Расчет оборотной системы водоснабжения

В промышленном водоснабжении основную роль играют системы оборотного водоснабжения. Нагретая в теплообменных аппаратах оборотная вода охлаждается в градирнях, брызгальных бассейнах, водохранилищах (прудах) — охладителях или других устройствах и циркуляционными насосами снова подается в цикл.

При этом она многократно и последовательно подвергается различным физико-химическим воздействиям – изменяет температуру, аэрируется, в некоторых случаях загрязняется и частично теряется вследствие испарения и капельного уноса в атмосферу. Испарение части воды вызывает постепенное повышение ее минерализации.

Вода становится коррозионно-активной, способной к отложению минеральных солей, постепенно в ней накапливаются пыль и продукты коррозии. Поэтому для восполнения потерь оборотной воды и восстановления ее качества системы получают подпиточную воду.

Оборотное водоснабжение можно осуществить в виде единой системы для всего промышленного предприятия либо в виде отдельных циклов для отдельного цеха или группы цехов.

В обычных системах оборотного водоснабжения, где циркулирующая вода не загрязняется технологическими продуктами, повышение минерализации предотвращается продувкой (сбросом части оборотной воды) и пополнением системы подпиточной свежей водой из природных источников, которая проходит необходимую очистку и корректировку состава.

В зависимости от качества оборотной воды и требований, предъявляемых к качеству потребляемой воды, часть общего расхода оборотной воды может подвергаться обработке (умягчению, обессоливанию, удалению взвесей и т.п.) с последующим возвращением ее в систему.

Вместо свежей воды для подпитки можно использовать дочищенную до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедших биологическую очистку, либо промышленные стоки после достаточно глубокой локальной физико-химической очистки.

Подпитка замкнутых систем свежей водой допускается в случае, если недостаточно очищенных сточных вод для восполнения потерь воды.

Схема оборотной системы водоснабжения с охлаждением воды и подпиткой свежей водой из водоема представлена далее.

ОХЛ – система охлаждения воды; НС – насосная станция;

Q – расход оборотной воды;

Q ₁ – потери воды при испарении;

Q ₂ – потери воды при разбрызгивании;

Q ₃ – потери воды при продувке

Рис. Схема оборотной системы водоснабжения

Потери воды на испарение при охлаждении Q ₁ , м 3 /ч, определяются по формуле

где К_исп – коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи испарением в общей теплоотдаче, принимаемый для брызгальных бассейнов и градирен в зависимости от температуры воздуха (по сухому термометру), а для водохранилищ (прудов )- охладителей в зависимости от естественной температуры в водотоке;

Δ t – перепад температур воды, о С ;

Q – расход оборотной воды, м 3 /ч.

Перепад температур воды равен

где t ₁ – температура воды, поступающей на охладитель (пруд, брызгальный бассейн, градирню); t ₂ – температура охлажденной воды.

Температура воздуха t _возд , о С

Методика расчета и подбора оборудования оборотного водоснабжения

Назначение и область применения

Градирня пленочная вентиляторная с щелевой насадкой типа ГПВ предназначена для охлаждения воды, используемой в теплообменных аппаратах при оборотном способе водоснабжения. Она может быть применена для охлаждения конденсаторов холодильных машин, охлаждение компрессоров, систем кондиционирования воздуха, установок ТВЧ и другого технологического оборудования, в котором тепло необходимо отводить посредством охлождающей воды.

Градирня обеспечивает паспортную холодопроизводительность при температуре воздуха по мокрому термометру 18 0 С. При этом разность между температурой охлажденной воды и температурой воздуха по мокрому термометру не превышает 8 0 С.

Подбор градирни

Подбор градирни при привязке и к местным метеорологическим условиям с учетом требований к температуре охлажденной воды и гидравлической нагрузкиведется по методике, разработанной ВНИХИ. На графике (1) показана зависимость температуры охлажденной воды от температуры воздуха по мокрому термометру для различных удельных нагрузок, отнесенных к сечению градирне F м 2 . С учетом максимального экономического эффекта градирен температуру воды на выходе выбирают такой, чтобы она была на 5-80С выше температуры мокрого термометра.

