2. Đun nóng – Làm mát Ngưng tụ
2.1. Đun nóng
2.1.5. Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt
Thường được sử dụng trong trường hợp : - Đun nóng ở nhiệt độ cao.
- Đun nóng đồng đều.
Chất tải nhiệt: các chất lỏng có nhiệt độ sơi cao hoặc hơi của nó làm chất tải nhiệt trung gian, các chất này lấy nhiệt từ khói lị hoặc dịng điện rồi truyền cho thiết bị cần đun nóng.
Q trình tuần hồn chất tải nhiệt có thể dùng bơm hoặc tuần hồn tự nhiên Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt cho
phép điều chỉnh nhiệt độ dễ dàng
Nhiệt độ lớn nhất để đun nóng phụ thuộc vào tính chất của chất tải nhiệt: có thể từ 360 đến trên 500°C.
i) Đun nóng bằng dầu khống.
Sử dụng khi:
- Cần đun nóng đồng đều - Tránh quá nhiệt cho sản phẩm Nhược điểm:
- Hiệu số nhiệt độ không lớn (khoảng từ 15 đến 20°C) nên lượng nhiệt truyền qua khơng được lớn và khó điều chỉnh nhiệt độ
23
- Nhiệt độ giới hạn đun nóng của dầu thấp (~ 250°C) vì nhiệt độ cháy của dầu không vượt qua 300- 310°C.
ii) Đun nóng bằng hơi nước quá nhiệt
Hơi nước quá nhiệt: Nhiệt độ tới hạn của nước là 374°C tương ứng với áp suất 225 at. Nước ở gần nhiệt độ và áp suất tới hạn là một chất tải nhiệt phổ biến.
Nước được đun nóng bằng khói lị trong thiết bị gia nhiệt ở lò đốt. Khối lượng riêng của nước sẽ giảm và được đẩy lên trên vào ống xoắn để đun nóng.
Sau khi đun nóng xong nước sẽ mát đi, khối lượng riêng tăng lên và đi về lò đốt. Cường độ tuần hoàn phụ thuộc vào độ giảm nhiệt độ của nước trong ống xoắn và hiệu số chiều cao của thiết bị truyền nhiệt ở lị đốt và thiết bị đun nóng (0,1÷ 0,2 m/s).
Đun nóng bằng nước quá nhiệt có thể thực hiện được ở nhiệt độ tới hạn nếu đuổi hết khơng khí, khí khơng ngưng và phải khắc phục hiện tượng đóng cặn và ăn mịn ống để làm việc an toàn ở áp suất 225 at.
iii) Đun nóng bằng chất tải nhiệt hữu cơ
- Nhiệt độ sơi cao.
- Áp suất hơi bão hồ tương đối nhỏ: naphtalin, ete diphenyl, và hỗn hợp đẳng phí của chúng. Chất được dùng phổ biến nhất là diphenyl và etediphenyl, hỗn hợp này gồm 26,5% diphenyl (C6H5- C6H5) và 73,5% etediphenyl (C6H5 - O - C6H5), nhiệt độ sơi của hỗn hợp là 258oC và đóng rắn ở 12,3oC, áp suất hơi bão hoà riêng phần ở 200oC là 0,25at còn ở 350oC là 5,3 at (áp suất của hơi nước ứng với nhiệt độ đó là ~16 at và ~169 at)
Ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp ở 350oC là 217.103 J/kg còn của hơi nước là 114.104 J/kg nghĩa là nhỏ hơn 4,5 lần. Hỗn hơp diphenyl tuy cháy được nhưng thực tế lại rất an tồn, độ độc khơng đáng kể, nó có thể làm lâu dài ở 380oC mà không bị phân huỷ.
- Sản phẩm được đun nóng đồng đều hơn.
iv) Đun nóng bằng hỗn hợp hơi nóng chảy
- Đun nóng ở nhiệt độ cao hơn 380°C
- Hỗn hợp này ứng dụng để đun nóng từ 140°C đến 510°C khơng có áp suất dư. - Ví dụ: một hỗn hợp ba muối gồm có: 10% NaNO2, 7% NaNO3, 83% KNO3 (theo khối lượng). Nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp là 142°C, giới hạn nhiệt độ sử dụng là 530°C.
Đun nóng bằng hỗn hợp muối nóng chảy thường dùng làm chất tải nhiệt trong thiết bị xúc tác và trong trường hợp đun nóng bằng dầu khơng đạt u cầu.
24
v) Đun nóng bằng thủy ngân và kim loại lỏng
- Thuỷ ngân là chất tải nhiệt thường được dùng trong một số thiết bị có cường độ nhiệt lớn.
- Nhiệt độ sơi cao (327°C), áp suất hơi bão hồ nhỏ, khơng cháy. ẩn nhiệt ngưng tụ của nó tuy nhỏ nhưng khối lượng riêng lớn nên lượng nhiệt toả ra theo một đơn vị thể tích khơng nhỏ hơn nước mấy.
- Nhược điểm:
+ Thuỷ ngân độc nên hệ thống đun nóng cần phải làm việc ở điều kiện khơng có áp suất dư và phải có cơ cấu vít kín tốt.
+ Thủy ngân không thấm ướt bề mặt nên có thể dẫn tới quá nhiệt từng vùng trên thành thiết bị.
- Ngồi thuỷ ngân, cịn dùng chì ( điểm nóng chảy 327°C).
- Hợp kim chì-ăngtimoan và các chất khác làm chất tải nhiệt ở nhiệt độ cao.