Брызгальных бассейнов

фонтанов. Охлаждение циркуляционной воды происходит в результате испарения части воды, а также конвективной теплоотдачи воздуху. Испарение и теплоотдача протекают интенсивно вследствие того, что при разбрызгивании создается большая поверхность соприкосновения капель с воздухом. При больших скоростях ветра охлаждение улучшается, но часть капель уносится за пределы бассейна. Для восполнения потерь циркуляционной воды от уноса и испарения к бассейну подводится свежая вода. Потеря воды в брызгальных бассейнах в результате испарения составляет от 1 до 3%, а от уноса она может превышать 3%. Охлажденная вода из бассейна направляется в конденсаторы.

в насадке на тонкие струи (в. капельных градирнях) или стекает в виде тонких пленок по деревянным щитам (в пленочных). Над насадкой сооружается деревянная или железобетонная башня, создающая тягу и увеличивающая скорость воздуха, проходящего через насадку. Циркуляционная вода охлаждается в градирне в результате испарения и конвективного теплообмена с охлаждающим воздухом. Охлажденная вода из нижнего бассейна перекачивается циркуляционными насосами в конденсаторы турбин. В градирнях вода охлаждается лучше и унос мелких капель воды значительно меньше, чем в брызгальных бассейнах. В некоторых больших установках у градирен вместо башни, создающей движение воздуха, устанавливают вентиляторы; при этом улучшается охлаждение воды, но эксплуатационные расходы возрастают вследствие расхода электрической энергии на питание электродвигателей вентиляторов.

Расход охлаждающей воды через конденсатор турбины блока мощностью 300 МВт составляет 36000 м3/ч. На ТЭС применяются прямоточная и оборотная системы водоснабжения. В качестве охлаждающей воды при прямоточной системе в большинстве случаев используется вода из рек и озер, реже - из морей. Такая же вода применяется для подпитки оборотной системы. Оборотное водоснабжение требует меньшего расхода природной воды, но оно менее благоприятно по условиям коррозии трубок конденсатора турбин: вследствие испарения воды (примерно 2 %) в градирнях и брызгальных бассейнах шламо- и солесодержание охлаждающей воды выше, чем при прямоточной системе. По этой же причине увеличивается возможность карбонатного накипеобразования. Оба эти фактора способствуют развитию кислородной коррозии не-только трубок, но и металла водяных камер, так как контактирующая с ними охлаждающая вода полностью насыщена воздухом.

Системы охлаждения газа можно оснащать аппаратами охлаждения различных типов. Различают две основные схемы: одноконтурная и двух -контурная. В одноконтурной схеме газ охлаждается воздухом или водой, которые затем удаляются в окружающую среду. В двухконтурной схеме газ охлаждается, как правило, водой, которая, в свою очередь, охлаждается в теплообменных аппаратах различных конструкций, градирнях или брызгальных бассейнах. Сочетание этих двух схем в способе охлаждения газа и воды составляет принципиальную схему охлаждения на компрессорных станциях. На линейных КС охлаждение газа осуществляется после его компримирования в нагнетателях перед поступлением в линейную часть. Это связано с тем, что более эффективное охлаждение осуществляется при высоких температурах газа, резко уменьшается требуемая поверхность охлаждения, а следовательно, эксплуатационные и капитальные затраты на системы охлаждения.

Часовой расход свежей воды для подпитки составляет 4—5% общего количества циркулирующей воды в час при применении градирен и 6—9% при брызгальных бассейнах.

Большинство авторов, изучавших теплосъем в брызгальных бассейнах, обращали внимание на необходимость изучения характера процесса тепло- и массообмена, аэродинамики в области б (рис. 1.7) [17, 35]. Характерным для этой области является допущение о стабильности параметров водного и воздушного потоков. Предполагается, что плотность орошения для всего бассейна одинакова.

Наиболее радикальным решением вопроса интенсификации охлаждения в брызгальных бассейнах является максимально возможное сокращение области стабилизированных характеристик, а в лучшем случае — ее исключение. Поэтому разрабатываются конструкции брызгальных бассейнов главным образом на основе высокопроизводительных разбрызгивающих устройств (модулей), плановая компоновка которых представляет собой кольцо, эллипс («стадионная дорожка»), узкую U-образную петлю и т. п. При этих схемах области стабилизированных аэротермических параметров минимальны, а при значительном расстоянии между разбрызгивателями, в один — два раза превышающем радиус разбрызгивания, эта область отсутствует. Таким образом, на основании проведенных исследований подтверждается снижение эффективности охлаждения в брыз-

Высокопроизводительный брызгальный бассейн для тепловых, а особенно для атомных станций может эффективно работать лишь тогда, когда его проект научно обоснован, что требует выполнения комплексных исследований, в состав которых входят натурные наблюдения на действующих брызгальных бассейнах и наблюдения за состоянием пограничного слоя атмосферы. Для получения надежных данных, обосновывающих новые конструктивные решения охладителя, прежде всего необходимы методика экспериментальных исследований и расчетный метод, с помощью которых можно было бы оценить уровень охлаждения различных по производительности, конфигурации, схемам компоновок разбрызгивающих устройств брызгальных бассейнов, прогнозировать их охлаждающую способность и проектировать бассейн с заданными характеристиками.

