Нагрівання водяною парою - студопедія
Нагрівають АГЕНТІВ ТА СПОСОБИ НАГРІВАННЯ
Одним з найбільш широко застосовуваних гріють агентів є насичена водяна пара. Це пояснюється суттєвими гідності-ми його як теплоносія. В результаті конденсації пари отримують біль-шие кількості тепла при відносно невеликій витраті пара, так як теплота конденсації його становить приблизно 2,26- 10 6 дж / кг (540 ккал / кг) при тиску 9,8-10 4 н / м * (1 ат). Внаслідок високих коеф-фициент тепловіддачі від конденсується пара опір пере-носу тепла з боку пара мало. Це дозволяє проводити процес на-прогрівання при малій поверхні теплообміну.
Важливою перевагою насиченої пари є сталість тим-ператури його конденсації (при даному тиску), що дає можливість точно підтримувати температуру нагрівання, а також в разі необхід-мости регулювати її, змінюючи тиск пари, що гріє.
При використанні тепла парового конденсату к. П. Д. Нагрівальних парових пристроїв досить високий. Пар задовольняє також іншим вимогам, що пред'являються до теплоносія (доступність, пожежо-безпеку і ін.).
Основний недолік водяної пари - значне зростання давши-лення з підвищенням температури. Внаслідок цього температури, до ко-торих можна проводити нагрівання насиченою водяною парою, зви-но не перевищують 180-190 ° С, що відповідає тиску пари 10-12 ат. При високому тиску потрібно занадто толстостенная і дорогостоя-щая теплообмінна апаратура, а також великі витрати на коммуника-ції і арматуру.
Економічніша утилізація водяної пари, одержуваного після його використання в паросилових установках. Хімічні виробництва часто споживають велику кількість не тільки тепла, але і електроене-гии. Тому доцільно енергетичний пар високого тиску (до 250 ат) направляти спочатку в турбіни для вироблення електрич-чеський енергії, а потім пом'ятий пар турбін тиском 6-8 ат (іноді до 30 ат) використовувати для обігріву хімічної апаратури. М'ятий пар турбін є перегрітою. Тепло перегріву пара мало в порівнянні з його теплотою конденсації, а обсяг пара на одиницю віддається тепла значно більше, ніж для насиченої пари, що призводить до збільшен-ня діаметра паропроводів. Щоб уникнути збільшення витрат на транспортування теплоносія, перегрітий пар з турбін зволожують, змішуючи його з гарячою водою. При цьому пар додатково випаровує деяка кількість води і прямує в насиченому стані в тепловикористовуючі апарати.
З огляду на те що тепло перегріву відносно мало, коефіцієнти тепловіддачі від перегрітої пари значно нижче, ніж від насиченого, і перегрів пара вимагає додаткових витрат, перегрітий водяний пар рідко застосовують в якості нагріває агента. Іноді використовують невеликий перегрів його для компенсації теплових втрат в підвідних паропроводах.
Нагрівання глухим паром. Найбільш поширене нагрівання г л у х і м паром, передає тепло через стінку теплообмінного апарату. Принципова схема нагрівання глухим паром приведена на рис. VIII-1. Гріючийпар з генератора пара - парового котла 1 направ-ляется в теплообмінник 2, де рідина (або газ) нагрівається парою через розділяє їх стінку. Пар, стикаючись з більш холодної стінкою, конденсується на ній, і плівка конденсату стікає по поверхні стінки. Для того щоб полегшити видалення конденсату, пар вводять в верхню частину апарату, а конденсат відводять з його нижньої частини. Тим-пература плівки конденсату близька до температури конденсується пара, і ці температури можуть бути прийняті рівними один одному.
Витрата D глухого пара при безперервному нагріванні визначають з рівняння теплового балансу:
де D - витрата нагрівається середовища; с - середня питома теплоємність нагрівається середовища; t1. t2 - початкова і кінцева температури нагрівається середовища; Iп. Ік - ен-тальпіі пари, що гріє і конденсату; Qп - втрати тепла в навколишнє середовище.
Мал. VIII-1. Схема на-прогрівання глухим паром: 1 - паровий котел; 2 - теплообмінник - підігрівач; 3 - конденсатовідвідник; 4 - проміжна ємність; 5 - відцентровий насос.
