ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нагревание высокотемпературными теплоносителями из "Основные процессы и аппараты Изд10" В процессах химической технологии часто осуществляется обогрев высокотемпературными теплоносителями. Рассматриваемые ниже теплоносители обычно получают тепло от топочных газов или электрического тока, передают его нагреваемЬму материалу и являются, таким образом, как и водяной пар, промежуточными теплоносителями. Они обеспечивают равномерность обогрева и безопасные условия работы. [c.315] Нагревание перегретой водой. В качестве нагревательного агента перегретая вода используется при давлениях, достигающих критического 122,1 Мн/м (225 а/п) 1, которому соответствует температура 374 С. Поэтому с помощью перегретой воды возможно нагревание материалов до температур, не превышающих приблизительно 350 °С. Однако обогрев перегретой водой связан с применением высоких давлений, что значительно усложняет и удорожает нагревательную установку и повышает стоимость ее эксплуатации. Поэтому в настоящее время он вытесняется более экономичными способами нагрева другими высокотемпературными теплоносителями. [c.315] Для нагрева перегретой водой и другими жидкими теплоносителями используют установки с естественной и принудительной циркуляцией. [c.315] В установке с естественной циркуляцией (рис. VIII-5, а) жидкость заполняет нагревательную систему, состоящую из змеевика /, обогреваемого в печи топочными газами, и теплоиспользующего аппарата 2, соединенных подъемным трубопроводом 3 и опускным трубопроводом 4. Нагретая в змеевике / жидкость поднимается по трубопроводу. 5, отдает тепло среде, нагреваемой в аппарате 2, и сама охлаждается. При этом ее плотность возрастает и жидкость возвращается в печь по трубопроводу 4 для последующего нагревания в змеевике 1. Таким образом, движение жидкости в замкнутом циркуляционном контуре происходит поддействием разности плотностей нагретой и охладившейся жидкости. [c.315] Для того чтобы свести к минимуму коррозию труб и устранить выделение неконденсирующихся газов, ухудшающих теплообмен, всю нагревательную систему заполняют дистиллированной водой, не допуская попадания в систему воздуха при ее заполнении и разогреве. [c.315] С помощью уравнений (УГП,4) и (УП1,5), используя уравнение (II, 102а) для определения гидравлического сопротивления контура, можно рассчитать диаметр й трубопровода и расход С любого жидкого нагревающего агента при естественной циркуляции. [c.316] Из правой части уравнения (VIII,4) видно, что движущий напор возрастает с увеличением А и разности плотностей нагретой и охладившейся жидкостей. Поэтому при обогреве с естественной циркуляцией теплоиспользующие аппараты располагают не менее чем на 4—5 м выше печи или другого нагревательного устройства. Таким образом, общая высота нагревательной установки должна быть весьма значительной. Однако даже в этих условиях скорость жидкости при естественной циркуляции мала и поэтому тепловая производительность установок с естественной циркуляцией невелика. [c.316] В установке с принудительной циркуляцией (рис. УП1-5, 6) движение горячей жидкости между печью 1 и теплоиспользующим аппаратом 2 осуществляется при помощи циркуляционного насоса 5. Применение принудительной циркуляции позволяет значительно увеличить скорость циркуляции (до 2—2,5 м/сек и более) и соответственно повысить интенсивность теплообмена. При обогреве с принудительной циркуляцией отпадает необходимость в подъеме теплообменного аппарата над печью. Кроме того, одна печь может обслуживать одновременно несколько аппаратов. Однако использование насоса удорожает стоимость установки и ее эксплуатации. [c.316] Более прост и экономичен, чем обогрев перегретой водой, обогрев теплоносителями, позволяющими получать высокие температуры без давления в системе или при умеренных давлениях. К числу таких теплоносителей относятся минеральные масла и некоторые другие органические жидкости. [c.316] Нагревание минеральными маслами Минеральные масла являются одним из старейших промежуточных теплоносителей, используемых для равномерного нагревания различных продуктов. В качестве нагревающих агентов применйют масла, отличающиеся наиболее высокой температурой вспышки — до 310 (цилиндровое, компрессорное, цилиндровое тяжелое). Поэтому верхний предел нагревания маслами ограничен температурами 250—300 С. [c.317] Нагрев с помощью минеральных масел производят либо помещая теплоиспользующий аппарат с рубашкой, заполненной маслом, в печь, в которой