9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Промышленные теплоносители: виды, свойства, сферы применения

Промышленные теплоносители: виды, свойства, сферы применения

Качественный теплообмен обеспечивает нормальную работу промышленных машин и механизмов, предупреждает их перегрев и преждевременный выход из строя, обеспечивает нормальный микроклимат в цехах.

Виды теплоносителей

Выбор теплоносителя зависит от технологического режима, интенсивности эксплуатации оборудования, его технических параметров. Есть жидкие, твердые, газообразные вещества. Все они могут применяться. Иногда в качестве рабочей жидкости используют обычную воду, но она не защищает систему от коррозии. Современные теплоносители этого недостатка лишены.

Критерии

Экологическая чистота и нетоксичность – один из главных критериев, предъявляемых к теплообменным жидкостям. Подробности о данной продукции можно получить на сайте http://teplonositeli-pro.ru/. На российских производствах используют пропиленгликоль и глицерин, чтобы получить максимально чистый продукт.

Второй важный параметр – термостабильность. От его соблюдения напрямую зависит срок эксплуатации двигателя и промышленного оборудования в целом. Любые термические пики негативно влияют на него.

Стойкость к химическому и другому агрессивному воздействию. Этот показатель должен обеспечиваться даже при длительном воздействии. Соблюдение данного критерия – равно безопасности инженерной системы и ее бесперебойной эксплуатации. Для российских потребителей важна доступная стоимость при европейском качестве продукции. Такие предложения на рынке есть.

Водяной пар

Водяной пар обладает высоким коэффициентом теплоотдачи, а при постоянной температуре конденсации поддерживать рабочий режим просто. Однако показатель давления зависит от температуры. При насыщении возможно серьезное повышение давления, что является серьезным недостатком.

Горячая вода используется в качестве теплоносителя в водонагревательных котлах, установках, вентиляционных системах. Преимущество заключается в том, что вода может циркулировать по трубопроводам на большие расстояния с минимальными температурными потерями. Недостаток – низкие антикоррозийные свойства.

Водород, азот, гелий, метан – все газы используются как теплоносители. Для повышения их теплопередающих свойств при одновременном сокращении затрат необходимо подавать газовый теплоноситель под давлением в десятки атмосфер. Это возможно лишь в системах с высокой герметичностью.

Высокотемпературные теплоносители

Этот вид теплоносителей бывает жидким и парообразным, выдерживает высокую температуру нагрева, имеет большую плотность, обладает хорошей теплопроводностью и теплоотдачей.

Характеристика теплоносителей

Рабочие среды, которые нагреваются или охлаждаются в процессе теплообмена, называются теплоносителями. Интенсивность передачи теплоты от одного теплоносителя к другому, устойчивость процесса нагревания, кипения или охлаждения и конденсации, а также надежность работы теплообменника зависят как от конструктивных особенностей аппарата, так и от параметров, физических и химических свойств теплоносителей. Физические и химические свойства теплоносителей часто предопределяют выбор типа и конструкцию теплообменника.

Важнейшими условиями, от которых зависит выбор теплоносителя, являются:

  • допускаемая температура нагревания или охлаждения теплоносителя и возможность ее регулирования;
  • упругость пара при принятой температуре и термическая устойчивость;
  • физические свойства, влияющие на теплообмен;
  • токсичность и химическая активность;
  • доступность и стоимость;
  • безопасность при нагревании.

В каждом конкретном случае исходя из условий процесса нагревания или охлаждения среды и конструктивных особенностей аппарата необходимо обосновать выбор теплоносителя, максимально удовлетворяющего предъявляемым к нему требованиям.

К наиболее распространенным теплоносителям относятся водяной насыщенный пар, вода, продукты сгорания топлива, воздух, дисперсные среды, высокотемпературные жидкости и их пары, жидкие металлы.