Мал. VIII-2. Конденсатоотводчик з відкритим поплавком: 1 - штуцер для надходження конденсату; 2 - корпус; 3 - відкритий поплавок; 4 - стрижень поплавка, 5 - подвійний клапан; 6 - патрубок, 7 - зворотний клапан; 8 - продувний вентиль.
Щоб уникнути непродуктивної витрати пара і організувати безперешкодне видалення з апарату парового конденсату без ви-пуску пари, застосовують спеціальні пристрої - конденсат о-відвідників (див. Рис. VII1-2). Конденсат з конденсатовідвідника 3 через проміжну ємність 4 подається насосом 5 в паровий котел 7.
Принцип роботи конденсатовідвідника з відкритим поплавком, що застосовується при тисках пари не більше 10 ат, показаний на рис. VIII-2.
Суміш пара і конденсату надходить через штуцер 1 в корпус 2 конденсатоотводчі-ка. При цьому поплавець (стакан) 3 спливає і за допомогою укріпленого на вертикаль-ном стрижні 4 клапана 5 закриває вихідний отвір для конденсату. Однак у міру накопичення конденсату він переливається через край поплавка всередину останнього і, коли вага рідини і поплавка перевищать виштовхуючу (архимедову) силу, по-плавок опускається і відкриває вихід для конденсату, який видавлюється з корпусу тиском пара. Вага поплавка розрахований так, що патрубок 6, в напрямних якого переміщається клапан 5, залишається зануреним в конденсат при найменшій висоті шару конденсату в поплавці й утворює гідравлічний затвор. Після видалити-ня значної частини конденсату з поплавка 3 останній знову спливає і закривання кість вихідний отвір. Таким чином, випуск конденсату проводиться періоді-но. Над вихідним отвором розташований клапан 7, запобігає зворотне попадання конденсату в конденсатовідвідник.
Пристрій конденсатоотводчиков інших типів описується в спе-ціальної літератури.
Конденсатоотводчик зазвичай встановлюють нижче теплообмінника і постачають, як показано на рис. VIII-1, обвідний лінією (байпасом), наявність якої дозволяє не переривати роботи апарату при кратковре-менном відключенні конденсатовідвідника для його ремонту або заміни.
Гріючийпар зазвичай містить деяку кількість неконденсірующаяся-трудящих газів (N2 О2) СО2), що виділяються при хімічній обробці кіт-ловой води і в процесі пароутворення в котлах. Ці домішки значно знижуючи-ють коефіцієнти тепловіддачі від пара. По-цьому при паровому обігріві з парового об'єк-ема теплообмінника повинні періодично віддалятися скупчуються неконденсірующаяся-щіеся гази. Цій же меті служить продувочний вентиль 8 в конденсатовідвідники, поки-занном на рис. УIII-2
Мал. VIII-3. Безшумний соп-ловой підігрівач: 1-сопло; 2 змішує диф-фузор.
Нагрівання гострою парою. У тих випадках, коли допустимо змішання нагрівається середовища з паровим конденсатом, використовують нагрівання і с т р и м паром, який вводять безпосередньо в рідину, що нагрівається. Такий спосіб нагріву простіше нагріву глухим паром і поз-воляет краще використовувати тепло пара, так як паровий конденсат сме-Шива з нагрівається рідиною і їх температури вирівнюються.
Якщо одночасно з нагріванням рідина необхідно перемішати, то введення гострої пари здійснюють через барботери - труби, располо-женние у дна апарату, закриті з кінця і забезпечені безліччю крейда-ких отворів, звернених догори. Для кращого перемішування, умень-шення шуму, спричиненого різким зменшенням обсягу пара при кондом-сації, і усунення гідравлічних ударів застосовують безшумний-ні підігрівачі (рис. VIII-3). Пара подається через сопло 1 і захоплює рідину, що надходить через бічні отвори в змішує дифузор 2. При змішуванні рідини з парою всередині дифузора 2 значи-тельно зменшується шум.
Витрата гострої пари визначають, враховуючи рівність кінцевих тим-температур рідини, що нагрівається і конденсату. Тоді з рівняння теп-лового балансу знаходимо:
звідки витрата пара
де св - теплоємність конденсату.