Интенсификация процессов нагревания и выпаривания электропроводных растворов под воздействием прямого электронагрева

• Автор: Мамонтов, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Основные закономерности процесса и расчет установок прямого электронагрева.

1.1. Источники тепловой энергии и их эффективность.

1.1.1. Источники тепла и теплоносители, используемые в химических аппаратах.

1.1.2. Электроэнергия как источник тепла. Е эффективность, преимущества и недостатки.

1.1.3. Обзор методов электронагрева.

1.1.4. Эффективность преобразования первичной энергии в теплоту различными способами

1.2. Закономерности прохождения электрического тока через растворы электролитов

1.2.1. Жидкости как проводники электрического тока.

1.2.2. Электрическое сопротивление системы электродрастворэлектрод

1.2.3. Применение переменного и постоянного тока. Электролиз при прямом электронагреве.
1.3. Расчет греющих камер прямого электронагрева
1.3.1. Греющие камеры со стержневыми электродами
1.3.2. Греющие камеры с плоскопараллельными электродами
1.3.3. Греющие камеры с коаксиальными электродами
1.4. Постановка задач исследований
Глава 2. Эффективность нагревания растворов неорганических веществ в греющих камерах различного типа
2.1. Определение электропроводности растворов.
2.2. Лабораторная установка и методика эксперимента.
2.3. Результаты экспериментов.
2.4. Обсуждение результатов экспериментов.
Глава 3. Характеристики электродных греющих камер коаксиального типа и их расчет.
3.1. Взаимосвязь электрических и геометрических характеристик электродной камеры коаксиального типа
3.1.1. Выбор электродных материалов и растворов электролитов
3.1.2. Лабораторная установка и методика эксперимента.
3.1.3. Анализ полученных результатов
3.2. Расчет электродной греющей камеры коаксиального типа
3.2.1. Оценка факторов, влияющих на величину электрического сопротивления камеры.
3.2.2. Вывод расчетной формулы
3.2.3. Анализ полученных результатов
3.3. Методика расчета электродной греющей камеры с коаксиальным расположением электродов.
Глава 4. Электроконвектор электродного типа
4.1. Введение
4.2. Расчет электроконвектора
4.2.1. Конструкторская проработка.
4.2.2. Расчет греющей камеры
4.3. Работа электродной группы и коррозионные процессы.
4.3.1. Методика проведения эксперимента.
4.3.2. Работа греющей камеры на различных электродах
4.3.3. Оценка коррозионной устойчивости электродов
4.4. Работа электроконвектора с греющими камерами прямого и косвенного электронагрева
4.4.1. Методика проведения эксперимента.
4.4.2. Тепловой расчет конвектора.
4.4.3. Обсуждение результатов.
4.5. Сравнение электроконвектора электродного типа с другими электронагревательными приборами.
4.6. Выводы
Глава 5. Регенерация отработанной серной кислоты
5.1. Введение
5.1.1. Основные физикохимические свойства серной кислоты .
5.1.2. Методы концентрирования и регенерации отработанной серной кислоты.
5.2. Установка для регенерации отработанной серной кислоты
5.2.1. Особенности процесса ректификации серной кислоты с использованием прямого электронагрева
5.2.2. Выбор и испытание конструкционных материалов
5.2.3. Расчет куба колонны.
5.3. Технологическая схема установки и результаты экспериментов .
5.4. Обсуждение результатов
Глава 6. Выпаривание экстракта валерианы .
6.1. Введение
6.1.1. Основные свойства экстрактов валерианы
6.1.2. Недостатки традиционной технологии концентрирования биологически активных веществ
6.2. Установка для выпаривания экстракта валерианы с прямым электронагревом.
6.2.1. Исследование электропроводности экстрактов валерианы.
6.2.2. Выбор конструкционных материалов и расчет установки
6.2.3. Технологическая схема установки и методика проведения эксперимента.
6.3. Результаты экспериментов и их обсуждение