Насыщенный водяной пар часто применяется как греющая среда в стационарно установленных аппаратах различного назначения. Его можно транспортировать по трубопроводам на расстояние до нескольких сот метров. При нагревании паром в широких пределах и с достаточной степенью точности можно регулировать температурный режим путем изменения давления пара методом дросселирования без увлажнения или с увлажнением. Пар доступен, нетоксичен, относительно дешев, особенно если в теплообменных аппаратах используется пар, уже частично отработавший в каких-либо энергетических установках (в паровых турбинах, молотах, прессах, поршневых двигателях).

В большинстве случаев конденсация пара в теплообменнике происходит при постоянном давлении, постоянной температуре и высоком коэффициенте теплообмена, что часто является решающим фактором при выборе теплоносителя. В то же время с увеличением температуры нагрева необходимо повышать давление пара как греющей среды. Так, например, при температуре пара 300°С давление должно быть 90·10 5 Па. С увеличением давления возрастает металлоемкость и стоимость теплообменника, поэтому в промышленности и на предприятиях железнодорожного транспорта пар как теплоноситель применяется для нагревания других сред до умеренных температур 60–150 °С и сравнительно редко до 200 °С.

Горячая вода как греющий теплоноситель получила большое распространение в системах теплоснабжения, а также для технологических потребителей предприятий железнодорожного транспорта и промышленности. Предварительно вода нагревается в водогрейных котлах, в теплофикационных установках ТЭЦ, в паровых котельных, на центральных тепловых пунктах или в теплообменных аппаратах непосредственно у потребителя. В первом случае для подогрева воды используется натуральное топливо, во втором – пар из отборов паровых турбин и непосредственно от парогенераторов. В последнее время широко внедряются методы подогрева воды при прямом или косвенном использовании вторичных энергетических ресурсов, например отходящих газов промышленных печей, парогенераторов, отработавшего пара молотов, прессов, воды из системы охлаждения металлических конструкций печей, двигателей, компрессоров.

Читать еще:  Как отличить китайскую бензопилу Stihl MS 660 от оригинала

Вода доступна, дешева, не токсична, может транспортироваться на далекие расстояния. В хорошо изолированных и соответствующим образом проложенных трубопроводах температура воды будет понижаться приблизительно на 1 °С при протяженности сети в 1 км. К достоинствам воды можно отнести и сравнительно высокий коэффициент теплообмена. К недостаткам воды, по сравнению с паром, можно отнести более сложную схему приготовления ее как теплоносителя и наличие целого ряда перекачивающих устройств (насосов); усложняется способ регулирования температурного режима теплообменного аппарата и выбор схемы движения теплоносителей, устанавливаются более жесткие ограничения по начальной и конечной ее температуре.

Для надежной работы теплообменного аппарата и всего контура, в который он включен, необходимо, чтобы в любой точке системы трубопроводов и теплообменника температура воды была ниже температуры ее кипения при давлении, поддерживаемом в этом сечении. Это условие в настоящее время ограничивает возможность применения воды как теплоносителя только до температуры 150 °С с увеличением верхнего предела в будущем до 200 °С.

Вода как жидкая среда часто используется для охлаждения и конденсации других теплоносителей, осушки, увлажнения и очистки газа и воздуха, охлаждения технологических продуктов, машин, двигателей и других устройств. Особые теплофизические свойства воды и в этих случаях используются достаточно эффективно. Процессы охлаждения обычно происходят при умеренной температуре воды, близкой к температуре окружающей среды. Следовательно, ограничения на температурный режим в этих случаях исключаются. Избыточное давление в системе должно выбираться из условий преодоления сопротивления контура, по которому перекачивается вода.

Продукты сгорания топлива используются как первичный теплоноситель в парогенераторах, водогрейных котлах, теплогенераторах для нагревания высокотемпературных теплоносителей, в сушильных установках, промышленных печах разного назначения и других теплообменных устройствах. Во многих отраслях промышленности и стационарной транспортной энергетике в качестве теплоносителя могут служить уходящие газы высокотемпературных технологических процессов, например промышленных печей, газотурбинных и поршневых двигателей.

