Класификация на топлоносителите

Топлоносителят е класифициран според предназначението, агрегационното състояние, диапазона на работните температури и налягания.

Според целта се разграничават топлоносители: отопление, охлаждане (охлаждаща течност), междинна топлина и охлаждащи течности, хладилен агент, сушител и др.

Според агрегатното състояние се разграничават еднофазни и многофазни (обикновено двуфазни) охладители:

- еднофазните топлоносители включват нискотемпературна плазма (пламък), газове, които не кондензират пари, газови смеси, течности, които не кипят и не се изпаряват при работно налягане, техните смеси, разтвори, твърди материали (обикновено в насипно състояние);

- двуфазните и многофазните топлоносители включват кипящи, изпаряващи се и напръскани с газ течности, кондензиращи пари, топящи се и втвърдяващи се газове), капкови течности с точка на кипене при атмосферно налягане над 200 ° C;

- среднотемпературните включват водни пари от твърди вещества, пени, газови суспензии, аерозоли, емулсии, суспензии, шлами, пасти и други сложни системи;

Високо-, средно-, нискотемпературни и криогенни охлаждащи течности се различават според работния температурен диапазон:

- високотемпературните включват газообразни топлоносители с температура на газа от 1500 ° C и повече (температури на дим и пещ до 650 ° C, вода с температура до 375 ° C и въздух с температура до 100 ° C;

- криогенните газове включват втечнени газове и техните пари, тяхното приложение е под -150 0С.

Най-често срещаните от тях са вода, пара, въздух, димни и димни газове.

Изборът на топлоносител за всеки конкретен консуматор на топлина и предприятието като цяло се прави, на първо място, в съответствие с изискванията на санитарните и пожаробезопасни стандарти и правила, действащи в дадено производство и за дадения топлоносител. Изследването на режимите на потребление на топлина за разглежданата промишленост, особено нейните топлинно интензивни производства, също е от голямо значение.

Водата и парата се използват широко в промишлените предприятия. Тези охлаждащи течности позволяват да се получат високи коефициенти на топлопреминаване в топлообменниците, те са евтини и могат да се транспортират на значителни разстояния, като по този начин губят относително малко топлина. Възможният обхват на водната система се оценява на 30-60 км, а парната система - 6-15 км. Изборът на една от двете охлаждащи течности се определя от специфичните условия на тяхното използване, като се вземат предвид предимствата и недостатъците на всеки от тях. Предимствата на водните пари включват намаляване на енталпията по време на кондензация, поради което, за да се пренесе значително количество топлина, достатъчно малки тегловни количества пара, постоянството на температурата на кондензация при дадено налягане улеснява поддържането на постоянен режим и контролират процеса в апарата. Основният недостатък на водните пари е неизбежното и значително повишаване на налягането с повишаване на температурата. Например, при налягане от 0,981 105 Pa, температурата на наситената пара е 99,1 ° C, а температурата на наситената пара от 309,5 ° C може да бъде получена при налягане от 98,1 105 Pa. Следователно парното отопление се използва за процеси с температура 60 150 0С; при по-високи температури топлообменниците трябва да бъдат направени от дебелостенни тръби, което ги прави скъпи и тромави.

1 кг пара с налягане 0,5 MPa и температура 150 ° C може да даде на потребителя 6 пъти повече топлина от 1 kg гореща вода при същата температура. Обемът на парата при тези параметри обаче е почти 400 пъти по-голям от обема на водата. За икономичната работа на цялата система за топлоснабдяване, съчетавайки източника и консуматора на топлина, е желателно да се събира и връща кондензатът, образуван от парата. По този начин кондензатът, образуван в нагревателите на петролни продукти и разтвори на багрила, често не се връща към източника на топлина, тъй като ако нагревателните тръби на топлообменника се повредят, той се замърсява и става неподходящ за захранване на котли.

Когато се използва вода, няма нужда да се събира и връща кондензатът към източник на топлина (например когенерация).

Водата е основната работна течност в парогенераторите на ТЕЦ-овете, във вентилационните системи и отоплението на водата. За консумация се приготвя в специални котли за топла вода, промишлени технологични единици (например в пещи) или водни отоплителни инсталации. Горещата вода като топлоносител може да се транспортира през тръбопроводи на значителни разстояния. Спадът на температурата на водата в добре изолирани тръбопроводи е не повече от 1 ° C на 1 км. Предимството на водата като топлоносител е относително висок коефициент на топлопреминаване. Въпреки това, горещата вода от отоплителни мрежи в промишлени топлообменници се използва рядко, тъй като през отоплителния период температурата му е нестабилна и варира от 70 до 130 0С, а през лятото отоплителните мрежи не работят.

Въздухът се използва като топлоносител в редица индустрии. В това отношение познаването на свойствата на въздуха е от голямо значение. Сухият въздух е въздух, който не съдържа водна пара. Влажният въздух е механична смес от сух въздух и водни пари. Процесите с влажен въздух се изчисляват според уравненията на състоянието на идеалните газове (поради ниските парциални налягания водните пари се считат за идеален газ) при условия на термодинамично равновесие (температурата на водната пара, сухия въздух и влажния въздух се приема за бъдете същите).

В зависимост от съотношението на парциалните налягания на водната пара, рП и налягането на наситените водни пари, рS, могат да се разгледат следните състояния на влажен въздух.

топлоносителите

Фигура: 3.1 - Състоянието на влажен въздух съгласно диаграмата: К - критична точка: а) - ненаситен (прегрял) влажен въздух; т. 1 - състояние на водната пара при температура tB налягане на парите pП pS; т. 3/- състояние на насищане при температура tB; pS - налягане на насищане при температура tB; tS - температура на насищане при налягане pP.

Ненаситен влажен въздух. Парциалното налягане на водната пара pP е по-малко от налягането на насищане pS при дадена температура, pP tS. Водната пара се прегрява спрямо температурата на насищане.

Наситен влажен въздух. Парциалното налягане на водната пара е равно на налягането на насищане при температура на въздуха, pP = pS. Температурата на влажен въздух е равна на температурата на насищане на водата при дадено налягане, tB = tS.

Пренаситен влажен въздух. Парциалното налягане на водната пара pP е по-голямо от налягането на насищане pS при дадена температура pP> pS. Температурата на влажен въздух е по-ниска от температурата на насищане на водата при налягане рП, tB