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Промежуточные теплоносители должны иметь большую теплоту парообразования, малую вязкость, высокие рабочие температуры при малых давлениях, а также быть дешевыми, безопасными и не вызывать коррозию оборудования, что приводит к снижению эксплуатационных расходов . Основные требования, предъявляемые к теплоносителям обеспечение требуемой температуры нагрева и высокая интенсивность теплопередачи. Наиболее распространенными промежуточными теплоносителями являются насыщенный водяной пар, горячая вода, различные высокотемпературные теплоносители перегретая вода, органические жидкости и их пары, минеральные масла, жидкие металлы ,. Насыщенный водяной пар применяют при давлениях до ,2 МПа, что соответствует температурам нагревания до 0 С. Недостаток водяного пара, ограничивающий его применение значительное возрастание давления с увеличением температуры и, следовательно, усложнение аппаратурного оформления процесса. В случае использования перегретой воды, е максимальная температура равна 4 С при критическом давлении ,5 МПа. Обычно перегретую воду используют при температуре С. Е основной недостаток необходимость использования толстостенной аппаратуры и довольно сложной запорнорегулировочной арматуры. Более высокую температуру, чем при конденсации водяного пара, можно получить при конденсации паров высокотемпературных органических теплоносителей ВОТ. Основные ВОТ диарилметаны дитолилметан ДТМ и дикумилметан ДКМ и дифениловая смесь. Их основное преимущество получение высоких температур при низких давлениях. Например, дифенильная смесь Даутерм А, состоящая из дифенилового эфира ,5 и дифенила ,5 , обладает высокой термической стойкостью и кипит при температуре 8 С Р 1 атм. При атмосферном давлении е используют до температуры порядка 0 С, а при повышенном до 0 С. Недостаток дифенильной смеси низкое значение е энтальпии. Кроме дифениловой смеси, до температуры 0 С, применяют ароматические эфиры ортокремниевой кислоты, например ортокрезилоксисилан Ткип 5 С. Эти жидкости весьма термостойки, имеют низкую температуру плавления, но легко гидролизуются при воздействии влаги. При нагреве минеральными маслами цилиндровое, компрессорное, вапорТ верхний предел ограничен температурами С. К недостаткам минеральных масел следует отнести значительное возрастание их вязкости при длительном использовании, а также разложение под действием температуры, что приводит к образованию на поверхности нагрева пленки, ухудшающей теплообмен. Интенсивность теплоотдачи от масла к стенке в раз ниже, чем от конденсирующихся водяных паров. Если необходимо иметь температуру больше, чем предельно допустимые для ВОТ, то используют жидкие неорганические теплоносители расплавы солей и жидкие металлы. Например, для нагревания до температур С при атмосферном давлении, широко применяют нитритнитратную смесь, содержащую ЫаЫОг, 7 , КИОз. Е основной недостаток необходимость парового обогрева трубопроводов и их теплоизоляция, т. Таблица 1. Насыщ. Для нагрева до температур С и выше эффективно могут использоваться жидкометаллические теплоносители , , К, РЬ, ва, Бп, Вц Сс1 и др Они имеют самую высокую термическую стойкость. При нагреве топочными газами обеспечивается нагревание до температур С. Недостатки топочных газов неравномерность прогрева, трудность регулирования температуры, низкий коэффициент теплоотдачи от газа к стенке Втм2К. В табл. Как и топочные газы, электрическая энергия представляет собой прямой источник тепловой энергии. При нагреве электрическим током может быть достигнут практически любой желаемый температурный режим, который легко поддерживать и регулировать. Электронагревательные устройства отличаются простотой, компактностью и удобством в обслуживании. Электроэнергия как источник тепла. Теоретическую основу для использования теплового проявления электрического тока дает закон ДжоуляЛенца. Кт 1. В году русским академиком Э. X. Ленцом был открыт закон эквивалентности между тепловой и электрической энергией, в соответствии с которым рассчитывается тепловое действие тока. Одновременно с Ленцем этот закон установил и английский ученый Джоуль.