Исходные данные для теплового расчета

Тепловой расчет охладительной воды может производиться по формулам испарительного охлаждения, теплообмена, эмпирическим уравнениям и графикам охлаждения [1,2,3,4,5]. Согласно прил. 1,2 задаются конструктивные параметры градирни.

В расчетной практике различают конструкторский и поверочный тепловой расчет охладителя.

Основной задачей конструкторского теплового расчета охладителей является определение площади тепломассообмена или объема, числа типовых охладителей, необходимых для обеспечения заданного охладительного эффекта.

В поверочном тепловом расчете охладителей предусматривается при известных типах и геометрических размерах охладителей, определение гидравлической нагрузки при заданных температурах воды или же обеспечение охладительного эффекта при заданных тепловой и гидравлической нагрузке.

Для теплового конструкторского расчета охладителей необходимо иметь следующие исходные данные: гидравлическую нагрузку или общий расход охлаждаемой воды М_ж, кг/с; тепловую нагрузку Q, Вт; температуру охлажденной воды t₂, ⁰C, барометрическое давление В; расчетную скорость ветра W, м/с, если охладитель открытого типа; расчетный расход воздуха одного вентилятора G_В, кг/с (для вентиляторных градирен);

параметры наружного воздуха – температура сухого воздуха по сухому термометру q₁, ⁰С, и относительную влажность j₁ в долях единицы или % (для испарительных охладителей). Вместо j₁ может быть задана температура воздуха по влажному термометру t₁, ⁰С. По двум заданным параметрам определяется третий параметр по диаграмме, расчетным способом по формуле или психрометрическим таблицам, приведенным в прил. 3.

Величина расчетной подачи воздуха вентилятором устанавливается аэродинамическим расчетом вентиляторной градирни, который может предшествовать тепловому расчету.

Гидравлическая и тепловая нагрузки и температура воды на выходе из градирни дают возможность определить перепад температур воды (ширину зоны охлаждения):

и расчетную температуру воды на входе в охладитель t₁ = t₂ + Dt.

Гидравлическая и тепловая нагрузки определяются на основе тепловых балансов охлаждаемых водой аппаратов-холодильников, конденсаторов и т.п. При этих расчетах весьма важным является определение оптимальных значений температуры t₁, до которой должны охлаждаться технологические потоки в аппаратах, и температуры t₂, поступающей из охладителя воды. Выбор более низких температур t₁ и t₂ ведет к увеличению размеров теплообменной аппаратуры, в частности охладителей, а выбор более низкой температуры t₂ при заданном значении t₁ - к уменьшению размеров теплообменных аппаратов при увеличении размеров охладителей и эксплуатационных затрат (в вентиляторных градирнях расход электроэнергии).

Значительное повышение t₁ в результате увеличения разности t₁ - t₂ или увеличения t₂ может повлечь за собой снижение качества продукции, уменьшение производительности установок и т.п.

Целесообразно определять температуру t₁ и t₂ , а иногда и расход охлаждающей воды М_ж, исходя из технико-экономической оптимизации.

Для определения расчетных параметров наружного воздуха можно пользоваться имеющимися табличными данными или кривыми длительности стояния среднесуточных температур и влажности атмосферного воздуха для района строительства охладителей по данным многолетних наблюдений (не менее чем за 5-10 лет). В прил. 4 приведены среднесуточные значения q₁ и j₁ летнего периода.

При отсутствии данных о среднесуточной температуре и влажности воздуха в летние месяцы по многолетним колебаниям или длительности стояния этих параметров для теплового расчета охладителей могут быть использованы средние температура и влажность в 13 ч. для наиболее жаркого месяца. При этом к температуре воздуха по влажному термометру рекомендуется прибавлять 1-3 ⁰С в зависимости от технологии производства.