Обогревание жидкости глухим и острым паром, сравнительный анализ этих способов обогрева.

Процесс нагревания широко применяется в энергетике для ускорения

многих массообменных процессов и химических превращений. Наиболее

широкое распространение получили методы нагревания водяным паром,

топочными газами, промежуточными теплоносителями, электрическим

током.

Нагревание водяным паром. Для этих целей используют преимущественно насыщенный и перегретый водяной пар давлением до 1, 2 МПа. Использование пара более высокого давления экономически

неоправданно. В соответствии с применяемым давлением нагревание паром ограничено температурой 190 °С. В процессе нагревания перегретый пар охлаждается и конденсируется.

Широкому распространению нагревания водяным паром способствуют

следующие достоинства этого метода:

- высокая удельная теплота парообразования (конденсации) насыщенного водяного пара 1990 2260 кДж/кг;

- высокий коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося водяного пара 5000 18000 Вт/(м2К);

- равномерность обогрева поверхности, т.к. конденсация происходит при постоянной температуре.

Различают два способа нагревания «острым» и «глухим» водяным

паром. При нагревании острым паром водяной пар вводится непосредственно в нагреваемую жидкость, конденсируется с отдачей тепла, конденсат при этом смешивается с нагреваемой жидкостью.

При обогреве «острым» паром происходит разбавление нагреваемой

жидкости конденсатом – водой. Этот способ применяют для нагревания воды и водных растворов. Наиболее простым способом передачи тепла является нагревание «острым» паром, т. е. паром, который вводят непосредственно в нагреваемую жидкость. Этот пар конденсируется и отдает тепло нагреваемой жидкости, а образующийся конденсат смешивается с жидкостью.

Простейшее приспособление для нагревания жидкости «острым»

паром представляет собой трубу, опущенную открытым концом в резервуар с нагреваемой жидкостью (рис. 1.1). На пароподводящей трубе устанавливают обратные клапаны (см. рис. 1.1), которые пропускают пар в аппарат, но задерживают жидкость, поднимающуюся из аппарата в случае, когда давление в паропроводе ниже давления в аппарате. Для того чтобы избежать введения излишних количеств воды в нагреваемую жидкость, на паровой трубе устанавливают продувочные вентили, через которые перед нагреванием удаляют накопившийся в трубе конденсат. При нагревании «острым» паром в жидкость неизбежно вводится большое количество воды, получающейся при конденсации пара. Поэтому такой способ нагрева можно применять только в тех случаях, когда разбавление жидкости водой не имеет существенного значения и нагреваемая жидкость не реагирует с водой.

Обычно «острый» пар применяют только для нагревания воды и водных растворов. В тех случаях, когда одновременно с нагреванием жидкости

необходимо и перемешивать ее, «острый» пар подводят через так называемые барботеры—трубы с небольшими отверстиями, укладываемые на дно резервуара в виде спиралей, колец или нескольких параллельных

прямых труб.

Нагревание «глухим» водяным паром производят тогда, когда нельзя

разбавлять нагреваемую жидкость образующимся конденсатом.

рис.1. Простейшее устройство для нагрева жидкости «острым» паром: 1—резервуар; 2—паровая труба; 3—запорный вентиль; 4—обратный клапан; 5—продувочный вентиль.

Рис.1.2. Схема устройства нагревания «глухим» водяным паром: 1 - паровая рубашка; 2 - конденсатоотводчик; 3 - обводная линия; 4 - патрубок для слива продукта.

Нагревание «острым» паром в технологических процессах используют редко, т.к. в большинстве случаев смешение нагреваемой жидкости и конденсата пара недопустимо. На практике значительно чаще нагревание,

Насыщенным паром осуществляют через разделяющую стенку, так называемым «глухим» паром (рис. 1.2). В этом случае водяной пар не соприкасается с нагреваемой средой, а теплоотдача от пара к среде идет через разделяющую стенку. При этом способе нагревания пар, соприкасаясь с более холодной стенкой, конденсируется на ней, и конденсат в виде пленки стекает по поверхности стенки. Пар практически всегда вводят в верхнюю часть аппарата, а образующийся конденсат отводят из его нижней части через конденсатоотводчик.