Нагрев воды паром

Самым распространенным считается нагрев воды острым паром. Это определенный способ для передачи тепла, «пар называется острым потому, что его вводят в саму нагреваемую жидкую среду. В процессе происходит конденсирование пара, пар отдает свое тепло жидкости и тот конденсат, который при этом образуется, перемешивается вместе с водой. Чтобы провести нагрев воды, необходимо приготовить, например трубу, если рассматривать простейший вариант. Трубу опускаем в емкость с жидкостью, которую будем нагревать паром. Если при нагревании воды ее требуется перемешивать, то пар вводится через специальное приспособление с отверстиями, оно напоминает обычную спираль с кольцами, которая укладывается на дно резервуара. В нагревателе, не издающем шума, поток пара забирает определенное количество воды в нагревательные сопла. Соединение пара происходит в сопле, там не шумно как обычно бывает в нагревателях разного типа.

Нагрев воды паром

Это простейшее устройство, чтобы произвести нагрев воды острым паром, в его составе: общий резервуар, труба для пара, вентиль для закрывания, обратный клапан, вентиль для продувки. На трубе, которая проводит пар, устанавливают клапаны с обраткой, они пропускают потоки пара в устройство, происходит нагрев. Если давление в аппарате ниже, чем в паропроводе, то поднимающаяся жидкость задерживается. Чтобы  избежать попадания лишней воды в ту жидкость, которая нагревается нужно установить продувочный вентиль, с его помощью, перед тем как нагреть уберется образовавшийся конденсат. При выполнении нагрева воды острым паром все – равно попадает та вода, которая образуется в виде конденсата пара. Этот способ применяется не во всех случаях, а только когда жидкость не надо разбавлять водой и нагрев ее не реагирует на воду. Использование  острого пара применимо для нагревания воды и растворов на воде. Среди составляющих элементов парового барботера два главных: резервуар, сам барботер, трубка на наполнения и сопло для смешивания. При конденсации пара, когда он выходит из трубы может получиться вакуум, однако так как пар содержит определенное количество воздуха, этого не получается. Из-за того, что в составе пара есть воздух, давление в трубе падает. Происходит определенный расход пара на тепло, которое выделяется при процессе конденсации. Температура повышается до равномерного состояния давления в самом аппарате и в насыщенном паре. Работа аппарата в атмосферном давлении не позволяет жидкости нагретой паром доходить до состояния кипения. Вес увеличивается при нагревании воды, когда нагрев доходит до состояния кипения. Если при кипении не происходит расход тепла, то получается равное количество пара, что и вода получает, при этом вес остается таким же.

Каким образом расходуется острый пар при тепловом балансе

Возьмем:

— G2 — как количество жидкости, которую нужно нагреть;

— t2H – начальная точка температуры;

— 2К – температура в конечном результате;

— D – расход пара;

— Qn – тепловые потери;

— т – время нагревания.

Тепловой баланс будет рассчитываться по следующему уравнению: DIп + Gct1 = Dcвt2 + Gct2 + Qп

Нагревание с использованием глухого пара

Существуют моменты, когда недопустимо нагревание острым паром и применяется метод нагревания глухим паром. Чаще это бывает тогда, когда обогреваемы материал или условия не соответствуют проведению такого рода нагреванию. Нагрев воды (жидкости) через стенки определенного устройства, которые разделяют пар и жидкость называется нагревание с использованием глухого пара. Происходит нагрев через змеевик, спираль с теплообменником или через днище агрегата. Пар, поступающий в теплообменник, отдает теплоту стенкам и опускается в виде конденсата. Нагрев производится насыщенным водяным паром, имеющим высокий показатель теплоотдачи и скрытую теплоту конденсации. Перегретый пар неприменим для низких показателей теплоотдачи и больших величин теплоты. Конденсация на стенках непрерывная, а вниз стекает пленка воды. Одна сторона стенки имеет температуру пара, а другая собственную температуру стенки. Где происходит процесс с паром, стенка становится равной или близкой к температуре пара. Температура конденсата практически равна температуре пара. Тепло передается, если у теплоносителя постоянная температура, а теплообмен происходит при взаимном направлении жидкости и пара. В аппарат тепло поступает сверху, чтобы конденсат смог легко стекать.

Как рассчитывается глухой пар

— Qп – тепло, которое теряется;

— Хна – теплосодержание пара, остальные значения идентичны предыдущим значениям.

Нагревание жидкости

Жидкость нагревается в колбах различного типажа, или в которых есть шлиф, если жидкость относится  к высококипящей, то не каждая колба будет пригодна для использования. Перегонная колба наполняется жидкостью чуть больше половины, в грушевидной колбе меньше всего происходит перегрев пара. Конусообразные колбы помогают выпарить определенное количество вещества. Для сложнейших реакций кипения применяются сложные колбы, состоящие из двух и более колб. С помощью асбестовой сетки жидкость в колбе, стакане или фарфоре легко нагреть на открытом огне. Для нагревания щелочей требуется применение специальной процедуры для нагревания. Нагревание для выпаривания производится любым способом, но чаще с использованием водяного пара. На выпарном аппарате должна быть трубка, рубашка или змеевик, стенки которого будут соприкасаться с греющим паром, а с другой стороны на них будет попадать кипящий выпариваемый раствор. Жидкость при выпаривании нагревают водяным паром, а уже образовавшуюся жидкость называют вторичным паром. Самым простейшим аппаратом является в данном случае выпарная чаша.

