Совершенствование системы оборотного водоснабжения в градирнях с сетчатыми насадками

• Автор: Меренцов, Николай Анатольевич
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ И ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР

1.1. Охлаждение воды в промышленности

1.2. Технико-экономические и экологические аспекты применения градирен в системах промышленного водоснабжения

1.3. Системы промышленного водоснабжения с градирнями

1.4. Автономные системы оборотного водоснабжения для малотоннажных химических производств

1.5. Классификация и область применения градирен

1.5.1. Вентиляторные градирни

1.5.2. Башенные градирни

1.6. Физические основы испарительного охлаждения

1.7. Насадки для испарительного охлаждения воды в градирнях
1.7.1. Пленочные оросители
1.7.2. Капельные оросители
1.7.3. Капельно-пленочные оросители
1.7.4. Комбинированные оросители
1.7.5. Брызгальные оросители
1.8. Методы теплового расчета градирен
1.8.1 Расчет градирен по эмпирическим графикам и формулам
1.8.2 Число Меркеля
1.8.3 Математическое описание работы градирен на теоретических основах испарительного охлаждения
Выводы по главе
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАСАДОЧНЫХ
УСТРОЙСТВ ГРАДИРЕН
2.1. Описание экспериментальной установки для исследования гидродинамики и процессов тепло-массопереноса в насадочных устройствах

2.2. Экспериментальное исследование насадочных устройств в области гидродинамики
2.3. Оценка экспериментальных данных (Адекватность, значимость, воспроизводимость)
Выводы по главе
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ С КАПЕЛЬНЫМ ОРОШЕНИЕМ
3.1. Гидродинамические особенности нестационарного падения капли в поле сил тяжести
3.2. Определение коэффициентов тепло- и массопередачи
3.3. Моделирование и расчет промышленной вентиляторной градирни с капельным орошением
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГРАДИРЕН И НАСАДОЧНЫХ УСТРОЙСТВ
4.1. Тепломассообменная насадка градирен
4.2. Насадка для массообменного аппарата
4.3. Вентиляторная градирня с ветроэнергетической установкой
Выводы по главе
Заключение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Листинг программы для моделирования нестационарного падения
капли в поле сил тяжести
Приложение 2. Листинг программы для определения коэффициентов тепло- и
массопередачи
Приложение 3. Листинг программы для расчета промышленной вентиляторной
градирни с капельным орошением
Приложение 4. Акт использования материалов диссертации

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Широкое применение градирен обусловлено необходимостью охлаждения огромного количества оборотной воды, применяемой в основных технологических процессах строительной, химической, нефтегазовой, машиностроительной, энергетической, металлургической, атомной и других отраслях промышленности. Оборотная вода применяется в качестве хладагента для охлаждения технологического оборудования (при активном выделении тепловой энергии). Нагретая при прохождении рабочего цикла вода охлаждается в градирнях. Градирни - аппараты охлаждения воды атмосферным воздухом. Они предназначены для съема низкопотенциального тепла в системах оборотного водоснабжения.
Эффективность работы градирен всецело зависит от качества насадочного устройства (оросителя), создающего развитую поверхность контакта фаз и благоприятные условия проведения процесса (интенсивность тепломассопередачи), при минимальных аэро- и гидродинамическом сопротивлении и достаточной удерживающей способности по жидкости.
Всесторонний анализ работы градирен возможен только при наличии адекватной физико-математической модели аэро- и гидродинамики и процессов тепломассообмена протекающих в оросителе.
Диссертационная работа посвящена разработке физико-математической модели расчета и проектирования градирен на основе экспериментальных данных, в области гидродинамики и тепло-массо обмена для используемых и вновь разрабатываемых перспективных насадочных устройств.
Целью работы является совершенствование работы промышленных градирен для локальных и магистральных систем оборотного водоснабжения строительной индустрии. Для достижения вышеуказанной цели были поставлены следующие задачи:

1.8.3. Математическое описание работы градирен на теоретических основах испарительного охлаждения
Первыми в области такого математического описания работы градирен были расчетные методы, предложенные Б.В. Проскуряковым и Р.Д. Берманом [8]. Б.В. Проскуряковым была рассмотрена работа градирни с пленочным оросителем и равномерным распределение пленки по щитам при отсутствии конденсации паров воды в воздушном потоке. В тепловом расчете предложенном Р.Д. Берманом, рассматривается процесс охлаждения воды как при отсутствии, так и при конденсации паров воды в пределах оросителя.
В работе [2] приводится система дифференциальных уравнений подобных уравнениям, полученным Б.В. Проскуряковым и Р.Д. Берманом. Эта система дифференциальных уравнений является математической моделью, определяющей закономерности изменения по высоте оросителя значений температур воды и воздуха и парциального давления пара:

= КРы~Рпв), (1-5)

= АЦ-в) + В(рм-рпд)

а = ь=1жР^ л = _2/_ в =
фСе ’ 0.622СВ ’ Сжсж * Сжсж
Дифференциальные уравнения этой математической модели могут быть использованы для определения поверхности охлаждения испарителя /0ХЛ [м2] при заданных температурах воды и параметрах атмосферного воздуха. При получении дифференциальных уравнений сделан ряд допущений. Эта система уравнений, например, не учитывает теплоту отведенную от воды вместе с паром и не учитывает возможность конденсации паров в пределах испарителя.