Порядок подбора

1. Зная тепловую нагрузку на теплообменный аппарат, Q ккал/час,подбирается наиболее близкая по производительности градирни.

2. Определяется удельная тепловая нагрузка на градирню q ккал/час*м 2

F составляет: для ГПВ-20М=0.44м2

3. По удельной тепловой нагрузке и температуре воздуха по мокрому термометру для данной местности определяется температура охлажденной воды по графику (1).

4. Расход воды G_ж, тепловая нагрузка Q и температура воды на выходе из градирни t₂ дают возможность определить период температуры воды:

и расчетную температуру воды на входе в градирню t₁:

График охлаждения воды в градирнях позволяет решить также обратную задачу. По температуре охлажденной воды и температуре мокрого термометра определить тепловую производительность градирни.

Таблица 7.4 — Технические характеристики вентиляторных градирен типа ГВП

Показатели	Модель градирни
ГПВ-20М	ГПВ-40М	ГПВ-80	ГПВ-160
Производительность по теплу (ккал/час)/кВт	20000/23	40000/46	80000/93	60000/186
Расход циркулирующей воды, м3/час
Охлаждение воды, 0С
Расход свежей воды, л/час
Расход воздуха, м3/час
Площадь поперечного сечения, м2	0,44	0,96	1,88	3,92
Диаметр отверстия в форсунках, мм
Количество форсунок, шт
Мощность вентилятора, кВт	0,8	0,8	2,2	3,0
Число оборотов электродвигателя вентилятора, об/мин.
Сопротивление градирни, мм.вод.ст
Масса градирни, кг
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм

Примерная схема присоединения градирни типа ГВП с промежуточным баком к охлаждаемому оборудованию

1 – вентиль запорный; 2 – насос центробежный; 3 – водомер; 4 – термометр; 5 – манометр пружинный; 6 – градирня; 7 – охлаждаемое оборудование; 8 – промежуточный бак.

Внешний вид градирни типа ГВП: 1- корпус; 2- вентилятор; 3- бак; 4- ороситель; 5- отбойный слой; 6- водораспределитель; 7- патрубок для перелива воды; 8- патрубок для подачи охлажденной воды к охлаждаемому оборудованию; 9-смотровое окно; 10- сливная пробка.

Габаритный чертёж градирни ГПВ-80.

Таблица 7.4.2 — Технические характеристики градирни «Росинка –50/60»

Наименование показателя (параметра)	Значение показателя (параметра)
1 Расход воды, м 3 /ч
2 Разность** температуры воды на входе и на выходе, °С
3 Гидравлическая нагрузка на 1 м 2 градирни, м 3 /(ч*м 2 )	15,6	18,7
4 Тепловая нагрузка *, кВт (Мкал/ч)	348,9	(300)
5 Давление воды на входе в градирню, кПа (м.вод.ст.)	30(3)	— 70(7)
6 Количество водоразбрызгивающих сопел
7 Капельный вынос, %, не более	0,01
8 Потери воды на испарение, %, не более	1,0
9 Емкость приемного бака, м 3	2,6
10 Вентилятор осевой, модель	ВО-06-300-ЮБ
11 Мощность электродвигателя вентилятора, кВт	3,0
12 Число оборотов электродвигателя, об/мин
13 Уровень шума ***, дБА, не более
14 Габаритные размеры: длина, ширина, высота, м	2,2×1,7×3,6
15 Масса, кг, не более: — без воды — при максимальном наполнении водой
*При температуре воздуха 19 °С по смоченному термометру (25 °С по сухому термометру) и его относительной влажности 60% ** При температуре воды на входе в градирню 32 °С *** На расстоянии 10 м от градирни со стороны вентилятора

Рисунок 7. — Схема оборотного водоснабжения

а) одноконтурная б) двухконтурная

1 — градирня; 2 – насос; 3 – теплообменник; 4 – бак-резервуар

Рисунок 7. — Схема градирни «Росинка»

1 – основание; 2 – верхний корпус; 3 – вентилятор; 4 – водораспределитель; 5 – водоразбрызгивающее сопло; 6 – верхний люк; 7 – нижний люк; 8 – верхний оросительный ярус; 9 – нижний оросительный ярус; 10 – обечайка вентилятора; 11 – приемный бак; 12 – патрубок сливной; 13 – решетка; 14 – опорная петля; 15 – уплотнитель; 16 – окно ввода электрокабеля; 17 – напорный патрубок.

