Почему градирни в основном имеют такую вогнутую форму

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Градирни, или охлаждающие башни, являются неотъемлемой частью многих промышленных и энергетических комплексов. Эти внушительные бетонные конструкции высотой до сотен метров, их можно увидеть на территории электростанций, химических и металлургических заводов, других крупных промышленных объектов, где требуется эффективное охлаждение работающих устройств. Их характерная гиперболоидная форма сразу бросается в глаза и вызывает интерес: почему они имеют именно такой необычный вид? Ведь трубы котельных и ТЭЦ цилиндрические или конусообразные. Ответ на этот вопрос кроется в уникальных физических и геометрических свойствах гиперболоида, которые делают его подходящим для задач охлаждения и не только. -Давайте разбираться.

Автор: Trougnouf Источник: commons.wikimedia.org

Глядя на эти трубы, можно подумать, что из них идёт дым, и они загрязняют воздух. Но это ошибочное представление: их влияние на окружающую среду почти неощутимо. По сути, возникновение дыма в таких устройствах невозможно — в них нет горения, их задача заключается — охладить и отвести воду от работающего оборудования в технологических процессах. А белые облака сверху — это пар.

Для охлаждения в градирнях необходимо эффективно отводить тепло от горячей воды в атмосферу. Гиперболоидная форма работает как естественный ускоритель воздушного потока. Широкое основание градирни позволяет забрать максимальное количество воздуха снаружи. Затем воздух поднимается вверх через сужение в центре, известное как «талия», где его скорость увеличивается благодаря эффекту Вентури. Это создает мощную тягу, способствующую быстрому подъему теплого влажного воздуха.

Автор: Alan Murray-Rust Источник: commons.wikimedia.org

После прохождения через талию в центре башни воздух попадает в расширяющуюся верхнюю часть градирни. Эта конструкция способствует плавному смешиванию горячего влажного воздуха с более холодным воздухом атмосферы сверху поверхности земли, что улучшает процесс охлаждения и минимизирует выбросы тепла в окружающую среду.

Для работы башенных градирен не требуется принудительная вентиляция — тяга формируется сама собой из-за высотного расположения башни и разницы в плотности воздушного потока внутри и вне конструкции. Гибридные градирни представляют собой систему, которая объединяет два принципа функционирования: использование естественной тяги; применение механической системы вентиляции. Иными словами, в гибридных градирнях работа строится на совмещении: естественного движения воздуха, обусловленного внешними факторами (к примеру, это может быть разница давления, либо температуры); принудительной вентиляции, обеспечиваемой с помощью механических устройств (вентиляторов). Таким образом, гибридные градирни комбинируют преимущества естественной тяги и принудительной вентиляции для повышения эффективности охлаждения.

Автор: Nikolai Bulykin ( Источник: commons.wikimedia.org

Еще одной причиной выбора гиперболоидной формы является ее структурная эффективность. Высота градирен может достигать 200 метров (например, градирня Курской АЭС‑2 179 м), и такая конструкция должна быть не только прочной, но и экономичной. Двойная кривизна гиперболоида равномерно распределяет нагрузки по всей конструкции, обеспечивая жесткость и устойчивость при минимальном расходе бетона. Толщина стенок по отношению к высотным размерам градирен удивительно мала. Это позволяет выдерживать сильные ветровые нагрузки: ветер обтекает башню, снижая колебания и уменьшая риск разрушения. Так же гиперболоид не имеет критических зон концентрации температурных напряжений, компенсирует тепловое расширение без трещин и не накапливает снег и лед зимой.

Автор: Vsatinet Источник: commons.wikimedia.org

Градирни сегодня — обязательный элемент современной промышленности и энергетики. Несмотря на внушительный и суровый облик, эти бетонные сооружения выполняют деликатную и значимую работу — обеспечивают бесперебойную работу множества технологических процессов.

Выбор гиперболоидной формы для градирен обусловлен не только эстетическими соображениями, но прежде всего функциональными преимуществами. Она позволяет максимально эффективно использовать физические законы для охлаждения больших объемов воды без применения дополнительных энергозатратных устройств вроде вентиляторов. В результате мы получаем прочные, эффективные и экономичные сооружения, которые служат важной частью современной инфраструктуры.

Спасибо за внимание.

Источник: wikipedia.org

Изображение в превью:
Автор: Trougnouf
Источник: commons.wikimedia.org
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Для связи bdos@rambler.ru

1 комментарий

a
Кажется, Вы про воду забыли написать — где находится зона орошения?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Уборка космоса отменяется: почему «орбитальные мусоровозы» не спасут нас от космического мусора

С декабря 2024 по май 2025 года спутники группировки Starlink выполнили 144 404 маневра уклонения от потенциальных столкновений. Согласно отчетам компании SpaceX для Федеральной комиссии по связи...

Земля сама себя подставила: почему сильнейшую за 20 лет магнитную бурю на 90% создало не Солнце

В середине мая 2024 года на Земле произошла крупнейшая за два десятилетия геомагнитная буря. Серия мощных выбросов плазмы из солнечной короны достигла нашей планеты 10 мая и вызвала...

В детстве вы осознавали мир глубже, чем сегодня: ученые выяснили, куда уходит острота восприятия

В возрасте 5 или 6 лет любое событие окружающего мира вызывает у человека сильный отклик и воспринимается во всех подробностях. Ребенок, который еще не знаком с законами физики и метеорологии,...

Остров Буве: можно пересечь океан и так и не сойти на берег

Экспедицию готовили два года. Двадцать участников, судно с вертолётами, оборудование и бюджет около 750 тысяч долларов. В начале 2018 года команда добралась морем до острова Буве. Оставалось...

На Гавайи завезли непальских фазанов, и они спровоцировали распространение инвазивной банановой маракуйи

В 1962 году на гавайском ранчо Пуу Вааваа выпустили 67 непальских фазанов. Вид планировали разводить в качестве новой дичи для охоты. Однако спустя десятилетия Служба национальных парков США...

Обзор игровой мышки VXE Dragonfly X3 Pro

VXE Dragonfly X3 Pro — беспроводная игровая мышь, в которой производитель сделал акцент на небольшом весе, точности позиционирования и гибкости настроек. Модель получила симметричный...