Использование продуктов сгорания в качестве греющей среды дает возможность нагреть другой теплоноситель до высокой температуры или создать большой температурный напор между греющей и нагреваемой средами. В то же время следует иметь в виду, что верхний температурный предел теплоносителей и температурный напор ограничиваются допускаемыми температурами поверхности теплообмена. Регулирование температурного уровня продуктов сгорания топлива осуществляется методом рециркуляции (возврата) отработавших газов или разбавлением атмосферным воздухом. Последний способ снижения температуры газа экономически невыгоден.

Продукты сгорания топлива имеют существенные недостатки. В процессе нагрева другого теплоносителя участвуют большие объемы газов, транспортирование которых даже на расстояние нескольких десятков метров связано с большими затратами энергии, поэтому, как правило, теплообменники устанавливают вблизи источника получения продуктов сгорания (топки, высокотемпературного технологического агрегата). Общий коэффициент теплоотдачи (конвекцией и излучением) от газов к поверхности теплообмена значительно меньше, чем для других теплоносителей, особенно при tг 3 /м 3 газа (система «Газовзвесь») и промежуточная система с концентрацией от 0,03 до 0,35 м 3 /м 3 газа (псевдоожиженный слой). В условиях эксплуатации можно регулировать теплофизические свойства и интенсивность теплообмена дисперсных теплоносителей с поверхностью путем изменения концентрации твердого зернистого вещества в потоке от нуля до предельной величины. С применением дисперсных теплоносителей могут быть созданы более компактные теплообменные аппараты по сравнению с аппаратами, работающими на обычных газовых теплоносителях.

Высокотемпературные теплоносители могут применяться в жидком и парообразном состоянии при температуре от 200 до 500°С и выше и умеренном давлении (1÷6) 10 5 Па, то есть при значениях термодинамических параметров состояния, далеких от их критических значений. Высокотемпературные теплоносители делятся на три основные группы:

  • теплоносители с металлической связью, или жидкометаллические;
  • теплоносители с ионной связью, или ионные;
  • теплоносители с остаточной связью, или органические.

Наибольшее распространение получили металлические теплоносители в жидком и парообразном состоянии: литий, калий и другие, а также большая группа кремнийорганических теплоносителей; органические теплоносители (ВОТ) – в жидком и парообразном состоянии: глицерин, этиленгликоль, нафталин, дифинил, дифинилбензол, дифиниловый эфир, эвтектические смеси дифинила, минеральные масла.

Электроэнергия как теплоноситель используется в электронагревательных установках. Этот способ нагрева отличается от других способов целым рядом преимуществ: быстротой включения в работу и доведения режима нагрева до необходимого уровня температур, простотой регулирования температурного режима и равномерностью нагрева, возможностью герметизации рабочей зоны, лучшими условиями труда, компактностью электрических нагревателей. При разных способах электрического нагрева в рабочем пространстве аппарата можно создать и поддерживать как низкий (50–100°С), так и высокий (3000 °С) уровень температур. По технико-экономическим показателям аппараты с электрическим обогревом пока уступают теплообменникам, работающим на обычных теплоносителях. Однако в перспективе, по-видимому, электрообогрев найдет более широкое применение в стационарных условиях и на транспорте.

Промышленные теплоносители: виды, свойства, сферы применения

Российская производственная компании SVA специализируется на выпуске низкозамерзающих теплоносителей, пригодных к использованию в любое время года. На официальном сайте этого производителя http://teplonositeli-pro.ru/ можно узнать особенности сотрудничества с данной компанией, а также внимательно изучить ассортимент, предлагаемой продукции. Заметим, что покупателями продукции компании SVA являются государственные организации и коммерческие предприятия, работающие в различных отраслях. Поставки промышленных теплоносителей данная компания осуществляет в любой российский регион и страну ближнего зарубежья.

Читать еще:  Какой Диаметр Напильника Заточки Цепи • AURAMM.RU

О теплоносителях

Для производства промышленных теплоносителей используются сегодня разнообразная химическая продукция. Благодаря данному разнообразию в каталоге вышеупомянутой компании можно найти различные типы теплоносителей, в частности, созданные на основе:

Кроме того, компания предлагает низковязкие теплоносители, а также:

  • Продукцию с классификацией G11, -12 и -13;
  • Моющие кислотные растворы;
  • Моющие щелочные растворы;
  • Охлаждающие жидкости;
  • Специальные жидкости;
  • Жидкости для теплообменных устройств и оборудования.

