Водяное хозяйство компрессоров. Градирни и бассейны для охлаждения воды, их устройства и принцип действия. Фильтры для очистки воды.

Для того, чтобы сделать компрессор более экономичным, предусматривают принудительное охлаждение. Основная цель охлаждения - снижение температуры стенок цилиндра с тем, чтобы улучшить условия смазки. Основное количество тепла отнимается у газа в промежуточных холодильниках. Чаще охлаждение бывает водяным, иногда воздушным. В одноступенчатых компрессорах делают охлаждение цилиндров компрессора, в многоступенчатых, кроме того, охлаждают газ в промежуточных холодильниках. Часто после компрессора устанавливают конечные холодильники.

Вода, поступающая в холодильник, может идти по проточной системе при достаточном ее количестве или по замкнутой. В последнем случае воду, нагретую в холодильнике, необходимо охлаждать. На рис. 1 показаны системы охлаждения проточная (а) и циркуляционная (б) с брызгальным бассейном. Вода подается для охлаждения цилиндров первой и второй ступеней компрессора (К) и в холодильник (X). Нагретая вода направляется в сборный бассейн. При циркуляционной системе вода нагнетается насосом (Н) к местам охлаждения, а в брызгальном бассейне в систему разбрызгивания. Капли и струи воды охлаждаются воздухом, и охлажденная вода собирается во втором бассейне.

Охлаждение воды разбрызгиванием сопровождается большим уносом воды и для своего устройства требует больших площадей.

Рис. 1. Проточная (а) и циркуляционная (6) системы подачи воды для охлаждения компрессора

Поэтому в некоторых случаях для охлаждения применяются градирни - деревянные башни с решетчатыми перекрытиями. Вода поступает в башню сверху и стекает, разбиваясь на капли. Встречный поток воздуха охлаждает воду.

Рис. 2. Открытая водооборотная система охлаждения: многоступенчатого компрессора 1 –маслоохладелитель; 2 – маслонасос; 3 –подшипники; 4 - редуктор; 5 - муфты; 6 – 2-я ступень сжатия; 7 - охладитель; 8 – 2-я ступень сжатия;

9 – насос; 10 – градирня; 11 – вентиляторная градирня.

Газ из ступени сжатия 6 поступает в водяной охладитель 7 и далее в ступень 8. Циркуляцию масла в компрессорной установке обеспечивает маслонасос 2. Теплота трения от редуктора 4, муфты 5 и подшипников 3 отводится водой в маслоохладителе 1. После охладителей компрессора вода поступает в открытую градирню 10. В градирне происходит контактный теплообмен воды с окружающим воздухом и одновременно испарительное охлаждение. Воздух в градирне перемещается естественной тягой (башенные градирни) или вентилятором 11 (вентиляторные градирни). Стекающая в нижнюю часть градирни охлаждённая вода возвращается насосом 9 в охладители 1, 7. В установках небольшой мощности вместо градирен иногда используют брызгальные бассейны.

Открытые системы охлаждения воды приводят к значительному испарению воды, повышению концентрации солей и отложению их на стенках трубопроводов. В закрытой системе циркуляции воды этого недостатка нет.

Градирни являются противоточными с принудительной циркуляцией воздуха. Корпус градирен представляет собой сварную конструкцию коробчатой формы и служит рабочей зоной охлаждения воды. Внутри корпуса расположены: водораспределитель, ороситель и каплеуловитель. Горячая вода из охлаждаемого оборудования по трубопроводу подается к водоохладителю градирен и с помощью форсунок распыляется, равномерно орошая всю поверхность оросителя. Проходя насадку, вода охлаждается идущим ей навстречу воздухом и стекает в резервуар.

Рис. 2. Схема градирни: 1 - ороситель, 2 - система водораспреде

ления, 3 - каплеуловитель, 4 - поддон градирни, 5 - вентилятор градирни

осевой, 6 - воздухозаборные окна (жалюзи)

Охлаждение воды происходит за счет частичного ее испарения и теплообмена с воздухом. Испарившаяся часть воды компенсируется свежей из водопровода.

Фильтры для очистки воды от механических примесей. Процесс фильтрования может осуществляться либо на поверхности, либо в глубине фильтрующего материала Для грубого предварительного фильтрования применяются сетчатые фильтрах (в качестве фильтрующего элемента используются металлические сетки с различными размерами ячеек) и фильтры засыпного типа. Принцип работы засыпных механических фильтров основан на фильтрации вышеуказанных загрязнений через слои зернистых и пористых фильтрующих материалов различной структуры, плотности.

Рис. 3. Схема установки для умягчения воды: 1 – катионитовый фильтр; 2 – анионитовый фильтр; 3 – дегазатор; 4 – сборник воды.

При прохождении воды через катионит она освобождается от ионов кальция и магния в Н-катионитовом фильтре 1, а затем в анионитовом фильтре 2 из нее удаляются анионы. Далее вода проходит через дегазатор 3, где она освобождается от кислорода и диоксида углерода, и далее через сборник 4 к потребителю. Для регенерации в фильтр 1 подается раствор серной кислоты, в фильтр 2 – гидроксида натрия.

Системы непосредственного воздушного охлаждения

Хладагентом в газоохладителе 1 и маслоохладителе 2 является окружающий воздух, прокачиваемый через теплообменники вентилятором 3. На рис. 2.2. масло- и газоохладитель объединены в блок охладителей с общим вентилятором. В крупных компрессорных установках таких блоков несколько, каждый с автономным вентилятором.

Рис. Системы непосредственного воздушного охлаждения

Основной причиной, длительное время препятствующей широкому использованию систем воздушного охлаждения в компрессорных установках (КУ), является низкий уровень теплоотдачи со стороны воздуха, приводящий к резкому увеличению теплопередающей поверхности, т.е. металлоёмкости и размеров аппаратов воздушного охлаждения (АВО). Если последствия роста металлоёмкости очевидны, то рост их размеров в силу специфики компоновки теплообменников с компрессорной установкой требует отдельного рассмотрения.