книги / Общая химическая технология.-1

По всему периметру в нижней части корпуса имеются отверстия для проникновения через них внутрь градирни атмосферного воздуха.

Движущей силой естественной конвекции является разность атмосферных давлений вне башни и внутри нее (∆Р). Согласно основному уравнению гидростатики,

∆Р = ∆ρв g H,

где ∆ρв – разность плотностей атмосферного воздуха за пределами градирни и внутри нее, Н – высота градирни.

Из этого уравнения видно, что для увеличения ∆Р необходимо увеличить ∆ρв и Н.

Воздух в градирне при контакте с диспергированной теплой водой насыщается водяными парами. При этом он интенсивно отбирает у воды теплоту испарения и тем самым снижает ее температуру. Максимальное охлаждение воды возможно до так называемой температуры мокрого термометра (tм.т), которая зависит от параметров атмосферного воздуха (относительной влажности и температуры).

Одновременно с увлажнением воздуха уменьшается и его плотность. Это объясняется тем, что водяные пары имеют меньшую молекулярную массу и, согласно закону Клайперона – Менделеева, меньшую плотность, чем сухой воздух. Благодаря этому внутри градирни создается разрежение и туда устремляется более плотный атмосферный воздух. Возрастанию разрежения, согласно приведенному уравнению, способствует также увеличение высоты градирни.

Величина ∆ρв может быть равна нулю только при относительной влажности атмосферного воздуха 100 %. По этой причине градирни хуже работают в периоды года с высокой влажностью атмосферного воздуха. Напротив, наиболее благоприятные условия создаются при низкой относительной влажности воздуха.

Примерно 60–70 % количества тепла отнимается от воды за счет частичного ее испарения. Остальное количество отводится за счет разности температур теплой воды и более холодного воздуха.

61

Для увеличения межфазной поверхности и интенсификации процесса испарения воду разбрызгивают. При этом возрастает также время падения капель. Однако при чрезмерном диспергировании резко увеличивается брызгоунос. Степень испарения воды в градирнях может достигать 3–5 %. Чем выше степень испарения, тем выше эффективность работы градирни.

В этих градирнях вода охлаждается всего на 10–15 °С. Более современными являются градирни с принудительной конвекцией

(рис. 7).

Рис. 7. Схема градирни с принудительной конвекцией воздуха: 1 – корпус; 2 – осевой вентилятор; 3 – насадка

Здесь подача воздуха внутрь градирни осуществляется принудительно вентиляторами. Чаще всего для этих целей используют осевые (пропеллерные) вентиляторы. В них направление движения воздуха параллельно оси вращения пропеллера. Преимуществами осевых вентиляторов перед центробежными являются простота конструкции, большая производительность (подача) и высокий

62

КПД. Это обеспечивает большую кратность воздухообмена (отношение количества подаваемого воздуха к объему градирни).

Благодаря наличию насадки вода медленно стекает сверху вниз в виде пленки и успевает хорошо охладиться (примерно на

15–25 °С).

Такие градирни более компактны и эффективны. Их работа в меньшей степени зависит от метеорологических условий. Однако они требуют затрат электроэнергии и большего обслуживания.

В настоящее время разрабатываются и применяются еще более современные, так называемые безвентиляторные, градирни. В них засасывание охлаждающего воздуха осуществляется за счет эжекционного эффекта, создаваемого высокоскоростной струей самой охлаждаемой воды.

Свойства воды по мере ее длительного использования в водооборотных циклах ухудшаются. При контакте с атмосферным воздухом она загрязняется различными частицами (пылью и др.), насыщается сравнительно хорошо растворимыми кислородом и углекислым газом. Вследствие частичного испарения в градирнях увеличивается содержание солей в воде и ее жесткость. В результате вода загрязняется, повышается коррозионная активность воды, в ней развиваются различные микроорганизмы и водоросли и т.д.

Все эти негативные факторы необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации систем оборотного водоснабжения: воду следует очищать, обрабатывать различными реагентами (умягчать, обеззараживать и т.п.). Во избежание чрезмерного накопления нежелательных примесей часть оборотной воды необходимо постоянно выводить из оборота (производить так называемую продувку), заменяя ее свежей водой.

Эффективность работы водооборотных циклов оценивается различными критериями, важнейшим из которых является коэффициент использования воды K:

K = Qз −Qсб ,

Qз

63

где Qз и Qсб – количество забираемой свежей воды и сбрасываемой в водоем сточной воды.

На передовых предприятиях величина K превышает 90 %. Для снижения расхода воды на предприятиях в последние годы все шире используются аппараты воздушного охлаждения различных конструкций.

Список рекомендуемой литературы

1.Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология: учеб. для вузов. – 3-е изд., перераб. – М.: Академкнига, 2007. – 528 с.

2.Общая химическая технология: учеб. для вузов: в 2 ч. / под ред. И.П. Мухленова. – 5-е изд., стер. – М.: Альянс, 2009. Ч.1: Тео-

ретические основы химической технологии / И.П. Мухленов

[и др.]. – 2009. – 256 с.

3.Общая химическая технология: учеб. для вузов: в 2 ч. / под ред. И.П. Мухленова. – 5-е изд., стер. – М.: Альянс, 2009. Ч. 2: Важнейшие химические производства / И.П. Мухленов [и др.]. – 2009. – 263 с.

4.Расчеты химико-технологических процессов: учеб. пособие для высшего и среднего специального образования / А.Ф. Туболкин [и др.]; под ред. И.П. Мухленова. – 3-е изд. – Киев: Интеграл, 2007. – 245 с.

64

Учебное издание

ЗАГИДУЛЛИН Сафар Хабибуллович

ОБЩАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Учебное пособие

Редактор и корректор Е.В. Копытина

Подписано в печать 30.05.11. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 4,25. Тираж 100 экз. Заказ № 103/2011.

Издательство Пермского государственного технического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.

Тел. (342) 219-80-33.

65