Mediul de lucru care sunt încălzite sau răcite în procesul de schimb de căldură, denumit coolants. Intensitatea transferului de căldură de la un lichid de răcire la un alt proces de încălzire rezistență, fierbere și condensare sau răcire și fiabilitatea lucrărilor schimbătorului de căldură depind de caracteristicile de proiectare ale aparatului și parametrii proprietăților fizice și chimice ale lichidului de răcire. Proprietățile fizice și chimice ale fluidelor de transfer termic predeterminarea adesea selectarea tipului și proiectarea schimbătorului de căldură.
Cele mai importante condiții pe care alegerea lichidului de răcire depinde sunt:
- Temperatura admisă a încălzirea sau răcirea lichidului de răcire și posibilitatea reglementării;
- presiunea de vapori la temperatura presupusă și stabilitatea termică;
- proprietăți fizice care afectează transferul de căldură;
- toxicitate și reactivitate;
- disponibilitatea și costul;
- siguranță atunci când este încălzit.
In fiecare caz, în funcție de condițiile procesului de încălzire sau a mediului de răcire și caracteristicile constructive ale aparatului necesare pentru a justifica alegerea lichidului de răcire a satisface maximal cerințele.
Cele mai frecvente includ apa Lichidele de răcire, abur saturat, apă, produse de ardere a combustibilului, aer, medii de dispersie, fluidele cu temperatură ridicată și vaporii lor, metalele lichide.
abur saturat este adesea folosit ca mediu de încălzire în aparatele fixe instalate în diferite scopuri. Acesta poate fi transportat prin conducte la o distanță de câteva sute de metri. Când este încălzit cu abur pe o gamă largă și cu control al temperaturii rezonabil precizie poate fi reglată prin variația presiunii aburului prin gâtuirea fără umectarea sau umidificarea. Vaporii disponibil, non-toxic, este relativ ieftin, mai ales dacă sunt utilizate în schimbătoare de căldură perechi au cheltuit parțial în orice centralele electrice (în turbine cu abur, ciocane, prese, motoare cu piston).
In majoritatea cazurilor, condensarea vaporilor are loc într-un schimbător de căldură la presiune constantă, temperatură constantă și coeficientul de schimb termic ridicat, care este adesea un factor decisiv în alegerea unui agent de răcire. În același timp cu creșterea temperaturii de încălzire necesară pentru creșterea presiunii vaporilor ca mediu de încălzire. De exemplu, la o temperatură a aburului de 300 ° C, presiunea ar trebui să fie de 90 x 10 5 Pa. Cu o creștere a presiunii crește costul metalului și schimbătorul de căldură, astfel încât industria și în perechi de transport feroviar ca mediu de încălzire folosit pentru încălzirea altor fluide la temperaturi de 60-150 ° C și relativ rare, la 200 ° C până la moderată
Apa caldă ca un mediu de încălzire a devenit larg răspândită în sistemele de încălzire, precum și pentru consumatori tehnologice ale companiilor feroviare și a industriei. apă preîncălzită în cazane de apă caldă, instalațiile de cogenerare CHP în cazane de abur pentru unitatea de încălzire centrală sau schimbătoare de căldură direct de la consumator. In primul caz, apa este folosită pentru combustibil pentru încălzire este natural, în al doilea - aburul din turbinele cu abur și selecții direct din generatorul de abur. Recent a introdus pe scară largă tehnici de încălzire cu apă, cu utilizarea directă sau indirectă a energiei secundare, cum ar fi gazele reziduale de la cuptoarele industriale, generatoare de abur, ciocane cu abur de evacuare, prese de apa din sistemul de răcire a construcțiilor metalice de cuptoare, motoare și compresoare.
Apa este disponibil, ieftin, non-toxice, pot fi transportate pe distanțe lungi. La o temperatură de conducte de apă bine izolate și în consecință pus va fi redusă cu aproximativ 1 ° C, cu lungimea rețelei de 1 km. Avantajele apei poate fi atribuită unui coeficient de transfer termic relativ ridicat. Prin dezavantaje de apă, în comparație cu abur, poate include pregătirea unei scheme mai complexe ca pe un agent de răcire și cu o serie de dispozitive de pompare (pompe); metodă complicată de temperatură a unui schimbător de căldură și o selecție mișcare coolants circuit de comandă, setați limita strictă a temperaturii sale inițiale și finale.
Pentru funcționarea fiabilă a unui schimbător de căldură și întregul circuit în care este inclus, este necesar ca, în orice punct al sistemului de conducte al schimbătorului de căldură, iar temperatura apei este sub temperatura de fierbere la presiunea menținută în această secțiune. Această condiție limitează în prezent posibilitatea de a folosi numai apa ca agent de răcire la o temperatură de 150 ° C, cu creșterea limitei superioare, în viitor, la 200 ° C.
Apa ca un mediu lichid este adesea folosit pentru răcirea și condensarea altor agenți de răcire, uscare, umidificarea și gaz și de purificare a aerului, produsele de tehnologie de răcire, mașini, motoare și alte dispozitive. Proprietățile termice speciale de apă, iar în aceste cazuri, sunt utilizate în mod eficient. procesele de răcire apar, în general, la moderat aproape de temperatura apei la temperatura ambiantă. Prin urmare, restricții privind condițiile de temperatură în aceste cazuri sunt excluse. Suprapresiunea în sistem trebuie să fie selectat dintre condițiile de depășire de rezistență a circuitului prin care este pompat apă.
produsele de ardere sunt utilizate ca agent de răcire primar în generatoarele de abur, cazane de apă caldă, generatoare de căldură pentru fluide de transfer de căldură de încălzire la temperatură ridicată, în instalații de uscare, cuptoare industriale pentru diferite scopuri și alte dispozitive de schimb de căldură. În multe industrii, transport și energie staționară ca agent de răcire poate fi gazele de eșapament ale proceselor de temperaturi ridicate, cum ar fi cuptoare industriale, motoare cu piston și turbine cu gaz.
