Системы охлаждения оборотной воды. Расчет расходов добавочной воды

Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды – это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения. При оборотной системе водоснабжения одна и та же вода используется множество раз, мало загрязняясь. Различные потери воды в жидкой форме и в виде пара компенсируются дополнительной подпиткой.

Общая убыль воды и системы оборотного водоснабжения в единицу времени или на единицу продукции складывается из следующих расходов:

-безвозвратных потерь – уноса с продуктом или отходами……... Q_б.п.;

-расходов на полив полов, проездов, насаждений ……..…..……Q_пол.;

-испарений в охладителе оборотной воды …………….……..…Q_исп.;

-унос с воздухом из охладителя ……………..…………………..Q_ун.;

-естественного испарения с водной поверхности…………..….... Q_{исп.ест};

-транспирации растительностью водоема ……………....…….….Q_транс.;

-фильтрации из системы водоснабжения в почву………..……… Q_ф.;

-сброса воды в водоемы для освежения оборотной воды (продувка)…………………………………………….… Q_прод.;

-сброса сточных вод в водоем ……………………..…….…....Q_сбр.ст.

Безвозвратное потребление и потери воды на производстве в местах ее использования равно

где – количество воды, уносимое с продуктом;

– количество воды, уносимое с отходами.

Расход воды на полив полов, проездов и насаждений определяется по СНиП II-31-74. Объем поливочно-моечного стока за год, м³, рассчитывается по формуле

где а – площадь дорожных покрытий, % (обычно около 20%);

b – количество дней, в течение которых производится мойка (для средней полосы России около 150).

Потери воды на испарение при охлаждении Q _исп, определяемые по формуле

где Δ t = t ₁ – t ₂ – перепад температуры воды в градусах, определяемый как разность температур воды, поступающей на охладитель (пруд, брызгальный бассейн или градирню), t ₁ и охлажденной воды t ₂;

Q _охл – расход оборотной воды;

К _исп – коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи испарением в общей теплоотдаче, принимаемый для брызгальных бассейнов и градирен в зависимости от температуры воздуха (по сухому термометру) по табл. 7, а для водохранилищ (прудов)-охладителей – в зависимости от естественной температуры в водотоке по табл. 8.

Таблица 7-Значения К _исп в зависимости от температуры воздуха

Температура воздуха, ° С
Значения коэффициента К исп для градирен и брызгальных бассейнов	0,001	0,0012	0,0014	0,0015	0,0016

Таблица 8 - К _исп в зависимости от естественной температуры в водотоке

Температура воды, °С, в реке или канале, впадающих в водохранилище (пруд)
Значения коэффициента К исп для водохранилищ (прудов) - охладителей	0,0007	0,0009	0,0011	0,0013	0,0015

Потери воды на унос из системы в виде капель Q_ун. (если вода используется в качестве теплоносителя) зависят от типа, конструкции и размеров охладителя, а для открытых охладителях – от скорости ветра и др.

где K_ун – коэффициент потерь воды на унос:

Таблица 9- Значения коэффициента потерь воды на унос (K_ун):

Охладитель	Kун
Вентиляторные градирни с водоуловительными устройствами: -при отсутствии в оборотной воде токсичных веществ …	0,001– 0,002
-при наличии токсичных веществ ………….	0,0005
Башенные градирни без водоуловительных устройств и оросительные теплообменные аппараты ………………..	0,005– 0,01
Башенные градирни с водоуловительными устройствами	0,0001– 0,0005
Открытые и брызгальные градирни …	0,01– 0,015
Брызгальные бассейны производительностью, м3/ч: до 500 ……	0,02– 0,03
-св. 500 до 5000 ……………	0,015– 0,02
-свыше 5000 ……………….	0,0075– 0,01

Потери воды на испарение с водной поверхности естественных водоемов, а также на транспирацию воды растительностью следует определять по инструкции «Указания по расчету испарения с водной поверхности водоемов».

Потери воды на фильтрацию определяются специальным расчетом. Эти потери незначительны при водонепроницаемых основаниях и слабофильтрующих ограждениях, при хорошо фильтрующих основаниях, состоящих из галечника и песка, размер этих потерь может достигать десятков процентов от притока воды.

Расчетный расход продувочной воды составляет

где j_доп – допустимый коэффициент упаривания воды в системе оборотного охлаждения, зависящий от состава исходной воды и способа обработки добавочной или оборотной воды; в градирнях j_доп варьируется от 1 до 6.

Пример. Рассчитать расходы добавочной воды в башенной градирне без водоуловительных устройств, если:

-количество отбираемой из природного источника воды

……………………………………………………… м³/сут

-количество выпускаемой продукции..……...Q_вып=16800 т/сут

-влажность продукции……………………..…. α=1%

-количество отходов …………….……………..Q_отх=58 м³/сут

-влажность осадка………………….………..…. β=96%

-коэффициент рециркуляции………….………. λ=0,49

-площадь территории для полива……………... F=0,5 га

-температура воды, поступающей на охладитель….…. Т₁=43,6 ºС

-температура охлажденной воды………..….…37,3 ºС

-температура воздуха………………….............. Т_возд=20 ºС

-допустимый коэффициент упаривания воды в системе

оборотного охлаждения……………………. φ _доп = 2