Охолодження до звичайних температур

Для охолодження до звичайних температур (10-30°С) найчастіше використовують дешеві та доступні охолоджуючі агенти такі як повітря та вода. Вода має більшу теплоємність, вищі коефіцієнти тепловіддачі і дає змогу проводити охолодження до нижчих температур ніж повітря.

В якості холодильних агентів використовують річну, озерну або артезіанську (одержану з підземних свердловин) воду. Якщо за місцевими умовами вода дефіцитна і її транспортування пов‘язане з великими капітальними витратами, то охолодження здійснюють оборотною водою. В даному випадку відпрацьовану воду охолоджують шляхом часткового випарювання у відкритих басейнах – в градирнях шляхом змішування з повітрям, після чого знову направляють в якості холодильного агента.

Температура охолодження залежить від початкової температури води. Річна та озерна вода залежно від пори року має температуру 4-24°С, артезіанська 8-15°С, а оборотна приблизно 30°С. Температура води, яка виходить з теплообмінників не повинна перевищувати 40-50°С з метою зменшення розчинених у воді солей, які забруднюють поверхні теплообміну апаратів.

Щоб забезпечити надійну роботу теплообмінної апаратури протягом року, необхідно під час її проектування приймати в якості розрахункової початкову температуру води за найбільш несприятливих (літніх) умов.

Охолодження водою та повітрям здійснюють в різних теплообмінниках через стінку або безпосереднім контактуванням холодильного агента з матеріалами, які охолоджуються.

Кожухотрубний теплообмінник в якому охолодження здійснюється через стінку показаний на рис.2.18.

Рис. 2.18. Теплообмінник для охолодження теплоносія водою

Вода, якою охолоджується матеріал, подається в нижню частину теплообмінника і виводиться з верхньої, теплоносій, який підлягає охолодженню, подається в верхню частину трубного простору і виводиться через нижню. За такого напрямку руху теплоносіїв, конвективні потоки, які виникають внаслідок зміни густин під час зміни температур співпадають з напрямком потоків.

Якщо температура охолоджуваного середовища перевищує температуру кипіння води за атмосферного тиску, охолодження здійснюють під час часткового випаровування води, зменшуючи таким чином витрату води на охолодження. Для такого випаровувального охолодження використовують зрошувальні холодильники, градирні та інші теплообмінні апарати, а утворену пару використовують як низькотемпературний теплоносій.

Витрати охолодженої води W в кг/кг визначаються з теплового балансу

(2.13)

звідки

(2.14)

де G - кількість матеріалу, який підлягає охолодженню, кг/г; с – питома теплоємність теплоносія, Дж/(кг·°С); t_n i t_k - початкова і кінцева температура охолоджуючої води, ⁰С; Q_втр.- втрати тепла в оточуюче середовище; с₂ – питома теплоємність води, Дж/кг·°С.