Procese de Transfer de Căldură

Capitolul 1

Introducere

Răcirea prin evaporare a apei de circulație a căpătat o mare răspândire într-o serie de ramuri industriale importante ca cea energetic, chimică, metalurgică etc, unde se pune problema necesității de a se elimina mari cantități de căldură la temperaturi joase. Ca mediu care recepționează această căldură în aparatele industriale, se folosește, în cele mai multe cazuri, apa care îndeplinește aici rolul de agent de răcire. Din imensa cantitate a apei consumate în industrie,cea mai mare parte este utilizată pentru scopuri de răcire.

Figura 1.1. Tipuri constructive predominante de turnuri de răcire (reprezentare schematică):

A – cilindric conic (predominant Germania), B – hiperbolic (Anglia), C – turn celular (S.U.A.)

a– dispozitiv de distribuție a apei, b – dispozitive de stropire, c – intrarea aerului, d – bazin de colectare, e – ventilatoare, f – agregate de antrenare, g – difuzor de evacuare, h – purjare.

Folosirea apei de răcire este legată, în unele cazuri, de realizarea procesului tehnologic însuși, spre exemplu, de condensarea aburului, după destinderea lui în turbinele de abur sau de diluarea substanțelor produse de industria chimică; în alte cazuri, de apărarea diverselor organice tehnologice, spre exemplu, a cilindrilor de la motoarele cu combustie internă sau a căptușelii cuptoarelor industriale împotriva unei deteriorări rapide ca urmare a temperaturilor înalte.

Condițiile pe care trebuie să le îndeplinească apa de răcire în ceea ce privește temperatura și calitatea pot fi foarte variate în funcție de destinația apei de răcire. În cele mai multe cazuri, se cere ca temperatura apei să nu treacă de o anumită limită, relativ joasă, iar conținutul ei în impurități să nu ducă la formarea depozitelor în sistem sau la coroziunea părților metalice. Aceasta se impune prin condițiile de desfășurare a proceselor de producție, precum și prin cerințele securității și cele de funcționare economică a instalațiilor. Astfel, la centralele electrice cu turbine de abur, ridicarea temperaturii apei de răcire duce la mărirea consumului de combustibil pentru producerea energiei electrice, iar în unele cazuri,la reducerea puterii disponibile; în rafinăriile de petrol și într-o serie de instalații chimice, ridicarea temperaturii de răcire este legată de scăderea cantității produselor, iar uneori la pierdera unora din componenții cei mai prețioși,ca de exemplu, a fracțiunilor ușoare ale țițeiului; la instalațiile frigorifice, ea are ca urmare scăderea capacității de producție a gheții etc.

Aceleași rezultate au și depunerile (piatra, mâlul) pe suprafețele supuse răcirii, ceea ce înrăutățește condițiile în care are loc schimbul de căldură.

Regimul termic al aparatelor supuse răcirii cere,de obicei, pe lângă o temperatură destul de joasă a apei ce intră, si limitarea încălzirii, și limitarea încălzirii în sistem. Aceasta are ca urmare o mărire considerabilă a debitului de apă, care, în unele întreprinderi, ajunge la mii și chiar zeci de mii de metri cubi pe oră (centralele electrice, uzinele metalurgice, rafinăriile de petrol,etc).