ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нагревание высокотемпературными теплоносителями из "Основные процессы и аппараты химической технологии" Более подробно тепловые балансы печей рассматриваются в специальной литературе . [c.315] В процессах химической технологии часто осуществляется обогрев высокотемпературными теплоносителями. Рассматриваемые ниже теплоносители обычно получают тепло от топочных газов или электрического тока, передают его нагреваемому 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 ат)], 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. УП1-5, 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 3, 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] Из правой части уравнения (VIII,4) видно, что движущий напор возрастает с увеличением h и разности плотностей нагретой и охладившейся жидкостей. Поэтому прн обогреве с естественной циркуляцией гепло-использующие аппараты располагают не менее чем на 4—5 м выше печи или другого нагревательного устройства. Таким образом, общая высота нагревательной установки долмша 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. VIII-5, б) 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 старейи[их промежуточных теплоносителей, используемых для равномерного нагревания различных продуктов. В качестве нагревающих агентов применяют масла, отличающиеся наиболее высокой температурой вспьпикп — до 310 °С (цилиндровое, компрессорное, цилиндровое тяжелое). Поэтому верхний предел нагревания маслами ограничен температурами 250—300 °С. [c.317] Нагрев с помо щью 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 теплоиспользующ го аппарата в установках с естественной и принудительной циркуляцией. [c.317] Эти установки отличаются некоторыми особенностями по сравнению со схемами на рис. УП1-5. 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. Помимо относительно невысоких предельных температур применения, минеральные масла обладают низкими коэффициентами теплоотдачи, которые снижаются еще больше при термическом разложении и окислении масел. Пх 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] К группе высокотемпературных органических теплоносителей (сокращенно ВОТ) 0Т1ЮСЯТСЯ индивидуальные органические вещества глицерин, этиленгликоль, нафталин и его замещенные, а также некоторые производные ароматических углеводородов (дифенил, дифениловый эфир, дифенилметан, дитолилметан и др.), продукты хлорирования дифенила и полифенолов (арохлоры) и многокомпонентные ВОТ, например дифенильная смесь, представляющая эвтектическую смесь дифенила и дифенилового эфира. Подробно свойства ВОТ и их применение описываются в специальной 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] В парообразном состоянии дифенильная смесь применяется для нагрева до температур, не превышающих 380 °С (при кратковременном нагреве—приблизительно до 400 С). При более высоких температурах происходит заметное разложение дифенильной смеси. Она горюча, но практически взрывобезопасна и оказывает лишь слабое токсическое воздействие на человеческий организм. [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. УИ1-6) смесь специальным центробежным насосом 1 через котел 2 с электрообогревом подается на обогрев теплоиспользующего аппарата 3. 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 4 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 тенлоиснольэую-щих аппаратов. [c.319] Вернуться к основной статье