Utilizarea produselor de ardere ca mediu de încălzire face posibilă încălzirea lichidului de răcire la o altă căldură sau pentru a crea o diferență mare de temperatură între încălzire și medii încălzite. În același timp, trebuie să se țină seama de faptul că limita superioară de temperatură a capului de temperatură a lichidului de răcire și a limitat temperatura admisă suprafața de schimb de căldură. Reglarea nivelului de temperatură al produselor de ardere se realizează prin recirculare (retur) a gazului de eșapament sau a aerului atmosferic de diluare. Ultima metodă de reducere a temperaturii gazului este dezavantajoasă economic.
Produsele de ardere au dezavantaje semnificative și. Într-un alt agent de răcire în timpul încălzirii volume mari de gaze implicate, care transportul chiar și la o distanță de câteva zeci de metri asociate cu consumul ridicat de energie, cu toate acestea, au tendința de a schimbătoarele de căldură instalate în apropierea unei surse de combustie (ardere, unitate de producție ridicată). Coeficientul total de transfer de căldură (convecție și radiație) din gazele de la suprafețele de schimb de căldură este mult mai mică decât în cazul altor fluide de transfer de căldură, mai ales atunci când TG <500°С. Теплообменники получаются громоздкими. Если в газах содержится пыль (зола), то возможны интенсивный износ и засорение поверхности теплообмена. При некоторых соотношениях температур теплоносителей и концентрации SO2 в газах наблюдается коррозия трубопроводов. Возможен локальный перегрев поверхности теплообмена и теплоносителя.
Aerul ca mediu de transfer de căldură are cele mai multe dintre dezavantajele produselor de ardere. La temperaturi ridicate, precum și aceleași condiții de conducere au mai puțin aer la coeficientul de transfer termic de suprafață decât cea a gazului radiant absorbant de mediu. În același timp, aerul este disponibil, non-toxic, non-explozive, neinflamabil, dar conținutul de oxigen al aerului este componenta de ardere în cuptoarele de generatoare de abur, turbine cu gaz, motoare cu piston, cuptoare industriale. Aerul este utilizat în sistemele de încălzire, ventilație și aer condiționat, în sistemele de refrigerare frigorifice și staționare.
Se dispersează coolants - acest gaz cu praf de debit fluide de transfer de căldură, care contribuie la intensificarea proceselor de transfer de masă și căldură. fluxul de gaze cu praf permite agenți de răcire lucheprozrachnye transformată în căldură de absorbție și de mediu radiant. Disperse fluxuri sunt clasificate în mod obișnuit în funcție de concentrația acestora în materialul sub formă de particule în vrac. concentrație Volumul cantitativ este considerat a fi raportul de solide la volumul total al întregului sistem. Pentru dispozitivele de schimb de căldură de cel mai mare interes sunt dispersate de curgere, având o concentrație de solide de 0.004-.03 m 3 / m 3 de gaz (sistem de „suspensie gaz“) și sistemul de intermediar la o concentrație de 0.03-0.35 m 3 / m 3 de gaz ( pat fluidizat). Condițiile de operare pot fi controlate proprietăți termice și rata de schimb de căldură dispersat de lichid de răcire cu suprafața prin schimbarea concentrației de pulberi în suspensie solide în fluxul de la zero la valoarea limită. Utilizarea Purtătorii de căldură sub formă de particule pot fi create mai multe schimbătoare de căldură compacte, în comparație cu dispozitive care funcționează la coolants convenționale de gaz.
temperaturi ridicate, fluide de transfer de căldură pot fi utilizate în stare lichidă sau de vapori la o temperatură de 200 până la 500 ° C sau mai mare și o presiune moderată (1 ÷ 6) 10 5 Pa, adică pentru valori ale parametrilor de stare termodinamici sunt departe de valorile lor critice. La temperaturi ridicate fluide de transfer de căldură sunt împărțite în trei grupe principale:
- Transferul de căldură la o legătură de metal sau metal lichid;
- Transferul de căldură cu legături ionice sau ionice;
- Transferul de căldură cu legătură reziduală sau organică.
Cel mai des utilizat agentul de răcire metalic sub formă lichidă și de vapori: litiu, potasiu și altele, precum și un grup mare de transfer de căldură silicon; purtători organici căldură (OMD) - în stare lichidă și de vapori: glicerol, etilen glicol, naftalinei, difinil, difinilbenzol, eter difinilovy difinila amestecuri eutectice, uleiuri minerale.
Electricitate ca un lichid de răcire utilizat în instalațiile electrice. Această metodă de încălzire este diferit de alte metode de o serie de avantaje: comutare rapidă funcționare în regim de încălzire și de reglare a nivelului de temperatură necesar, reglarea temperaturii simple și uniformitatea încălzirii, pentru a etanșa zona de lucru, cele mai bune condiții de lucru, un radiator electric compact. Pentru diferite metode de unitate de încălzire electrică în spațiul de lucru pot fi create și menținute ca scăzut (50-100 ° C) și ridicat nivelul de temperatură (3000 ° C). Pentru aparate de indici tehnice și economice cu încălzire electrică până la schimbătoare de căldură inferioare care funcționează la agenți de răcire convenționale. Cu toate acestea în perspectivă, aparent găsi aplicare mai largă de degivrare, în condiții de staționare și în transport.