Следует заметить, что вся продукция данной компании имеет сертификаты соответствия должному качеству.

О теплоносителях

В настоящее время не существует универсального теплоносителя, с помощью которого можно было бы решить все имеющиеся задачи. К счастью, в научных и производственных лабораториях специалисты разрабатывают уникальные теплоносители, при помощи которых можно решить ту или иную задачу. Примечательно, что даже в коммунальном жилом секторе используются разные теплоносители, хотя особой востребованностью пользуется горячая вода. Данный вид теплоносителя является максимально доступным в том числе и с точки зрения стоимости. Наряду с водой, в системе отопления городской квартиры, частного дома или загородного коттеджа можно использовать водяной пар, коэффициент полезного действия у которого значительно выше, чем у воды. Кроме воды и пара в системах отопления могут использоваться водные растворы различных солей, кислот и щелочей используются в процессах мокрой обработки с целью придания материалам необходимых свойств. Однако данный вид теплоносителя отличается агрессивностью по отношению к металлам, из которых производятся теплотрассы.

Теплоносители, которые замерзают/затвердевают при низкой минусовой температуре называются хладагентами и используются они в холодильных и морозильных установках, а также в системах кондиционирования.

В процессе выбора теплоносителя в обязательном порядке следует обратиться за помощью и консультацией к опытному и квалифицированному специалисту.

Характеристики теплоносителей

Теплоносители (жидкости охлаждающие для теплообменных систем) – это рабочие среды, которые в процессе теплообмена либо отводят избыточное тепло, либо применяются для нагрева в технологиях различных производств, а также для обогрева жилых, офисных и производственных зданий и сооружений.

Для повышения эффективности процесса теплообмена в системах отопления в качестве рабочих сред применяют разные виды жидкостей-теплоносителей. Первоначально применялась простая вода или в отдельных случаях — водяной пар. В последующем такие технологии утратили развитие, так как стали неэффективными и дорогими. Теплообменное оборудование довольно быстро ржавеет, воду приходится постоянно менять, при этом остывание происходит слишком быстро.

С целью повышения эффективности работы теплообменного оборудования и улучшения эксплуатации систем теплообмена были разработаны новые виды всесезонных низкозамерзающих (составов) теплоносителей с большими сроками эксплуатации в системах отопления.

На современном этапе развития промышленного производства наибольшее распространение в качестве рабочих сред для систем теплообмена получили водные растворы гликолей (этиленгликоля, пропиленгликоля) или глицерина, содержащие пакеты присадок, улучшающих их эксплуатационные характеристики. На сегодня это наиболее эффективные рабочие среды, используемые в процессах теплообмена.

Существуют множество видов теплоносителей, физико-химические характеристики которых незначительно отличаются между собой, что дает возможность выбирать наиболее подходящий к применению с учетом условий его дальнейшего использования.

Из этого множества видов востребованных теплоносителей условно можно выделить следующие наиболее распространённые группы:

  • вода (водно-солевые растворы);
  • этиленгликоль, пропиленгликоль (водно-гликолевые растворы);
  • смеси.

Каждый из теплоносителей этих групп обладает своими характерными преимуществами и недостатками.

Характеристики воды как проводника тепла

Многие системы отопления в качестве рабочей среды заполняются водой – наиболее доступным и универсальным теплоносителем. Она находится в свободном доступе, ее запасы в природе регулярно возобновляются. До 70% отопительных систем наполнены природной жидкостью.

Популярность воды обусловлена не только ее доступностью, но и экологической безопасностью. Также среди ее положительных особенностей – высокая плотность и удельная теплоемкость. Важная эксплуатационная характеристика – низкая химическая активность, хороший коэффициент передачи тепла, минимальная вязкость. Вода соответствует всем этим требованиям. При необходимости температуру ее нагрева можно регулировать.

