ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конденсация из "Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии Издание третье" В химической технике довольно широко применяют нагревание электрическим током в электропечах. При нагревании электротоком необходимо предусматривать меры, предотвращающие перегрев материала и обеспечивающие электро- и пожаробезопасность. [c.158] По способу превращения электрической энергии в тепловую различают электрические печи сопротивления, индукционные и дуговые. Электрические лечи сопротивления делятся на печи прямого действия и печи косвенного действия. Электрические печи прямого действия. В этих печах нагреваемое тело включается непосредственно в электрическую цепь и нагревается при прохождении через него электрического тока. Часто иечь прямого действия представляет собой аппарат, корпус которого является одним из электродов другой электрод размещают в аппарате. Между электродами помещают жидкие или расплавленные нагреваемые материалы. [c.158] Электрические печи сопротивления косвенного действия получили большое распространение. В них тепло выделяется при прохождении электрического тока по специальным нагревательным элементам выделяющееся тепло передается материалу лучеиспусканием, теплопроводностью и конвекцией. В таких печах осуществляется нагревание до температур 1000—1100°С. Схема такой печи показана на рис. 7.10. Футеровка печи 2 выполнена из огнеупорного кирпича. В пазах футеровки уложены спиральные нагревательные элементы 4, к которым подводится ток через электрошины 5. Тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через спиральные нагревательные элементы, передается обогреваемому аппарату 1 лучеиспусканием и конвекцией. Тепловая изоляция 3 уменьшает потери тепла в окружающую среду. [c.158] Электрические индукционные печи (рис. 7.11). Нагревание в этих печах осуществляется индукционными токами. Обогреваемый аппарат 1 является сердечником соленоида 2, охватывающего аппарат. По соленоиду пропускают переменный ток, при этом вокруг соленоида возникает переменное магнитное поле, которое индуцирует в стенках обогреваемого аппарата электродвижущую силу. Под действием возникающего вторичного тока нагреваются стенки аппарата. Соленоид выполняется из медной или алюминиевой проволоки, имеющей малое омическое сопротивление. [c.159] Дуговые печи. В дуговых печах применяется нагревание электрической дугой до температур 1500—1300 °С. Электрическая дуга возникает в газообразной среде. В дуговых печах при возникающих больших температурных перепадах невозможны равномерный обогрев и точное регулирование температуры. Дуговые печи применяют для плавки металлов, получения карбида кальция и фосфора. [c.160] В химической технике очень часто возникает необходимость охлаждать газы, пары и жидкости. Для их охлаждения обычно используют наиболее распространенные и доступные теплоносители — воду и воздух. Охлаждение происходит в результате теплообмена между охлаждаемой и охлаждающей средами, при этом температура охлаждающей среды должна быть ниже температуры охлаждаемой. [c.160] В зависимости от времени года и климатических условий охлаждение воздухом осуществляется до 25—30 °С. Водой удается охладить теплоносители до более низких температур. Обычно температуру охлаждающей воды, которая также зависит от времени года и климатических условий, принимают равной 15— 25 °С. Вода, отбираемая из артезианских скважин, имеет температуру 8—12°С. [c.160] Кожухотрубчатый теплообменник, в котором охлаждение водой производится через стенку, показан на рис. 7.12. Охлаждающая вода вводится в нижнюю часть межтрубного пространства теплообменника и выводится из верхней. Охлаждаемый теплоноситель вводится в верхнюю часть трубного пространства и выводится из нижней. При таком направлении движения конвекционные токи, вызываемые изменением плотностей жидкостей при изменении температур, совпадают с направлением потоков. [c.161] Охлаждение льдом проводят в тех случаях, когда необходимо достигнуть близкой к нулю температуры охлаждаемой жидкости. [c.161] Очень часто при охлаждении лед вносится непосредственно в охлаждаемую жидкость. При этом лед нагревается жидкостью до 0°С, а затем плавится, отнимая теплоту плавления от охлаждаемой жидкости. Такой метод охлаждения применяется для жидкостей, которые не взаимодействуют с водой и для которых допускается разбавление. [c.161] Теплоту плавления льда с учетом его переохлаждения (обычно на 2—3°С) принимают равной 335 кДж/кг. [c.162] Продолжительность охлаждения льдом зависит от условий проведения процесса она уменьшается с уменьшением размеров кусков льда (вносимого в охлаждаемую жидкость) и с увеличением интенсивности перемешивания жидкости. Точный расчет времени охлаждения льдом затруднителен, поэтому его принимают на основании опытных данных. [c.162] В химической технике широко распространены процессы конденсации (ожижения) паров различных веществ путем отвода от них тепла. Эти процессы осуш.ествляют в аппаратах, называемых конденсаторами. [c.162] Различают два вида конденсации 1) поверхностную (или просто конденсацию), при которой конденсирующиеся пары и охлаждающий агент разделены стенкой и конденсация паров происходит на внутренней или внешней поверхности холодной стенки 2) конденсацию смешением, при которой конденсирующиеся пары непосредственно соприкасаются с охлаждающим агентом. [c.162] Поверхностная конденсация осуществляется в теплообменниках — поверхностных конденсаторах. В общем случае в поверхностный конденсатор поступает перегретый пар. Очень часто охлаждающим агентом является вода. [c.162] Введем обозначения О — количество поступающего в конденсатор пара, кг/ч Н — энтальпия поступающего пара, кДж/кг — температура поступающего перегретого пара, °С /нас —температура насыщения (конденсации) пара, °С ж — температура конденсата на выходе из аппарата, °С теплоемкость перегретого пара, кДж/(кг-°С) с — теплоемкость конденсата, кДж/(кг-°С) г — теплота конденсации пара (теплота испарения жидкости), кДж/кг 7 — количество воды, поступающей на охлаждение, кг/ч Св — теплоемкость воды, кДж/(кг-°С) в.н — начальная температура воды, °С 4.К — конечная температура воды, °С (Зп —потери тепла в окружающую среду, кДж/ч. [c.162] По условиям теплообмена охлаждающая поверхность конденсатора делится на три зоны охлаждения перегретого пара, конденсации и охлаждения конденсата. Первой из них соответствуют наихудшие условия теплообмена, второй — наилучшие. В результате этого поверхности охлаждения приходится находить для каждой зоны в отдельности. Для определения их необходимо вычисление количеств тепла, передаваемого через поверхность охлаждения в каждой зоне, и промежуточных температур охлаждающей воды tei и ts2 (рис. 7.13). [c.163] Эффективность работы конденсаторов смешейия находится н прямой зависимости от поверхности соприкосновения охлаж-дающей воды и пара, поэтому поверхность соприкосновения увеличивают, распыливая охлаждающую воду при помощи различных устройств. [c.164] В зависимости от способа вывода из аппаратов потоков различают мокрые и сухие конденсаторы смешения. В мокрых конденсаторах охлаждающую воду, конденсат и неконденсирующиеся газы (воздух) отводят из нижней части аппарата совместно при помощи мокро-воздушного насоса, в сухих охлаждающая вода с конденсатом отводятся из нижней части аппарата, а воздух отсасывается вакуум-насосом из верхней части. [c.164] Кроме того, различают прямоточные конденсаторы смешения, в которых охлаждающая вода и пар движутся в одном направлении (сверху вниз), и противоточные, в которых пар и охлаждающая вода движутся в противоположных направлениях (вода сверху вниз, а пар снизу вверх). [c.164] Вернуться к основной статье