Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Високочастотні нагрівання використовується для нагрівання матеріалів, які не проводять електричний струм і тому його часго називають діелектричним нагріванням. ГТринцдп—вдсокочадіошога
нагрівання полягає в тому, що молекули матеріалу, вміщеного в змінне електричне поле, починають коливатись з частотою поля і при цьому поляризуються. Енергія коливання частинок витрачається на подолання тертя між молекулами діелектрика і перетворюється на тепло безпосередньо в масі матеріалу. Завдяки використанню тепла діелектричних втрат відбувається рівномірне нагрівання матеріалу. Струм високої частоти дістають у лампових генераторах, які перетворюють звичайний електричний струм частотою 50 Гц в струм високої частоти (від 10 до 100 МГц). Його підводять до пластини конденсатора, між якими знаходиться матеріал для обігрівання.
Високочастотне нагрівання в__хімічній технології застосовують для^агрТвТнтгя^ла^тивднх "мас перед пресуванням їх, для сушіння матеріалів та ін. Температура нагрівання легко і точно регулюється і процес може бути повністю автоматизований. Однак цей спосіб потребує складної апаратури, к. к. д. низький, тому його використовують для нагрівання лише цінних матеріалів, які не можна нагрівати іншим способом.
Завданням недалекого майбутнього j. широке застосування в хімічній технології температур, вищих за 2000° С, при яких можливі принципово нові хімічні реакції і пряме добування таких продуктів, які до цього при нижчих температурах дістати не вдавалось.
§ 4. ОХОЛОДЖЕННЯ І КОНДЕНСАЦІЯ
Для охолодження до температур 10—30° C в хімічній промисловості використовують, як правило, воду і повітря. Порівняно з повітрям вода відзначається великою теплоємністю, більшим коефіцієнтом тепловіддачі і дає змогу охолоджувати до нижчих температур. Для охолодження застосовують воду річок, озер, ставків і артезіанську воду. Якщо природної води мало, використовують оборотну воду, яку охолоджують у градирнях.
Витрату води W на охолодження визначають з рівняння теплового балансу
де G — кількість охолоджуваного матеріалу; с — середня питома теплоємність цього матеріалу; св — питома теплоємність води; tn і tK — початкова і кінцева температури матеріалу, що охолоджується; tx і — початкова і кінцева температура води.
Вода використовується для охолодження в основному в поверхневих теплообмінниках (холодильниках) або в теплообмінниках змішування.
Останнім часом для охолодження дедалі частіше використовують повітря. Щоб поліпшити теплообмін, застосовують примусову циркуляцію повітря завдяки використанню вентиляторів і збільшенню поверхні теплообміну (збільшення поверхні теплообмінної апаратури — рифлення ребер, наросту пластин та ін.). Охолодження повітрям набагато знижує витрати води і економічно вигідне. Повітря як холодильний агент широко використовують у градирнях, де для збільшення поверхні контакту між водою і повітрям розміщують насадку з дерева.
Для охолодження до температур, нижчих за 0° С, застосовують холодильні агенти, які являють собою пару низькокиплячих рідин (наприклад, NH3), зріджені гази (CO2, C2H6 і т. ін.) або розсоли. Ці агенти використовуються в спеціальних холодильних установках, де під час випаровування їх тепло віднімається від охолоджуваних матеріалів. Потім пара їх зріджується компресією або абсорбується і цикл замикається.
Конденсацію парів (газів) можна здійснити охолодженням їх, або одночасним охолодженням і стисненням. Конденсацію jiapiB часто використовують в основних хіміко-технологЙшйх процесах: випаровування, вакуум-сушіння, створення розрідження та ін. Пара, яка підлягає конденсації, відводиться з апарата, де вона утворюється, в конденсатор — окремий закритий апарат, що охолоджується водою або повітрям і служить для конденсації парів.
У конденсаторах змішування, пара і конденсат безпосередньо стикаються з охолоджувальною водою, якщо сам" конденсат не має цінності.
Залежно від способу відведення води, конденсату та газів, що не сконденсувались, конденсатори поділяються на мокрі і сухі. У мокрих конденсаторах вода, конденсат і гази відкачуються одним вакуум-
Рис. 56. Кожухотрубчасті, одноходовий (а) і багатоходовий (б) теплообмінники.
Вода
Рис. 57. Зрошувальний холодильник.
насосом. В сухих, або барометричних, конденсаторах вода і конденсат видаляються разом самопливом, а гази відкачуються окремо сухим вакуум-насосом.
У поверхневих конденсаторах тепло віднімається від пари через стінку. Таким чином, утворений конденсат і охолоджувальний агент відводяться окремо і конденсат можна використовувати. Як поверхневі конденсатори можна використовувати теплообмінники різних типів, проте найчастіше застосовують трубчасті або зрошувальні холодиль-ники-конденсатори.
Конструкції теплообмінників. Залежно від способу передачі тепла відрізняють дві основні групи теплообмінників: поверхневі теплообмінники, в яких тепло передається через поверхню теплообміну (глуху стінку), і ,теплообмінники змішування, в яких тепло передається від одного середовища до іншого під час безпосереднього стикання їх. У хімічній технології іноді застосовуються і регенеративні теплообмінники, в яких нагрівання різних матеріалів відбувається внаслідок дотику їх до раніш нагрітих твердих тіл — насадок, що періодично нагріваються іншим теплоносієм.
