История градирни

Градирни возникли в 19 веке благодаря разработке конденсаторов для использования с паровым двигателем. Конденсаторы используют относительно холодную воду различными способами для конденсации пара, выходящего из цилиндров или турбин. Это снижает противодавление, что, в свою очередь, снижает потребление пара и, следовательно, расход топлива, одновременно увеличивая мощность и рециркуляцию котловой воды. Однако конденсаторы требуют достаточного количества охлаждающей воды, без чего они непрактичны. Хотя использование воды не является проблемой для морских двигателей, оно является существенным ограничением для многих наземных систем.

К началу 20-го века несколько испарительных методов рециркуляции охлаждающей воды использовались в районах, где не было налаженного водоснабжения, а также в городских районах, где муниципальных водопроводов может не хватить; надежный в периоды спроса; или иным образом достаточным для удовлетворения потребностей в охлаждении. В районах, где есть свободная земля, системы принимали форму прудов-охладителей; в районах с ограниченной землей, например в городах, они принимали форму градирен.

Эти ранние башни располагались либо на крышах зданий, либо как отдельно стоящие конструкции, снабжаемые воздухом вентиляторами или опирающиеся на естественный воздушный поток. В американском учебнике инженерного дела 1911 года одна конструкция описывалась как"круглая или прямоугольная оболочка из легких пластин — по сути, дымовая труба, сильно укороченная по вертикали (от 20 до 40 футов в высоту) и сильно увеличенная в поперечном направлении. Вверху расположен набор раздаточных желобов, в которые должна перекачиваться вода из конденсатора; из них оно стекает вниз"коврики"из деревянных реек или плетеных проволочных экранов, заполняющих пространство внутри башни."

Гиперболоидная градирня была запатентована голландскими инженерами Фредериком ван Итерсоном и Герардом Кайперсом в 1918 году. Первые гиперболоидные градирни были построены в 1918 году недалеко от Херлена. Первые в Великобритании были построены в 1924 году на электростанции Листер Драйв в Ливерпуле, Англия, для охлаждения воды, используемой на угольной электростанции.

Согласно отчету Института газовых технологий (ГТИ), непрямое испарительное охлаждение по точке росы, цикл Майсоценко (М-цикл), является теоретически обоснованным методом снижения температуры жидкости до температуры точки росы, которая ниже, чем ее температура по влажному термометру. М-цикл использует психрометрическую энергию (или потенциальную энергию), получаемую за счет скрытого тепла воды, испаряющейся в воздух. Хотя в настоящее время он представляет собой M-цикл октоген для кондиционирования воздуха, благодаря инженерному проектированию этот цикл может применяться в качестве устройства рекуперации тепла и влаги для устройств сжигания, градирен, конденсаторов и других процессов, связанных с потоками влажных газов.

По оценкам, потребление охлаждающей воды внутренними перерабатывающими и электростанциями приведет к снижению энергообеспеченности большинства тепловых электростанций к 2040–2069 годам.

В 2021 году исследователи представили метод улавливания пара. Пар заряжается с помощью ионного луча, а затем захватывается проволочной сеткой противоположного заряда. Чистота воды превысила стандарты питьевой воды Агентства по охране окружающей среды.