Потери тепла в окружающую среду

Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду аппараты покрывают слоем тепловой изоляции, т.е. слоем материала с низкой теплопроводностью (теплоизоляционный материал). При нанесении тепловой изоляции увеличивается тепловое сопротивление стенки и уменьшается температура ее наружной поверхности. Этим достигается снижение потерь тепла, и улучшаются условия труда обслуживающего персонала.

Тепловой изоляцией покрывают наружные поверхности аппаратов. Для предохранения стенки аппарата от воздействия очень высоких температур изоляцию наносят с внутренней стороны стенки.

Увеличение толщины изоляции ведет к возрастанию ее наружной поверхности. Поэтому с увеличением толщины изоляции потери тепла уменьшаются лишь до известного предела. При выборе толщины изоляции следует исходить из допустимых потерь тепла или допустимой температуры стенки с учетом стоимости самой изоляции.

 

II Нагревание и охлаждение

Аппараты, применяемые для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями с целью нагревания или охлаждения одного из них, называются теплообменными (теплообменники).

В зависимости от целевого назначения теплообменные аппараты называются подогревателями или холодильниками. Если процесс проводится для сообщения тепла холодному теплоносителя, то участвующий в теплообмене горячий теплоноситель будем называть нагревающим агентом. Если же процесс состоит в отводе тепла от горячего теплоносителя, то холодный теплоносителей которому сообщается отводимое тепло, будем называть охлаждающим агентов.

Часто в теплообменных аппаратах в процессе теплообмена происходит изменение агрегатного состояния одного из теплоносителей: конденсация горячего или испарение холодного теплоносителя. Аппараты, применяемые при конденсации горячего теплоносителя, почти не отличаются от других теплообменных аппаратов. Если конденсация горячего теплоносителя является целевым процессом, то эти аппараты называют конденсаторами.

 

Способы нагревания и охлаждения

Нагревание водянным паром

Водяной пар является наиболее распространенным горячим теплоносителем для нагревания до температур 150–170ºС.

Преимущества водяного пара как нагревающего агента:

1) высокий коэффициент теплоотдачи;

2) большое количество тепла, выделяемое при конденсации единицей количества пара;

3) возможность транспортировки по трубопроводам на значительные расстояния;

4) равномерность обогрева, так как конденсация пара происходит при постоянной температуре;

5) легкое регулирование обогрева.

Обычно применяют насыщенный пар небольшого давления (до 6-10 aт), иногда перегретый на 20-30ºС. Применение перегретого пара не дает особых преимуществ, так как теплота перегрева невелика по сравнению с теплом конденсации, которое выделяется при нагревании насыщенным паром.

Целесообразно применение отработанного пара абсолютным давлением 2-3 ат(после паровых турбин с противодавлением) или отборного пара абсолютным давлением 6-7ат(от турбин с промежуточным отбором). Во многих случаях возможно использование экстра-пара с выпарных установок.

Нагревание водяным паром производится путем применения острого или глухого пара. При обогреве острым паром его вводят непосредственно в нагреваемую жидкость, и образующийся конденсат смешивается с нею. Ввод пара в жидкость производится через трубу, опущенную ниже уровни жидкости, или через барботер – трубу, снабженную большим количеством мелких отверстий, расположенную также ниже уровня жидкости. При использовании барботера одновременно происходит перемешивание жидкости. В тех случаях, когда разбавление жидкости или ее смешение с водой недопустимо, обогрев острым паром непригоден.

При обогреве глухим паром обогреваемая жидкость не соприкасается с паром, а отделена от него стенкой, через которую передается тепло. Такой способ обогрева является наиболее распространенным. При обогреве глухим паром необходимо, чтобы он полностью сконденсировался в аппарате.

Для удаления из аппарата конденсата без выпуска с ним пара применяют специальные устройства – конденсатоотводчики (водоотводчики).

При постоянном расходе пара и избыточном давлении до 7 атупотребляют подпорные шайбы, представляющие собой диски с отверстиями в центре. Диаметр отверстия выбирают так, что шайба пропускает только конденсат.