История охлаждения начинается там, где люди впервые поняли, что оно существует и требуется для определенных ситуаций – то есть в древности. Эти элементарные методы появились несколько тысячелетий назад, там где начинали формироваться цивилизации, в виде вентиляции жилищ и мастерских. В конце концов, с наступлением индустриализации в девятнадцатом веке появилась острая необходимость для остужения паровых механизмов, металлургии и первых энергетических установок. Градирня, как она есть, появляется на этом этапе.
Первые экземпляры появились ближе к двадцатому веку и представляли собой элементарные установки для испарения, но их мощностей хватало для угольных и паровых электростанций. Тогда градирни стали необходимостью для устранения перегревов оборудования. Без такого полезного свойства постоянное функционирование агрегатов в промышленности попросту невозможно.
Эти климатические сооружения прошли долгий путь до наших дней, где они уже являются чрезвычайно сложными устройствами. Но их суть не поменялась – оборудование на производстве, выработке электричества, в промышленной сфере только увеличило свои аппетиты, и градирня для охлаждения воды выполняет ту же функцию забора лишнего тепла.
Как работает градирня
Градирни на старте своей реализации были элементарны в конструкции и по принципу действия. Когда теплая вода поступала из установок или паровых турбин, поднималась на высшую часть сооружения и затем разделялась с помощью каскадов или решеткам из дерева. Жидкость текла вниз тонким слоем – благодаря контакту с воздушной тягой ее часть испарялась вместе с избыточным теплом, а остаток поступал в обратно в систему. Первоначальные постройки полностью полагались на силу природы – ветер и температуру окружающей среды.
В наши дни такое оборудование имеет максимальную полезность в работе, несмотря на то, что некоторые модели могут использовать ту же естественную тягу для атмосферной циркуляции. А вентиляторная градирня используют принудительную тягу воздушной среды, не полагаясь на погодные условия. По сравнению с давностью, сейчас автоматика контролирует все процессы с максимальной точностью, что делает весь рабочий процесс оптимизированным и выгодным.
Эти системы включают в себя множество датчиков и анализируют:
- Скорость ветра;
- Влажность воздуха;
- Температуру с помощью датчиков.
Насколько мощными были ранние градирни
Сегодня охлаждающей мощностью таких «раритетов» не удивить никого. Что такое объем в пятьсот киловатт? Ранние агрегаты обслуживали исключительно малые объемы воды и расходовали ее немалыми порциями. Завися от естественных условий циркуляции с испарением, работали они нестабильно, особенно в большой влажности или в низких температурах. Вследствие этого страдал КПД, а эксплуатация была в целом невыгодным. Их производительность можно было измерить от прохождения десятков – сотен кубометров воды в час.
Конечно, очень трудно дать оценку их процессу охлаждения, так как все завязано на природных факторах, но постараться проанализировать некоторые моменты можно. От 500 до 2000 киловатт – столько они могли производить холода. Этого хватало, чтобы перекрыть потребности какого-нибудь крупного цеха. Но самое главное, что они поддерживали безопасность – перегрев паровых машин нередко заканчивался неприятными ситуациями. Так что, чтобы устранить потребность, например, малой газовой турбинной электростанции сейчас, может потребовать 5 таких градирен или больше.
Что предлагает современность
Сегодняшние показатели КПД в производстве холода достигают 95%. Это стало возможным благодаря постоянно развивающимся технологиям и применению более совершенных механизмов – вентиляторов, автоматики, теплообменников и так далее. Новые установки не (или в малой степени) зависят от климата и погоды. Они гибко настраиваются и имеют крошечную потерю хладагента.
Градирня в наши дни может быть как небольшой (в том числе и мини-градирня), для коммерческих целей, так и гигантским сооружением, такие как градирни на АЭС. Такие комплексы перегоняют сумасшедшие объемы воды и при этом не загрязняют планету. И что важно – беспрерывно функционируя, имеют крохотные погрешности.
Современные охладители оснащаются дополнительными компонентами, которые улучшают аэродинамические показатели – например, становится больше площадь контакта с атмосферным потоком и увеличивается его скорость с уменьшением сопротивления.
Как начинали строительство градирен
На ранних этапах главную роль в возведении играла доступность материалов – дерева, кирпичей, металла. Древесина являлась наиболее популярным стройматериалом к началу двадцатого столетия. Легкость, доступность, дешевизна – идеально для испарительных конструкций. Однако постоянное взаимодействие с влагой приводило к гниению и постоянным ремонтам. Для незначительного продления срока службы они покрывались смолами или пропитывались.
Когда производство кирпича и бетона стало шире, градирня для охлаждения воды стала возводиться из них. Такой подход обеспечил долговечность и прочность. Процесс был очень трудоемким и дорогим, пока не создали железобетон. С его помощью, в том числе, увеличились масштабы, что в определенной степени дало большее количество охлаждающей мощности.
Для создания теплообменных компонентов и для строительства каркасов позже стал использоваться металл. Все сооружение получило меньший вес и быстрее возводилось. Сегодня для охлаждающих построек используют высококачественную нержавеющую сталь и другие металлические сплавы, а также полимеры, которые стойки к ржавчине, ультрафиолету или воздействию химических веществ.
Где использовались прежние варианты охлаждения
Допотопные, ветхие, архаичные – выбирайте сами синоним для очень старых градирен. Они получили распространение на угольной электростанции или в промышленном секторе, а также в производстве, где затрагивалась химия:
- В конце 1890-х годов в США и Великобритании впервые применили для охлаждения турбин;
- Металлургическое производство в 1910 году обязали использовать в Германии и Северной Америке;
- К 1930 году подавляющее большинство объектов энергетической инфраструктуре обзавелось комплексами для отвода тепла.
Пройдя длинный путь развития, градирни для охлаждения воды преобразились от деревянного самостроя до сложнейших теплоотводящих систем. Несмотря на забавный внешний вид, первые вариации дали серьезный толчок для развития промышленного охлаждения. Сегодня это неотъемлемая часть любых производственных комплексов, которая постоянно подхватывает технологические инновации.
