Видели высокие башни возле электростанций? Из них идет пар, и многие думают, что это дым. На самом деле это градирни. Они охлаждают воду на производстве.
В Украине градирни есть на всех крупных ТЭЦ и АЭС. Без них станции просто не смогут работать. Давайте разберемся, как работает градирня и почему это так важно.
Градирни купить мы рекомендуем только у проверенных инжиниринговых компаний в Украине!
Что такое градирня и зачем она нужна
Градирня — это большая охлаждающая установка. Ее задача проста: понизить температуру горячей воды.
На производстве вода нагревается. Она забирает тепло от оборудования, турбин, реакторов. Если эту воду не охладить, она станет непригодной для повторного использования. А брать каждый раз новую воду из реки — дорого и вредно для природы.
Вот тут и помогает градирня. Она охлаждает воду, и ее можно снова пускать в работу. Экономия воды получается огромная — до 95%.
Принцип работы градирни: как это происходит
Принцип работы градирни основан на испарении. Помните, как после душа вам становится прохладно? Вода испаряется с кожи и забирает тепло. Градирня работает точно так же, только в масштабах завода.
Вот что происходит внутри:
- Горячая вода поступает наверх башни
- Оттуда она стекает вниз по специальным решеткам
- Снизу поднимается воздух (сам или его гонят вентиляторы)
- Вода разбивается на мелкие капли
- Капли контактируют с воздухом
- Часть воды испаряется и уносит тепло
- Охлажденная вода собирается внизу
Температура падает на 10-15 градусов. Иногда и больше.
А что за пар идет из башни? Это просто водяной пар. Не дым, не вредные выбросы. Чистый H2O в газообразном состоянии.
Типы градирен и их особенности
Градирни бывают разные. По способу движения воздуха их делят на два основных типа.
Вентиляторные градирни
Здесь воздух гонят вентиляторы. Такие градирни компактные, их ставят прямо на крышах зданий или рядом с производством. Вентилятор может стоять внизу (нагнетать воздух) или наверху (вытягивать).
Плюсы: можно регулировать мощность, занимают мало места. Минусы: нужно электричество для вентиляторов, шумят.
Башенные градирни
Это те самые высокие башни, которые мы видим издалека. Воздух в них движется сам, за счет разницы температур. Горячий воздух легче холодного, он поднимается вверх. Внизу создается разрежение, и свежий воздух засасывается снизу.
Такая конструкция называется естественной тягой. Никаких вентиляторов, все работает само. Но башня должна быть высокой — от 30 до 100 метров.
Кстати, на Запорожской АЭС градирни высотой 150 метров. Это как 50-этажный дом.
Градирни принцип работы: детальный разбор процесса
Теперь копнем глубже. Градирни принцип работы включает несколько физических процессов одновременно.
Теплообмен
Когда горячая вода встречается с холодным воздухом, происходит теплообмен. Тепло переходит от воды к воздуху. Это как когда вы греете руки над кружкой чая — тепло переходит от кружки к вашим рукам.
Испарение
Часть воды превращается в пар. На это нужна энергия. Откуда она берется? Из самой воды. Вода отдает свое тепло на испарение и охлаждается.
Знаете что? На испарение уходит всего 1-2% воды. Остальные 98-99% возвращаются в систему охлажденными.
Конвекция
Воздух у поверхности воды нагревается и поднимается вверх. На его место приходит свежий холодный воздух. Получается постоянное движение, как кипение в кастрюле.
Таблица эффективности охлаждения
| Тип градирни | Понижение температуры | Расход воды на испарение | Высота сооружения |
| Вентиляторная горизонтальная | 5-10°C | 0.5-1% | 3-8 м |
| Вентиляторная вертикальная | 8-12°C | 1-1.5% | 8-15 м |
| Башенная с естественной тягой | 12-18°C | 1.5-2.5% | 30-150 м |
| Открытая брызгательная | 3-7°C | 2-3% | 2-5 м |
Оросительные устройства — сердце градирни
Внутри градирни стоит оросительное устройство. Это система пластин, решеток или сеток. Ее задача — разбить воду на мелкие капли и увеличить площадь контакта с воздухом.
Раньше использовали деревянные решетки. Сейчас ставят пластиковые блоки. Они легкие, не гниют, служат 15-20 лет.
Чем мельче капли, тем лучше охлаждение. Представьте: большая капля охладится медленно. А тысяча маленьких — быстро, потому что площадь контакта больше.
Некоторые современные градирни используют пленочное орошение. Вода течет тонкой пленкой по поверхности пластин. Площадь контакта получается огромная.
Где применяют градирни в Украине
Градирни стоят везде, где нужно охлаждать большие объемы воды.
Электростанции
Тут градирни охлаждают воду после турбин. На ТЭЦ из турбины выходит пар температурой 30-40°C. Его нужно снова превратить в воду и охладить. Иначе цикл не замкнется.
На Ривненской АЭС работает 4 градирни. Каждая охлаждает 40 тысяч кубометров воды в час. Это как 16 олимпийских бассейнов каждый час.
Металлургия
Доменные печи, прокатные станы — все это греется. Нужно охлаждение. Комбинат «АрселорМиттал Кривой Рог» использует несколько десятков градирен разных размеров.
