Генерация, сжатие и транспортирование паров

В промышленности для технических нужд химический предприятий пар с требуемыми параметрами (температура Т, давление p, энтальпия I) поступает от генераторов пара (чаще всего из котельной), где его доводят до нужных параметров путем подвода тепла. Для транспортирования пара определяются необходимые давление и температура с учетом потерь давления при его транспортировании и потерь тепла в окружающую среду. В большинстве случаев потребителю требуется насыщенный водяной пар определенного давления. Если от генератора пара поступает пар, имеющий давление ниже требуемого, то его давление можно повысить при помощи компрессоров, но в этом случае возможен перегрев пара. Чтобы получить насыщенный пар в процессе сжатия, в него вспрыскивают определенное количество жидкости, необходимое для получения насыщенного пара.

В промышленности от ряда пароиспользующих установок, например, выпарных, отводится значительное количество отработанного пара, параметры которого (Т, р) непригодны для его дальнейшего использования в технологических целях. Имеются устройства называемые трансформаторами тепл,а или тепловыми насосами, при помощи которых путем затраты электрической или тепловой энергии можно повысить давление отработанного пара до величины, необходимой для его дальнейшего использования, и тем самым обеспечить значительную экономию тепла.

Трансформация тепла может осуществляться механическим, струйным или химическими способами (последний мы рассматривать не будем, так как в промышленности он используется редко).

Механическая трансформация тепла.Механическая трансформация тепла осуществляется компрессорами. Поршневые компрессоры не используются в качестве трансформаторов тепла, так как при больших объемах пара низкого давления поршневые компрессоры должны иметь очень большие размеры. В качестве трансформаторов тепла используются турбокомпрессоры, которые компактны, имеют достаточно высокий к.п.д. и имеют привод от электродвигателя. Турбокомпрессоры для сжатия пара существенно не отличаются от турбокомпрессоров для сжатия воздуха или других газов. Они могут быть рассчитаны на очень большие производительности; затруднения чаще возникают при малых расходах сжимаемого пара (от 0,7 м³/с и менее). В этих случаях могут использоваться роторные компрессоры (кроме водокольцевых). При использовании компрессоров в конце сжатия пар может оказаться перегретым. В избежание сильного перегрева производят вспрыскивание жидкости в пар во время его сжатия.

Трансформация тепла при помощи пароструйных компрессоров.В качестве теплового насоса получили большое распространение струйные компрессоры. Принципиальная схема пароструйного компрессора показана на рис. 8.40. Рабочий пар с давлениемр_р и скоростью w_р подводится к соплу 1, где происходит его расширение от р_р до р₂, а скорость увеличивается от w_р до w₂. Со скоростью w₂ пар выходит из сопла и поступает в камеру смешения 3. По пути между соплом и камерой смешения рабочий пар подсасывает инжектируемый пар (низкого давления), который подводится к приемной камере 2 струйного компрессора с давлением р_u. Инжектируемый пар поступает в камеру смешения 3, инжектирующий (рабочий) и инжектируемый пар перемешиваются и их скорости выравниваются. В конце камеры смешения пар имеет среднюю скорость w₃и давление р₃, после чего поступает в диффузор 4. В диффузоре давление пара возрастает от р₃ до р_с, с которым он выходит из пароструйного компрессора. Принцип действия пароструйного компрессора аналогичен принципу действия струйного насоса (см. рис. 8.12). Трансформация тепла применяется, в частности, в процессах выпаривания (выпарные аппараты с тепловым насосом) и ректификации (ректификационные

Рис. 8.40. Схема пароструйного компрессора:1 – сопло;
2 – приемная камера; 3 – камера смешения; 4 – диффузор

установки с тепловым насосом). При трансформации тепла пар низкого давления получает более высокое давление, что дает возможность транспортировать его по трубопроводам. В этом случае трубопроводы должны иметь надежную тепловую изоляцию, предотвращающую потери тепла в окружающую среду.

1.