Cтраница 1
Применение органических теплоносителей основывается прежде всего на использовании ядерных свойств водорода - основного компонента тяжелой и легкой воды. Однако применение воды в качестве теплоносителя и рабочего тела ядерных установок связано с рядом неудобств. [1]
Область применения органических теплоносителей ограничена тем, что при температуре выше 400 С они разлагаются. Как правило, органические теплоносители не агрессивны по отношению к конструкционным материалам - в этом их существенное преимущество перед жидкометаллическими теплоносителями и расплавами солей. В контакте с ними из конструкционных материалов применяются железо, чугун, углеродистые и нержавеющие стали, медь и алюминий. Прокладочными материалами могут служить железо-армко, медь, алюминий, паронит, асбест. В таких случаях медь не рекомендуется в качестве конструкционного материала, несмотря на незначительную ее коррозию. [2]
При применении органического теплоносителя в жидкой фазе выбор его температуры перед нагревательным элементом определяется только условиями технологического процесса, протекающего в обогреваемом аппарате. [3]
В установках с применением органических теплоносителей в паровой фазе изменение температуры пара может быть осуществлено или путем изменения количества сжигаемого. Регулирование температуры пара первым способом осуществляется по температуре нагреваемой в аппарате среды, путем автоматического воздействия на орган, управляющий количеством сжигаемого в топке котла топлива. В этом случае диапазон регулирования температуры пара в котле зависит от конструкции форсунки или горелки, позволяющих в той или иной степени менять их производительность. При этом большое значение имеет также конструкция и объем обмуровки топки, тепловая аккумуляция которой в сильной степени влияет на скорость изменения температуры теплоносителя, увеличивая время между командой ( подаваемой регулирующим органом) и началом изменения температуры пара в котле. Кроме того, имеет значение степень и характер экранирования стен топки, а также соотношение между величиной радиационных и конвективных поверхностей. Ясно, что этот способ регулирования температуры пара может применяться далеко не во всех случаях. [4]
В установках с применением органических теплоносителей в паровой фазе изменение температуры пара может быть осуществлено или путем изменения количества сжигаемого под котлом топлива, или посредством дросселирования пара непосредственно перед тепло-потребляющим аппаратом. Регулирование температуры пара первым способом осуществляется по температуре нагреваемой в аппарате среды, путем автоматического воздействия на орган, управляющий количеством сжигаемого в топке котла топлива. В этом случае диапазон регулирования температуры пара в котле зависит от конструкции форсунки или горелки, позволяющих в той или иной степени менять их производительность. При этом большое значение имеет также конструкция и объем обмуровки топки, тепловая аккумуляция которой в сильной степени влияет на скорость изменения температуры теплоносителя, увеличивая время между командой ( подаваемой регулирующим органом) и началом изменения температуры пара в котле. Кроме того, имеет значение степень и характер экранирования стен топки, а также соотношение между величиной радиационных и 1 конвективных поверхностей. Ясно, что этот способ регулирования температуры пара может применяться далеко не во всех случаях. [5]
Термическая стойкость большинства рассмотренных выше органических веществ измерена в статических условиях, которые отличаются от условий применения органических теплоносителей в промышленных тепло-обменных установках. [6]
Применяемые в настоящее время высокотемпературные теплоносители делятся на три основные группы: расплавы солей, жидкие металлы и органические соединения. Область применения жидкометаллических и органических теплоносителей ограничена тем, что жидкие металлы весьма агрессивны по отношению к конструкционным материалам при температуре свыше 500 С, взрывоопасны, а пары их токсичны. Все органические теплоносители горючи, и их промышленное применение требует осуществления ряда противопожарных мероприятий, усложняющих конструкцию и эксплуатацию промышленных установок. [7]
При выборе конструкции нагревательного элемента нужно помнить, что в теплоносителях ( жидкая или паровая фаза) всегда содержатся газы. С этим особенно нужно считаться при применении органических теплоносителей, которые под действием высоких температур ( в генераторах) разлагаются с образованием газообразных продуктов и продуктов с низкими температурами кипения. [8]
В свою очередь, толщина потока конденсата уменьшает активную ( омываемую паром) поверхность нагрева и в известной мере способствует снижению теплового эффекта и связанной с ним производительности аппарата. Указанное явление имеет особенно существенное значение в случае применения органических теплоносителей, которые, как известно, отличаются большой вязкостью и очень малой теплотой парообразования. [9]
В установках, работающих при атмосферном давлении, в качестве сред-теплоносителей для температур около 340 С применяют минеральные масла или некоторые другие органические среды. Минеральные масла нетоксичны и некор-розионны, удобны в работе, сохраняют способность к прокачиванию даже при низкой температуре и не вызывают растрескиваний зимой на линиях и резервуарах. При высоких температурах они имеют удовлетворительную удельную теплоемкость ( рис. 153) и малую вязкость, обеспечивая эффективный теплообмен. Работа с маслом гораздо менее опасна, чем с паром или щелочными металлами. Установка имеет первичный и вторичный контуры для предотвращения термических перегрузок в случае снижения или прекращения потребления тепла. Нагрев осуществляется электричеством, паром или открытым пламенем. При применении органических теплоносителей следует проявлять осторожность в отношении скорости течения среды в нагревательных трубах, которая должна быть всегда достаточно высокой для того, чтобы температура пленки жидкости-теплоносителя у стенки трубы никогда не достигала уровня начала крекинга или кипения. Скорость ламинарного слоя наполовину меньше скорости жидкости в объеме трубы; это предотвращает быстрый массообмен с турбулентной фазой. [10]