Химическая промышленность
Реакторы, дистилляционные колонны требуют охлаждения. На «Одесском припортовом заводе» стоят мощные градирни для производственных нужд.
Кондиционирование
Крупные торговые центры, офисные здания используют чиллеры с градирнями. Правда, там установки маленькие, не как на заводах.
Как выбрать градирню: практические советы
Если вы выбираете градирню для производства, учтите несколько моментов.
Климат региона
В южных областях Украины жарко летом. Нужна мощная система. В Полтавской или Черниговской области можно обойтись меньшей мощностью.
Влажность тоже важна. Во влажном климате испарение идет хуже. Градирня будет работать менее эффективно.
Объем воды
Посчитайте, сколько воды нужно охлаждать в час. Умножьте на коэффициент запаса 1.2-1.3. Так вы получите нужную производительность.
Наличие места
Башенная градирня занимает много места и нужен высокий фундамент. Зато работает бесплатно — электричество не потребляет.
Вентиляторная компактная, но тратит энергию. Посчитайте, что выгоднее на длинной дистанции.
Качество воды
Если вода жесткая, с солями, будет образовываться накипь. Понадобится система водоподготовки или частая чистка.
А вот интересный факт: на некоторых производствах в градирни добавляют специальные реагенты. Они не дают развиваться бактериям и водорослям. Ведь теплая вода — отличная среда для микроорганизмов.
Обслуживание градирен
Градирня требует ухода. Раз в год нужен осмотр. Проверяют оросители, корпус, трубопроводы.
Что может сломаться?
Вентиляторы изнашиваются. Подшипники выходят из строя от влаги. Оросители забиваются мусором, листьями, накипью.
В башенных градирнях может появиться трещина в бетоне. Это опасно, нужен ремонт.
Чистка
Два раза в год градирню чистят. Убирают мусор, промывают оросители, удаляют накипь. Если этого не делать, эффективность падает на 30-40%.
На крупных станциях есть целые службы, которые занимаются только градирнями. Люди работают там постоянно.
Преимущества и недостатки разных систем
Каждый тип имеет свои плюсы и минусы. Вот краткое сравнение.
Башенные градирни
Плюсы: не нужно электричество, надежные, служат 50-60 лет. Минусы: дорогие в строительстве, занимают много места, долго строятся.
Вентиляторные градирни
Плюсы: компактные, быстро монтируются, можно регулировать мощность. Минусы: тратят электричество, вентиляторы ломаются, шумят.
Открытые градирни
Плюсы: самые простые и дешевые. Минусы: низкая эффективность, большие потери воды, зависят от ветра.
Экология и градирни
Многие волнуются: не вредят ли градирни природе? Давайте разберемся.
Водяной пар
Пар из градирни — это обычная вода. Никаких вредных веществ. Он поднимается вверх и превращается в облака. Иногда возле градирен идет небольшой дождик — это конденсируется пар.
Экономия воды
Без градирен пришлось бы брать воду из рек и сбрасывать горячую обратно. Это убивает рыбу и растения. Градирня экономит до 95% воды. Берем из реки только на долив — компенсировать испарение.
Шум
Вентиляторные градирни шумят. Уровень шума 60-80 децибел. Это как оживленная улица. Поэтому их ставят подальше от жилых районов.
Бактерии
В теплой воде градирни могут развиваться легионеллы. Это опасные бактерии. Поэтому воду обрабатывают хлором или ультрафиолетом.
Современные технологии
Инженеры постоянно улучшают градирни. Вот несколько новинок.
Гибридные системы
Летом работает естественная тяга. Зимой или в безветрие включаются вентиляторы. Получается экономия энергии.
Сухие градирни
В них вода не контактирует с воздухом напрямую. Она течет по трубкам, а воздух обдувает снаружи. Как радиатор в автомобиле. Нет потерь воды на испарение, но охлаждение слабее.
Умное управление
Датчики следят за температурой воды и воздуха. Компьютер регулирует скорость вентиляторов, расход воды. Экономия энергии до 20%.
Интересные факты о градирнях
А теперь немного необычной информации.
Самая высокая градирня в мире стоит в Германии на ТЭС Niederaussem. Высота 200 метров. Диаметр основания 140 метров.
В Украине самые большие градирни на Запорожской АЭС. Высота 150 метров.
Градирни часто показывают в фильмах как заводы с «дымом». На самом деле это пар. Чистый и безвредный.
Некоторые градирни красят в яркие цвета. Или разрисовывают граффити. В Германии есть градирня, расписанная огромной картой мира.
Выводы
Теперь вы знаете, как работает градирня. Это простое и гениальное устройство. Оно помогает экономить воду, защищает природу и делает возможным работу крупных предприятий.
Принцип работы градирни основан на испарении и теплообмене. Горячая вода разбивается на капли, контактирует с воздухом, частично испаряется и охлаждается.
Существуют разные типы градирен. Выбор зависит от климата, объема воды, наличия места и бюджета.
Градирни нуждаются в обслуживании. Регулярная чистка и осмотр продлевают срок службы и сохраняют эффективность.
Эти сооружения — важная часть современной промышленности. Без них не работали бы электростанции, заводы, системы кондиционирования. И хотя градирни кажутся простыми, в них заложены десятилетия инженерной мысли.
