2.3.1. Водохранилища – охладители

Искусственные водохранилища-охладители создаются путем устройства плотины на реке, дебит которой недостаточен для использования ее в качестве источника прямоточного водоснабжения. Глубина водохранилищ-охладителей при летних уровнях воды принимается не менее 3,5м на 80% площади зоны циркуляции водохранилища.

Охлаждение воды в водохранилищах происходит как за счет испарения части циркуляционной воды, так и за счет конвективного теплообмена нагретой воды с воздухом и перемешивания нагретой воды с поступающей в водохранилище холодной водой из природных источников. Соотношения между количествами теплоты, отданными водой в водохранилище испарением и конвенцией, существенно изменяются от времени года. Зимой преобладающим является конвективный теплообмен, летом – испарительное охлаждение.

Восполнение потерь воды в водохранилищах-охладителях может осуществляться либо за счет непрерывного притока воды впадающих в водохранилище ручьев и рек, либо путем накопления запаса воды в них в период весенних паводков.

Схема снабжения конденсаторов водой при водохранилищном охлаждении в основном аналогична прямоточной (рис. 2.5). Насосы могут устанавливаться как на берегу водохранилища, так и непосредственно в турбинном цехе станции.

В связи с тем, что в водохранилищах-охладителях циркулирует одна и та же вода (если пренебречь притоком свежей воды), помимо механической очистки воды перед насосами часто необходимо осуществлять специальную ее обработку, особенно в весенне-летние периоды для предотвращения обрастания конденсаторных трубок микроорганизмами.

Необходимым условием работы водохранилищ-охладителей, как и других охладительных устройств при оборотной системе водоснабжения, является равновесие между количеством теплоты, воспринятой водой в конденсаторе и отданной водой окружающей среде в охладителе. Выражением этого условия является равенство:

Δtк = Δtохл, (2.3)

где Δtк – нагрев воды в конденсаторе, °С; Δtохл – охлаждение воды в водохранилище (зона охлаждения), °С.

В результате слива нагретой воды в водохранилище-охладитель температура воды в нем повышается по сравнению с температурой воды в естественном (первоначальном) состоянии. Превышение температуры охлажденной воды в водохранилище над температурой ее в первоначальном состоянии называют величиной недоохлаждения.

Чем меньше величина недоохлаждения, тем ниже температура воды, поступающей в конденсатор, тем глубже вакуум в конденсаторе. Величина недоохлаждения является своего рода характеристикой водохранилища как охладительного устройства и зависит от его емкости, площади зеркала испарения, очертания берегов и других факторов.

В теплообмене участвует только часть поверхности водохранилища, так называемая активная поверхность, в которой струи воды движутся параллельно от места сброса к месту забора воды.

Для увеличения активной поверхности естественных и искусственных водохранилищ-охладителей устраиваются специальные струенаправляющие насыпные дамбы или шпунтовые ряды (рис.2.5).

Рис. 2.5. Схема прудового водоснабжения с сифонным устройством:

1 – направляющая дамба; 2 – водоприемники; 3 – перепускной канал; 4 – приемные самотечные каналы; 5 – переключательный колодец; 6 – сливные (сифонные) колодцы; 7 – циркуляционные насосы; 8 – приемные колодцы; 9 – конденсаторы; 10 – сливной канал.

Расчет водохранилищ-охладителей заключается в определении необходимой полной площади поверхности или удельной площади поверхности водохранилища-охладителя, расхода воды в сутки или в час при заданных условиях работы станции (при заданной температуре воды на входе в конденсатор).

Аналитический расчет водохранилищ-охладителей из-за множества факторов, которые оказывают влияние на их работу и учесть которые не всегда возможно, представляет собой весьма сложную задачу.

Ориентировочно необходимую площадь поверхности водохранилища-охладителя можно оценить по формуле

F = (7 … 10)Nк, (2.4)

где Nк – полная конденсационная мощность станции при летнем режиме работы, кВт.