Циркуляционная система с естественной или принудительной циркуляцией.

Тепловой баланс при нагревании горячей водой имеет следующий вид:

mвс р,в (T1в – T2в) = mсрс р,ср (T2 – T1) + Qпот (4.3)

где mв _ расход горячей воды; с р,в _ средняя теплоемкость воды; с р,ср _

Средняя теплоемкость нагреваемой среды.

Данное уравнение применимо также при нагревании жидкостей и газов

Органическими и неорганическими жидкими теплоносителями и топочными

Газами.

Нагревание органическими жидкостями и их парами. К числу

основных требований, предъявляемых к промышленным жидким теплоноси-

Телям, относятся следующие: высокая температура, при которой осуществля-

ется технологический процесс (рабочая температура), большая плотность и

Низкая вязкость, высокая теплоемкость и теплопроводность. Жидкие тепло-

Носители должны быть нетоксичны, химически не агрессивны, пожаро- и

Взрывобезопасны, иметь невысокую стоимость и низкие эксплуатационные

Расходы.

Верхний предел рабочей температуры теплоносителя ограничен началом его

разложения, нижний предел _ его вязкостью, которая увеличивается при

Уменьшении температуры. Повышение вязкости теплоносителя приводит к

Росту расхода энергии на его циркуляцию.

Таким образом, лучшими теплоносителями являются те, у которых

Высокий коэффициент теплоотдачи и низкая вязкость при рабочей темпера-

Туре.

В качестве высококипящих органических теплоносителей (ВОТ) полу-

Чили распространение некоторые производные ароматических углеводородов

(дифенил, дифениловый эфир, дифенилметан, дитолилметан и др.), продукты

Хлорирования дифенила и полифенолов, этиленгликоль, глицерин и др.

Органические теплоносители применяются как в чистом виде, так и в смеси.

К группе органических теплоносителей помимо ВОТ относятся и

Некоторые минеральные масла, которые отличаются высокой термической

Стойкостью.

В настоящее время в качестве теплоносителей используют следующие

ВОТ: ДФС _ дифенильная смесь (эвтектическая смесь 26,5 % масс.

дифенила и 73,5 % дифенилоксида), ДТМ _ дитолилметан, АМТ-300 _

ароматизирован-ное масло, КТ-2 _ комбинированный теплоноситель (смесь

50 % дитолил-метана, 36,8 % дифенилоксида и 13,3% масс. дифенила), ИС-

40А _ минераль-ное масло).

Для нагрева до высоких температур (≈ 300 °С) применяются кремний-

Органические жидкости (ионные теплоносители), представляющие собой

главным образом ароматические эфиры орто-кремниевой кислоты, например

Ортокрезилоксисилан. Эти теплоносители термически стойки, имеют высо-

Кую температуру кипения при атмосферном давлении, но легко гидролизу-

Ются при взаимодействии с водой, что является их недостатком.

Нагревание неорганическими жидкими теплоносителями.

В тех случаях, когда температуры нагрева превышают рабочие температуры

органических теплоносителей, используются неорганические вещества _

Расплавленные соли и жидкие металлы. Наибольшее практическое приме-

нение из солей получила нитрит-нитратная смесь СС-4 _ тройная эвтекти-

ческая смесь, состоящая (по массе) из 40 % нитрита натрия NаNO2, 7 %

нитрата натрия NаNO3 и 53 % нитрата калия KNОз. Эта смесь применяется

при нагреве до температур 500 _ 5400С при атмосферном давлении.

Эта смесь не вызывает коррозию углеродистых сталей при темпера-

турах не выше 450 °С. При более высоких температурах смеси аппараты и

Трубопроводы изготовляют из легированных сталей: хромистой и хромони-

Келевой стали. При движении смеси по трубопроводам она обогревается с

Помощью паровых труб, проложенных рядом (паровые спутники). Движение

Солей обеспечивают специальные насосы пропеллерного типа (принуди-

Тельная циркуляция). Поскольку ннтрит-нитратная смесь является сильным

Окислителем, контакт ее с веществами органического происхождения не

Допускается.

При нагревании до температур порядка 400 _ 800 °С и выше в качестве

Горячих теплоносителей используются ряд жидких металлов, и их сплавы.

Эти теплоносители обладают высокой плотностью, теплопроводностью и

Термической стойкостью.

Нагревание топочными газами. Топочные газы как нагревающие

Агенты используются давно. Они позволяют осуществить нагревание до

температур порядка 1000 _ 1100 °С при небольшом избыточном давлении.

К недостаткам топочных газов как теплоносителей можно отнести их

небольшую теплоемкость [ρ ≈ 1,3 кДж/(м3· К)] и низкие коэффициенты

теплоотдачи [α = 35 _ 60 Вт/(м2·К)], а также снижение температуры в про-