2. Призначення, види, будова, особливості пожежної небезпеки та

протипожежний захист теплообмінників.

2.1. Призначення, види та будова теплообмінників.

Способи нагріву та види теплообмінної апаратури.

Процеси нагріву відносяться до найбільш розповсюджених процесів хімічної

технології. Вони необхідні для прискорення багатьох хімічних реакцій,

покращення розчинення твердих речовин у рідинах, проведення процесів

ректифікації та перегонки, випаровування та десорбції.

В процесах нагріву розрізняють продукт, що нагрівається, та так званні

теплоносії, які віддають своє тепло продукту.

Такими чином, можна сказати що:

Теплоносії - це речовини, які віддають своє тепло продукту що

нагрівається.

Різновиди теплоносіїв використовуються в залежності від діапазону

необхідних робочих температур.

До основних видів теплоносіїв відносяться:

- водяна пара;

Забезпечує нагрів до температури не більше 180'С. Таку температуру

перегріта водяна пара буде мати при тиску біля 1 МПа (приблизно 10 атм).

При нагріванні до більш високих температур тиск пари значно збільшується і

нагрівання стає не економічним через необхідність використання надміцної

апаратури.

- високотемпературні органічні теплоносії (ВОТ);

Забезпечують нагрів до температури 300-400'С. До таких речовин

відносяться окремі масла та спеціальні органічні рідини.

- відкрите полум'я та топочні гази.

Вони забезпечують нагрівання продуктів до найбільш високих температур -

600-700'С.

Крім перерахованих речовин для нагрівання можуть використовуватися

гаряча вода, нагріті нафтопродукти та електрична енергія.

До найбільш розповсюджених та дешевих теплоносіїв відноситься перш за

все водяна пара. Тому спочатку будуть розглянуті способи нагрівання за її

допомогою. Способи використання інших теплоносіїв будуть розглядатися

при подальшому вивчені теми.

Нагрівання продуктів водяною парою може здійснюватись:

- "гострою" парою;

При цьому пара подається безпосередньо у продукт що нагрівається.

- "глухою" парою;

В цьому випадку пара відає своє тепло продукту через розподільчу стінку.

Для нагрівання "гострою" парою використовують спеціальні установки з

перфорованими трубопроводами - так званими "барботерами". До складу таких

установок входять:

- паропровід з арматурою;

- перфорований трубопровід або барботер.

При роботі установки перегріта водяна пара пробулькує крізь продукт,

нагріває його і відводиться з апарату на конденсацію. Недоліком такого

нагріву є деяке обводнення продукту, оскільки пара в ньому частково

конденсується.

До основних вимог пожежної безпеки таких установок відносяться:

- регулювання температури повинно бути автоматичним;

Особливо небезпечні перегріви і тому установки забезпечуються

автоматичними регуляторами.

- на паропроводі перед барботером повинен бути зворотній клапан.

Такий клапан не дозволяє потрапити горючому продукту в паропровід в разі

зменшення тиску пари.

Для нагріву продуктів "глухою" парою використовують різну

теплообмінну апаратуру, до якої відносяться:

- змійовики;

Вони можуть бути колінчастими або спіральними і вмонтовуються

безпосередньо в апарати.

- сорочки обігріву;

Являють собою подвійні стінки апаратів, проміж яких і подається перегріта

пара. Такі сорочки обігріву можуть бути суцільними або зональними.

- теплообмінники.

Вони відносяться до найбільш поширених та різноманітних

теплообмінних апаратів і найбільш багаточисельні серед інших апаратів

технологічних установок.

Конструктивно типовий теплообмінник складається з трубок, крізь які

прокачують продукт, та корпуса, або кожуха, в якій подається перегріта водяна

пара.

До основних недоліків теплообмінників відноситься виникнення в них

температурних напружень, що може привести до ушкоджень з виходом

горючого продукту назовні та утворенням вибухонебезпечних концентрацій

або попадання цього продукту у паропроводи.

Температурні напруження виникають через видовження металу при

нагріванні. При цьому трубки та кожух видовжуються по різному, оскільки

мають різні температури та інколи виконуються з різних мета Видовження

металу визначається за формулою.

Із значень коефіцієнтів видно, що найбільше видовження при нагріванні

мають трубки з бронзи, а найменше - трубки та кожуха із сталі Ст.3. Через

різницю видовжень і виникають температурні напруження - трубки,

видовжуючись, розтягують кожух теплообмінника. Навіть якщо трубки та

кожух будуть виконані з одного металу різниця видовжень буде існувати,

оскільки температура трубок завжди вище температури кожуха.

Незважаючи на незначну різницю видовжень температурні напруження

можуть сягати досить великих значень.

Ще більші напруження виникають при різкому охолодженні кожухів,

наприклад під час гасіння пожеж.

На різницю температур також впливає організація руху потоків теплоносія

та продукту. Системи рухів потоків в теплообмінниках можуть бути:

- прямоточна - обидва потоки рухаються в одному напрямку;

- протитечна - потоки рухаються назустріч один одному

- змішана - напрямок потоків змінюється на окремих ділянках апарату за

рахунок перегородок.

Теплообмінники в основному класифікуються за конструктивними ознаками.

Всі різновиди теплообмінників поділяються на 2 групи.