Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПАХТ. лекції.виправлене.doc
Скачиваний:
42
Добавлен:
22.11.2019
Размер:
5.37 Mб
Скачать

Частина 2

1. Нагрівання, охолодження, конденсація

1.1. Загальні поняття та визначення

У хімічній промисловості широко поширені теплові процеси - нагрівання й охолодження рідин, газів і конденсація пари, що проводяться в теплообмінниках, про які ми почали говорити у минулому семестрі.

Речовини, що беруть участь в процесі передачі тепла, називають теплоносіями. Теплоносії, що мають більш високу температуру, ніж середовище, що нагрівається, і віддають тепло, прийнято називати гріючими агентами, а теплоносії з більш низькою температурою, ніж середовище, від якого вони сприймають тепло, - охолоджуючими агентами.

Як прямі джерела тепла в хімічній технології використовують головним чином димові гази, що представляють собою газоподібні продукти горіння палива, і електричну енергію. Речовини, що одержують тепло від цих джерел і що віддають його через стінку теплообмінника середовищу, що нагрівається, звуться проміжними теплоносіями. До числа розповсюджених проміжних теплоносіїв (нагріваючих агентів) відносяться водяна пара і гаряча вода, а також так звані високотемпературні теплоносії - перегріта вода, мінеральні олії, органічні рідини, розплавлені солі, рідкі метали і їх сплави.

Як охолодні агенти для охолодження до звичайних температур (10  30С) застосовують в основному воду і повітря.

Вибір теплоносіїв залежить у першу чергу від необхідної температури нагрівання чи охолодження і необхідності її регулювання. Крім того, промисловий теплоносій повинний забезпечити досить високу інтенсивність теплообміну при невеликих масових і об'ємних витратах. Бажано також, щоб теплоносій був нетоксичний, термічно стійким, не робив руйнуючого впливу на матеріал теплообмінника і разом з тим був досить доступною, дешевою речовиною.

У багатьох випадках економічно доцільним виявляється утилізація тепла деяких напівпродуктів, продуктів і відходів виробництва, що використовуються як теплоносії у теплообмінних апаратах.

1.2. Гріючі агенти і способи нагрівання

1.2.1. Нагрівання водяною парою

Одним з найбільш широко застосовуваних нагріваючих агентів, є насичена водяна пара. Це обумовлюється істотними перевагами її як теплоносія. У результаті конденсації пари одержують великі кількості тепла при відносно невеликих витратах пари. У наслідок високих коефіцієнтів тепловіддачі від пари, що конденсується, опір переносу тепла з боку пари малий. Це дозволяє проводити процес нагрівання при малій поверхні теплообміну.

Важливою перевагою насиченої пари є сталість температури її конденсації (при даному тиску), що дає можливість точно підтримувати температуру нагрівання, а також у разі потреби регулювати її, змінюючи тиск гріючої пари. Пара задовольняє також іншим вимогам, пропонованим до теплоносіїв (доступність, пожежобезпечність і ін.).

Основний недолік водяної пари - значне зростання тиску з підвищенням температури. У наслідок цього температури, до яких можна робити нагрівання насиченою водяною парою, звичайно не перевищує 180-195С, що відповідає тиску пари 10-12 ат.

При великих тисках потрібно занадто товстостінна і дорога теплообмінна апаратура, а також великі витрати на комунікації й арматуру.

Більш економічна утилізація водяної пари, одержуваної після його використання в паросилових установках.

Найбільш поширене нагрівання глухою парою.

У тих випадках, коли припустиме змішування середовища, що нагрівається, з паровим конденсатом, використовують нагрівання гострою парою, яку вводять безпосередньо в рідину, що нагрівається.