Высокотемпературные органические теплоносители
Для получения высоких температур без существенного увеличения давления в системе используются высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ): индивидуальные органические вещества (этиленгликоль, глицерин, нафталин и его производные, дифенил и продукты его хлорирования, полифенолы), смеси (дифенильная смесь).
Достоинства жидких ВОТ как горячих теплоносителей:
1) Возможность нагрева до высоких температур без существенного повышения давления (нагрев жидкой дифенильной смесью при атмосферном давлении проводят до 255 °С, под избыточным давлением – до 380 °С).
2) Отсутствие коррозионного действия большинства ВОТ на материал трубопроводов и материалов.
3) Низкая токсичность большинства ВОТ.
Недостатки жидких ВОТ как горячих теплоносителей:
1) Меньшая, чем у воды, теплоѐмкость ВОТ.
2) Меньший, чем у воды, коэффициент теплоотдачи (дифенильная смесь имеет коэффициент теплоотдачи около 200÷350 Вт/(м2·К)).
3) Горючесть большинства ВОТ.
4) Стоимость ВОТ существенно выше стоимости воды.
5) Большинство ВОТ разлагаются при резком повышении температуры (дифенильная смесь начинает быстро разлагаться при 400 °С).
Состав наиболее распространѐнных ВОТ
Дифенильная смесь (даутерм) – смесь, содержащая 26,5 % дифенила и 73,5 % дифенилового эфира, температура кипения при атмосферном давлении 258 °С.
Двойная нафталиновая смесь – эвтектическая бинарная смесь, содержащая 15 % нафталина и 85 % дифенилового эфира, температура плавления смеси 12 °С, температура термического разложения нафталина 320 °С.
|
|
|
Тройная нафталиновая смесь – эвтектическая трѐхкомпонентная смесь, содержащая 15 % нафталина, 25,5 % дифенила и 59,5 % дифенилового эфира, рабочий интервал температур ограничен, с одной стороны, температурой плавления смеси 4 °С, с другой стороны – температурой термического разложения нафталина 320 °С.
НАГРЕВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Наряду с топочными газами электрическая энергия представляет собой прямой источник тепловой энергии. Нагрев электрическим током имеет ряд существенных преимуществ: высокий кпд; широкий рабочий диапазон температур, превосходящий все иные теплоносители, и ограниченный только термической стойкостью материалов, из которых изготовлен теплообменный аппарат (электропечь); компактность оборудования; удобство подвода электрического тока к теплообменному оборудованию; возможность точного и быстрого регулирования нагрева.
Несмотря на столь существенные преимущества, нагрев электрическим током не находит широкого применения в химической технологии, что связано с высокой стоимостью электрической энергии. Киловатт электрической энергии стоит в 3–5 раз дороже киловатта тепловой энергии, получаемой путѐм сжигания топлива. Поэтому на химических предприятиях используют тепловую энергию, получаемую сжиганием топлива, используя для еѐ транспортировки промежуточные теплоносители, а нагрев электрическим током применяют лишь в малотоннажных производствах, либо там, где нагрев другими способами невозможен.
|
|
|
Основные способы нагрева электрическим током:
- Нагрев электрическим сопротивлением прямого и косвенного действия.
В электропечах сопротивления прямого действия в электрическую цепь включается нагреваемая среда. На практике этот способ имеет большие ограничения, связанные со свойствами среды и распространением электрического тока вне аппарата. Более широкое применение получили электропечи сопротивления косвенного действия, где теплота выделяется в специальных нагревательных элементах (проволочных или ленточных спиралях), по которым проходит электрический ток. При этом нагреваемой среде теплота передаѐтся теплопроводностью и излучением. Нагревательные элементы чаще всего представляют собой проволочные или ленточные спирали, изготавливаемые из металлических сплавов с высоким (для металлов) электрическим сопротивлением, например, из нихрома – сплава, содержащего 20 % хрома, 30÷79,5 % никеля и 0,5÷50 % железа.
|
|
|
При нагреве электрическим сопротивлением можно достичь температуры нагрева до 1400 °С.
- Электроиндукционный нагрев индукционными токами.
При индукционном способе нагрева сам обогреваемый аппарат является сердечником соленоида, обмотки которого охватывают аппарат. При пропускании по соленоиду переменного электрического тока вокруг соленоида возникает переменное магнитное поле, индуцирующее в стенках обогреваемого аппарата электродвижущую силу и вызывающее появление вихревых токов Фуко, под действием которых и происходит разогрев стенок аппарата, передающих теплоту нагреваемой жидкости.
Достоинства
Кроме общих достоинств и недостатков нагрева электрическим током можно отметить, что электроиндукционный нагрев имеет следующие дополнительные преимущества:
а) равномерность нагрева; б) безопасность работы, т.к. электрический ток не контактирует со стенками аппарата и нагреваемой средой; в) высокий кпд, т.к. нагревательным элементом являются сами стенки аппарата.
Недостатки
|
|
|
К недостаткам электроиндукции следует отнести:
а) менее высокие температуры нагрева, чем при нагреве электросопротивлением (температура электроиндукционного нагрева не превышает 400 °С).\;
б) громоздкость аппаратов электроиндукции из-за значительных размеров соленоида,
- Высокочастотный диэлектрический нагрев
Применение
Этот способ применяют для нагревания диэлектриков (пластмасс, резины, дерева, пищевых продуктов и др.). Нагреваемый материал помещают в переменное электрическое поле с частотой 10÷100 МГц и напряжѐнностью 1000÷2000 В/см. Под действием переменного электрического поля молекулы диэлектрика колеблются с частотой поля и при этом поляризуются. В результате повышается энергия теплового движения молекул, а следовательно, и температура нагреваемого материала.
Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 151; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!