Использование различных тепло- и холодоносителей в сухих охладителях жидкости

Сухой охладитель жидкости (драйкулер) — это теплообменный аппарат, который обеспечивает охлаждение поступающей в него жидкости-теплоносителя за счет циркуляции окружающего воздуха (как правило, нагнетаемого с помощью вентиляторов).

Используемые в воздухоохладителях вентиляторы могут
иметь различное исполнение по шуму – стандартные,
турбированные, тихие, низкошумные и бесшумные
В основном сухие охладители жидкости применяются в качестве выносных охладителей в составе холодильных машин. Также они могут использоваться на производствах, требующих больших объемов холодной воды, для охлаждения тепловых двигателей электрогенераторов, в составе систем охлаждения технической воды на электростанциях. Перспективным является применение сухих охладителей жидкости в системах получения свободного холода в зимний, а также в переходные периоды года, за счет охлаждения жидкого хладоносителя наружным холодным воздухом с температурами ниже нуля или околонулевыми. Такие системы получили название free cooling.

Рассмотрим основные преимущества сухих охладителей жидкости. Во-первых, поскольку охладители жидкости работают в закрытом контуре, нет необходимости в подпитке системы дополнительным количеством тепло- или хладоносителя, за исключением случаев небольших утечек через крепежные соединения или при замене отдельных частей оборудования. Во-вторых, производственная (техническая) вода в сухих охладителях не загрязняется, в отличие от башенных или мокрых градирен. В-третьих, они просто монтируются, устанавливаемое оборудование полностью совместимо с уже существующими охладительными системами. Наконец, сухие охладители жидкости быстро окупаются.

Нужно добавить, что в составе сухих охладителей жидкости применяются теплообменные агрегаты для вертикальной и горизонтальной установки, а также теплообменники V образного типа. Циркуляция воздуха через теплообменники может обеспечиваться вентиляторами турбированного, стандартного, тихого, низкошумного и бесшумного исполнения.

Эффективность работы теплообменников определяется, в числе прочего, теплофизическими свойствами взаимодействующих сред. В сухих охладителях жидкости одной из таких сред всегда является воздух, а второй могут быть различные рабочие вещества, например, вода, водные растворы солей и органических веществ, масла. Выбор рабочего вещества зависит от типа теплообменного аппарата, его функционального назначения, условий эксплуатации, а также от соображений экологической безопасности, категорийности помещений и специальных требований заказчика.

Воздух представляет собой однородную смесь азота (~78%), кислорода (~21%), аргона (~0,9%), диоксида углерода (~0,03%) и прочих газов (~0,07% в сумме) с парами воды. Теплофизические свойства воздуха хорошо изучены и приводятся в многочисленных источниках, то же можно сказать и о воде, которая в большинстве случаев является второй теплообменной средой в аппаратах типа «жидкость–воздух».

При использовании водных растворов солей с низкой температурой замерзания для снижения коррозийной активности следует применять специальные добавки — ингибиторы. Они понижают водородный показатель теплоносителя (pН) до 7–8,5, что соответствует практически нейтральной среде. Но, как показывает опыт, ингибиторы не способны полностью защитить трубопроводы и теплообменники от коррозии. Из-за этого приходится использовать нержавеющую сталь. Этот материал хоть и дешевле цветных металлов, из которых традиционно производятся теплообменники, однако его применение не удешевляет конструкцию, а даже, наоборот, увеличивает ее стоимость. Дело в том, что теплоемкость нержавеющей стали меньше, чем у меди или алюминия, а значит, площадь теплопередающей поверхности из нее должна быть больше.

Современные сухие охладители жидкости
Подобных недостатков лишены водные растворы этилен- и пропиленгликолей. Однако по некоторым теплофизическим и термодинамическим характеристикам они уступают растворам солей. Например, при одинаковой теплоотдаче их кинематическая и динамическая вязкость выше, чем у хлористого кальция. Это ведет к повышению потерь давления в гидравлическом тракте, из-за чего приходится увеличивать число последовательно работающих насосов, что делает систему дороже. Одно из решений проблемы — изменение геометрии пучка труб. Увеличение межтрубного расстояния и диаметра труб для теплоносителя позволяет значительно снизить потери напора при использовании гликолевых холодоносителей.

Водные растворы этилен- и пропиленгликолей характеризуются низкими температурами замерзания (при соответствующих концентрациях) и слабой летучестью. По своим физическим характеристикам водный раствор этиленгликоля имеет некоторые преимущества, особенно при низких температурах. Это следует учитывать при выборе теплоносителей для температуры точки замерзания tз = –25…-35 °C.

Вообще, этиленгликоль (гликоль; 1,2 диоксиэтан; 1,2 этандиол, HO — CH2— CH2— OH) это простейший представитель многоатомных спиртов. В очищенном виде он представляет собой прозрачную бесцветную жидкость слегка маслянистой консистенции. У вещества сладковатый вкус и нет запаха. Он намного токсичнее пропиленгликоля, употребление его внутрь приводит к летальному исходу. Это необходимо учитывать в тех случаях, когда вероятен контакт персонала с раствором, при использовании в пищевой и фармацевтической промышленности.

Пропиленгликоль разрешен к применению в качестве пищевой добавки (Е 1520). Попадание небольшого (до 0,25%) количества теплоносителя на его основе в пищевой продукт абсолютно безопасно. Наконец, он существенно дешевле этиленгликоля. Однако следует иметь в виду, что водный раствор с концентрацией пропиленгликоля выше 60% (что соответствует температуре замерзания tз = –51 °C) превращается в стеклообразную массу.

Применение этиленгликоля и пропиленгликоля позволяет устанавливать оборудование вне помещения, не опасаясь замерзания теплоносителя. В летнее время, когда температура воздуха выше, чем требуется, установки могут быть дополнены системой адиабатического охлаждения.

В настоящее время получено достаточно информации об эффективности использования как башенных градирен, в которых техническая вода охлаждается воздухом за счет естественной тяги, так и градирен, где воздух для охлаждения принудительно прокачивается вентиляторами. Башенные градирни были установлены еще в 1970 г. на Разданской ГРЭС в Армении, а вентиляторные — в 1973 г. на Билибинской АТЭЦ (Чукотка), также сухие охладители жидкости применяются на ПГУ-ТЭЦ в Сочи и ПГУ-ТЭЦ, которая обеспечивает энергоснабжение комплекса «Москва-сити».

А. М. Корнет, инженер по продажам ОАО «Альфа Лаваль Поток»



наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест