.т. b  (4  0,185)90,057  0,1854 2,7 м².
fор.тр.  fор  fтр. 16  2,7= 13,3 м2.
Таким образом, f_ор.тр f_ор 13,3 16 = 0,83.

₇  0,5 1,3_1 f^ор.трf_ор 2 ^ f_ор.трf^ор 2  0,5 1,31 0,83² ^_ 0,¹83^_²  0,84.
w₇  w₅= 2,1 м/с.
7вw72 2
Р₇   0,841,22,12  2,22 Па.
2
Участок 8.
Для выбранного водоуловителя ₈ = 4,5 (рис. 5 д, табл. П.8).
w₈ = w₅ = 2,1 м/с.
8вw82 2
Р₈   4,51,2 2,12 11,7 Па.
2
Участок 9.
Для вентилятора марки 1ВГ25 (рис. 6, табл. П.10):
D₃ = 2520 мм, D₂ = 3000 мм, l_к = 390 мм, l_к D₂ = 0,13.
 D₂  D₃  3000  2520 _о
к  2arctg 2lк   2 arctg 2390  к = 63 .
₉ =0,17 (табл. П.12).
w₉  4V_в D₃²  433,3 3,142,52² 6,7 м/с.
9вw92 2
Р₉   0,17 1,26,72  4,56.
2
9
Рполн  Рi 
i1
=1,46  0,36 1,3 0,25 60,4  0,03 2,22 11,7  4,56 82,3 Па.
По характеристике вентилятора 1ВГ25 (рис. П.13) с наклоном лопасти  = 15^о получаем при Р_полн = 82,3 Па: мощность вентилятора N_в = 6,4 кВт; подача V = 155 тыс. м³/ч, т.е. больше номинального расхода, принимаемого в тепловом расчете. Это значит, что наверняка будет обеспечен отвод от воды тепловой мощности Q при расчетных параметрах и геометрических характеристиках градирни.

РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ВОДЫ

При охлаждении воды в градирнях всегда происходит потеря воды за счет испарения, уноса капельной влаги с уходящим воздухом, на продувку с целью ограничения солесодержания охлаждающей воды и из-за дренажа. Потери воды необходимо компенсировать соответствующим расходом добавочной воды.
Предположив, что вся теплота отнимается от воды только за счет испарения, можно записать
Gи.ж r Gжcpжtж . (14)
Отсюда доля испарившейся воды G_и.ж в процентах от общего расхода циркуляционной воды равна
G_и.ж G_ж 100  c_pжt_ж r 100  t_ж a,
где a  c_pж r 100.
Можно примерно оценить величину коэффициента а. Приняв среднюю температуру воды в градирне 30 ^оС, по табл. П.15 находим r = 2430 кДж/кг, а С_р = 4,174 кДж/(кг К). Тогда
a  c_pж r 100 = 4,174/2430·100 = 0,17 1/К.
В действительности, благодаря наличию теплоотдачи соприкосновением, особенно значительной при низких температурах наружного воздуха, величина этого коэффициента несколько меньше расчетной. Для учета этого эффекта при расчете потерь воды на испарение в зависимости от температуры наружного воздуха рекомендуются 3, стр. 107; 7, стр. 239 значения коэффициента a (табл. 2).
Таблица 2 – Значения коэффициента a при расчете количества испарившейся воды

Температура наружного воздуха 1, °С	30	20	10	0
Коэффициент a, 1/К	0,15	0,14	0,12	0,1

Таким образом, можно найти значение потерь воды в результате испарения как G_и.ж  aG_ж .