4. Теплоносители

Выбор теплоносителей определяется назначениями ТА, условиями его эксплуатации, а также теплофизическими свойствами теплоносителей, их доступностью, стабильностью в процессе длительной эксплуатации и др.

В однофазной области теплоносители разделяют на упругие (газы) и капельные жидкости. С точки зрения теплового и гидравлического расчета ТА принципиального различия между ними нет.

Из теплофизических свойств теплоносителей наиболее важными явля- ются те, которые определяют интенсивность теплоотдачи в каналах ТА.

Плотность и теплоемкость являются весьма важными показателями. Теплоносители более высокой плотности и теплоемкости позволяют при не- больших перепадах температур между стенкой и жидкостью отвести или подвести большие тепловые потоки. С этой точки зрения вода имеет значи- тельные преимущества по сравнению с теплоносителями меньшей плотно- сти, например, с воздухом и газами.

Теплопроводность существенно влияет на интенсивность теплоотдачи. Чем больше теплопроводность при прочих равных условиях, тем выше ко- эффициент теплоотдачи в каналах ТА. Жидкие металлы, обладающие высо- кой теплопроводностью, имеют преимущества по сравнению с водой и газо- выми теплоносителями, у которых теплопроводность невелика.

Вязкость зависит от химической природы теплоносителя, давления и температуры. Она существенно влияет на теплообмен и гидравлическое со- противление. При высокой вязкости при прочих равных условиях задержива- ется переход от ламинарного к турбулентному режиму течения жидкости. Вязкость сильно зависит от температуры и с ее увеличением повышается.

Число Прандтля Рr=ν/а характеризует теплофизические свойства теп- лоносителей и является одной из важнейших их характеристик.

Для воздуха и газов число Рr ≤ 1. Для воды число Рr = 13,67 ÷ 1 в зави- симости от температур (от 0 до 180 ºС). У жидких топлив, масел, кремнийор- ганических соединений и других веществ Рr = 10 ÷ 65.000, у жидких метал- лов Рr << 1. С увеличением температуры число Рr уменьшается.

Температура кипения теплоносителя должна быть сравнительно вы- сокой. В этом случае для поддержания теплоносителя в жидком состоянии не требуется заметного повышения давления.

Теплоносители должны отвечать следующим требованиям:

• быть химически стабильными, не вступать во взаимодействие с материалом теплообменника, т.е. не оказывать коррозионного и эрозионного воздействия, не должны образовывать взрывоопасных смесей при смешении с другими теплоносителями;

• обеспечивать достаточно интенсивный теплообмен в ТА, обладая высокой теплоемкостью и малой вязкостью;

• иметь хорошую термостойкость;

• быть достаточно доступными и иметь невысокую стоимость;

• отличаться малой химической токсичностью;

• иметь высокие температуры кипения и воспламенения;

• быть удобными в транспортировании, хранении и заправке;

• быть безопасными в эксплуатации.

Применяемые в технике теплоносители всем требованиям одновремен- но не отвечают.