Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Частина 3.doc
Скачиваний:
6
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
8.02 Mб
Скачать

2.2.6.4. Нагрівання розплавленими солями

У випадках, коли необхідно рівномірно нагрівати продукти до температур, що перевищують граничнодопустимі температури для високотемпературних органічних теплоносіїв, використовують неорганічні рідкі теплоносії – розплавлені солі та рідкі метали. Найбільше практичне застосування у хімічній промисловості має нітрит-нітратна суміш (азотистокислий натрій – 40  % (мас), азотнокислий натрій – 7 % (мас), азотнокислий калій – 53 % (мас)). Використання цієї суміші дає змогу нагрівати продукти до температур 500–540 °С (1 амт) . За температур, що не перевищують 450 С суміш фактично не сприяє корозії вуглецевих сталей. У разі необхідності проведення процесу за більш високих температур для виготовлення апаратури і трубопроводів використовують хромисті і хромонікелеві сталі, крім того їх оснащують паровим обігріваннямм. Суміш застосовують тільки у разі обігрівання з вимушеною циркуляцією, яка забезпечується спеціальними насосами пропелерного типу (вертикальні) або безсальниковими відцентровими насосами. Коефіцієнти тепловіддачі від перегрітої води є вищими, ніж від суміші, однак у разі вимушеної циркуляції суміші досягають інтенсивнішого теплообміну.

З міркувань вибухобезпеки неприпустимим є контакт за високих температур нітрит-нітратної суміші з речовинами органічного походження, стружкою і тирсою чорних металів, алюмінію і магнію, оскільки вона є сильним окислювачем.

2.2.6.5. Нагрівання ртуттю та рідкими металами

Ртуть, натрій, калій, свинець, інші легкотопкі метали та їхні сплави ефек­тивно використовують як високотемпературні теплоносії для нагрівання до темпе­ратур 400–800С і вище. Ці теплоносії мають велику густину, термічну стійкість, високу теплопровідність і значні коефіцієнти тепловіддачі, що є їхньою перевагою. Однак їм характерні низькі значення критерію Прандтля (Pr ≤ 0,07), тому коефіці­єнти тепловіддачі для них необхідно розраховувати за спеціальними рівняннями.

Більшість металевих теплоносіїв вогне- і вибухобезпечні і фактично не впливають на маловуглецеві леговані сталі. Тільки калій і натрій вимагають використання нержавіючої сталі, оскільки є надзвичайно високохімічно активними і спалахують зі швидкістю вибуху. Як проміжні теплоносії для нагрівальних бань використовують легкотопкі метали, крім ртуті, натрію, калію і їхніх сплавів, що знайшли застосування у нагрівальних установках з природною та вимушеною циркуляцією. Ртуть є єдиним металевим теплоносієм, що використовується у пароподібному стані, тиск парів якої дуже низький (приблизно 2 атм. за 400С). Ртутно-парові нагрівальні установки, що працюють за природної циркуляції теплоносія, характеризуються високим ККД.

Недоліком ртутного та інших металевих теплоносіїв є те, що необхідно забезпечити абсолютну герметичність нагрівальних установок та потужну приточно-витяжну вентиляцію, оскільки вони є надзвичайно отруйними. Крім цього, погана змочуваність металів та висока вартість обмежують використання теплоносіїв цієї групи.

2.2.7. Нагрівання газоподібними високотемпературними теплоносіями з нерухомим і циркулюючим твердим зернистим матеріалом

Цей метод застосовують в хімічній промисловості недавно. За його допомогою можна нагрівати гази до температури 1500 С. Як зернистий матеріал переважно використовують кварц, алюмосилікати, діабаз, шамот тощо, подрібнені до частинок розміром 0,05–8 мм. Зернисті матеріали характеризуються великою питомою поверхнею 500–100 000 м23 залежно від розміру частинок. Завдяки великій питомій поверхні в порівняно невеликих апаратах можна розмістити значні поверхні теплообміну і в такий спосіб здійснити повний теплообмін між зернистим матеріалом і газами, які продуваються через шар.

