4. Анализ высокотемпературных тепловыделяющих и

теплоиспользующих установок.

4.1. Способы нагревания и охлаждения

4.1.1. Способы нагревания и нагревающие агенты

Нагревание газов и жидкостей происходит за счет теплообмена их с

нагревающими агентами (теплоносителями), имеющими более высокую

температуру, чем нагреваемые вещества, и отдающими им теплоту. Процесс

нагревания осуществляется также с помощью электрической энергии.

В качестве нагревающих сред используются топочные газы, водяной

43

пар, горячая вода, органические жидкости и их пары, минеральные __________масла и

др.

Выбор теплоносителя зависит от требуемой температуры, способности

теплоносителя передать нужное количество теплоты при относительно

небольшом расходе, а также от свойств теплоносителя (токсичности, агрес-

сивности, термической стойкости и др.) и его стоимости.

На многих технических производствах экономически целесообразно

использовать в качестве нагревающих агентов теплоту отработанных тепло-

носителей: пара, конденсата, газа, жидкостей, а также тепловую энергию

продуктов производства.

При проведении процессов нагревания необходимо осуществить

мероприятия по экономии энергии: по возможности использовать тепловую

изоляцию и водонепроницаемые материалы; применять автоматическое

регулирование температурных режимов и расходов теплоносителей;

использовать аппараты непрерывного действия; применять отражательные

экраны для аккумулирования теплоты в области процесса и т.д.

Нагревание водяным паром. В качестве греющего агента широко

применяется водяной пар, обладающий высокими термодинамическими

свойствами, к числу которых относятся большое количество теплоты, выде-

ляемое при конденсации пара (так при давлении 0,1 МПа q = 2260 кДж/кг),

и наличие постоянной температуры конденсации при постоянном давлении.

Вследствие выделения большого количества теплоты расходы пара

небольшие. Постоянство температуры конденсации дает возможность точно

поддерживать и, в случае необходимости, регулировать температурный

режим процесса, изменяя давление пара.

Коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара высокие,

достигающие значений α ≈17000 Вт/(м2 ｷ К), что позволяет уменьшить

поверхность нагревания.

К числу достоинств водяного пара также относятся его доступность,

нетоксичность, пожаробезопасность, а основным недостатком является

зависимость между температурой насыщения и давлением. С ростом темпе-

ратуры насыщения давление пара растет.

Поэтому обычно нагревание насыщенным водяным паром проводится

до температур 180 _ 190 ｰС, что соответствует давлению пара 1 _ 1,2 МПа.

Повышение давления приводит к удорожанию теплообменной аппаратуры,

так как она должна быть механически прочной.

При нагревании используется либо глухой, либо острый ______________пар. При

использовании глухого пара теплота передается нагреваемому

теплоносителю через стенку (процесс теплопередачи). Соприкасаясь с

холодной стенкой, пар конденсируется и в виде пленки стекает вниз по

стенке. Для того чтобы обтекаемость стенки была более полной, пар подается

в верхнюю часть аппарата, а конденсат выводится снизу. Температура

пленки конденсата близка температуре конденсации.

44

Необходимо, чтобы пар полностью конденсировался на поверхности

теплообмена. Во избежание потери пара (пролетный пар) из пространства

конденсации вместе с отходящим конденсатом, применяются специальные

устройства _ конденсатоотводчики, которые позволяют выходить только

конденсату и задерживают выход пара.

Конденсатоотводчики бывают с закрытым и открытым поплавком.

Конденсатоотводчик с закрытым поплавком (рис. 4.1) применяют при

абсолютном давлении пара выше