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 Мж, 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 GВ, 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 Мж, 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.
