1.2 Выбор теплоносителя

При выборе теплоносителя следует обратить внимание на обеспечение им заданной температуры, достижение высоких коэффициентов теплоотдачи, на его дефицитность и стоимость.

В качестве греющих агентов чаще всего применяют насыщенный водяной пар для нагрева до температур не выше 180°С и топочные газы для получения более высоких температур.

Главные преимущества водяного пара перед топочными газами: более высокий коэффициент теплоотдачи, равномерность обогрева, меньший рас­ход теплоносителя. Но пар - более дорогой продукт.

Различают глухой пар, тепло от которого передается нагреваемому ве­ществу через твердую поверхность теплопередачи (стенку), и острый пар, который вводят непосредственно в нагреваемую жидкость.

Использование острого пара проще и эффективнее глухого; но не всег­да допустимо смешение нагреваемой среды с конденсатом пара.

Горячие жидкости (вода, минеральные масла, дифенильная смесь) при­меняются значительно реже.

В качестве охлаждающих агентов используют, в основном, воду и воздух. Лишь для получения температур ниже 10–15°С используют специаль­ные хладагенты (лед, смеси льда с различными солями, низкокипящие жидкости, дросселированные газы).

Вода является наиболее распространенным охлаждающим агентом. Её до­стоинства: доступность, сравнительно высокий коэффициент теплоотдачи, высокая теплоемкость. В случае наличия источников воды (реки, озера, артезианские скважины) охлаждение ею возможно вплоть до 10–20°С.

Если же вода дефицитна, то пользуются оборотной водой, которая ох­лаждается на градирне примерно до 25°С, и может охладить технологический продукт до 28 – 30°С. При этом вода не должна нагреваться выше 40-50°С, чтобы избежать значительного выделения растворенных в ней солей. Недостатком воды как охлаждающего агента являются выпа­дение солей, образующих накипь и ухудшающих теплопередачу.

Если температура охлаждаемой среды выше 100°С, применяют испари­тельное охлаждение, при котором часть воды испаряется, что снижает её расход на охлаждение.

Недостатком атмосферного воздуха как охлаждающего агента является низкий коэффициент теплоотдачи, что делает применяемые аппараты громоздкими. Для улучшения теплообмена осуществляют принудительную циркуляцию воздуха с помощью вентиляторов.

1.3 Выбор теплообменников по способу передачи тепла.

В зависимости от способа передачи тепла различают:

1) поверхностные теплообменники, в которых перенос тепла связан с твердой поверхностью;

2) смесительные, в которых теплоперенос происходит при непосредствен­ном смешении горячего и холодного теплоносителей.

В свою очередь поверхностные теплообменники можно разделить на две группы, отличающиеся принципом действия:

рекуперативные, в которых теплота от горячего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их стенку; регенеративные, в которых одна и та же поверхность нагрева омыва­ется то горячим, то холодным теплоносителем, отдавая последнему тепло, аккумулированное при контакте с горячим теплоносителем.

1.4 Поверхностные рекуперативные теплообменники

Наиболее широкое распространение получили поверхностные рекупера­тивные теплообменники. Многочисленные конструкции этих теплообменни­ков по характеру и геометрической форме твердой разделяющей стенки можно разбить на следующие группы:

1.4.1 С поверхностью теплопередачи, образованной стенками аппарата.

На рис.1 показан цилиндрический аппарат с рубашкой, в которую по­ступает либо насыщенный водяной пар или горячая жидкость, если аппарат служит подогревателем или испарителем, либо охлаждающая вода, если аппарат является холодильником. Для повышения коэффициента теплоотда­чи внутри аппарата установлена мешалка, способствующая турбулизации технологической жидкости.

Недостатком таких аппаратов является очень малая поверхность теплопередачи на единицу объема аппарата и, следовательно, его громоздкость.