Нагревающие и охлаждающие теплоносители

Наиболее доступный и экономичный греющий агент – насыщенный водяной пар, широко используемый благодаря большой теплоте конденсации, высокому коэффициенту теплоотдачи и постоянству температуры конденсации. Но нагревать паром выше 180-200˚С невыгодно из-за его высокого давления. Обычно нагревают глухим паром – через стенку, а иногда – острым (смешение пара с нагреваемой средой).

Вода применяется обычно для нагрева не более 100˚С, используют воду под давлением. Вода уступает водяному пару по коэффициенту теплоотдачи и дает отложение (накипь).

Для нагревания выше 200˚С применяются высокотемпературные теплоносители (перегретая вода, органические, ионные и жидкометаллические). Все перечисленные теплоносители – промежуточные. Прямыми источниками тепла, отдающими его промежуточным теплоносителям, являются дымовые газы (сжигание топлива) и электрическая энергия. Дымовым газам характерны низкие коэффициенты теплоотдачи (до 1000-1100˚С).

Нагревание перегретой водой невыгодно (очень высокое давление) и применяется редко – до 350˚С.

Температура нагрева органическими теплоносителями (до 400˚С) ограничивается их термическим разложением. Кроме того, они горючи и взрывоопасны (даутерн – смесь дифенила и дифенилоксида, минеральные масла, глицерин).

Из ионных используются кремнийорганические (до 350˚С) соединения и нитрит-нитратная смесь (до 540˚С).

Для жидкометаллических теплоносителей (LI, Na, K, Hg и т.д.) характерны высокие коэффициенты теплоотдачи, термостойкость. Но они коррозионноактивны. Нагревают ими до 800˚С и выше.

В широком интервале температур можно нагревать электрическим током, например, в электропечах сопротивления. Но это сравнительно дорогой способ нагрева.

Для охлаждения до 10-30⁰С используют воду и воздух. По сравнению с воздухом вода имеет большие значения теплоемкости и коэффициента теплоотдачи.

Оборотную воду (отработанную воду теплообменников) охлаждают в градирнях, в которых навстречу распыляемой воде поднимается воздух.

Вода используется для охлаждения как в поверхностных, так и в смесительных теплообменниках.

Несмотря на низкий коэффициент теплоотдачи воздуха иногда воздушное охлаждение экономичнее водяного и находит все более широкое применение.

Охладить до 0˚С можно введением в охлаждаемую среду льда.

До более низких температур (ниже 0˚С) охлаждают в холодильных установках специальными хладоагентами (фреоны, аммиак, этан, пропан и т.д.).