Водяной пар и его участие в нагревании

Насыщенный водяной пар и его расход в процессах нагревания самый применяемый. Он имеет очень хорошие качества как теплоноситель, поэтому при конденсации паров вырабатывается огромное количество тепла, а при этом пара расход маленький. Давление определено  9.8·104 н/м2 (1 ат), теплота конденсации 2.26·106 дж/кг (540 ккал/кг). При высоком коэффициенте теплоотдачи сопротивление со стороны пара маленькое. Насыщенный пар имеет постоянную температуру конденсации, что отлично подходит для поддержания точной температуры нагрева. Используя тепло парового конденсата, получается не только высокая производительность, но и удовлетворены требования по пожарной безопасности и доступности. Главным недостатком водяного пара является возрастающее давление при повышенной температуре. Нагревание водяным паром производится не более чем до 190 градусов, что составляет давление 10-12 аm.

Нагревание и теплоноситель

Одним словом нагреванием является процесс, когда температура жидкости начинает увеличиваться, достаточно лишь подвести источник выработки тепловой энергии. Движущей силой процесса теплообмена считается температурная разница теплоносителей. Нагревание насыщенным водяным паром относится к методу, который более щадящий и применяется в промышленности. Теплоноситель должен иметь маленькую вязкость, достаточно большую плотность и теплоемкость. Обязательно к теплоносителю предъявляются требования по негорючести, не токсичности и стойкости к термической обработке.

Аппараты теплообмена, где происходит перемешивание, имеют свои достоинства и недостатки. К достоинствам можно отнести: простоту устройства системы, теплообмен, когда происходит соприкосновение теплоносителей и реакция идет быстрее, габариты хоть и маленькие теплообмен происходит ничуть не меньше. К недостаткам относятся: теплообмен происходит при перемешивании. Если жидкость нагревается паром, пар конденсируется и перемешивается с жидкостью, масса при этом становится больше.

Смотреть видео Нагрев воды паром

Как работает пароструйный инжектор

Пар, который нагревает жидкость, попадает в сопло устройства, но перед этим давление его повышается. Когда из сопла пар выходит он преобразуется в определенную энергию, именуемую кинетической, скорость увеличивается и разгоняется до скорости звука. Как только пар начнет выходить из сопла его давление резко упадет и станет меньше, чем атмосферное, в камере произойдет разряжение. В камере пар и вода перемешиваются, где пар отдает тепло воде и вступает в процесс конденсирования. При перемешивании конденсат принимает температуру воды. Смесь воды и конденсата имеет высокую скорость и переходит в диффузор, где происходит замещение кинетической энергии потенциальной. Инжектор становится своего рода наносом для воды, вода в холодном виде поступает просто, а выходит под большим давлением.

Процессы нагревания очень распространенные процессы в химической, нефтяной и в пищевой промышленности. Технические процессы проводятся в специальных агрегатах разной конструкции. Процесс в теплообменнике прост, один теплоноситель отдает тепло другому. Если агрегатное состояние жидкости меняется, то температура не меняется. Нагревание водяным паром относится к процессу умеренного нагревания. Нагревание происходит просто и легко отрегулировать температуру нагревания. Даже при большой теплоте образования конденсата, расход пара небольшой.

Кожухотрубчатый теплообменник

Это рекуперативный аппарат для подогрева жидкости за счет пара или теплоты его конденсации. Конструкция бывает разной и зависит от среды теплообмена, производительности и вида теплоносителя. По ГОСТу 15121-79 ходовая трубного пространства тоже отличается. Штуцер аппарата имеет большой диаметр, чтобы можно было с легкостью подводить пар. Чаще установка приветствуется вертикальная, но и бывает горизонтальной. Составные элементы полностью зависят от основного кожуха. Многие лаборатории используют пар централизованной линии парообразования. С точки зрения пожарников нагревание паром безопасное, так как имеет постоянную температуру и не произойдет перегрева, а главное он не загрязняет окружающую среду (воздух). Нагревание водяным паром бывает и с использованием топочных газов, с помощью промежуточного теплоносителя и с применением электрического тока.

Процесс нагревания водяным паром прост:

— вода нагревается до 100 градусов;

— переходит из жидкого состояния в пар при этой же температуре;

— пар нагревается до 150 градусов.

На крупном производстве широко применяется метод нагревания жидкости водяным паром, поэтому этому процессу сегодня уделяется большое внимание. Вода и ее агрегатные состояния – это то вещество, которое еще можно долго исследовать и будут появляться все новые и новые результаты работы по данным разработкам. Теплоносители являются экономичными агентами и пользуются спросом.