6.1.2 Хладоагенты

6.1.2.1 Вода является самым распространенным хладоагентом. В промышленности используется артезианская вода – температура от 8 до 12 °С; открытый водоем – температура от 4 до 25 °С; оборотная вода – 30 °С.

Достоинства: доступность, дешевизна, термически устойчива.

Недостатки: коррозионная активность, температурный диапазон зависит от климатических и временных условий.

6.1.2.2 Низкотемпературные жидкости используют для создания температур ниже 5…20 °С, которые обычно не достигаются охлаждением водой. К числу таких теплоносителей относятся жидкий аммиак, фреоны, диоксид углерода, холодильные рассолы – водные растворы неорганических солей, например KCl, NaCl, CaCl (их температурный диапазон зависит от концентрации). При охлаждении холодильными рассолами и парами низкокипящих жидкостей пользуются холодильными установками.

6.1.2.3 Воздух по сравнению с водой более доступен, и несмотря на то, что он обладает значительно меньшим коэффициентом теплоотдачи и объемной теплоемкости, в современной технологии наблюдается тенденция к замене воды как охлаждающего агента воздухом. Воздух в отличие от воды не загрязняет поверхность теплоотдачи отложениями, не корродирует теплообменную аппаратуру, что положительно сказывается на увеличении срока службы воздушных холодильников.

Наиболее широко воздух в качестве охлаждающего агента используется в смесительных теплообменниках – градирнях, являющихся основным элементом оборудования водооборотного цикла.

6.1.3 Водооборотные циклы химических производств

Воду, используемую для охлаждения различных технологических потоков, после прохождения теплообменных устройств собирают в сборник-накопитель, а затем подают для охлаждения на градирни (рисунок 6.1), представляющие собой полые башни, в которых сверху разбрызгивается теплая вода, а снизу вверх движется воздух (за счет естественной тяги или нагнетается вентилятором). Расположенная внутри градирни насадка 2 служит для увеличения поверхности контакта между водой и воздухом. Горячая вода в градирне охлаждается как за счет контакта с холодным воздухом, так и в результате так называемого испарительного охлаждения – в процессе испарения части потока воды.

1 – поддон; 2 – слой насадки; 3 – распределители охлаждающей воды;

4 – полая часть градирни для обеспечения естественной тяги

Рисунок 6.1 – Градирня с естественной тягой

Отходящая с градирен вода может быть использована для охлаждения технологических потоков.

Периодически воду, находящуюся в водооборотном цикле, необходимо очищать.

Вода – оптимальный теплоноситель: обеспечивает подвод заданного количества тепла при минимальных затратах, обладает высоким коэффициентом теплоотдачи, является дешевым теплоносителем.

6.2 Теплообменные аппараты

Теплообменные аппараты – это аппараты, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя, нагретого до более высокой температуры, к другому.

При проектировании и конструировании теплообменных аппаратов необходимо учитывать многочисленные факторы, влияющие на процесс теплопередачи, и противоречивые требования, предъявляемые к теплообменникам (ТО).

Теплообменные аппараты должны удовлетворять следующим требованиям:

а) обеспечивать условия протекания технологического процесса;

б) иметь возможно более высокий коэффициент теплопередачи;

в) иметь низкие гидравлические сопротивления;

г) обладать устойчивостью теплообменных поверхностей против коррозии;

д) обеспечивать доступность поверхности теплопередачи для очистки;

е) обладать технологичностью конструкции с точки зрения их изготовления;

ж) обеспечивать экономичное использование материалов.