Задачи конструкторского теплового расчета изложены выше.
Рассмотрим порядок конструкторского теплового расчета градирни.
2.2.1. По температуре наружного воздуха и относительной влажности определяют влагосодержание и энтальпию (
, 
) воздуха
, кг/кг, (2.1)
где В – барометрическое давление, Па;
РНАС – давление насыщенного водяного пара при температуре q1,Па; (прил.5)
, Дж/кг (2.2)
2.2.2. Теоретический (соответствующий полному насыщению на выходе из градирни парами воды) относительный расход воздуха через градирню равен:
, кг/кг, (2.3)
где 
- коэффициент, учитывающий долю теплоты, отведенной от воды за счет частичного испарения;
h2, x2 – энтальпия и влагосодержание воздуха на выходе из градирни при температуре q2 и относительной влажности j2=100%, Дж/кг и кг/кг.
2.2.3. Температура воздуха на выходе из градирни q2 при относительной влажности воздуха j2=100% может быть определена по формуле [1]
, (2.4)
где 
упругость пара при температурах воды t1 и t2, Па;
Р1, Р2 - парциальное давление водяного пара в воздухе при температурах q 1 и q2, Па;
;
- упругость пара при средней температуре охлаждаемой и охлажденной воды, Па;
Анализ уравнения (2.4) показывает, что в левой и правой части находится температура 
2. Уравнение (2.4) решается графическим путем подбором этой температуры. Построим график q2 (расчетное) = f(q2) – принятое значение. По оси абсцисс будем откладывать расчетное значение 2, а по оси ординат – принятое. Точка пересечения полученной кривой с прямой линией, проходящей через начало координат под углом 450С к осям, определит искомое значение q2. Произведенные действия показаны на рис.2.1.
Ось 
Ось Х
Рис.2.1. К расчету температуры воздуха q2
Действительный расход воздуха в башенных градирнях принимается равным теоретическому расходу. В вентиляционных градирнях действительный расход воздуха определяется по технико-экономическим расчетам. Сопоставляются капитальные затраты на поверхность охлаждения и стоимость электроэнергии на привод вентилятора. 
2.2.4. Поверхность тепломассообмена градирни с пленочным оросителем определяется по выражению:
, м2, (2.5)
где bХ – коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности влагосодержаний, кг/м2 ∙с ∙кг/кг;
bХ=1.61∙В∙bР;
bР – коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности парциальных давлений, кг/м2 ∙с∙Па.
В уравнении (2.5) величина DhСР – средний энтальпийный напор. В случае противоточного движения воздуха и охлаждаемой воды определяется DhСР зависимостью:
, Дж/кг, (2.6)
где Dh1 = 
- разность энтальпий воздуха на стороне входа воды, Дж/кг;
Dh2 = 
- разность энтальпий воздуха на стороне выхода воды, Дж/кг;
- энтальпия насыщенного воздуха парами воды у поверхности жидкости соответственно при температуре охлаждаемой и охлажденной воды, Дж/кг;
, Дж/кг; (2.7)
h2 – энтальпия воздуха на выходе из градирни, Дж/кг;
; (2.8)
- энтальпия насыщенной водяными парами воды при температуре tm=0.5(t1+t2), Дж/кг;
Коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности парциальных давлений, определяется из критериального уравнения [1] 
, (2.9)
где dэ – эквивалентный диаметр канала, м;
DР – коэффициент диффузии, отнесенный к градиенту парциального давления, кг/м∙с∙Па;
, (2.10)
где T – абсолютная средняя температура воздуха в градирне, К;
А,n – коэффициенты в критериальном уравнении, которые выбираются в зависимости от критерия режима движения (табл.2.1)
, (2.11)
где nвоз – коэффициент кинематической вязкости воздуха при средней температуре, м2/с.
Таблица 2.1
| Re < 104 | A=0.0008 | n=1,18 |
| Re>104 | A=0.028 | n=0.8 |
Эквивалентный диаметр dэ принимается равным двум расстояниям между соседними щитами – b. Рекомендуется b = 0.02 – 0.05.
Скорость воздуха W0 определяется относительно поверхности движущейся пленки, т.е. при противотоке, W0=WB+WЖ, (2.12)
где WB - абсолютная скорость воздуха, м/с;
WЖ – абсолютная скорость жидкостной пленки, м/с.
Величина WЖ может быть найдена в зависимости от гидравлической нагрузки и средней температуры воды. Ориентировочно WЖ = 0.2-0.25 м/с.
Выбор скорости воздуха производится из расчета
, м/с (2.13)
где q ³ 0,0235 кг/м ∙с – величина удельной гидравлической нагрузки на один погонный метр каждой стороны щитов (в горизонтальном направлении),
соответствующая устойчивому поддержанию пленки жидкости на всей поверхности щитов;
rВ – плотность воздуха при средней температуре, кг/м3.
Правильность выбора скорости воздуха определяется последующим расчетом высоты оросителя. Если по каким-либо соображениям полученная высота оросителя не удовлетворяет расчетчика, то необходимо изменить скорость воздуха в сторону, приводящую к желаемому изменению высоты оросителя.
2.2.5. Для капельного оросителя градирни рассчитывается объем:
, м3 (2.14) bXV – объемный коэффициент массоотдачи определяется по эмпирической формуле
, кг/(м3∙с) (2.15)
где рекомендуется принимать плотность орошения в пределах gЖ=0.7 – 2 кг/м2∙с; А= 0,292; m=0.53; n=0.39; Скорость воздуха для расчета bXV по формуле (3.15) определяется по зависимости
, м/с, (2.16)
где варьируя величиной gЖ и соответственно скоростью воздуха, можно менять расчетную высоту оросителя.
2.2.6. Определяются основные размеры оросителя градирни. Для противоточной пленочной градирни размеры оросителя подсчитываются при помощи следующих формул:
живое сечение оросителя (проходное сечение для воздуха)
, м2 (2.17)
общая высота оросителя (щитов)
, м (2.18)
активная площадь оросителя прищитовой конструкции
, м2. (2.19) где аh – коэффициент, учитывающий влияние неравномерности распределения воды и воздуха, принимается равным 1.1 – 1.3;
МВ – расход воздуха по тепловому расчету, кг/с.
aF – коэффициент, учитывающий площадь, занятую под стойками, колоннами и другими элементами строительной конструкции; aF =1.1 – 1.2.
Рис.2.2. Схематичное изображение оросителя пленочной градирни.
2.2.7. Определение конструктивных размеров противоточного капельного оросителя сводится к подсчету его активной площади Fор и высоты решетника hор:
(2.20)
где скорость воздуха WВ отнесена к полному сечению оросителя. Коэффициент аh имеет тот же смысл, что и для пленочного оросителя.