В течение нескольких последних лет во ВНИИГ имени Б. Е. Веденеева на полигоне крупномасштабных исследований в Нарве проводились гидротермические исследования различных типов одиночных разбрызгивающих устройств, используемых в брызгальных бассейнах. Ограниченные размеры экспери-. ментальной установки и относительно небольшие расходы горячей воды не позволяют исследовать взаимодействие факелов разбрызгивания при групповом расположении сопл, а на основании результатов исследований одиночных разбрызгивателей малой производительности весьма сложно выбрать их оптимальную компоновку в брызгальном бассейне.

На рис. 2.23 приведена обобщенная номограмма температур охлажденной воды для всех испытанных конструкций брызгаль-ных устройств и взятые из литературных источников результаты испытаний брызгальных бассейнов и других конструкций разбрызгивателей, которые могут быть использованы в брызгальных бассейнах большой производительности. В частности, здесь приведены номограммы температур охлажденной воды брызгальных бассейнов Ладыжинской ГРЭС и Черниговской ТЭЦ. Эти брызгальные бассейны оборудованы соплами Б-50 (плановая компоновка). Расстояние между соплами в брыз-гальном бассейне Черниговской ТЭЦ 4X11 м, Ладыжинской ГРЭС 6X10 м. Размеры секций бассейнов соответственно 62Х Х142 м (две секции) и 100X600 м (шесть секций). Конструкция разбрызгивающего устройства типа Цн-200 разработана сотрудниками Харьковского института инженеров транспорта имени С. М. Кирова. Испытания конструкции проведены на крупномасштабном стенде Запорожской АЭС, получена соот-

Математическая модель процесса взаимодействия капельного потока с воздушной средой приземного слоя атмосферы, приведенная в гл. 2, не учитывает спектр капель в факелах разбрызгивания. Тепловые и аэродинамические характеристики учитывались экспериментально определяемыми объемными коэффициентами тепло- и массоотдачи. Создание математической модели факела разбрызгивания значительно расширяет возможности математического моделирования изучаемого процесса. С помощью уравнения движения одиночной капли в поле сил тяжести и заданной функции распределения капель по размерам были рассчитаны локальные скорости капель как функция времени [12]. По траекториям капель и дальности их полета определялась локальная плотность орошения. Результаты расчетов показали, что протяженность области выноса капель хтах существенно зависит от скорости ветра: при w = = 2 м/с *тах = 20,5 м; если w = 18 м/с, то хтах = 2380 м и при этой скорости ветра 95% осадков выпадает на расстоянии 231 м. Непосредственные наблюдения за выпадением капель на небольших брызгальных бассейнах и брызгальных каналах [27, 39] показали, что на расстоянии 2 — 6 м от границы бассейна обнаружены ледовые образования, имеющие вид торосов высотой 0,7 м; ледяная корка и изморозь покрывали участок

Для проектирования и эксплуатации сушильных, вентиляцион-но-увлажнительных, а также охлаждающих устройств (градирен, брызгальных бассейнов) необходимо знать свойства влажного воздуха. В сушильных камерах сушильным агентом является подо-' гретый воздух, поглощающий Влагу из высушиваемого материала. Подогрев воздуха осуществляется в калориферах.

Если земельные участки стоят дорого, можно устроить брызгальный бассейн — он занимает меньшую площадь, чем пруд-охладитель. Работает брызгальный бассейн по тому же принципу, но испарение, происходящее в результате контакта воды с атмосферным воздухом, становится гораздо интенсивнее, так как тепловая вода разбрызгивается над поверхностью бассейна; вот почему бассейн занимает лишь 5 % площади, которая потребовалась бы для устройства пруда-охладителя. Повышению интенсивности теплоотдачи в значительной мере способствуют продолжительное время пребывания капелек воды в воздухе и взаимное перемещение капель и воздушного потока. Разбрызгивающие сопла, от конструкции которых существенно зависит охладительный эффект бассейна, обычно расположены на высоте 2— 3 м от водной поверхности. Потери разбрызгиваемой воды от уноса ветром, как правило, очень велики, но их можно уменьшить, поставив жалюзийныс ограждения. Расчету и конструированию брызгальных бассейнов было посвящено очень мало исследований; почти нет ни аналитических, ни эмпирических данных на эту тему.

Итак, самый дешевый способ отвода сбросной теплоты — прямоточное водоснабжение, а другие методы (устройство прудов-охладителей, брызгальных бассейнов, применение испарительных и сухих градирен) становятся все более и более дорогостоящими.

замкнутой системы (оборотной) с помощью градирен или брызгальных бассейнов.

