Водонапірна вежа — це комплексний продукт, який об’єднує різноманітні дисципліни, такі як аеродинаміка, термодинаміка, флюїдика, хімія, біохімія, матеріалознавство, статична/динамічна структурна механіка та технологія обробки. Це пристрій, який використовує контакт води та повітря для охолодження води. Градирні використовуються в широкому діапазоні застосувань і типів. Серед них є в основному два типи протитокових охолоджуючих водонапірних веж і перехресних охолоджуючих водонапірних веж у центральній системі кондиціонування повітря. Два типи водонапірних башт відрізняються головним чином напрямком потоку води та повітря.
Вода в башті протипотокового охолодження надходить у водонаповнювач зверху вниз, а повітря всмоктується знизу вгору, і обидва течуть у протилежних напрямках. Фактичний вигляд показаний на малюнку. Він має такі характеристики, що систему розподілу води нелегко заблокувати, наповнення водою можна підтримувати в чистоті та нелегко старіти, зворотний потік вологи невеликий, засоби захисту від замерзання зручно встановлювати, установка проста та шум невеликий.
Вода в охолоджувальній башті з перехресним потоком надходить у водяний наповнювач зверху вниз, а повітря тече горизонтально з зовнішньої сторони башти всередину башти, а два напрямки потоку є вертикальним і ортогональним. Цей тип водонапірної вежі, як правило, потребує більше наповнювачів для розсіювання тепла, наповнювачі, що розпилюють воду, легко старіють, отвори для розподілу води легко заблокувати, ефективність захисту від зледеніння низька, а зворотний потік вологи великий; але він має хороший енергозберігаючий ефект, низький тиск води, невеликий опір вітру та відсутність капає шуму. Його можна встановлювати в житлових районах із суворими вимогами до шуму, а обслуговування системи наповнення водою та розподілу води є зручним.
Згідно з різними методами класифікації, існує багато типів водонапірних башт. Наприклад, за способом вентиляції його можна розділити на водонапірні вежі з природною вентиляцією, водонапірні вежі з механічною вентиляцією та водонапірні вежі змішаної вентиляції; за способом контакту повітря в акваторіях його можна розділити на градирні мокрого типу. Водонапірна вежа, суха водонапірна вежа та суха та волога водонапірна вежа; відповідно до сфери застосування, її можна розділити на промислові охолоджувальні водонапірні башти та охолоджувальні водонапірні башти центрального кондиціонування повітря; за рівнем шуму його можна розділити на звичайну градирню, малошумну водяну башту, ультра-низький шум охолоджуючої водонапірної башти, надтиху акустичну водонапірну башту; за формою її можна розділити на круглу водонапірну башту та квадратну охолоджувальну башту; його також можна розділити на водонапірну башту для реактивного охолодження, безвентиляторну водонапірну башту тощо.
1. Будова водонапірної вежі
Внутрішня структура водонапірної башти в основному така ж. Нижче наведено докладний вступ до протиточної водонапірної вежі як приклад. На наступному малюнку показано внутрішню конструкцію типової водонапірної вежі протитечії. Можна побачити, що він в основному складається з двигуна вентилятора, редуктора, вентилятора, розподільника води, водорозподільної труби, наповнювача для розбризкування води, труби впуску води, труби випуску води та вікна впуску повітря. , Шасі градирні, колектор води, верхня оболонка, середня оболонка та опори башти тощо.
Двигун вентилятора в башті охолоджуючої води в основному використовується для приводу вентилятора в роботу, щоб вітер міг проникати в башту охолоджувальної води. Розподільник води та водорозподільна труба складають спринклерну систему в охолоджувальній башті, яка може рівномірно розбризкувати воду в наповнювач спринклера. Водорозпилювальний наповнювач може змусити воду утворювати всередині нього гідрофільну плівку, що зручно для теплообміну з вітром і охолодження води.
Внутрішня структура протиточної водонапірної башти в основному така ж, як і перехресної водонапірної башти. Різниця полягає в тому, що положення віконця повітрозабірника відрізняється, що робить поверхню контакту між повітрям і водою іншою.
2. Принцип роботи водонапірної вежі
У центральному кондиціонері башта охолоджуючої води в основному використовується для охолодження води, а охолоджена вода направляється в конденсатор через з’єднувальний трубопровід для охолодження конденсатора. Після теплообміну між водою і конденсатором температура води підвищується і витікає з виходу конденсатора. Після того, як насос охолоджувальної води циркулює, вона знову надсилається до градирні для охолодження, а градирня надсилає охолоджену воду до конденсатора. Знову виконується теплообмін для формування повної системи циркуляції охолоджувальної води.
Коли сухе повітря нагнітається вентилятором, воно потрапляє в охолоджувальну башту через вікно впуску повітря, а високотемпературні молекули з високим тиском пари надходять у повітря з низьким тиском. у водопровідну трубу та розпиліть у наповнювач водою. Коли повітря контактує, повітря і вода безпосередньо передають тепло з утворенням водяної пари. Існує різниця тисків між водяною парою та повітрям, що знову надходить. Під дією тиску відбувається випаровування, щоб досягти випаровування та розсіювання тепла, а тепло у воді можна забрати. , щоб досягти мети охолодження.
Повітря, що надходить у водонапірну башту, є сухим повітрям із низькою вологістю, і існує значна різниця в концентрації молекул води та тиску кінетичної енергії між водою та повітрям. Коли вентилятор у водяній башті працює, під дією статичного тиску в башті молекули води безперервно випаровуються в повітря з утворенням молекул водяної пари, а середня кінетична енергія молекул води, що залишилися, зменшується, тим самим знижуючи температуру циркулюючої води. З цього аналізу видно, що випарне охолодження не має нічого спільного з тим, чи температура повітря нижча або вища за температуру циркулюючої води. Поки повітря постійно надходить у водонапірну вежу та циркулююча вода випаровується, температуру води можна знизити. Однак випаровування циркулюючої води в повітря не є нескінченним. Лише коли повітря, що контактує з водою, не насичене, молекули води продовжуватимуть випаровуватися в повітря, але коли молекули води в повітрі насичені, молекули води не випаровуватимуться знову, але в стан динамічної рівноваги. Коли кількість молекул води, що випаровується, дорівнює кількості молекул води, які повертаються у воду з повітря, температура води залишається постійною. Тому було виявлено, що чим сухіше повітря, що контактує з водою, тим легше буде відбуватися випаровування і тим легше буде знижуватися температура води.