3. Тепловые процессы

В химической технологии широкое распространение получили тепловые процессы – нагревание, охлаждение жидкостей и газов, конденсация паров, – которые происходят в теплообменниках. Теплообменники – это аппараты, предназначенные для передачи тепла от одних веществ к другим. Вещества, которые участвуют в процессе передачи тепла, называются теплоносителями. Вещества, отдающие тепло, называются нагревающими агентами; вещества, принимающие тепло – охлаждающими агентами. В подавляющем большинстве отраслей промышленности нашли применение те или иные разновидности тепловых процессов, поэтому теплообменные аппараты и установки очень разнообразны и являются важным предметом научных исследований.

3.1. Нагревание и охлаждение материалов

Нагревание различных отдельно взятых материалов происходит следующими способами: горячей водой, «глухим» и «острым» паром, топочными газами, электрическим током, некоторыми высокотемпературными агентами (перегретая вода, пары высококипящих органических веществ, металлы, расплавы солей). Охлаждение до обыкновенных температур (10…20ºС) осуществляется воздухом, свежей или оборотной водой. Более низкие температуры (до -30ºС) достигаются с помощью льда, рассолов, сжиженных газов и паров низкокипящих жидкостей.

Процессы нагрева материалов проводятся главным образом в печах за счет использования различных энергетических ресурсов (в качестве последних все чаще используются отходы производства и потребления). Для охлаждения материалов применяются аппараты различных конструкций, начиная от простых (вентиляторы, градирни – рассмотрены в разделе 2.1; теплообменники – в. разделе 3.2) и заканчивая сложными холодильными установками.

1

2

2 4

3

5

Рис. 3.1. Аппарат

для нагревания электрическим сопротивлением:

1 – обогреваемый аппарат, 2 – боковые секции нагревательных элементов, 3 – донная секция нагревательного элемента, 4 – футеровка печи, 5 – устройство для опускания футеровки

Рис. 3.2. Печь для нагрева

жидких продуктов,

работающая на газе:

1 – сопло горелки, 2 – огнеупорная пористая панель, 3 – радиантная часть (змеевик), 4 – конвективная часть (змеевик), 5 – перегреватель, 6 – дымовая труба

Рис. 3.3. Печь для сжигания

твердых бытовых отходов

в вихревом кипящем слое:

1 – питатель, 2 – печь, 3 – вращающиеся вихревые потоки отходов, 4 – конвейер для удаления шлака, 5 – виброгрохот, 6 – элеватор оборотного песка. Потоки: I – подача твердых бытовых отходов, II – первичный воздух, III – отходящие газы, IV – песок