тепло передается маслу топочными газами, либо устанавливая электронагреватели внутри масляной рубашки. [c.317] В тех случаях, когда нагревание теплоносителя в рубашке исключается (по причине огне- и взрывоопасности производства), нагрев масла осуществляют вне теплоиспользующЬго аппарата в установках с естественной и принудительной циркуляцией. [c.317] Эти установки отличаются некоторыми особенностями по сравнению со схемами на рис. У1П-5. Так, вследствие значительного увеличения объема масла при его нагревании за теплообменником (и выше него) устанавливают расширительный сосуд, емкости для холодного вязкого масла снабжают паровым обогревом и подводят к ним инертный газ для создания подушки , предохраняющей масло от окисления при соприкосновении с воздухом, и т. д. Указанные особенности характерны для большинства нагревательных установок, где используются органические теплоносители (см. ниже). [c.317] Масла являются наиболее дешевым органическим высокотемпературным теплоносителем. Однако им присущи существенные недостатки. По-МИМ9 относительно невысоких предельных температур применения, минеральные масла обладают низкими коэффициентами теплоотдачи, которые снижаются еще больше при термическом разложении и окислении масел. Их окисление и загрязнение поверхности теплообмена продуктами разложения усиливается в случае работы масел при температурах, близких к их температуре вспышки, и приводит к значительному ухудшению теплопередачи. Поэтому для получения достаточных тепловых нагрузок разность температур между маслом и нагреваемым продуктом должна быть не ниже 15—20 град. Вследствие указанных недостатков минеральные масла вытесняются более эффективными высокотемпературными теплоносителями. . [c.317] Нагревание высококипящИми органическими жидкостями й их парами, К группе высокотемпературных органических теплоносителей (сокращенно ВОТ) относятся индивидуальные органические вещества глицерин, этиленгликоль, нафталин и его замещенные, а также некоторые производные ароматических углеводородов (дифенил, дифениловый эфир, дифенил-метан, днтолилметан и др.), продукты хлорирования дифенила и полифенолов (арохлоры) н многокомпонентные ВОТ, например дифенильная смесь, представляющая эвтектическую смесь дифенила и дифенилового эфира. Подробно свойства ВОТ и их применение описываются в специаль-ной-литературе . [c.317] Недостатком дифенильной смеси, как и других органических теплоносителей, является малая теплота парообразования. Однако у дифенильной смеси этот недостаток в значительной мере компенсируется большей, чем у воды, плотностью паров, в результате чего при испарении или конденсации смеси количество тепла, выделяющееся на единицу объема пара, оказывается близким к соответствующей величине для воды. [c.318] Рассмотрим принципиальные схемы нагрева жидкой и парообразной дифенильной смесью, которые в общих чертах типичны для всех ВОТ-При обогреве жидкой смесью с принудительной циркуляцией (рис. УП1-6) смесь специальным центробежным насосом 1 через котел 2 с электрообогревом подается на обогрев теплоиспользующего аппарата 2. Вследствие того что объем смеси при ее нагреве увеличивается, за аппаратом 3 установлен расширительный сосуд 4. После того как смесь отдала тепло и охладилась, насосом 1 она снова засасывается в котел. Предварительный подогрев смеси при заполнении системы и ее подпитке (для компенсации потерь теплоносителя, которые в циркуляционной замкнутой системе невелики) производится в емкость 5, в которую смесь поступает через фильтр 6. [c.318] Над поверхностью жидкости в сосуде и емкости 5 находится инертный газ (азот), подаваемый для того, чтобы по возможности устранить окисление смеси при соприкосновении ее с воздухом. Кроме того, подача азота в камеры электронагревателей котла 2 обеспечивает взрывобезопасные условия его работы. Вся система также периодически продувается азотом. [c.318] Регулирование температуры нагрева парами дифенильной смеси возможно не только путем изменения мощности котлов-парогенераторов, но и дросселированием пара на входе его в теплоиспользующий аппарат, а также путем изменения уровня конденсата в рубашках теплоиспользующих аппаратов. [c.319] Нагревание расплавленными солями. В химической технологии la To необходимо нагревать продукты до температур, превышающих предельно допустимые температуры для ВОТ. В таких случаях для равномерного обогрева используют неорганические жидкие теплоносители — расплавленные соли и жидкие металлы. [c.320] Вернуться к основной статье