Розробити та запроектувати вимірювальний канал для автоматичного контролю витрати води в теплообмінному апараті, страница 4

Як охолоджувальні теплоносії найбільш широко використовують повітря, технічну воду та захолонені розсоли солей.

Охолодження повітрям. Найбільш доступним охолоджувальним теплоносієм є атмосферне повітря, при цьому останнім часом, у зв'язку з дефіцитом води або з її повною відсутністю, повітря все частіше використовують у теплообмінних установках газопереробних заводів.

Повітря застосовують як у режимі природної конвекції, так і у режимі примусового охолодження залежно від його температури і пори року.

Атмосферне повітря звичайно нагнітається вентилятором і подається зовні на пучок оребрених теплообмінних труб, зібраних у секції та установлених на опорній металоконструкції. Швидкість руху повітря відносно поверхні труб становить 5–10 м/с.

Основним недоліком повітря як теплоносія є його низька теплоємність і мала густина, що вимагає більших об’ємних витрат повітря, змушує використовувати потужні вентиляторні агрегати і пов’язане з підвищеною витратою електроенергії. Крім того, навіть у режимі вимушеної конвекції коефіцієнти тепловіддачі з боку повітря звичайно не перевищують 40 Вт/(м2.К), у зв’язку з чим використовують теплообмінні апарати повітряного охолодження (АПО), які мають великі поверхні теплообміну (1000–10000 м2) і відповідно є досить металоємними [1, 22, 45].

Охолодження водою. Використання води як теплоносія вигідне внаслідок її високої теплоємності та досить високих коефіцієнтів тепловіддачі, що досягаються при примусовому русі води в теплообміннику.

У той самий час на хімічних підприємствах на охолодження гарячих теплоносіїв потрібні величезні витрати води із природних джерел, до того ж перед подачею води в теплообмінні апарати з природних джерел

її потрібно попередньо очищувати. Воду переважно використовують у поверхневих теплообмінниках, витрату охолодженої води визначають на основі рівнянь теплового балансу процесу теплопередачі.

У зв'язку з тим, що запаси прісної води на Землі дуже обмежені (не більше 2% загальних запасів води), то як охолоджувальний теплоносія використовують технічну (оборотну) воду, яку за допомогою насосів циркулюють у замкнутому водооборотному циклі. Після відбирання тепла від гарячого теплоносія та нагрівання вода направ-ляється на охолодження в градирні або бризкальні басейни. У гра-дирнях – баштах з насадкою – вода подається насосами на верх градирні, а потім стікає зверху вниз, контактуючи з висхідним потоком повітря, при цьому вода охолоджується як за рахунок конвективного теплообміну, так і за рахунок її часткового випаровування (до 5% від витрати води).

Охолоджена вода насосами по трубопроводах знову подається в теплообмінні апарати. Така система використання оборотної води дозволяє значно знизити її витрату та зменшує екологічне забруднення водоймищ. Звичайно оборотну воду як тепло-носій використовують у діапазоні температур 10–40оС залежно від пори року. Нагрівання води вище 40оС у теплообмінних апаратах не слід допускати, тому що в цьому випадку відбувається виділення з води солей жорсткості, білкових сполук і мікроорганізмів та відкладення їх на теплообмінній поверхні, що сильно погіршує теплообмін і змушує проводити періодично досить трудомістке очищення теплообмінника.

Установки охолодження оборотної води. На великих хімічних підприємствах для охолодження теплоносіїв витрачається кілька десятків мільйонів м3 холодної води за рік. У зв'язку зі зростаючим дефіцитом прісної води на підприємствах побудовані потужні установки оборотного водопостачання. У них вода багаторазово використовується після охолодження в закритих градирнях – спорудженнях баштового типу з насадкою із природним або примусовим вентиляторним охолодженням води

Нагріта вода з теплообмінників тепловикористовувальних установок надходить у водозбірник, звідки насосом подається на верх градирні. Тут вода розприскується за допомогою роз-подільника та у вигляді крапель і струменів (при краплинному зро-шенні) стікає вниз, контактуючи з потоком повітря, що піднімається.