Розробити та запроектувати вимірювальний канал для автоматичного контролю витрати води в теплообмінному апараті, страница 2

Теплоносії бувають прямі та непрямі. Прямими є такі теплоносії, що утворюються безпосередньо в процесі теплообміну, до них належать димові гази та електричний струм. Непрямими є теплоносії, які спочатку отримують нагріванням від прямих теплоносіїв, а також їх використовують в технологічному процесі як нагрівальні теплоносії.

До них відносяться гарячі гази, рідини, водяну пару, пару інших речовин, розчини солей, розплави солей і металів та багато інших.

Вибір та використання того чи іншого теплоносія визначають його теплофізичними властивостями, температурним діапазоном, у якому його можна застосовувати, умовами безпеки та з економічних міркувань, у яких враховують як ціну енергоносія, так і капітальні витрати на обладнання та теплообмінну установку в цілому.

Водяна пара є найбільш широко застосовуваним теплоносієм здебільшого у діапазоні температур 100–200 С, що відповідає тиску гріючої пари 0,1–1,6 МПа. Застосування водяної пари як гарячого теплоносія обумовлено цілим рядом переваг, основними з яких є нетоксичні властивості, висока питома теплота конденсації (2,26·103 кДж/кг при атмосферному тиску), легкість транспортування у трубопроводах на далекі відстані. Використання пари при теплообміні забезпечує високі коефіцієнти тепловіддачі, рівномірність обігрівання поверхні теплообміну, легкість регулювання температури за допомо-гою зміни тиску. Як відомо, певній температурі конденсації відповідає визначений тиск насиченої водяної пари. Застосування водяної пари в теплообмінних апаратах хімічних виробництв при температурах, вищих за 200 С, вимагає підвищення її тиску вище 1,6 МПа, при цьому потрібно збільшувати товщину стінок корпусів теплообмінників.

Теплофізичні та термодинамічні властивості насиченої водяної пари наведені в таблицях [33, 34, 47, 55], крім того, побудовані та наведені термодинамічні діаграми стану системи вода – пара, що дозволяють проводити теплові розрахунки процесів, пов’язаних з фазовими переходами.

Технологічну водяну пару на підприємствах хімічної та нафтопереробної промисловості одержують переважно на ТЕЦ, наявних майже на кожному підприємстві. На деяких технологічних установках водяну пару одержують як побічний продукт, що утворюється в результаті утилізації тепла реакції екзотермічних процесів. Використовують також вторинну (сокову) пару тиском 0,1–0,5 МПа, одержувану у результаті випаровування водяних розчинів солей. За необхідності підвищити тиск сокової пари, а отже і її температури конденсації, використовують термокомпресійні установки ежекторного або компресорного типу.

Нагрівання парою висококиплячих рідин. За необхідності розширити температурний діапазон нагрівання середовища до температур 250–380 С застосовують пари висококиплячих органічних теплоносіїв (ВОТ), які в зазначеному діапазоні температур киплять і випаровуються при порівняно невисокому тиску (0,1– 0,8 МПа).

Як такий теплоносій часто використовують Даутерм А – дифенільну суміш, що містить 26,5% дифенілу та 73,5% дифенілового ефіру. Хоча питома теплота конденсації пари Даутерму А в 5–8 разів менша, ніж у води, проте кількість тепла, виділюваного одним м3 пари Даутерму А внаслідок їх більшої густини, приблизно така сама, як і у пари води.

Тому що при конденсації пари Даутерму А на поверхні стінок не утворюється плівки конденсату, то при цьому досягаються достатньо великі значення коефіцієнта тепловіддачі порядку 1400–1700 Вт/(м2.К).

Рідкий Даутерм та його пара не викликають корозії вуглецевої сталі, що є великою його перевагою при виборі теплообмінників. Пару ВОТ звичайно отримують на індивідуальних котлових установках, що використовують випарник жаротрубного котла, встановленого у печі з газовим, мазутним або нафтовим пальником. Пара ВОТ, що утворилася, надходить у теплообмінний апарат, де конденсуються та нагріває холодний теплоносій, конденсат знову повертається в паровий котел.