Асноўны сакрэт астуджэння: як рассейванне цяпла шляхам выпарэння астуджае канцэнтратары абсталявання?

Градзірня - прылада для цеплаабмену паміж вадой і паветрам. Ён у асноўным складаецца з структурнай рамы, бакавых панэляў для абслугоўвання, вентылятара, рухавіка, напаўняльніка, сістэмы размеркавання вады, корпуса вежы і вадазборнага басейна. Цеплаабмен у першую чаргу дасягаецца цеплавым узаемадзеяннем паміж паветрам адносна нізкай-тэмпературы (які кіруецца вентылятарам) і вадой у напаўняльным матэрыяле, тым самым зніжаючы тэмпературу вады. Для праектаў цэнтра апрацоўкі дадзеных агульная цеплавая нагрузка абсталявання і электрычных прылад застаецца адносна стабільнай. Сістэма ахалоджанай вады, сістэма ахалоджвання вады і канструкцыя градзірні маюць вырашальнае значэнне для забеспячэння бесперапыннага астуджэння ў кампутарнай зале. Такім чынам, градзірні павінны працаваць бесперабойна-круглы год (цэнтры апрацоўкі дадзеных у паўночных рэгіёнах звычайна выкарыстоўваюць вадзяное-вольнае астуджэнне для сваіх сістэм ахалоджанай вады, якія таксама працуюць круглы год).

Прынцып працы градзірняў

Прынцып працы градзірняў заснаваны на цепла-масаабмене пры выпарэнні. Пад дзеяннем вентылятара гарачая вада распыляецца на паверхню цеплаадводнага матэрыялу і ўступае ў кантакт з рухомым паветрам, якое праходзіць праз яго. У гэты момант паміж гарачай вадой і халодным паветрам адбываецца цепла- і вільгацеабмен. Адначасова частка гарачай вады выпараецца, а схаваная цеплыня выпарэння вылучаецца ў паветра. Нарэшце, астуджаная вада трапляе ў рэзервуар для вады, а затым цыркулюе назад да неабходнага абсталявання для паўторнага выкарыстання. У мокрых градзірнях гарачая вада мае высокую тэмпературу, а паветра, якое цячэ над паверхняй вады, мае нізкую тэмпературу. Вада перадае цяпло паветры, якое адносіць яго і рассейвае ў атмасферу. Вада рассейвае цяпло ў паветры трыма спосабамі: (1) адчувальная цеплаперадача; (2) Цеплаперадача шляхам выпарэння; (3) Радыяцыйная цеплаперадача. Градзірні ў асноўным абапіраюцца на першыя два метады цеплаперадачы. Радыяцыйная цеплааддача нязначная з-за яе малой велічыні. Сярод іх цеплаперадача пры выпарэнні ажыццяўляецца праз масаперанос, у прыватнасці, бесперапынную дыфузію малекул вады ў паветра. Малекулы вады валодаюць рознымі ўзроўнямі энергіі, прычым сярэдняя энергія вызначаецца тэмпературай вады. Каля паверхні вады некаторыя малекулы вады з высокай кінэтычнай энергіяй пераадольваюць сілы прыцягнення суседніх малекул, вырываюцца з паверхні вады і становяцца вадзяной парай. Калі гэтыя малекулы з высокай-энергіяй выходзяць, энергія вады каля паверхні памяншаецца, што прыводзіць да паніжэння тэмпературы вады. Гэта выпарны цеплаабмен. Звычайна лічыцца, што малекулы вады, якія выпараюцца, спачатку ўтвараюць каля паверхні вады тонкі пласт насычанага паветра з тэмпературай, роўнай тэмпературы паверхні вады. Хуткасць, з якой вадзяная пара дыфузіюе з гэтага насычанага пласта ў атмасферу, залежыць ад розніцы ціскаў паміж вадзяной парай у насычаным пласце і парай у атмасферы.

Базавая канструкцыя градзірняў

Каркас вежы: забяспечвае знешнюю падтрымку.

Цеплаабменны напаўняльны матэрыял: павялічвае плошчу цеплаабмену паміж вадой і паветрам.

Рэзервуар для захоўвання вады (басэйн для астуджальнай вады): размешчаны ў ніжняй частцы градзірні для збору астуджанай вады.

Насадкі для размеркавання вады: забяспечваюць раўнамернае размеркаванне вады па напаўняльніку цеплаабменніка.

Вентылятар з восевым патокам: паскарае паток паветра.

Класіфікацыя па напрамку плыні вады і паветра

Градзірні падзяляюцца на градзірні з супрацьтокам і градзірні з крыжаваным патокам у залежнасці ад напрамку патоку вады і паветра.