Для нагрівання димовими газами з проміжними зернистими теплоносіями використовують установки з циркулюючим і псевдозрідженим матеріалом. На рис. 2.13 показано установку з циркулюючим зернистим матеріалом, який переміщається суцільним потоком.

У футерованому вогнетривкою цеглою апараті 1 знаходиться зернистий матеріал. З топки 7 за допомогою розподільного пристрою 8 в апарат 1 подається газ з високою температурою. Зернистий матеріал подається в апарат 1 через патрубок 10 і переміщається в апараті 1 суцільним шаром, нагріваючись під час цього топковими газами. Нагрітий зернистий матеріал через патрубок 11 надходить в апарат 2, в якому нагріваються технологічні гази, що подаються в нижню частину розподільного пристрою 8, аналогічно, як в апарат 1.

Отже, в апараті 2 здійснюється нагрівання технологічних газів за рахунок тепла зернистого матеріалу. Охолоджений зернистий матеріал безперервно виво­диться через патрубок 12 в завантажувальний пристрій 3 пневмотранспортної системи, в яку подається транспортуючий газ. Транспортуючий газ підхоплює зернистий матеріал і транспортує його трубою 4 в бункер-сепаратор 5. Тут частин­ки твердого матеріалу осідають і пересипаються в апарат 1, а звільнений від твердих частинок газ виводиться за межі апарата. Циркулюючий в такий спосіб зернистий матеріал відбирає тепло від топкових газів в апараті 1 і передає їх технологічним газам, які нагріваються в апараті 2.

Рис. 2.13. Нагрівальна установка з циркулюючим зернистим матеріалом, що рухається суцільним шаром: 1 – апарат для нагрівання зернистого матеріалу; 2 – апарат, в якому нагріваються технологічні гази; 3 – завантажувальний пристрій пневмотранспортної системи; 4 – пневмотранспортна труба; 5 – бункер-сепаратор; 6 – насос; 7 – топка під тиском; 8 – розподільний пристрій; 9, 10, 11, 12 – патрубки

Характер зміни температур зернистого матеріалу і технологічного газу показано на рис. 2.13 у вигляді залежності температури від висоти шару зернистого матеріалу. Температура нагрітих технологічних газів тільки на 10–2 С нижча від температури зернистого матеріалу, який нагрівається в апараті 1 до температури, нижчої на 5–10 С від температури топкових газів.

На рис. 2.14 показано установку з циркулюючим зернистим матеріалом в псевдозрідженому стані. Ця установка відрізняється від попередньої установки (рис. 2.13) тільки конструкцією апаратів 1 і 2, в яких зернистий матеріал знаходиться в псевдозрідженому стані.

Рис. 2.14. Нагрівальна установка з циркулюючим зернистим матеріалом у псевдозрідженому стані: 1 – апарат для нагрівання зернистого матеріалу; 2 – апарат, в якому нагріваються технологічні гази; 3 – завантажувальний механізм пневмотранспортної системи; 4 – труба; 5 – бункер-сепаратор; 6 – насос; 7 – топка; 8 – розподільна решітка; 9, 10, 11 – патрубки

Топкові гази подаються під розподільну решітку 8 апарата 1. Швидкість потоку топкових газів забезпечує псевдозріджений стан зернистого матеріалу, який безперервно надходить через патрубок 10. Зернистий матеріал нагрівається теплом топкових газів і безперервно виводиться з апарата 1 патрубком 11. Охолоджені топкові гази виводяться патрубком 9. В апараті 2 здійснюється нагрівання технологічних газів і охолодження зернистого матеріалу. Швидкість газу в апаратах 1 і 2 здебільшого в 10–15 разів перевищує швидкість псевдозрідження, тому такі установки можуть працювати за значних швидкостей газу і частинок розміром 50–400 мкм.

На рис. 2.14 справа показано графіки зміни температур зернистого матеріалу і газу в апаратах 1 і 2 у вигляді залежності (температура – висота псевдозрідженого шару). Як зрозуміло з цих залежностей, температура газу, що виходить з апарата, і зернистого матеріалу фактично однакові і дорівнюють середньокалометричній температурі змішування потоків газу і зернистого матеріалу, що відповідає умовам роботи апаратів ідеального змішування.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]