XII. НАГРЕВАНИЕ, ОХЛАЖДЕНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ

1. Общие сведения

2. Нагревающие агенты и способы нагревания

2.1. Нагревание водяным паром

2.2. Нагревание горячей водой

2.3. Нагревание топочными газами

3. Охлаждающие агенты, способы охлаждения и конденсации

3.1. Охлаждение до обыкновенных температур

3.2. Охлаждение до низких температур

3.3. Конденсация паров

Общие сведения

В химической промышленности широко распространены тепловые процессы — нагревание и охлаждение жидкостей и газов и конденсация паров, которые проводятся в теплообменных аппаратах (теплообменниках).

Теплообменниками называют аппараты, предназначенные для передачи тепла от одних веществ к другим. Вещества, участвующие в процессе передачи тепла, называются теплоносителями. Тепло­носители, имеющие более высокую температуру, чем нагреваемая среда, и отдающие тепло, принято называть нагревающими аген­тами, а теплоносители с более низкой температурой, чем среда, от кото­рой они воспринимают тепло, — охлаждающими агентами. В качестве прямых источников тепла в химической технологии исполь­зуют главным образом топочные газы, представляющие собой газообраз­ные продукты сгорания топлива, и электрическую энергию. Вещества, получающие тепло от этих источников и отдающие его через стенку тепло­обменника нагреваемой среде, носят название промежуточных теплоносителей. К числу распространенных промежуточных теплоноси­телей (нагревающих агентов) относятся водяной пар и горячая вода, а также так называемые высокотемпературные теплоносители — пере­гретая вода, минеральные масла, органические жидкости (и их пары), расплавленные соли, жидкие металлы и их сплавы.

В качестве охлаждающих агентов для охлаждения до обыкновенных температур (10-30 °С) применяют в основном воду и воздух.

Выбор теплоносителя зависит в первую очередь от требуемой темпера­туры нагрева или охлаждения и необходимости ее регулирования. Кроме того, промышленный теплоноситель должен обеспечивать достаточно вы­сокую интенсивность теплообмена при небольших массовых и объемный его расходах. Соответственно он должен обладать малой вязкостью, но высокими плотностью, теплоемкостью и теплотой парообразования. Жела­тельно также, чтобы теплоноситель был негорюч, нетоксичен, термически стоек, не оказывал разрушающего влияния на материал теплообменника и вместе с тем являлся бы достаточно доступным и дешевым веществом.

Во многих случаях экономически целесообразным оказывается утилизация тепла некоторых полупродуктов, продуктов и отходов производства, которые используют в качестве теплоносителей в теплообменных аппа­ратах.