Высокотемпературные теплоносители

К высокотемпературным, относятся теплоносители, применяемые в жарочном кулинарном оборудовании и работающие при температурах от 150 до 300 °С.

Это минеральные масла, глицерин, высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ), кремнийорганические жидкости. В зависимости от агрегатного состояния, в котором они используются в тепловом оборудовании, высокотемпературные теплоносители, как и низкотемпературные, подразделяются на однофазные (жидкости) и двухфазные, работающие в греющих полостях в виде влажного насыщенного пара.

Двухфазные высокотемпературные органические теплоносители.

Двухфазные теплоносители выгодно отличаются от однофазных, как это было показано выше, изотермичностью обогреваемых поверхностей, небольшой тепловой инерцией и интенсивным теплообменом. Использование влажного водяного пара для температур свыше 150 °С связано с недопустимым увеличением уровня давления (свыше 600 кПа). Поэтому для этих целей используют вещества, имеющие высокую температуру кипения (250...300 ° С ) при атмосферном давлении. К ним относятся высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ): дифенильная смесь ("Даутерм-А"), гомологи ряда диарилметаллов - дитолилметан (ДТМ) и дикумилметан (ДКМ).

Внешне эти теплоносители похожи. В приготовленном для работы состоянии они представляют собой прозрачные маслянистые жидкости обладающие резким неприятным запахом. По официальным данным дифенильная смесь нетоксична, а дитолилметан и дикумилметан токсичны, и использование их допустимо лишь в герметизированных объемах. В процессе работы ВОТ приобретают темно-коричневый цвет. При многократной циклической эксплуатации в режиме нагрев - охлаждение эти вещества подвергаются термическому разложению, в результате которого образуется и накапливается в теплообменнике маслянистый осадок и одновременно образуются газообразные неконден­сирующиеся фракции. Такие нежелательные изменения зависят в первую очередь от уровня температур. В определенном диапазоне температур ВОТ практически не подвержены термическому разложению при длительной эксплуа­тации. Верхний уровень температур, определяющий данный диапазон, принято называть рабочей температурой. Теплота парообразования ВОТ примерно в 7 раз меньше, чем у Н₂0, в связи с чем в теплообменниках для переноса эквивалентного теплового потока требуется значительно большее по массе количество теплоносителя. По этой причине при разработке теплообменников, необходимо делать их более свободными, обладающими большим живым сечением, обеспечивающим многократную циркуляцию теплоносителя. Основные рабочие характеристики ВОТ приведены в табл. 4.13. Как видно этой таблицы, температура плавления (затвердевания) дифенильной смеси составляет +12,3 °С,что создает трудности при разогреве твердого теплоносителя и делает нежелательным его использование в охлаждаемых помещениях.

Таблица 4.13

Основные рабочие характеристики высокотемпературных органических теплоносителей

Теплоноситель	Эмпирическая формула	Температура кипения при атмосферном давлении ts, °С	Температура плавления, tпл,°С	Теплота парообразования при атмосферном давлении r, кДж/кг	Рабочая температура t≤tраб, °С
Дифенильная смесь (Даутерм-А)	Смесь дифенила С12H10 -26% и дифенилоксида С12H10O -74%		+ 12,3
Дитолилметан (ДТМ)	С15Н16		- 36
Дикумилметан (ДКМ)	С19Н24		- 24

Двухфазные ВОТ практически не приводят к коррозии основные конструкционных материалов, они пожаро - и взрывобезопасны.

Недостатком, сдерживающим применение этих теплоносителей, является необходимость абсолютной герметизации и вакуммирования греющих полостей, так как получение температур 200..250 °С возможно только в вакуумном диапазоне.

Термодинамические параметры двухфазных ВОТ представлены в табл.4.14.

Таблица 4.14

Значения термических параметров и калориметрических функций, для высокотемпературных теплоносителей дифенилметанового ряда (ДТМ; ДКМ) и дифенильной смеси

P, кПа	ts, °С	v'10^3, м^3/кг	v''10^3, м^3/кг	r, кДж/кг	s', кДж/(кгК)	s'', кДж/(кгК)	i', кДж/кг	i'', кДж/кг
Дитолилметан (ДТМ)
		1,20	337,2			0,550
		1,38	230,0		0,113	0,637
		1,40	171,0		0,218	0,715
		1,44	130,4		0,336	0,809
		1,50	90,0		0,440	0,888
		1,60	65,0		0,551	0,955
		1,68	50,0		0,662	1,075
Дикумилметан (ДКМ)
		1,30	400,0		0,192	0,730
		1,35	320,0		0,247	0,734
		1,45	160,0		0,331	0,774
		1,64	120,0		0,414	0,824
		1,90	90,0		0,498	0,870
Даутерм-А (ДФС)
0,59		1,005	28,0		-	-
5.20		1,050	4,2		-	-
24,6		1,096	1,0		-	-
84,5		1,148	0, 31		-	-
		1,211	0,115		-	-
		1.295	0,050		-	-
		1,354	0,030		-	-

Однофазные высокотемпературные теплоносители.

В тех аппаратах, где применяют негерметизированные теплообменники, в качестве промежуточных теплоносителей используются однофазные - минеральные масла и кремнийорганические жидкости. Среди известных высокотемпературных теплоносителей минеральные масла являются самыми дешевыми, но и вместе с тем самыми термически нестойкими.

Кроме того, они взрыво- и пожароопасны и должны эксплуатироваться при температурах ниже температуры их самовоспламенения, которая, как правило, ниже 300 °С.

Характерная особенность однофазных теплоносителей – это то, что при теплообмене изменяется температура теплоносителя, создается неравномерное температурное поле. Иногда, с целью уменьшения температурного перепада, однофазный теплоноситель приводится в движение насосом и постоянно циркулирует в системе.

Однако такое решение создает дополнительные технические трудности по уплотнению системы, так как она работает под давлением. Кроме того, уменьшается надежность оборудования из-за того, что в систему входит насос, работающий при высокой температуре.

В системах с принудительной циркуляцией теплоносителя применяются кремнийорганические жидкости, а в емкостных теплообменниках - минеральные масла.

Применение однофазных теплоносителей ограничено их пожароопасными свойствами, характеризующимися температурой вспышки и термостойкостью, так как при повышенных температурах масла и кремнийорганические жидкости разлагаются.

Из кремнийорганических жидкостей в качестве промежуточных теплоносителей для аппаратов предприятий общественного питания применяют полиметилфенилсилоксаны и полиэтилсилоксаны. Данные по однофазным теплоносителям представлены в табл. 4.15.

Таблица 4.15

Дата добавления: 2015-06-30