2.1.2. Нагревание горячей водой

Горячая вода позволяет нагреть рабочую смесь до 100 °С. Вода, как нагревающий агент, используется в тех случаях, когда необходимо обеспечить «мягкие» условия проведения процесса. Получают горячую воду в паровых водонагревателях - бойлерах и водогрейных котлах, обогреваемых топочными газами.

Использование горячей воды, как теплоносителя, имеет существенные недостатки: коэффициент теплоотдачи при нагревании горячей водой во много раз ниже, чем при нагревании конденсирующимся паром, так как температура горячей воды снижается по мере движения вдоль теплообменной поверхности. Указанные недостатки ограничивают применение воды как теплоносителя.

В теплообменных установках при обогреве горячими жидкостями обычно применяется циркуляционный способ обогрева, при котором теплообменник и источник теплоты образуют замкнутую систему, в которой циркулирует жидкий теплоноситель - вода или высококипящие жидкости. Различают естественную и принудительную циркуляцию [1].

2.1.3.Нагревание топочными газами

Топочные газы позволяют осуществлять нагревание рабочих смесей до температуры порядка 1000-1100 °С.

Нагревание смесей топочными газами производят в печах. На рисунке 2.3 показана современная трубчатая печь для нагревания жидких продуктов, работающая на газообразном топливе. Горючий газ, обычно природный, выходя из сопла горелки 6, инжектирует необходимое количество воздуха, смешивается с ним и поступает на пористую панель 5, выполненную из керамического материала. При горении газа, которое происходит на поверхности излучающей панели, пламя отсутствует, поэтому горелки такого типа называются беспламенными.

Рис. 2.3 Трубчатая печь для нагрева жидких продуктов:

1 – конвективная теплообменная поверхность; 2 – змеевик-подогреватель;

3 – дымовая труба; 4 – радиантная нагревательная поверхность;

5 – излучающая панель; 6 – газовые горелки

Раскаленная поверхность испускает мощный поток тепловой радиации. Образовавшиеся топочные газы с высокой температурой поступают в первую по ходу радиантную часть рабочего пространства печи, в которой теплота к нагреваемой поверхности 4 змеевика передается в основном за счет радиации.

Во второй, конвективной части печи 1, теплота от несколько охлажденных газов передается змеевикам главным образом за счет конвекции. Для лучшего использования теплоты на пути отходящих газов иногда устанавливают дополнительные теплообменные устройства, например змеевик-подогреватель 2. Газы удаляются через дымовую трубу 3.

В настоящее время в качестве топлива в трубчатых печах используют преимущественно природный газ, содержащий большое количество метана. При отсутствии природного газа применяют мазут, каменный или бурый уголь, торф, дрова. Кроме того, в качестве топлива иногда используют отходящие технологические газы нефтеперерабатывающих и других производств.

К недостаткам способа нагрева топочными газами относятся низкое значение коэффициента теплоотдачи, что вызывает необходимость развивать большие площади поверхности нагрева. Кроме этого, такой обогрев характеризуется «жесткими» условиями нагрева, т.е. большим перепадом температур. Эти недостатки создают трудности точного регулирования температуры [1].