Среди характеристик у природной жидкости существуют и недостатки. К ним относится:

  • низкий верхний предел нагрева (температурный максимум в отопительной системе до 150 °C);
  • замерзает при 0 °C, переходя в кристаллическую форму со значительным увеличением объёма, что приводит к разрушению оборудования и трубопроводов систем отопления;
  • возможность возникновения коррозионных процессов с образованием оксидов металлов (ржавчины) и разрушением поверхностей оборудования;
  • образование накипи на поверхностях трубопроводов при нагревании до 80 °C.

Если вода замерзнет в трубах зимой, вся отопительная система может прийти в негодность. Часто на металлических трубах и фитингах появляется ржавчина, отложения. Чтобы минимизировать риск их появления, используется дистиллированная вода или в техническую воду добавляют специальные присадки и щёлочи.

Отопительные приборы, где функцию теплоносителей выполняет вода, нуждаются в регулярном обслуживании – промывке теплообменных аппаратов и трубопроводов, проведении периодического ремонта котла, корректировке удельного сопротивления в отопительный сезон.

Технические свойства теплоносителей на основе гликолей

С 01.01.2017 г. для теплоносителей введён в действие ГОСТ 33341-2015 «Составы низкозамерзающие всесезонные и жидкости охлаждающие для теплообменных систем», в составе которых в качестве базовых компонентов – гликолей (этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль) используется специфическое свойство их водных растворов не приобретать твёрдую фазу при отрицательных температурах окружающей среды.

На основе гликолей разработаны десятки видов теплоносителей для применения в различных теплообменных системах. Это не только жидкости для коммунальной сферы, но и составы для промышленных теплообменных установок. Такие составы хорошо обеспечивают передачу тепла и позволяют поддерживать высокую эффективность процесса теплообмена.

Читать еще:  Электротележка ЭТ-2054: технические характеристики, устройство, фото

Применять составы с сохранением оптимальных условий можно до 5-7 лет без их регенерации. После истечения гарантийного срока и проверки качества можно восстановить либо заменить состав и продолжить эксплуатацию.

Теплоносители на основе этиленгликоля

Для работы некоторых отопительных агрегатов необходимо применение теплоносителя, замерзание которого происходит только при очень низкой температуре. Жидкость охлаждающая низкозамерзающая (либо антифриз) на основе этиленгликоля – одна из них.

Низкая температура начала кристаллизации таких видов теплоносителей зависит от соотношения базового компонента – этиленгликоля и дистиллированной воды в растворе. Для улучшения эксплуатационных характеристик этих теплоносителей в их состав добавляют пакет функциональных присадок, которые защищают металлические поверхности оборудования от коррозионного воздействия этиленгликоля.

Антифриз подходит для применения и в автомобильных системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в системах, которые используются для обогрева зданий, сооружений и применения в качестве теплоносителя на различных производствах. Он относится к разряду теплоносителей средней ценовой категории.

Температура начала кристаллизации такой марки теплоносителя может достигать минус 70 °C, не образует отложений на трубах теплопровода.

Среди ключевых характеристик такого теплоносителя выделяют следующие:

  • низкозамерзающие свойства (замерзание зависит от концентрации этиленгликоля в растворе);
  • практичность и безопасность использования (во время охлаждения и кристаллизации приобретает аморфную структуру – значительно не расширяется, поэтому и не способен повредить оборудование системы отопления);
  • в составе содержит пакет присадок (защищающие от коррозии, накипи, пенообразования и стабилизирующие, антиокислительные);
  • не изменяет своих первоначальных основных особенных свойств на протяжении всего срока эксплуатации;
  • имеет высокую температуру начала кипения в замкнутой системе;
  • не оказывает агрессивного воздействия в гарантийный период эксплуатации на разные материалы (металл, пластик, резины, текстиль), так как в составе содержит необходимые присадки в достаточном количестве.

Главный недостаток такого теплоносителя – его токсичность. Они в меру токсичны по воздействию на организм человека (3 класс опасности) и опасны по экологическим параметрам. По этой причине его не применяют в открытых отопительных системах. Во время его использования важно предотвратить его попадание на какие-либо предметы. В противном случае их целесообразно будет заменить.

