4.2 Промышленные способы передачи тепла.

Все тепловые процессы и установки разделяют на высокотемпературные, среднетемпературные, низкотемпературные и криогенные:

• Высокотемпературные – 700-2000 ⁰С (огнетехнические процессы, нагревательные печи)

• Среднетемпературные - 150-700 ⁰С (ректификация, сушка, выпарка)

• Низкотемпературные – -150-150 ⁰С (отопительные, вентиляционные кондиционеры, холодильные установки)

• Криогенные – Т< -150 ⁰С (разделение воздуха).

Теплообменники (ТО) – аппараты для передачи тепла от одного вещества к другому. Вещества, участвующие в процессе передачи тепла, называются теплоносителями (ТН).

4.2.1. Виды теплоносителей.

ТН классифицируются по назначению, агрегатному состоянию и диапазону рабочих температуры и давления (Т и p).

1. по назначению:

• греющий ТН;

• охлаждающий ТН, хладоноситель;

• промежуточный ТН;

• сушильный агент.

2. по агрегатному состоянию:

- однофазные ТН;

• многофазные (двух-) ТН;

Однофазные:

• низкотемпературная плазма;

• газы;

• неконденсирующиеся пары;

• не кипящие и неиспаряющиеся при данном давлении жидкости;

• растворы;

• зернистые материалы.

Много (двух-)фазные:

• кипящие, испаряющиеся жидкости;

• конденсирующиеся пары;

• плавящиеся, затвердевающие материалы;

• пены;

• аэрозоли;

• эмульсии, суспензии и.т.д.

3. по диапазону температур:

• высокотемпературные ТН (дымовые, топочные газы, расплавы солей, жидкие металлы);

• среднетемпературные ТН (водяной пар, вода, воздух);

• низкотемпературные ТН (при атмосферном давлении );

• криогенные.

С увеличением давления растет и температура кипения жидкостей.

А качестве прямых источников тепловой энергии на химических предприятиях используют топочные (дымовые) газы и электроэнергию. Вещества, передающие от этих источников теплоту в ТО называют промежуточными ТН. Наиболее распространенные промежуточные ТН:

• насыщенный водяной пар;

• горячая вода;

• перегретая вода;

• органические жидкости и их пары;

• минеральные масла, жидкие металлы.

Требования к промежуточным ТН:

• большая , .

• высокое значение теплоты парообразования;

• низкая вязкость;

• негорюч, нетоксичен, термостоек;

• дешевизна.

4.2.2. Классификация и конструкция теплообменников.

Теплообменники различаются по назначению, принципу действия, конструктивным и другим признакам.

По назначению:

• подогреватели

• испарители

• паропреобразователи

• конденсаторы

• холодильники

• радиаторы и.т.д.

По принципу действия:

• поверхностные (рекуперативные, регенеративные)

• контактные (смесительные).

требования к теплообменникам:

• возможность проведения технологического процесса;

• высокий коэффициент теплопередачи;

• низкое ;

• устойчивость поверхности теплообмена против коррозии;

• доступность поверхности теплообмена для чистки.

В рекуперативных теплообменниках передача теплоты от одного теплоносителя к другому осуществляется через разделяющую их стенку.

В регенеративных теплообменниках греющий и нагреваемый теплоносители поочередно омывают одну и ту же сторону поверхности нагрева. Сначала поверхность аккумулирует теплоту, а потом отдает и охлаждается.