1.2. Нагревание горячими жидкостями

В данном случае горячая жидкость представляет собой промежуточный теплоноситель, к их числу относят: горячую (перегретую) воду, минеральные масла, жидкие высокотемпературные органические теплоносители, расплавы солей и металлов и др.

На практике процесс нагревания с помощью горячих жидкостей реализуется в виде схем с естественной и принудительной циркуляцией промежуточного теплоносителя.

Схемы обогрева с естественной (а) и принудительной (б) циркуляцией

высокотемпературных теплоносителей

1 – печь для нагрева теплоносителя; 2 – теплообменник; 3 – циркуляционный контур; 4 – насос

Рис. XVI.7

Схема с естественной циркуляцией:

Жидкость нагревается в змеевике топочными газами. При нагревании плотность теплоносителя снижается и он перемещается по трубопроводу «горячей ветви» к обогреваемому аппарату, где отдает тепло нагреваемой среде. В процессе теплопередачи температура теплоносителя понижается, а плотность повышается. При этом теплоноситель по трубопроводу «холодной ветви» возвращается в печь 1 для последующего нагревания. При этом скорость невелика 0,1 м/с, поэтому значения коэффициента теплопередачи и тепловой производительности невелики.

Схема с принудительной циркуляцией:

Перемещение горячей жидкости обеспечивается насосом, что позволяет заметно повысить скорость циркуляции до (2…2,5) м/с и повысить интенсивность теплопередачи.

1.3. Нагревание топочными газами

Огневой нагрев

Установка представляет собой реакционный котел, вмурованный в печь и обогреваемый дымовыми газами, которые получаются от сжигания топлива.

Рис. XVI.8

а) Схема пищеварочного котла 1 - котел; 2 - поддувало; 3 - топочная решетка; 4 - топливник; 5 - винтовой дымооборот; б) Пищеварочный котел конструкции А. П. Трухачева: 1 - котел; 2 - топливник; 3 - топочная решетка; 4 - поддувало.

+ легкость получения высоких температур.

+ дешевизна.

- отсутствие равномерности и точности обогрева, температура в топке может колебаться в значительных пределах)

- металл, из которого изготовлен аппарат, работает в тяжелых условиях (возможен перегрев, образование накипи).

- большие потери тепла с отходящими газами (КПД 30-35%)

- низкий коэффициент теплоотдачи от газов.

- повышенная пожароопасность.

Трубчатая печь

Рис. XVI.9 Cхема трубчатой печи

Трубчатая печь состоит из топочной опоры и шахты, вдоль стен которой размещается трубчатка. Несмотря на очень высокую температуру топочных газов в этих аппаратах очень редко имеет место перегрев и прогорание трубок, т.к. большая скорость протекания жидкости обусловливает высокий коэффициент теплоотдачи. Температура стенок труб гораздо ближе к температуре жидкости, чем к температуре газа. Та же высокая скорость течения жидкости или парожидкостной смеси уменьшает возможность образования пристенных осадков, под которыми мог бы образоваться местный перегрев стенок. Горючий газ смешивается с воздухом, горение протекает на поверхности излучающей панели при отсутствии пламени. Образовавшиеся газы из радиантной части, где тепло в основном передается путем излучения, идут в конвекционную (за перегородкой), где тепло передается, главным образом, путем конвекции.