Приложение Б. Рекомендации по выбору способа охлаждения битумно-полимерной эмульсии

Приложение Б

Рекомендации
по выбору способа охлаждения битумно-полимерной эмульсии

Выбор теплообменника для охлаждения полимерно-модифицированной битумной эмульсии осуществляют, учитывая следующие данные:

- производительность эмульсионной установки;

- максимальная температура эмульсии на выходе мельницы;

- минимальная рабочая температура использования эмульсии;

- необходимость охлаждения эмульсии до рабочей температуры или температуры ниже температуры кипения;

- необходимость регулирования рабочих режимов охладителя;

- доступность охлаждающей среды (воды), возможность регулирования производительности подающего воду насоса;

- необходимость повторного использования охлаждающей воды (использование охлаждающей воды в замкнутом цикле);

- необходимость использования нагревшейся охлаждающей воды в технологическом цикле производства эмульсии;

- время, за которое требуется произвести охлаждение (синхронное проточное охлаждение или охлаждение на воздухе в закрытой емкости);

- наличие достаточных энергетических и водных ресурсов;

- себестоимость охлаждения эмульсии.

Количество критериев выбора может быть увеличено.

Б.1 Воздушное охлаждение в закрытой емкости

Его преимущество:

- низкая себестоимость охлаждения.

Его недостатки:

- большая длительность охлаждения (до нескольких суток);

- нестабильность процесса охлаждения и его зависимость от температуры окружающего воздуха;

- нестабильность работы коллоидной мельницы из-за переменного давления на ее выходе, вызываемого периодическим срабатыванием предохранительного клапана на емкости;

- опасность превышения давления в емкости при неисправности предохранительного клапана.

Б.2 Охлаждение проточными теплообменниками

Различают проточные трубчатые и пластинчатые теплообменники. Их преимущества перед воздушным охлаждением в емкости:

- охлаждение эмульсии производится со скоростью ее производства и не требует дополнительного времени;

- возможность регулирования уровня охлаждения;

- возможность использования охлаждающей воды в технологическом процессе производства эмульсии;

К недостаткам проточных охладителей следует отнести:

- значительную стоимость (особенно пластинчатых);

- необходимость в дополнительном месте размещения (особенно трубчатых);

- необходимость дополнительных затрат энергии и ресурсов (воды);

- необходимость регулярной очистки.

Для определения необходимых характеристик трубчатого теплообменника можно воспользоваться следующей методикой.

Б.3 Оценка теплоемкости эмульсии

Теплоемкости составляющих битумно-полимерной эмульсии имеют величины:

- теплоемкость мыльного раствора ( ккал/кг.град = 4,2 кДж/ кг.град)

- теплоемкость битума ( ккал/кг.град= 2,1 кДж/ кг.град)

- теплоемкость СБС-полимера ( ккал/кг.град = 1,8 кДж/ кг.град)

Допустим, состав эмульсии в %:

- содержание мыльной фазы;

- содержание битума;

- содержание полимера.

Тогда средняя теплоемкость эмульсии равна:

(Б.1)

Пример - Если принять содержание полимера в 5%, битума - в 60% и мыла - в 35%, то получим:

Б.4 Определение расхода воды на охлаждение

Пусть производительность завода тонн в час. Тогда расход эмульсии в секунду составит:

(Б.2)

Пусть температура эмульсии на выходе мельницы равна , а необходимая температура на выходе теплообменника .

Тогда теплообменник должен обеспечить снижение температуры потока на:

(Б.3)

Тогда мощность теплоотвода теплообменника должна быть:

(Б.4)

где

- код теплообменника.

Таким образом, через стенку теплообменника должен проходить тепловой поток Q.

Для теплового потока через цилиндрическую стенку справедливо:

(Б.5)

откуда:

(Б.6)

где

Q - тепловой поток через цилиндрическую стенку, Вт,

- коэффициент теплопроводности, Вт/м.град,

- 3,1416...;

l - длина трубки, м,

- температура на внутренней поверхности трубки (есл