ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нагревание электрическим током из "Основные процессы и аппараты химической технологии" Для нагревания технологических газов до высоких температур иногда используют газообразные теплоносители—топочные газы и т. Д., периодически нагревающие слой насадки, состоящей из небольших твердых тел или зерен. Она служит промежуточным тпер-дым теплоносителем, от которого технологические гази получают тепло и иагрсиаются до заданной температуры. Насадка изготавливается из алюмосиликатов, кварца, шамота и других термостойких неметаллических материалов. [c.321] Нагрев газами в слое неподвижной насадки, вызывающей турбулизацию потока газа и повышение интенсивности теплообмена, осуществляется, б частности, в регенеративных теплообменниках. [c.321] В нагревательных установках с циркулирующим зернистым теплоносителем последний движется либо сплошным потоком (ц виде так называемой падающей насадки, рис. У1П-8), либо перемещается, находясь в псевдоожиженном состоянии, т. е. работает в режиме псевдоожижения. [c.321] В установке с падающей насадкой (см. рнс. 1Н-8) топочные газы подаются в верхнюю камеру I через газоход и движутся вверх навстречу сплошному потоку холодных частиц твердого промежуточного теплоносителя (падающей насадки), поступающих из бункера 2. В результате интенсивного теплообмена твердые частицы нагреваются до температуры, близкой (на 5—10 С ниже) температуре топочных газов. Нагретый твердый теплоноситель через герметический затвор 3 и бункер 4 подастся в ннжтою камеру 5, где отдает свое тепло движущемуся противотоком технологическому газу. [c.321] В камере 5 также происходит весьма интенсивный теплообмен между твердым нагреты м теплоносителем и технологическим газ9м, который отделяется от унесенных твердых частиц в циклоне 6 и направляется на дальнейшую переработку. Отработанные топочные газы очн1цаются от ныли в циклоне 7 и удаляются в атмосферу. Охлажденные частицы теплоносителя, а также мельчайшие его частицы, отделенные в циклонах 6 и 7 с помощью газодувки 8, поступают по пневмотранспортному трубопроводу снова в бункер 2. [c.321] Нагревательная установка с псевдоожиженным слоем твердо1 о теплоносителя также состоит из теплообменных камер, но несколько другого устройства. Топочные газы направляются по газоходу под распределительную решетку верхней камеры с такой скоростью, чтобы привести в псевдоожиженное состояние холодный зернистый материал, который поступает сверху. Нагретый материал отводится в нижнюю камеру, где псевдоожижается потоком нагреваемого (технологического) газа, поднимающегося сквозь отверстия распределительной решетки. Здесь происходит интенсивное нагревание технологического газа, воспринимающего тепло от зернистого промежуточного теплоносителя, В остальном схема установки совпадает с изображенной на рис, У1П-8. [c.321] Однако применение электрического тока для нагрева пока относительно дорого. Это связано с многоступенчатостью преобразования химической энергин топлива в электроэнергию. Строительство мощных электростанций открывает большие возможности для удешевления этого способа нагрева. [c.322] В зависимости от способа превращения электрической энергии в тепло различают нагревание электрическими сопротивлениями (омический нагрев), индукционное нагревание, высокочастотное нагревание, а также нагревание электрической дугой. [c.322] Нагревание сопротивлением производят также с помощью проволочных проводников, кото[)ые намотаны па керамические сердечники, заключенные в трубы и набираемые в секции. Такие стандартные нагревательные эле.