Для формования химических волокон по «расплавному» методу

В технологиях химических волокон наибольшее применение в качестве теплоносителя в диапазоне температур 0-200⁰С получила вода и ее пар (насыщенный и перегретый).

Для обеспечения эффективной теплопередачи при более высоких температурах (до 350⁰С) применяются различные органические теплоносители.

При выборе теплоносителя необходимо учитывать его стабильность при рабочих температурах, а также капитальные и эксплуатационные затраты [18]. Эти затраты слагаются из:

– стоимости теплообменников, зависящей от их конструкции, а также теплопередающих свойств теплоносителя;

– затраты энергии на его перекачку, обусловленных вязкостью жидкости;

– стоимости теплоносителя:

– затрат, определяемых конструкцией трубопроводов, узлов и аппаратов, обогреваемых этим теплоносителем.

Характеристикой теплопередающих свойств органических теплоносителей может служить параметр Х, показывающий, во сколько раз коэффициент теплоотдачи воды больше коэффициента теплоотдачи органического теплоносителя, а_{то, от}, т.е.

.

Значение Х можно оценить по следующему уравнению:

Здесь: индекс «в» относится к воде, а «от» - к органическому теплоносителю; С_р- теплоемкость, r - плотность, l - теплопроводность, n - кинематическая вязкость; F_WA - теплофизическая константа, характеризующая теплопередающие свойства воды при Т = 90⁰С; F_wто - теплофизическая константа, характеризующая теплопередающие свойства органического теплоносителя.

Параметр Х является показателем теплопереноса, если принять F_WA = 4444,7 [18].

С повышением рабочей температуры эффективность применения высокотемпературных органических теплоносителей возрастает, а необходимая поверхность теплообмена понижается. Это особенно важно в реализации термоконстантных условий процесса формования волокон, нитей, пленок из расплавов волокнообразующих полимеров.

Важное значение имеет термическая стабильность ВОТ. Термическое разложение ВОТ при температуре эксплуатации ухудшает его экономические показатели. В результате термического разложения ВОТ продукты распада оседают в теплообменной аппараратуре, в трубопроводах и аппаратуре, ухудшая условия теплопередачи, приводя к росту потерь давления в системе, к увеличению затрат на очистку и удаление отложений.

Влияние эффективности теплообмена теплообменного аппарата уменьшается пропорционально Х^0,5. Если включить в оценку фактор капитальных затрат равный 0,26, характеризующий износ оборудования через 5 лет, и включающий амортизационные отчисления, то зависимость годовых затрат от свойств теплоносителя уменьшается еще значительней. Для этого вводится корректирующий коэффициент Х_кор = 0,26 · Х^0,5.

Ниже приводится информация о теплофизических свойствах некоторых высокотемпературных органических теплоносителей (ВОТ), получивших наибольшее применение в технологии химических волокон А. 1. Динил, (терминол) Изготовитель фирма Bayer AG (Германия).

Динил - эвтектическая смесь, состоящая из 73,5% дифенилоксида [(С₆Н₅)₂О] и 26,5% дифенила (С₆Н₅)₂, кипящая при 256 ± 1⁰С. Рабочий диапазон температур: 13 ÷ 400⁰С.

Температура застывания 12,3⁰С.

Температура начала кипения 256⁰С.

Температура вспышки 115⁰С.

Температура самовоспламенения 615⁰С

Таблица А.1 - Физические характеристики динила [19]

