5.2. Низькотемпературні процеси

Низькотемпературними називають такі технологічні процеси, для проходження яких сировину охолоджують.

При охолодженні речовин рух атомів і молекул поступово сповільнюється і за температури, що становить -273,15°С зупиняється.

Температури близькі до «абсолютного нуля» (-273,15°С) називають кріогенними (від грецьк. «кріо» - холод).

При охолодженні речовин до дуже низьких температур змінюються їх властивості. Наприклад, гума з еластичної стає крихкою і при ударі молотком розлітається на осколки.

Низькі температури, які використовують у промисловості умовно поділено на чотири області.

Першою є область помірно низьких температур (від +27°С до -73°С). У цьому діапазоні температур зберігають продукти харчування.

За нею йде область глибокого холоду {від -73°С до -203°С). За цих температур розділяють повітря на складові, зріджують кисень, азот тощо.

Далі йде область кріогенних температур (від -203°С до -272,7°С). У цьому діапазоні температур зріджують гелій та інші гази.

Нижче -272,7°С лежить область наднизьких температур.

Низькотемпературні процеси використовують у харчовій промисло­вості, в енергетиці, ракетобудуванні, в медицині, біології. Навіть у медицині впроваджується кріогенна хірургія, при якій проводять операції майже без виділення крові.

5.3. Шляхи удосконалення термічних процесів

1. Заміна малопродуктивного обладнання на продуктивніше

Наприклад, у сталеварінні замінюють малопродуктивні мартенівські однованні печі на двованні або на кисневі конвертери, розливання сталі у виливниці замінюють на безперервне розливання сталі. Внаслідок упровадження цих заходів збільшується продуктивність обладнання та зменшується собівартість продукції. У кольоровій металургії та виробництві сірчаної кислоти багаточереневі печі для випалення сировини замінюють на печі із «псевдокиплячим шаром», які майже у 10 разів продуктивніші. Внаслідок кращого вигорання сірки повніше, економніше використовується сировина, поліпшується якість продукції.

2. Заміна застарілих процесів на нові прогресивніші Наприклад, отримання сталі з чавуну, яке потребує великої кількості палива (коксу, природного газу), води тощо замінюють на отримання сталі з металізованих грудок (безчавунне варіння сталі), для виготовлення яких використовують малокалорійне паливо. Температура, за якої отримують металізовані грудки, значно нижча, ніж чавуну.

3. Запровадження екологічно чистих, безвідходних, енерго­ощадних технологій. Наприклад, варіння чавуну: отриманий шлак починають переробляти на шлаковату, шлакоцемент тощо (для будівельної індустрії); теплоту домнового газу використовують для підігрі­вання повітря, сировини; гарячу воду використовують для побутових потреб; надвишок тиску домнового газу - для отримання електроенергії, якою забезпечують домновий цех; пил, який вилучають з домнового газу, використовують у процесі агломерації руди та повертають у домну у вигляді грудок або офлюсованого агломерату.

Довгий час теплота була єдиним рушієм технологічних процесів, а нагрівання сировини до високих температур чи охолодження до низьких - єдиним шляхом отримання деяких видів продукції та поліпшення її властивостей. Із розвитком науки і техніки з'явилися нові рушії технологічних процесів: каталізатор, ультразвук, тиск тощо. Використання нових рушіїв поліпшило техніко-економічні показники обладнання, зменшило енергомісткість продукції, поліпшило її якість.

Процеси, в яких теплота є допоміжним чинником, до термічних не належать. Наприклад, при каталізному крекінгу нафтопродуктів головним рушієм процесу є каталізатор, хоч сировину нагрівають.