менты применяются, в частности, в котлах для ВОТ. Нагрев электрическими сопротивлениями позволяет достигать температур 1000— 1100 С. [c.322] Расчет электронагревателей заключается в определении потребной мощности, на основе которой находят необходимую силу тока и сопротивление R нагревателя. По величине / подбирают материал, сечения и длину проводников. [c.322] Кроме того, по уравнениям теплопередачи должна быть вычислена поверхность элементов, при которой заданное количество тепла будет передаваться нагреваемой среде (в основном излучением) без чрезмерного повышения температуры и перегорания нагревателя. Расчет электронагревателей приводится в специальной литературе . [c.322] Индукционное нагревание. Этот способ нагревания электрическим током основан иа исгюльзовании теплового эффекта, вызываемого вихревыми токами Фуко, возникающими в толщине стенок стального аппарата под воздействием переменного электрического поля. Аппарат с индукционным электронагревом подобен трансформатору, первичной обмоткой которого служат индукционные катушки, а магнитопроводом и вторичной катушкой — стенки аппарата. [c.322] На рис. УПЫО показан реакционный аппарат с мешалкой, снабженный внешним индукционным обогревом. Переменное магнитное поле создается с помощью индукционных катушек 2, которые крепятся на аппарате /. Аппарат снабжен змеевиком 3 и мешалкой 4. Регулирование температуры нагрева производят переключением соединения катушек со звезды на треугольник. [c.323] Индукционное нагревание обеспечивает равномерный обогрев при температура.х, обычно не превышающих 400 С, и позволяет точно поддерживать заданную температуру нагрева. Электронагреватели отличаются малой тепловой инерцией и возможностью точной регулировки температуры. Их работа может быть полностью автоматизирована. [c.323] Недостатком индукционного нагревания является его дороговизна. Поэтому для повышения экономичности нагревание иногда проводят комбинированным способом. Сначала продукт в аппарате нагревают насыщенным водяным паром, проходящим через змеевик 3 (см. рис. УПМО), до температуры приблизительно 180 °С, после чего повышают температуру до заданного уровня с помощью индукционного нагрева. [c.323] Высокочастотное нагревание. Такой способ применяют для нагревания материалов, не проводящих электрического тока (диэлектриков), и поэтому часто называют диэлектрическим. Принцип высокочастотного нагревания заключается в том, что молекулы материала, помещенного в переменное элект )ическое поле, начинают колебаться с частотой поля и при этом поляризуются. Колебательная энергия частиц затрачивается на преодоление трения между молекулами диэлектрика и превращается в тепло непосредственно в массе нагреваемого материала. За счет использования тепла диэлектрических потерь достигается весьма равномерное нагревание материала. [c.323] Использование для нагревания токов высокой частоты (от 10 до 100 Мгц) обусловлено стремлением устранить применение опасных высоких напряжений, так как количество вы-де.ч5пощегося в массе диэлектрика тепла пропорционально квадрату напряжения и частоте уока. Токи высокой частоты получают в ламповых генераторах, преобразующих обычный переменный ток частотой 50 гц в ток высокой частоты. Последний подводят к пластинам конденсатора, между которыми помещается нагреваемый материал. [c.323] Высокочастотный обогрев в химической технологии применяют для нагревания пластических масс перед их прессованием, для сушки некоторых материалов и других целей. Температура нагрева легко и точно регулируется и процесс нагревания может быть полностью автоматизирован. Однако этот способ обогрева требует довольно сложной аппаратуры, и к. п. д. нагревательных установок низок. Поэтому высокочастотному нагреванию рационально подвергать ценные материалы, обогрев которых недопустим другими, более дешевыми, способами. [c.323] Нагревание электрической дугой. Нагревание производят в дуговых печах, где электрическая энергия превращается в тепло за счет пламеии дуги, которую создают между электродами. Над нагреваемым материалом либо помещают оба электрода, либо устанавли-пают над материалом один электрод, а сам материал выполняет роль второго электрода. Электрическая дуга позволяет сосредоточить большую электрическую мощность в малом объеме, внутри которого раскаленные газы и пары переходят в состояние плазмы. В результате удается получить температуры, достигающие 1500—3000 °С. [c.323] Дуговые печи применяют для получения карбида кальция и фосфора крекинга углеводородов в металлургии их широко используют для плавки металлов. В качестве нагревательных устройств такие печи не применяют вследствие неравномерности обогрева и трудности регулирования температуры нагрева. [c.323] Вернуться к основной статье