Отвод теплоты

Вода. Главными достоинствами воды как хладагента являются легкость регулирования температуры и хорошие условия теплопередачи. К недостаткам можно отнести: 1) возможность образования накипи и, как следствие этого, снижение коэффициента теплопередачи, 2) коррозию аппарата; 3) и, в ряде случаев, ограниченные ресурсы воды.

Охлаждение водой используют для достижения температур охлаждаемой среды на уровне 10–30 °С. При этом достигаемая температура охлаждения зависит от начальной температуры воды, которая в зависимости от ее источника может быть прудовой, речной, озерной, артезианской (получаемой из подземных скважин) или же оборотной – прошедшей водооборотный цикл промышленных предприятий. Речная, прудовая и озерная вода в зависимости от времени года имеет температуру 4–25 °С, артезианская вода – 8–12 °С, а оборотная (в летних условиях) – приблизительно 30 °С.

Воздух. Воздушное охлаждение в ряде случаев конкурирует с водяным, особенно при конденсации паров высококипящих жидкостей (при t _конд = 70–100 °С и выше). Воздушные холодильники имеют, как правило, развитую наружную поверхность и снабжаются вентиляторами для принудительной подачи воздуха.

К главным достоинствам отвода тепла с помощью воздуха можно отнести следующее: 1) на стенках теплообменника не оседает накипь; 2) не происходит коррозии аппаратуры; 3) отпадает необходимость в создании водооборотного цикла.

К недостаткам: 1) значительные капитальные затраты на создание установки; 2) возможность использования только при высоких температурах конденсации продукта (< 70 °С);3) низкий коэффициент теплоотдачи (в 30–60 раз меньше, чем у воды).

Для достижения более низких температур используют следующие способы.

1. Плавление твердых веществ. Охлаждение наступает в результате отвода из окружающей среды теплоты плавления. В качестве хладагента в этом случае наиболее часто используют лед. Лед обычно вносится непосредственно в охлаждаемую жидкость. При этом лед нагревается жидкостью до 0 °С, а затем плавится, отнимая теплоту плавления от охлаждаемой жидкости. Такой метод охлаждения применяется для жидкостей, которые не взаимодействуют с водой и для которых допускается разбавление.

2. Охлаждение холодильными рассолами – водными растворами некоторых солей, в основном хлоридов натрия или кальция, замерзающих при низких температурах.

Выбор рассола и его концентрации зависит от требуемой температуры охлаждения, причем эта температура должна быть выше криогидратной точки, соответствующей температуре замерзания рассола.

Водные растворы хлорида натрия применяют для охлаждения реакционных масс примерно до –20 °С, водные растворы хлорида кальция для охлаждения примерно до
–50 °С.