Градзірні супрацьтоку

Корпус вежы: падыходзіць для раёнаў з пераменным напрамкам ветру.

Матэрыял напаўнення для размеркавання вады: ідэальна падыходзіць для асяроддзя з добрай якасцю вады.

Вентылятар: вежы супрацьтоку маюць крыху больш высокі статычны ціск, і некаторыя мадэлі патрабуюць рухавікоў з крыху большай магутнасцю.

Экалагічныя абмежаванні: адна вежа папярочнага току той жа мадэлі займае большую плошчу, чым вежа супрацьтоку. Аднак, калі выкарыстоўваецца некалькі вежаў, папярочныя вежы можна злучыць паралельна, у той час як супрацьточныя вежы патрабуюць адлегласці больш за палову дыяметра вежы паміж двума блокамі. Такім чынам, камбінаваныя папярочныя вежы могуць паменшыць плошчу памяшкання. Супрацьплыўныя вежы з'яўляюцца перавагай у раёнах з высокімі-павярховымі будынкамі, комінамі або іншымі крыніцамі цяпла, а таксама ў сцэнарыях, якія патрабуюць невялікай колькасці градзірняў з-за сваёй кампактнасці.

Дрэйф і шум: забяспечваюць добрую вентыляцыю, што робіць іх прыдатнымі для памяшканняў з менш строгімі патрабаваннямі да аховы навакольнага асяроддзя і шуму.

Штодзённае абслугоўванне: замена напаўняльніка грувасткая, таму яны падыходзяць для выкарыстання ў раёнах з чыстай вадой і нізкім узроўнем пяску і пылу.

Перакрыжаваныя градзірні

Корпус вежы: у вежах з папярочным патокам у якасці асноўнай апорнай канструкцыі выкарыстоўваецца сталёвы каркас, што прыводзіць да большага расходу матэрыялу і больш цяжкага корпуса вежы ў параўнанні з круглымі вежамі супрацьтоку. Яны могуць падключацца паралельна і падыходзяць для адкрытых пляцовак.

Напаўняльны матэрыял для размеркавання вады: аб'ём напаўняльнага матэрыялу вежаў з перакрыжаваным патокам прыкладна ў два разы перавышае аб'ём супрацьточных вежаў, што прыводзіць да больш высокіх выдаткаў. Яны падыходзяць для асяроддзя з дрэннай якасцю вады.

Экалагічныя абмежаванні: камбінаваныя або вялікія папярочныя вежы падыходзяць для адкрытых пляцовак з вялікім попытам на астуджальную ваду і абмежаванай прасторай, паколькі яны больш сумяшчальныя з навакольнымі будынкамі.

Дрэйф і шум: вежы з папярочным патокам маюць меншую хуткасць паветра на ўваходзе, чым вежы з супрацьтокам, што прыводзіць да меншых страт на дрэйф (0,005% для вежаў з папярочным патокам супраць 0,1% для вежаў з круглым супрацьтокам). Шум ад супрацьточных вежаў у асноўным зыходзіць ад падзення вады і працы вентылятара, у той час як перакрыжаваныя вежы ў асноўным ствараюць шум вентылятара з мінімальным шумам вады. Такім чынам, агульны ўзровень шуму вежаў з папярочным струменем ніжэйшы, чым у вежаў з супрацьтокам, хоць вежы з звыш-супрацьтокам таксама працуюць ціха. Такім чынам, перакрыжаваныя вежы працуюць лепш у раёнах са строгімі патрабаваннямі да ўзроўню шуму і аховы навакольнага асяроддзя.

Энергаспажыванне: вежы з папярочным патокам маюць вялікія паветразаборныя адтуліны, нізкую хуткасць ветру і невялікія страты на супраціўленне, таму некаторыя мадэлі маюць меншую магутнасць рухавіка, чым вежы з супрацьтокам. Параўноўваючы выдаткі, транспартныя зборы, выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне і спажыванне энергіі рухавіка двух тыпаў, іх агульныя выдаткі прыкладна аднолькавыя на працягу 2-4 гадоў. Чым даўжэй тэрмін службы, тым ніжэй адносны кошт папярочных вежаў.

Штодзённае тэхнічнае абслугоўванне: замена і тэхнічнае абслугоўванне розных кампанентаў у папярочных вежах зручныя, у той час як абслугоўванне сістэмы размеркавання вады і замена напаўняльных лістоў у супрацьточных вежах грувасткія. Перакрыжаваныя вежы больш адаптуюцца да праектаў з нізкай якасцю вады і патрабуюць больш простага штодзённага абслугоўвання для карыстальнікаў.