Теплоносители

Теплоносителем называют вещество, служащее для доставки теплоты от источника к потребителю. Таким образом, доставка теплоты неразрывно связана с переносом массы самого теплоносителя, а для осуществления подвода и отвода теплоты необходимы, по крайней мере, два теплообменника. К веществам, используемым в качестве теплоносителей, предъявляют ряд специфических требований. Теплоноситель должен быть удобен для транспортировки от источника тепловой энергии к потребителю. С этой точки зрения наиболее подходят жидкие и газообразные теплоносители, которые можно транспортировать по трубопроводам. Единицей объема теплоносителя должно переноситься максимальное количество теплоты. Следовательно, удельная (на единицу массы) энтальпия теплоносителя у источника и потребителя должна изменяться максимально, насколько это возможно, а плотность теплоносителя должна быть наибольшей. Выполнение этих условий обеспечивает минимальный объемный расход теплоносителя, т. е. позволяет уменьшить сечение трубопровода, по которому он движется, а так же уменьшить скорость движения. В конечном итоге снижаются капитальные затраты на строительство теплотрассы и расходы па ее эксплуатацию. Максимальное изменение энтальпии теплоносителя возможно в том случае, когда в процессе подвода и отвода теплоты будет изменяться его агрегатное состояние, а теплота фазового перехода будет наибольшей. Если агрегатное состояние не изменяется, теплоноситель должен иметь максимальную удельную (на единицу массы) теплоемкость. Теплоноситель должен также иметь минимальную вязкость. Выполнение этого требования совместно с выполнением требования максимальной плотности позволяет добиться минимальных гидравлических потерь при движении теплоносителя и, следовательно, снизить затраты энергии на его транспортировку.__. В процессе подвода и отвода теплоты должны быть обеспечены максимальные значения коэффициента теплоотдачи. Выполнение этого требования позволяет уменьшить площадь поверхности теплообменных аппаратов, а в конечном счете снизить их стоимость и эксплуатационные расходы. Теплоноситель должен позволять производить доставку теплоты на необходимом температурном уровне. Соблюдение этого требования необходимо для достижения рабочей температуры в потребителе теплоты. Теплоноситель должен позволять регулировать уровень температуры. Выполнение этого условия дает возможность регулировать температурный режим потребителя теплоты. Рабочее давление теплоносителя по возможности должно быть близко к атмосферному. Это позволяет уменьшить толщину стенок трубопроводов, теплообменных аппаратов, упростить конструкцию уплотнительных устройств. Теплоноситель должен быть термостойким, т. е. не разлагаться при рабочих температурах. В противном случае продукты разложения будут загрязнять поверхности теплообмена и трубопроводов. Теплоноситель должен иметь низкую ____________х Ни одно из известных веществ не может в полной мере удовлетворить всем перечисленным требованиям. Какие бы два вещества ни сравнивались при оценке их в качествеь теплоносителей, у каждого из них будут свей преимущества и недостатки. Поэтому при выборе теплоносителя надо исходить из того, что он должен, во-первых, отвечать самым необ-ходимым требованиям и, во-вторых, совокупности всех требований, предъявляемых: к теплоносителям в целом. К основным теплоносителям относятся следующие вещества.

Вода широко используется в качестве теплоносителя, особенно для отопления. К преимуществам воды как теплоносителя следует отнести ее высокую плотность, удельную теплоемкость, сравнительно низкую вязкость, высокие значения коэффициента теплоотдачи, низкую химическую активность, нетоксичность, дешевизну и доступность, возможность регулирования уровня температуры. Недостатком воды является ограниченный верхний уровень температуры (при обычно используемых на производстве давлениях до 150°С). Подогрев воды осуществляется в специальных водогрейных котлах, в нагревательных установках, ТЭЦ и котельных. Горячую воду, как правило, транспортируют по трубопроводам на расстояния до 20 км. При этом снижение температуры воды в хорошо теплоизолированном трубопроводе не превышает 1°С на 1 км.

Водяной пар – самый распространенный теплоноситель для производственных целей. Его преимуществами являются высокая теплота парообразования, высокие значения коэффициента теплоотдачи при кипении воды и при конденсации пара, возможность поддержания постоянного режима теплоиспользующего оборудования благодаря постоянству температуры при конденсации, нетоксичность, доступность. Водяной пар имеет сравнительно невысокую вязкость и приемлемую плотность. Основным его недостатком является ограниченный верхний предел температуры. Для повышения температуры насыщенного пара необходимо значительно повышать давление. Например, абсолютному давлению 0, 2 МПа соответствует температура насыщенного пара 120°С, давлению 0, 5 МПа — температура 152°С, давлению 1 МПа— температура 180° С. Подача перегретого пара рекуперативные теплообменники нецелесообразна, так как теплота перегрева мала по сравнению с теплотой парообразования. В текстильной промышленности для теплоснабжения оборудования обычно используют пар давлением 0, 3–0, 4 МПа и только в редких случаях, когда необходимо получить повышенную температуру, до 0, 8 МПа. Так как давление пара, полученного в парогенераторах, обычно выше, пар дросселируют до необходимого давления и лишь после этого направляют в паропровод. Транспортировку пара осуществляют, как правило, на расстояния до 5 км.