Рассмотрены методы исследований, обоснование выбора конструкций брызгальных бассейнов и градирен. Даны рекомендации по совершенстввванию охладителей этого типа. Приведены расчетные зависимости и номограммы температур охлажденной воды, влияние охладителей различных конструкций на окружающую среду.

Брызгальный бассейн со стационарными водораспределительными устройствами требует меньших капитальных вложений и может быть возведен в более короткие сроки, чем современные башенные градирни той же производительности. На простоту и надежность брызгальных бассейнов в эксплуатации, на их сейсмо- и ураганоустойчивость, небольшую потребность в электроэнергии указывают в своих работах практически все исследователи как в нашей стране, так и за рубежом. Однако у высокопроизводительных брызгальных бассейнов имеется серьезный недостаток, который заключается в низком эффекте охлаждения со стороны подветренной части бассейна.

Термические исследования брызгальных градирен, в частности их капельных водных потоков, выполнялись по методике определения коэффициентов тепло- и массоотдачи пленочных оросительных устройств градирен. Это вполне допустимо, так как для капель в газовом потоке и для плоских продольно омываемых поверхностей действительны одни и те же законы. Рассматривая проведенные обширные исследования капель воды и капельных потоков, можно отметить, что результаты работ Л. С. Лейбензона, Н. А. Фукса, Г. Н. Абрамовича, Д. Н. Вырубова, Р. С. Бортковского, Л. А. Кляко и других авторов содержат весьма ценный материал для анализа термодинамики капель брызгальных градирен и брызгальных бассейнов. Ими были исследованы физика процесса каплеобразования, устойчивость капель, влияние внешней среды на кинематику, тепло-.и массоотдачу, аэродинамика капель, методы фиксации крупности капель, анализ структуры капельного потока. Частично результаты этих работ использованы при исследованиях разбрызгивающих устройств, определении коэффициентов тепло-.и массоотдачи и аэродинамического сопротивления, для оценки выносимого расхода воды и т. п. Эти работы существенно повлияли на методическую основу проводимых исследований.

Применение этого типа охладителя сдерживалось противоречивыми мнениями о его охлаждающей способности. Например, в [15] содержится следующее указание: «брызгальные бассейны надлежит применять при невысоких требованиях к эффекту охлаждения воды»; А. Видомский [46]: «брызгальный бассейн имеет тот же самый КПД, что и вентиляторная градирня»; Д. Гофман [40]: «открытые атмосферные брызгальные системы охлаждения привлекательны тем, что благодаря высокой эффективности теплообмена при прямом контакте капель и воздуха они занимают меньшую площадь, чем водохранилища-охладители, и более приемлемы по капитальным затратам, чем градирни»; В. Хебден и А. Шах [39] пришли к выводу, что «при сбросе теплоты брызгальные бассейны являются наилучшим решением, -поскольку обеспечивается прекрасный баланс между экономическими соображениями, требованиями по предотвращению теплового загрязнения окружающей среды и социальными требованиями», и далее «вредные воздействия бассейнов на окружающую среду можно устранить путем тщательной проработки проекта и использования всех преимуществ гибкой эксплуатации». Как отмечает Л. Д. Берман [9], «из 209 энергоблоков на введенных, строившихся и намечаемых к строительству АЭС в США только для четырех энергоблоков намечалось применение брызгальных каналов». Таким образом, к приведенным оценкам брызгальных бассейнов следует относиться с осторожностью.

Вопросы, связанные с эффективностью брызгальных бассейнов, настолько сложны, что до сих пор нет единого мнения ни по тео/ретическому общему решению, ни по методическому плану постановки эксперимента, поэтому каждая из изложенных точек зрения посвящена конкретной системе в конкретных обстоятельствах (при индивидуальных значениях температурных и расходных характеристик, геометрических, конструктивных параметров, требованиях эксплуатации).

В настоящее время стоит задача создания брызгальных бассейнов производительностью до 1 млн. м3/ч. Каждый из брызгальных бассейнов малой, средней и большой производительности может иметь свои индивидуальные компоновочные и конструктивные решения как отдельных элементов, так и бассейна в целом. С учетом опыта строительства и исследований, проведенных в последние годы, конструкции брызгальных бассейнов условно можно подразделить на три типа:

конфигурацию факела разбрызгивания. Расчетный напор воды на такое разбрызгивающее устройство задается 0,1—0,15 МПа. Использование брызгальных бассейнов для оборотных систем водоснабжения мощных ТЭС и АЭС возможно лишь при выполнении широких исследований всего комплекса задач, связанных с тепло- и массоотдачей и аэродинамикой бассейна в сочетании с анализом результатов теоретических и экспериментальных исследований, проведенных ранее.

Рекомендуем ознакомиться:

Бактерицидная облученность

Бездефектного изготовления

Безмоментного состояния

Безопасное производство

Безопасному обслуживанию

Безопасность трубопроводов

Безопасности оборудования

Безопасности проведения

Безопасности учитывающий

Безотказности долговечности

Безразмерный позиционный

Меню:

Главная страница Термины