Брызговой пруд — это резервуар , в котором подогретая вода (например, с электростанции ) охлаждается перед повторным использованием путем распыления теплой воды с помощью форсунок в более холодный воздух . Охлаждение происходит путем теплообмена с окружающим воздухом, включая как кондуктивный теплообмен между каплями воды и окружающим воздухом, так и испарительное охлаждение (которое обеспечивает наибольшую часть, обычно от 85 до 90%, от общего охлаждения). Таким образом, основная цель конструкции брызгового пруда — обеспечить достаточную степень контакта между горячей впрыскиваемой водой и окружающим воздухом, чтобы облегчить процесс теплопередачи.
Распылительный пруд является предшественником градирни с естественной тягой , которая намного эффективнее и занимает меньше места, но имеет гораздо более высокую стоимость строительства. Распылительный пруд требует от 25 до 50 раз больше площади градирни. Однако некоторые распылительные пруды используются и сегодня.
Высота каждой распылительной форсунки над поверхностью пруда должна составлять от 1,5 м до 2,0 м. Сами распылительные форсунки следует выбирать таким образом, чтобы обеспечить желаемый диаметр распыления на поверхности пруда, обеспечивая при этом максимальную высоту распыления 2,5 м или более над форсункой. Это обеспечит достаточное время контакта между воздухом и водой и должно быть достижимо при давлении подачи от 50 до 75 кПа через форсунки. Производительность распылительного пруда в значительной степени зависит от эффективности установленных распылительных форсунок. В идеале выбранные форсунки должны обеспечивать мелкодисперсную, равномерно распределенную струю в конической форме, быть способными пропускать мелкие частицы взвешенных веществ без засорения и легко демонтироваться для очистки. Типичные размеры капель, которые достигаются распылительными форсунками для пруда, варьируются от 3 мм до 6 мм. Несмотря на то, что они обеспечивают лучшую эффективность охлаждения за счет увеличенного отношения поверхности к объему, образование капель меньшего размера потребовало бы чрезмерного перепада давления на соплах и могло бы привести к увеличению потерь из-за сноса ветром из пруда.
Удельные площади поверхности распылительного пруда, как правило, составляют от 1,2 до 1,7 м 2 на м 3 /ч охлаждаемой воды. Ширина, выбранная для дрейфового канала вокруг активной зоны пруда (содержащей распыляемые частицы), зависит от ряда факторов, включая преобладающую силу ветра , средний размер капель распыляемой форсунками воды и наличие близлежащих сооружений, которые могут быть чувствительны к туманообразованию или дрейфу воды, таких как дороги, дома и т. д. Обычно рекомендуется ширина дрейфового канала от 3 до 4 м.
Чтобы быть наиболее эффективными с точки зрения теплопередачи, брызгальные пруды всегда должны быть ориентированы своими длинными сторонами под прямым углом к направлению преобладающего ветра . Кроме того, брызгальные пруды должны быть сделаны как можно более длинными и узкими ( т.е. с как можно меньшим отношением ширины к длине), чтобы уменьшить длину пути, который окружающий воздух должен пройти через пруд.
Глубина распылительного пруда оказывает очень малое влияние на его тепловые характеристики. Однако пруд должен содержать достаточно воды для заполнения всех лотков , уплотнительных колодцев и всасывающих отверстий насосов во время запуска установки. Обычно в литературе рекомендуются глубины распылительного пруда от 0,9 м до 1,5 м, причем наиболее распространенной является глубина 0,9 м. Кроме того, в распылительном пруду должен быть предусмотрен достаточный дополнительный объем выше нормального рабочего уровня для приема всей сливаемой воды из этих лотков, уплотнительных колодцев и всасывающих отверстий насосов при остановке установки.
Потери от уноса и испарения из брызгальных бассейнов обычной конструкции составляют от 3 до 5%.
Тепловая эффективность распылительного бассейна может быть рассчитана на основе ее приближения к температуре насыщения ( влажный термометр ) воздуха: (T H - T C ) / (T H - T W ), где нижние индексы H и C относятся к температурам потоков горячей и холодной воды, а нижний индекс W относится к температуре воздуха по влажному термометру. Обычно распылительные бассейны достигают тепловой эффективности от 50% до 70%. Более подробную информацию об оценке производительности можно найти в инженерной литературе. [1]