КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Подвод тепла. Нагревающие агенты
Нагревание является одним из наиболее распространенных процессов химической технологии. Нагревание необходимо для ускорения многих химических реакций, а также для выпаривания, перегонки, сушки и других процессов. Тепловая энергия для проведения технологических процессов может быть получена различными способами и от разных источников. Прямыми источниками тепла являются дымовые газы и электрический ток. В качестве промежуточных теплоносителей, воспринимающих тепло от указанных источников тепла и передающих его нагреваемому веществу, применяют: 1) Водяной пар или горячую воду; 2) Минеральные масла; 3) Специальные теплоносители: перегретую воду, высококипящие жидкости и их пары, расплавленные неорганические соли и их смеси, некоторые углеводороды и металлы (в жидком состоянии). Кроме того, для нагревания может быть использовано тепло отходящих газов и жидкостей, обладающих относительно высокой температурой. Важнейшими условиями, от которых зависит выбор теплоносителя, являются: 1) Температура нагрева и возможность ее регулирования; 2) Упругость пара и термическая устойчивость теплоносителя; 3) Токсичность и химическая активность теплоносителя; 4) Безопасность нагревания; 5) Стоимость и доступность теплоносителя. Нагревание насыщенным водяным паром широко применяется в химической технологии. При таком нагревании можно точно регулировать температуру нагрева путем изменения давления пара. Вследствие хорошей теплоотдачи от насыщенного пара аппараты могут иметь значительно меньшие поверхности нагрева, чем при нагревании, например, дымовыми газами. Паровые нагревательные устройства при использовании тепла конденсата работают при очень высоком К.П.Д. Однако, применяя в качестве теплоносителя водяной пар, трудно получить высокую температуру нагрева, так как для этого требуется резко увеличить давление пара. Так, например, для достижения температуры 3500С необходимо поднять давление пара до 180 атм. Поэтому нагревание водяным паром ведут обычно до температур не более 1800.
Наиболее простым способом передачи тепла является нагревание «острым» паром, который вводят непосредственно в нагреваемую жидкость. Этот пар конденсируется и отдает тепло нагреваемой жидкости, а образующийся конденсат смешивается с жидкостью. Если свойства обогреваемого материала или условия проведения процесса не позволяют вести нагревание «острым» паром, применяют устройства для нагрева через стенки, разделяющие пар и нагреваемую жидкость, т. е. ведут нагревание «глухим» паром. Такой нагрев ведется через двойные днища или рубашки, змеевики, трубчатые и спиральные теплообменники и др. Нагревание горячей водой применяют значительно реже, чем водяным паром, хотя по своим теплотехническим свойствам вода почти не отличается от пара. Ограниченное использование воды объясняется тем, что для нагрева необходимы пар или дымовые газы, причем горячая вода должна иметь более высокую начальную температуру, чем пар, так как она охлаждается в процессе нагревания, а пар отдает скрытую теплоту конденсации при постоянной температуре. Применяют главным образом отработанную горячую воду или паровой конденсат. Используется для нагрева веществ до 1000. Нагревание специальными теплоносителями. С развитием химической технологии увеличивается число процессов, проводимых при температурах 500-6000 и более. Для получения температур выше 1800 наиболее рационально использовать перегретую воду или пары высококипящих жидкостей, обладающих низкой упругостью, и пары термически стойких жидкостей, отличающихся высокой теплоемкостью. Применяют органические теплоносители - дифенил и дифениловый эфир, эвтектическую смесь дифенила и дифенилового эфира и др., а также ртуть, смеси солей, расплавленные металлы. Эти вещества предварительно нагревают или испаряют при помощи дымовых газов или электрического тока, после чего нагретые вещества (жидкости или пары) отдают тепло нагреваемому материалу через стенки аппаратов.
Смесь дифенила и дифенилового эфира в технике имеет название «Даутерм А». Дифенил и дифениловый эфир в определённом соотношении дают эвтектическую смесь с низкой температурой плавления (12,4 0С), поэтому эту смесь можно транспортировать по трубам, не опасаясь кристаллизации. Температура кипения смеси при атмосферном давлении равна 258 0С. Поэтому в жидком виде дифенильная смесь используется для нагрева до температур не более 250 0С. Примером использования в качестве нагревающих агентов расплавов солей является нитрит-нитратная смесь, содержащая 40% нитрита натрия, 7% нитрата натрия и 53% нитрата калия. Температура плавления смеси 142,3 0С. Эта смесь применяется для нагрева при атмосферном давлении до температур 500 – 540 0С. Недостатки нитрит-нитратной смеси: 1. При температурах ≥450 0С смесь вызывает коррозию стали. 2. Частный коэффициент теплоотдачи смеси ниже, чем от перегретой воды; 3. Смесь является сильным окислителем, поэтому недопустим её непосредственный контакт с органическими веществами, стружкой и опилками металлов. Нагревание электрическим током. При помощи электрического тока можно достичь весьма высоких температур нагрева; например, в электропечах для сжигания атмосферного азота температура равна 32000. Электрические нагревательные устройства работают при более высоком К.П.Д., чем устройства для нагрева другими теплоносителями. При нагревании электрическим током используется до 95% электрической энергии, вводимой в нагревательный аппарат. Однако нагревание электрическим током мало распространено вследствие сравнительно высокой стоимости и дефицитности электроэнергии. Нагревание дымовыми газами наиболее распространено; при этом можно достигнуть температуры 10000 и выше. Вместе с тем обогрев дымовыми газами имеет и недостатки. Коэффициент полезного действия печей обычно не превышает 30%, так как значительная часть тепла уходит в атмосферу с отходящими газами, которые имеют высокую температуру (вследствие того, что поверхности теплообмена обогреваемых аппаратов обычно невелики). При обогреве дымовыми газами нельзя быстро регулировать температуру нагрева, а коэффициенты теплоотдачи очень низки. Но так как газы имеют высокую температуру, удается достичь значительных разностей температур теплоносителя и нагреваемого продукта, что отчасти компенсирует малую величину коэффициентов теплоотдачи. Нагревание дымовыми газами легколетучих и легко воспламеняющихся материалов опасно. Следует указать также на значительный объемный расход дымовых газов (из-за низкой теплоемкости) и сложность их транспортирования (из-за больших объемов и высокой температуры).
Дата добавления: 2014-12-16; Просмотров: 1011; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |