Термодинамические циклы и правила регулирования систем оборотного водоснабжения с испарительными охладителями

Abstract

Проведен анализ существующей нормативной документации по проектированию башенных и вентиляторных градирен. Показано, что эта документация устарела и требует совершенствования. Такие критерии эффективности охладителей систем оборотного водоснабжения (СОВ) как коэффициент массообмена, фактор эффективности оросителя и графики охлаждения утратили свое практическое значение и не могут выполнять поставленную задачу. Для анализа работы СОВ с разными охладителями введены термодинамические циклы, строящиеся в координатах Температура-Время. В качестве интегрального показателя их эффективности предлагается использовать термодинамический КПД СОВ, определяемый как отношение изменения температуры охлаждаемой в охладителе воды к ее конечной температуре. Приведены схематичные термодинамические циклы СОВ с градирней, брызгальным бассейном и прудом-охладителем и проведен всесторонний анализ специфических особенностей их эксплуатации. Сформулированы три правила регулирования СОВ: 1) При вводе и выводе мощностей теплообменного оборудования необходимо сохранять равенство результирующей разности температур в охладителях и нагревателях циркуляционной воды; 2) Изменение гидравлической нагрузки на охладитель без снижения его эффективности допускается только в пределах рабочей зоны его индивидуальной характеристики; 3) Падение термодинамического КПД СОВ в проектных производственных и погодных условиях свидетельствует о необходимости проведения надлежащего техобслуживания или ремонта соответствующего оборудования. На основе предложенных термодинамических циклов и их анализа проведена сравнительная оценка градирен, брызгальных бассейнов и прудов-охладителей. Указаны основные неисправности испарительных охладителей, влияющие на оценку эффективности работы СОВ и требующие их своевременного устранения.

Проведено аналіз існуючої нормативної документації з проектування баштових і вентиляторних градирень. Показано, що ця документація застаріла і потребує вдосконалення. Такі критерії ефек- тивності охолоджувачів систем оборотного водопостачання (СОВ) як коефіцієнт масообміну, фа- ктор ефективності зрошувача і графіки охолодження втратили своє практичне значення і не мо- жуть виконувати поставлене завдання. Для аналізу роботи СОВ з різними охолоджувачами введені термодинамічні цикли, що будуються в координатах Температура-Час. В якості інтегрального по- казника їхньої ефективності пропонується використовувати термодинамічний ККД СОВ, який ви- значається як відношення зміни температури охолоджуваної в охолоджувачі води до її кінцевої те- мпературі. Наведено схематичні термодинамічні цикли СОВ з градирнею, бризкальним басейном і ставком-охолоджувачем та проведено всебічний аналіз специфічних особливостей їх експлуатації. Сформульовано три правила регулювання СОВ: 1) при введенні і виведенні потужностей теплооб- мінного обладнання необхідно зберігати рівність результуючої різниці температур в охолоджувачах і нагрівачах циркуляційної води; 2) зміна гідравлічного навантаження на охолоджувач без зниження його ефективності допускається тільки в межах робочої зони його індивідуальної характеристики; 3) падіння термодинамічного ККД СОВ в проектних виробничих і погодних умовах свідчить про не- обхідність проведення належного техобслуговування або ремонту відповідного обладнання. На осно- ві запропонованих термодинамічних циклів та їх аналізу проведено порівняльну оцінку градирень, бри- зкальних басейнів і ставків-охолоджувачів. Вказано основні несправності випарних охолоджувачів, що впливають на оцінку ефективності роботи СОВ і потребують їх своєчасного усунення. Ключові слова:

The analysis of existing regulatory designing documents on chimney-type and mechanical-draft water cooling towers is carried out. It is shown the documents are out of date and to be improved. The efficiency criteria for water circulating systems (WCS), such as the mass transfer coefficient, efficiency factor of fill packing and cooling curves are lost their applied significance and no condition to solve appropriate problems. To analyze WCS with different coolers, the thermodynamic cycles in the Temperature-Time plot are introduced. The thermodynamic efficiency of WCS, which is equal to temperature difference to cooled water temperature ratio is proved as the integral efficiency index. Diagrammatical thermodynamic cycles for WCS with a cooling tower, sprinkling basin or cooling pond are adduced and comprehensive analysis of their specific operation features is carried out. Three rules for WCS control are formulated: 1) When putting into operation and removal from service of a heat exchanging equipment, it is necessary to observe the equation of a resulting water temperatures drop in both heaters and coolers; 2) The cooler hydraulic load variation without its efficiency decrease, is allowed only within the operation range of its individual performance; 3) The WCS thermodynamic efficiency drop under production and ambient conditions is an evidence necessity to fulfill required maintenance or to repair proper equipment. On the basis of the suggested thermodynamic cycles and their analysis a comparative estimation of cooling towers, the sprinkling basin and cooling ponds is carried out. The transpiration coolers disrepairings which influence the WCS operation efficiency require their timely elimination are indicated.