Температура, 0С	Давление насыщенного пара, Па	Удельный объем	Плотность, кг×м-3	Теплосодержание, кДж×кг-1	Скрытая теплота парообразования, кДж×(кг×град)-1	Теплоемкость жидкости, кДж×(кг×град)-1	Теплопроводность жидкости, кДж×(м×час×град)-1	Динамическая вязкость, ×104 Па · с	Кинематичес-кая вязкость ×104 м2×с-1
жидкости, дм3×кг-1	насыщенного пара, м3×кг-1	жидкости	насыщенного пара	жидкости	насыщенного пара	жидкости	насыщенного пара	жидкости	насыщенного пара
	-	0,943	-		-	12,57	389,67	377,10	1,592	0,494	43,6	-	4,11	-
	-	0,951	-		-	29,33	402,24	372,91	1,634	0,486	33,4	-	3,19	-
	-	0,959	-		-	46,09	414,81	368,72	1,676	0,482	26,3	-	2,51	-
	-	0,966	-		-	62,85	427,38	364,53	1,693	0,478	21,5	-	2,07	-
	-	0,973	-		-	79,61	439,95	360,34	1,718	0,473	17,9	-	1,73	-
	-	0,981	-		-	96,37	454,62	358,25	!.760	0,465	15,2	-	1,49	-
	-	0,988	-		-	115,25	469,28	354,06	1,802	0,461	11,4	-	1,29	-
	-	0,997	-		-	134,08	483,95	349,87	1,844		10,1	-	1,14	-
	6×102	1,005			0,035	152,94	498,61	345,68	1,886	0,453	8,9	0,068	1,01
	1×103	1,014			0,056	171,79	513,28	341,49	1,927	0,444	8,0	0,070	0,907
	1,7×103	1,022	11,5		0,087	190,65	527,94	337,30	1,969	0,440	7,2	0,072	0,822
	2,5×103	1,030	8,2		0,12	211,60	546,80	335,20	2,011	0,436	6,8	0,074	0,746
	3,8×103	1,040	5,6		0,18	232,55	563,56	331,01	2,053	0,432	6,6	0,075	0,686
	5,3×103	1,050	4,2		0,24	253,50	582,41	328,92	2,170	0,427	6,0	0,076	0,633
	7,6×103	1,058	3,0		0,33	274,45	601,27	326,82	2,179	0,419	5,5	0,077	0,574
	1,1×104	1,067	2,2		0,45	297,49	620,12	322,63	2,221	0,415	5,1	0,079	0,544
	1,5×104	1,077	1,7		0,60	318,44	638,98	320,54	2,263	0,411	4,7	0,081	0,508
	2,0×104	1,086	1,2		0,81	341,49	657,83	316,35	2,305	0,406	4,4	0,085	0,476	10,5
	2,5×104	1,096	1,0		0,99	364,53	673,92	314,25	2,346	0,398	4,1	0,087	0,446	8,80
	3,3×104	1,106	0,76		1,30	389,67	699,73	310,06	2,388	0,394	3,8	0,089	0,421	6,80
	4,2×104	1,116	0,62		1,60	414,81	720,68	305,87	2,430	0,390	3,6	0,091	0,397	5,60
	5,2×104	1,126	0,50		2,0	439,95	741,63	301,68	2,472	0,385	3,4	0,093	0,378	4,70
	6,4×104	1,137	0,41		2,4	465,09	762,58	297,49	2,556	0,377	3,2	0,095	0,360	3,90
	8,6×104	1,148	0,31		3,2	490,23	781,44	291,21	2,598	0,373	3,0	0,097	0,341	3,00
	1,05×105	1,159	0,25		3,9	540,51	802,39	287,02	2,640	0,369	2,8	0,099	0,326	2,5
	1,34×105	1,170	0,20		5,0	567,75	821,24	280,73	2,674	0,366	2,7	0,101	0,313	2,00
	1,66×105	1,184	0,165		6,1	597,08	842,19	274,45	2,682	0,360	2,6	0,103	0,299	1,70
	1,99×105	1,197	0,140		7,2	626,41	867,33	270,23	2,724	0,352	2,4	0,105	0,287	1,40
	2,38×105	1,211	0,115		8,7	655,74	890,38	263,97	2,765	0,348	2,3	0,106	0,276	1,20
	2,82×105	1,226	0,096		10,4	682,97	913,42	257,69	2,786	0,344	2,2	0,109	0,266	1,00
	3,32×105	1,243	0,082		12,2	699,27	936,47	253,50	2,807	0,339	2,1	0,111	0,259	0,90
	3,90×105	1,260	0,069		14,5	712,30	959,51	247,21	2,849	0,331	2,0	0,113	0,251	0,78
	4,56×105	1,277	0,059		17,0	741,63	984,65	243,02	2,877	0,327	1,9	0,115	0,243	0,68
	5,31×105	1,295	0,050		20,0	770,96	1007,70	236,74	2,891	0,323	1,8	0,117	0,236	0,59
	6,14×105	1,314	0,044		23,0	800,29	1030,74	230,45	2,903	0,318	1,7	0,119	0,229	0,52
	7,08×105	1,333	0,038		26,0	829,62	1055,88	226,26	2,933	0,310	1,65	0,12	0,223	0,46
	8,15×105	1,354	0,032		30,0	858,95	1078,93	219,98	2,952	0,306	1,60	0,123	0,218	0,39
	9,32×105	1,380	0,028		36,0	888,28	1101,97	213,69	2,975	0,302	1,55	0,125	0,214	0,35
	10,64× ×105	1,410	0,024		42,0	917,61	1125,02	207,41	3,017	0,297	1,50	0,127	0,210	0,31

Таблица А.1.1 - Влияние температуры на константу теплопереноса динила, F_wто

Т,0С
Fwто

Таблица А.1.2 - Показатель теплопереноса, Х при различных температурах

Т,0С
Х	10,2	5,7	4,9	4,5	4,2	3,9	3,85	3,8

Таблица А.1.3 - Корректирующий показатель теплопереноса динила,

при различных температурах