Дата добавления: 2016-04-06 ; просмотров: 6110 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Расчет системы оборотного водоснабжения

Общий расход воды в оборотной системе складывается из расходов воды в промежуточных и концевых воздухоохладителях, а также в конденсаторах ХМ систем осушки воздуха станции. Учитываются также расходы воды в маслоохладителях и цилиндрах компрессоров.

I) вычисляются тепловые нагрузки теплообменников — водопотребителей:

а) тепловая мощность промохладителя Q_по:

= 174,1 кВт;

б) тепловая мощность концевого охладителя ВОК Q_B0K:

= 145,4 кВт;

в) тепловая мощность конденсатора холодильной машины системы осушки Q_к = 52,83 кВт определена в расчете цикла ХМ;

2) вычисляются расходы воды в указанных аппаратах соответственно:

= 8,31 кг/с (л/с);

= 6,94 кг/с (л/с);

= 2,52 кг/с(л/с),

где с_w = 4,19 кДж/(кг∙К) — теплоемкость воды;

3) вычисляется суммарное потребление воды в компрессорной установке с учетом расхода воды на охлаждение масла и цилиндров компрессора:

= 19,55 кг/с (л/с),

или в объемных единицах :

=70,37м 3 /ч;

4) общий расход оборотной воды на компрессорной станции равен:

= 99,7 кг/с (л/с).

или в объемных единицах:

= 351,9 м /ч

Оценивается ориентировочно необходимая площадь поперечного сечения пленочного оросителя вентиля горной градирни F’_ор:

где g’_ор — первоначально принятая плотность орошения, м 3 /(м 2 ∙ч).

Выбирается секционная вентиляторная градирня [1] типа «Союзводоканалпроекта» с поперечным сечением секции в 16 м 2 (см. табл. 2 приложения).

То есть при количестве секций n_сек = 3 F_ор = 48 м 2 . Тогда действительная плотность орошения g_ор составляет:

Температура оборотной воды на выходе из градирни оценивается по номограммам [3] и составляет:

=17,7 °С при t_м.т = 11 °С и при t_м.т = 19,5 °Сt_w1 = 25,1 °С, т. е. она практически совпала со значением предварительного расчета;

5) вычисляется требуемый напор подаваемой оборотной воды.

Для определения напора необходим гидравлический расчет всей системы водоснабжения, который возможен только после составления монтажной схемы. При ее отсутствии требуемый напор H_w, м, оценивается приблизительно.

где h_гр =10 м — высота подъема воды в градирню от уровня воды в бассейне, откуда производится забор воды; h_ф = 5 м — требуемый перепад в разбрызгивающих воду устройствах (форсунках); h_г = 15 м — потери напора от гидравлических сопротивлений в системе циркуляции воды.

Таким образом, H_w = 10 +5 +15 = 30 м;

6)в соответствии с нормами проектирования число рабочих насосов оборотной воды должно быть не менее 2. Если = 2, то производительность одного насоса должна быть не менее = 175,9 м 3 /ч.

Принимаем к ycтановке 2 рабочих и 2 резервных центробежных насоса с

двухсторонним входом типа Д200-.36 срасчетными параметрами:

подача =180м 3 /ч,

напор =38 м;

мощность электродвигателя N_дв = 40 кВт;

частота вращения ротора n_дв = 1450 об/мин.

Потребляемая мощность насоса N_w составляет:

где = 0,82 (0,73 0,88 — диапазон значении КПД насосов тина Д); Y_H — рабочая производительность насоса, м 3 /с; ρ = 1000 кг/м 3 — плотность воды; g = 9,81 м/с 2 — ускорение свободного падения.