Лекция 7. Нагревание и охлаждение. Виды охлаждающих и нагревающих агентов. Регенерация тепла отходящих материальных потоков.

План:

 1. Понятие теплоноситель

2. Греющие теплоносители, его достоинства и недостатки

3. Хладоагенты, достоинства и недостатки

Тепловые процессы имеют большое значение в химической промышленности по следующим причинам. Большинство химических процессов являются эндо- или экзотермическими и, следовательно, управление химико-технологическими процессами (ХТП) в конечном счете сводится к подводу или отводу тепла. В себестоимости любой продукции химической промышленности стоимость тепловой энергии составляет значительную часть, т.е. эффективная организация тепловых процессов положительно сказывается на эффективности всего производства.

Особенности тепловых процессов:

а) широкий диапазон температур теплопереноса (от температур, близких к абсолютному нулю, до несколько тысяч градусов выше нуля);

б) теплоперенос осуществляется в агрессивных средах и при высоких давлениях, что предъявляет особые требования к аппаратурному оформлению этих процессов.

Основными характеристиками тепловых процессов являются:

– количество передаваемого тепла, от которого зависят размеры теплообменных аппаратов;

– основной размер теплообменного аппарата – теплопередающая поверхность (или поверхность теплообмена).

Общие требования к выбору теплоносителя:

1) теплоноситель должен обеспечивать высокую интенсивность теплопередачи;

2) обладать высокими теплофизическими характеристиками (теплоемкость, теплопроводность, высокие коэффициенты конденсации парообразования);

3) низкой вязкостью;

4) теплоноситель должен быть не токсичным, не ядовитым, пожаро-взрывобезопасным, дешевым и доступным, термически устойчивым и не обладать корродирующим действием на материал теплообменника;

5) должен быть доступным и недорогим веществом.

Для этой цели, как было сказано, используют различные технические теплоносители.

Выбор теплоносителя для каждого конкретного случая индивидуален и определяется, прежде всего, величиной температуры нагревания и необходимостью ее регулирования.

Основным источником энергии на нефтеперерабатывающих заводах является теплота, получаемая при сгораниии топлива. При этом тепло либо непосредственно используется для нагрева, либо передается при помощи промежуточных теплоносителей.

В первом случае топливо сжигают в аппарате, служащем непосред­ственно для нагрева, например в трубчатой печи. Во втором случае теп­ло сжигаемого топлива используется для нагрева теплоносителя, кото­рый далее транспортируется к месту потребления тепловой энергии.

Наиболее удобным и распространенным теплоносителем является водяной пар. Его легко транспортировать к месту потребления, а цен­трализованное производство водяного пара в ТЭЦ или в крупной ко­тельной позволяет наиболее эффективно использовать тепло топлива, совмещая производство водяного пара с выработкой электроэнергии (ТЭЦ). Достоинствами водяного пара как теплоносителя являются высокий коэффициент теплоотдачи при его конденсации, большие величины скрытой теплоты конденсации (испарения), возможность использования конденсата и др.

Обычно в качестве теплоносителя используется насыщенный водя­ной пар, так как расход перегретого водяного пара высок вследствие его малой теплоемкости, а коэффициент теплоотдачи от перегретого пара к теплообменной поверхности мал, в связи с чем требуется значитель­ная поверхность теплообмена.

К недостаткам водяного пара как теплоносителя относится срав­нительно низкая его температура при высоком давлении. Так, при абсолютном давлении Р = 0,98 МПа температура конденсации пара равна 179 °С, и следовательно, использовать его можно при нагреве до температуры не выше 160.170 °С. Для нагрева до 200 °С требуется на­сыщенный пар давлением 2,5.3,0 МПа.