Răcitorul cu aer

INTRODUCERE

Lipsa apei și creșterea costurilor, împreună cu preocupările mai recente legate de poluarea apei și de fumul de răcire, au redus considerabil utilizarea industrială a schimbătorilor de căldură cu apă.

În consecință, atunci când nu este posibilă o integrare suplimentară a căldurii în cadrul instalației, acum este obișnuită respingerea căldurii direct în atmosferă, iar o mare parte din procesul de răcire în rafinării și instalații chimice are loc în schimbătoare de căldură cu aer răcit.

Schimbătorii de căldură cu aer sunt utilizați pe scară largă în întreaga industrie a petrolului și a gazelor până la rafinării și instalațiile petrochimice, în condiții de presiune ridicată și temperaturi înalte, precum și fluide corozive și medii.

Racitoarele cu aer sunt schimbatoare de caldura utilizate in industria chimica si petrochimica, in procesele de transfer de caldura, cu functie tehnologica de vaporizator sau condensator. O serie de operații din ingineria chimică, dar și din alte domenii ar fi: încălzirea, răcirea, evaporarea, condensarea, uscarea, distilarea, rectificarea, cristalizarea, și altele presupun asigurarea unui anumit regim termic.

Cuantificarea transfeului de căldură se bazează pe principiile termodinamicii.

Transmiterea căldurii se face prin trei modalități: prin conducție, prin radiație și prin convecție.

În instalațiile industriale, transmiterea căldurii se realizează prin două sau prin toate cele trei mecanisme enumerate mai sus.

CAPITOLUL I

Procese de transfer termic

Transferul de căldură (termic) este un capitol al ingineriei proceselor care cuprinde ansamblul de considerații fizice (teoretice și experimentale) și tehnice care au ca obiectiv explicarea mecanismelor prin care se realizează transportul căldurii, cât și determinarea cantitativă a căldurii transportate.

Schimbul de energie termică care apare între două corpuri solide, două regiuni ale aceluiași corp, două fluide, ca rezultat al existenței unei diferențe de temperatură (potențial termic) între aceste, reprezintă fenomenul de transfer de căldură. Datorită existenței unui potențial termic, transferul spontan de energie are loc de la corpul cu temperatură mai ridicată la cel cu temperatură mai scăzută.

Obiectivele principale ale studiului transferului termic sunt următoarele:

✶ determinarea sau asigurarea cantității de căldură transmisă în unitatea de timp, în condiții date de temperatură;

✶ verificarea compatibilității materialelor utilizate în construcția instalațiilor și aparatelor cu regimul de temperatură la care sunt supuse. O deosebită importanță prezintă studiul calitativ și cantitativ al materialelor care să permită transferul termic în condiții economice optime sau al materialelor termoizolatoare care să limiteze pierderile sau pătrunderile de căldură în exterior;

✶ stabilirea metodelor și procedeelor de intensificare sau de micșorare a transferului termic.

Aplicațiile industriale ale transferului termic sunt foarte complexe și necesită studierea, de la caz la caz, a tuturor fenomenelor sub care se manifestă.

Caracteristicile agenților de lucru care participă la realizarea transferului termic în mașinile și instalațiile termice ridică multiple aspecte sub care trebuie abordat transferul termic (parametri termofizici și termodinamici diferiți, comportare diferită, etc).

O serie de operații din ingineria chimică, dar și din alte domenii cum ar fi: încălzirea, răcirea, evaporarea, condensarea, uscarea, distilarea, rectificarea, cristalizarea, și altele presupun asigurarea unui anumit regim termic în utilajele în care se realizează aceste operații și care necesită introducerea, evacuarea sau păstrarea căldurii în aceste utilaje.

Fenomenele legate de căldură pot fi procesele de transformare a energiei - obiectul termodinamicii sau procesele de schimb de căldură - obiectul transferului de căldură (termic) sau al termocineticii.

Temperaturile corpului constituie potențialul termic, iar diferența de temperatură constituie un parametru intensiv al acestui fenomen, denumit forța motrice a transferului de căldură.

Trecerea căldurii din zonele cu temperatură ridicată, spre cele cu temperatura coborâtă din masa unui corp, conduce la nivelarea temperaturii, astfel la echilibru temperatura este uniform distribuită și forța motrice a transferului de căldură este egală cu zero.

Cuantificarea transfeului de căldură se bazează pe principiile termodinamici. Conform principiului I (principiul coservării energiei) se scriu bilanțurile termice cu ajutorul cărora se calculează fluxurile de căldură transferate, consumul de agent termic și se deduc ecuațiile diferențiale ale conductivității termic eși energiei. Prin principiul II al termodinamicii se stabilește sensul transformărilor spontane: căldura se transmite de la corpurile calde la cele reci. Consecința principiului III este inaccesibilitatea de zero absolut [3].