Топочные газы используют в качестве греющего теплоносителя в большинстве случаев на месте их получения для непосредственного нагревания материалов и изделий, качество которых не зависит от загрязнения продуктами сгорания. Преимуществом топочных газов является возможность их получения непосредственно у аппаратов, теплоснабжение которых они обеспечивают. При этом отпадает необходимость в теплотрассе, промежуточных теплообменниках, уменьшается металлоемкость теплоиспользующего оборудования. Применение топочных газов позволяет достичь любого практически необходимого уровня температуры и тем самым повысить производительность тепло-технологических установок. К недостаткам топочных газов следует отнести их низкую плотность и теплоемкость, низкие значения коэффициента теплоотдачи, способность загрязнять поверхность теплообмена, пожароопас-ность, токсичность. Горячий воздух в технологии текстильного производства используют для сушки материалов, где он служит для доставки теплоты к материалу и уноса испарившейся влаги. К преимуществам горячего воздуха относятся его нетоксичность и доступность. В связи с этим он, как правило, в конце цикла выбрасывается непосредственно в атмосферу. Недостатками воздуха как теплоносителя являются низкие плотность и удельная теплоемкость, низкие зна-чения коэффициента теплоотдачи. Перечисленные недостатки затрудняют процесс теплообмена, а также ограничивают расстояние возможной транспортировки воздуха.__

9. Технология воды и топлива на ТЭС и промышленных предприятиях: основы теории, методы и средства обработки.

Системой технического водоснабжения. Объединение локальных схем водоснабжения

Системой технического водоснабжения называется комплекс сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающий забор природной воды из источника, её очистку, охлаждение; специальную очистку, транспортировку и подачу потребителям, а также сооружения, оборудования и установки, необходимые для приёма отработавшей воды и подготовки её для повторного использования.

По принципу организации различают прямоточные, с последовательным использованием воды, оборотные и каскадные бессточные схемы водоснабжения. Для технических нужд используется вода из поверхностных источников. Подземные воды разрешается использовать только при необходимости обеспечения технологических процессов водой с температурой до 15 С и наличии запасов подземных вод, достаточных, как для хозяйственно-питьевых, так и для технических процессов. От 70% до 85% воды используется на предприятиях как хладоноситель, охлаждающий различную продукцию в теплообменниках или же защищающий различные элементы установок и машин от нагрева. Эта вода в процессе нагревается, но не загрязняется. От 5% до 12% технической воды используется в качестве среды, отмывающей продукцию или сырьё от примесей, или же в качестве транспортирующей среды. Эта вода в процессе использования загрязняется примесями материалов и сырья и нагревается, если материалы, с которыми она контактирует, имеют высокую температуру. От 10% до 20% технической воды теряется за счёт испарения (при грануляции жидких шлаков и т. п.) или входит в состав произведённой продукции (пар, сахар, хлеб и т. д.)
В зависимости от изменения качества воды в процессе её использования схемы оборотного водоснабжения подразделяются на " чистые" циклы для воды, которая при использовании только нагревается; " грязные" циклы для воды, которая при использовании только загрязняется.
Объединение локальных схем водоснабжения в единую систему с каскадным использованием воды открывает возможности для снижения потребления свежей воды и создания бессточных систем водоснабжения предприятия. В этих системах продувочная вода " чистых" циклов используется для подпитки " грязных" циклов и сокращает потребление ими свежей воды. Если продувка " чистых" циклов превышает оборот " грязных" циклов в свежей воде, то её избыток может отправляться на ХВО для умягчения и использования её в котлах и аналогичных установках, безвозвратно потребляющих воду. Продувочную воду " грязных" циклов следует использовать для грануляции шлаков, тушения кокса и аналогичных нужд безвозвратного водопотребления.

Разработка бессточных схем водоснабжения П.П. и комплексов становится основным направлением в решении задач предотвращения загрязнения водоёмов и экономного расходования свежей воды.
Особое внимание при выборе систем технического водоснабжения на крупных П.П. необходимо обращать на сочетание локальных и общезаводских систем, на объединение их с целью повторного использования стоков, так как использование очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения является центральным вопросом общей проблемы перевода предприятий на бессточный режим.

В сточных водах могут содержаться шламы, кислоты, масла, органические и ПА вещества и т. п. Наиболее целесообразно проводить очистку стоков от специфических загрязнений данной установки или производства, а затем - централизованную от общих для большинства установок загрязнений.
Очистку от механических примесей природных и сточных вод осуществляют в специальных сооружениях для осветления воды.
В системах технического водоснабжения в качестве первой ступени осветления используются горизонтальные и радиальные отстойники, гидроциклоны, крупнозернистые фильтры, очищающие воду от частиц определённой крупности. При необходимости очистки воды и от мелкодисперсной взвеси используются в качестве второй ступени осветители и фильтры.
Горизонтальные отстойники - железобетонные прямоугольные бассейны воды. Для выравнивания потоков в бассейнах через 5-6 м вертикальные продольные перегородки. Удаление осадка гидравлическое или механическое. Глубина горизонтально отстойника 1, 5 - 3 м.

Радиальные отстойники - круглые бассейны. Вода через водораспределительный полый дырчатый цилиндр 4 - 8 м, размещённый в центре, поступает в бассейн и движется к его периферии и сливается в щели