Теплоносители на основе пропиленгликоля

Пропиленгликолевые составы и жидкости охлаждающие, массовое распространение которых ограничивается дорогостоящим базовым рабочим компонентом – пропиленгликолем, получили распространения с внедрением теплоносителей в технологиях пищевых производств, а также на предприятиях фармацевтической промышленности. Основное преимущество их над этиленгликолевыми – более безопасны для человека и экологии.

Можно выделить следующие их основные характеристики:

  • не вызывает отравления, водные растворы пропиленгликоля взрывопожаробезопасны и соответственно в их парах практически не содержится базовый активный компонент;
  • подходит для обогрева жилых домов и зданий общественного назначения;
  • имеет низкую химическую агрессивность;
  • подходит для материалов, и в первую очередь оборудования из металлов, на которых при контакте с водой возникает коррозия;
  • предотвращает гидроудары и обладает хорошим смазывающим эффектом.

К недостаткам, характеризующим пропиленгликолевые теплоносители, следует отнести:

  • необходимость проведения замены каждые 5 лет, теплоносителей со стандартным набором пакета присадок. Для увеличения срока надёжной эксплуатации необходимо использовать пакет с карбоксилатными присадками для получения товарных марок «Карбо-ЭКО-ТЭН»;
  • высокую стоимость;
  • при отрицательных температурах теплоносители имеют высокую величину вязкости и в то же время характеризуются повышенной текучестью, поэтому могут легко проникать через неплотные соединительные детали отопительной системы (даже там, где не просачивается вода).

Теплоносители в виде смесей

Еще одна группа теплоносителей, применяемых в теплообменных системах включает составы и жидкости охлаждающие на основе водных растворов базового рабочего компонента – глицерина. Это современные и перспективные разработки с высокой эффективностью и незначительным потенциальным вредом для окружающей среды.

По требованиям заказчиков могут производиться теплоносители для применения в отопительных установках, на функциональной базе смешивания двух основ – пропиленгликоля и этиленгликоля. Такие смеси совмещают в себе характеристики двух активных базовых компонентов. Ввиду повышенной вязкости пропиленгликоля при низких температурах этот недостаток нивелируется добавлением в состав смеси этиленгликоля. Однако, при этом ухудшаются параметры экологии и безопасности теплоносителей.

По сути даже воду и теплоносители на базе водных растворов гликолей также можно отнести к группе смесевых теплоносителей.

Основные характеристики, на которые необходимо ориентироваться при выборе теплоносителя

К рабочим средам предъявляется ряд требований. Каждое из них – это определенная характеристика теплоносителей для теплообменных систем, включая и процессы отопления.

  • Хорошая теплоаккумулирующая способность, позволяющая уменьшить энергозатраты на перемещение.
  • Транспортабельность. Важно обладание стабильного агрегатного состояния и способности переносить тепло (холод) на необходимые расстояния.
  • Низкий уровень токсичности или её минимальное воздействие на здоровье персонала.
  • Экологическая безопасность. Необходимо, чтобы возможные непредусмотренные утечки и выбросы не оказывали негативного влияния на окружающую среду.
  • Химическая инертность по отношению к материалам теплообменных систем и технологического оборудования различных производств (металлы, сплавы, уплотнительные изделия, резины и т.п.).
  • Оптимальный работоспособный температурный диапазон, что обеспечивает стабильность теплообмена и устойчивость управления режимами многообразных процессов производства и снижает эксплуатационные расходы.
  • Взрывопожаробезопасность. Важно, чтобы разогретый теплоноситель при контакте с воздухом не воспламенялся.

Не менее важны и некоторые физические характеристики: высокий коэффициент теплопроводности, величина коэффициента, характеризующего поверхностное натяжение и оптимальная величина вязкости в широком температурном интервале.

Компания «Савиа» специализируется на производстве и осуществляет продажу промышленных теплоносителей широкого спектра различных товарных марок.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector