қосымша. Основы массопередачи
 Скачать 396 Kb.
|
Контактылы кептіргіштерВакуум-кептіргіш шкафтар. Қарапайым контактылы периодты әрекет ететін кептіргіштерге вакуум-кептіргіш шкафтары жатады. XV-29 суреттегі вакуум-кептіргіш шкаф цилиндрлі камера (1), оған жарық плиталар (2) орналастырылған, ол ішінен бумен немесе ыстық сумен қыздырылады. Кептірілетін материал плиталарда құрылған латоктарды болады. Жұмыс кезінде камера герметикалық жабық және вакуум тудырушы құрылғымен қосылған (вакуум-насостар, конденсатор). Материалды толтыру және алу қолмен жүргізіледі. Вакуум-кептіргіш шкафтарда жеңіл тотығатын, жарылсқа қауіпті және зиянды немесе бағалы буларды бөлетін заттарды кептіруге болады. Бірақ олардың өнімділігі төмен, нәтижелігі төмен, себебі кептіру қозғалыссыз қабатта өтеді. Қалақты вакуум-кептіргіштер. Бұл периодты әректет ететін контактылы кептіргіштерде кептіру жылдамдығы көлденең қалақты араластырғышпен материалды араластырғандықтан ұлғаяды және мұнда материалды алу мен салу қолмен істелмейді. Қалақты кептіргіш (XV-30 сурет) цилиндрлі корпустан (1) булы жабыннан (2) және араластырғыштан (3) тұрады. Араластырғыштың қалақшалары валға өзара перпендикулярлы бекітілген; барабан ұзындығындағы бір жартысында араластырғыш қалақшалары бір жаққа иілген, ал кеесі жартысында қарама-қарсы иілген. Сонымен бірге араластырғыш реверсивті кептіргішке ие. Ол әрбір 5-8 мин. оның айналу бағытын автоматты түрде өзгертеді. Сондықтан, араластырғыш жұмыс істегенде материал (4 люк арқылы салынған) периодты түрде шетінен барабанның ортасына жылжиды және кері бағытта. Араластырғыштың валы жазық бола алады және ол арқылы да кептірілуші материалды қыздыруға болады. Қалақшалар арасындағы жеңілқозғалатын түтіктер (5) түйіршіктердің бұзылуын қамтамасыз етеді және материалды қосымша араластырады. Кептірілген материал (6) люк арқылы шығарылады. Кептіргіштің корпусы беттік немесе барометрлі конденсатормен және вакуум-насоспен қосылған. Кептіргіштің тиімділігі қыздырумен будың температурасынан, материалдың бастапқы ылғалдылығынан тәуелді. Олар жоғары температураға сезімтал, улы және жарылғыш заттарды кептіргенде тазалығы жоғары кептірілген өнімдерді алуда, материалдан бөлінетін еріткіштер буларын ұстау қажетболғанда қолданылады. Вальцті кептіргіштер. Бұл кептіргіштерде сұйықтарды немесе аққыш паста тәрізді материалдарды атмосфералық қысымда үздіксіз кептіру жүзеге асырылады. Химиялық өндірісте қолданылатын екі вальцті кептіргіштердің (XV-31) негізгі бөлігі – вальцтар (2 және 3), олар (1) жабында бір-бріне қарама-қарсы баяу айналады. Жоғарыдан вальцтар арасына үздіксіз кептірілетін материал беріледі. Қыздырушы бу әрбір вальц ішіне жарық ...... арқылы түседі, бу конденсатты (4) сифонды түтік арқылы шығарылады. Буды енгізу немесе конденсатты шығару жағынан қарама-қарсы кептіргіш (5) іске асырылады. Вальцтар ыстық сумен немесе жоғары температуралы органикалық жылу тасымалдағыштарымен де қыздырылады. Материал вальцтар бетін жұқа қабатпен жабады, олардың қалыңдығы вальцтар арасындағы саңылау мөлшерімен анықталады. Әдетте саңылау ені 0,5-1,0 мм және қозғалыссыз орналастырылған басты вальцқа (3) қатысты қозғалысты подшипниктері бар жүргізуші вальцтің (2) жылжу жолымен реттеледі. Материалды кептіру жұқа қабатта вальцтің толық емес бір айналымында жүзеге асады. Кептірілген материал жабыны пышақпен (2) алынады. Материал қабаты неғұрлым жұқа болса, ол жылдам және біркелкі кептіріледі. Бірақ кептіру мерзімінің қысқалығына байланысты материал толық кептіріледі. Бұл үрдіс буымен қыздырылатын (толық кептіргіштер) көлденең латоктарда жүзеге асырылады. Кептіргіште материал вальцтан кейін біртіндеп әуелі жоғары кептіргішке (7), сосын (8) кептіргішке келіп түседі. Бір вальцті кептіргіште (XV-32) бір ішінен қыхдырылған жазық барабан (вальц) айналып тұрады. Оның үстінде араластырғышы бар қоректендіругі құрылғы (суретте көрсетілмеген) болады. Материал осы құрылғыда араластырылып жұқа қабатпен (қалыңдығы 1-2 мм) вальцке жағылады. Басқа жағынан кептіргіштің жұмысы екі вальцті кептіргішпен бірдей. Барабанды контактылы кептіргіш. (XV-34) Барабанды кептіргіште жандырғышта (1) алынған жанғыш газ қабырға арқылы беріліп, барабанды (2) сыртынан жылытады, содан кейін ішкі цилиндр (3) арқылы өтеді де, (4) желдеткішпен сорылады. Кептірілетін материал барабан (2) мен цилиндр (3) арасындағы сақиналы кеңістікпен солдан оңға жылжиды. Сыртқы ауа қыздырусыз сақиналы кеңістікке жіберіледі және материалға қарсы қозғалады. Ауаның жылытуы барабанның ішінде өтеді. Мұндай кептіргіштер кептірілетін материалды жанар газбен ластамау керек жағдайда қолданылады. Кептірудің арнайы түрлері және кептіргіштің типтері Кептірудің арнайы түрлеріне радиациялық, диэлектрлік және сублимациялық жатады. Осы түрлерге сәйкес термодинамикалық, жоғары жиілікті және сублимациялық кептіргіштер деп ажыратады. Терморадиациялық кептіргіш. Бұл кептіргіштерде кептіруге қажетті жылу инфрақызыл сәулелермен беріледі. Бұл әдіспен материалға жылуды конвективті және контактылы кептіргішке қарағанда 10 есе көп мөлшерде беруге болады. Сондықтан, бұл әдісте материалдан ылғалды буландыру қарқындылығы артады. Терморадиациялық кептіргіштер электрлі және газбен қыздыру түрінде қолданылады. Электрлі сәулелендіргіштер ретінде айналы лампалар және кедергі элементтері, сонымен бірге керамикалық қыздырғыштар, яғни керамикалық массаға престелген электр спиральдары қолданылады. Газбен қыздыру электрлікке қарағанда қарапайым және үнемді. Газбен қыздыруда сәулелендіргіштер болып металды немесе керамиклық плиталар табылады, олар ашық жалынмен және газдың жану өнімімен қыздырылады. XV-35 суретте (а) сәулелендіруші панельдер газ жанарғыларының (2) ашық жалынымен қыздырылады. Материал (3) тасымалдағыш арқылы қозғалады. (б) суретінде газдың жылу өнімдерімен қыздыру аппаратында жылу (1) сәулелендіргіштің ішінде қозғалады. Газ және ыстық ауа (2) жанарғыға түседі. Жану өнімдері (6) камерадан сәулелендіруші бетті қыздыруға бағытталады. Жолда олар электорда (7) жылутасымалдағыштың ағын жылдамдығын жоғарылату үшін ұсталынған газдың (рециркуляциялануын) бір бөлігін сорып алады. Терморадиациялық кептіргіштер компактілі және нәтижелі; бірақ энергия өте көп кетеді: 1 кг буландырылған ылғалға 1,5-2,5 квт/сағ энергия кетеді, бұл мұндай аппараттардың қолданылу аясын шектейді. Жоғары жиілікті (диэлектрлі) кептіргіштер. Бұл кептіргіштер температураны реттеу қажет болатын қалың қабатты материалдарды кептіру үшін қолданылады. Бұл әдіспен диэлектрлік қасиетке ие пластикалық массаларды және басқа да материалдарды кептіруге болады. Бұл кептіргіш (XV-36) лампалы жоғары жиілікті генератордан (1) және кептіргіш камерадан (2) тұрады. Тоқ көзінен шыққан айналмалы тоқ (7) түзеткішке, содан кейін генераторға түседі, мұнда ол жоғары жиілікке ие болады. Бұл тоқ (3) және (4) конденсатор пластиналарына жіберіледі, олардың арасымен лентада кептірілетін материал қозғалады. Көрсетілген кептіргіште 2 лента бар (5) және (6), мұнда материал кезектесіп кептіріледі. Жоғары жиілікті электр өрісінің әсерінен материалдағы иондар мен электрондар (материалда әдетте, электролиттің аз мөлшері болады, мысалы тұздар ерітіндісі) конденсатор пластиналарының заряд белгісін өзгерте отырып, қозғалыс бағытын синхронды түрде өзгертеді; дипольді молекулалар айналмалы қоғалысқа ие болады, ал полюссіз молекулалар олардың зарядтарының ығысуына байланысты полюстенеді. Үйкеліспен өтетін бұл процестер жылудың бөлінуіне және кептірілетін материалдың қызуына әкеледі. Электр өрісінің кернеулігін өзгерте отырып, материалдың ішкі қабаты мен оның беті арасындағы температуралық градиентті реттеуге болады, яғни кептіру жылдамдығын арттыруға болады. Бұл әдіспен қалың қабатты материалдар тез және біркелкі кептіріледі. Бірақ кететін элетр мөлшері жоғары. 1 кг буланған ылғалға 2,5-5 квт-сағ. Сублимациялық кептіргіштер. Материалдарды мұздатылған күйінде, яғни олардағы мұз түрінде ылғал сұйық күйге өтпей, бірден буға айналу арқылы кептіруді сублимациялық немесе молекулалы деп атайды. Сублимациялық кептіру терең қысымда (қалдық қысым 1,0-0,1 мм сын бағ) және сәйкес төменгі температурада жүргізіледі. (XV-37) суретте сублиматор деп аталатын кептіргіш камерада (1) бос плиталар (2) орналасқан, олардың ішінде ыстық су циркуляцияланады. Плиталардың үстіне кептіргіш материал салынған противин (3) орналастырылған, противин астында үлкен емес борттар болады, сондықтан олар плиталармен беттеспейді. Жылу материалға плитадан радиация арқылы беріледі. Бу-ауа қоспасы сублиматордан (1) кондесатор-мұздатқышқа (4) түседі, ол түтік арқылы кеңістікте суытқыш агентті, мысалы, аммиакты, циркуляциялайды. Материалдан ылғалды шығару 3 кезеңде өтеді: кептіргіш камерада қысымды төмендеткенде ылғалдың өз бетімен мұздануы және материалдан берілетін жылу әсерінен сублимация өтеді (мұнда барлық ылғалдың 15%-ы ысытылады). ылғалдың негізгі бөлігін сублимациямен жою, бұл кептірудің тұрақты жылдамдығының кезеңіне сәйкес келді. қалған ылғалды жылулық кептірумен жою. Бұл әдіс материалдың қасиетін бұзбай, ұзақ мерзімде сақтау қажет болғанда қолданылады (пенициллин және басқа да медициналық препараттар, қан плазмасы, жоғары сапалы тамақ өнімдері). СУЫТУ ҮРДІСТЕРІ ЖАСАНДЫ СУЫТУ 1. Жалпы мәлімет Химиялық технологияның бірқатар үрдістерін ауа, су сияқты суытушы агенттерін қолданып алған темперетурадан да төмен температураларда жүргізіледі. Жасанды суытумен жүргізілетін үрдістерге абсорбцияның, кристалданудың, сублимациялы кептіру үрдістерінің кейбір үрдістері жатады. Жасанды суыту халық шаруашылығының әртүрлі салаларында қолданады, мысалы, тағамдық өнімдерді сақтауда, ауаны конденсирлуде және т.б. Суыту үрдістері металлургияда, электротехникада, электроникада, техниканың ядролы, ракеталы, вакуумды салаларында қолданылады. Қазіргі кездегі химиялық комбинаттар 20-63 Гдж/ч (5-15 Гкал/ч) жететін суықтың көп мөлшерін қолданады. Жасанды суыту температурасы төмен денеден температурасы жоғары денеге жылудың алмасуымен байланысты. Мұндай тасымалдау, термодинамиканың екінші заңына сәйкес энергия шығынын қажет етеді. Сондықтан жүйеге энергияны енгізу суықты алудағы қажетті жағдай болып табылады. Жасанды суытуды өндіру әдісі талап етілетін суыту температурасымен анықталады. Түрлері: Біртекті суыту (температура диапазоны бөлме температурасынан -100 °С дейін); Терең суыту (-100 °С төмен температураға дейін). -100 °С төмен температураны алу келесі түрде жіктеледі: а) терең суыту техникасы ( —100 - —218 °С); б) криогенді техника (40 - 0.3 °К); в) ультра төмен температура техникасы (0.00002 °К дейін). Терең суытуға сйкес келетін температураны қолдану газ қоспаларын бөліктеп және толық сұйылту арқылы бөлуге және көптеген техникалық газдарды алуға мүмкіндік береді, мысалы, азот, оттегі, кокс газынан алынатын сутегі, мұнай крекингісінің газдарынан алынатын этилен т.б. Негізгі жағдайлары. Суытқыш құрылғыларда температурасы төмен ортадан температурасы жоғары ортаға жылуды тасымалдау суытушы агент немесе хлодоагент деп аталатын жұмыс денесінің көмегімен жүзеге асырылады. Хлодоагенттер ретінде қолданылатын заттарға қойылатын талаптар: табиғи суытушы агенттер көмегімен (су, ауа) конденсаторда хладоагенттің буының конденсациясын қамтамасыз ететін жоғары критикалық температура қажетті суытуды алу үшін керек суытушы агенттің шығынын азайту үшін жоғары булану жылуының болуы булану қысымы мен температурасындағы суытушы агенттің буының меншікті көлемінің төмен болуы, бұл суытушы машиналардың өлшемін төмендетуді негіздейді. Қазіргі кезде кең тараған суытушы агенттер болып аммиак және фреондар табылады. Көміртегенің екі тотығы және күкіртті ангидрид, хлорлы метил сирек қолданылады. –70 оС-ден төмен температураны алу үшін пропан, этан және этилен қолданылады. Фреондар метанның және кейбір басқа қаныққан көмірсутектердің фторхлор туындылары. Компрессті құрылғылар. Мұның құрамына әртүрлі типті компрессорлар мен жылу алмасу аппараттары енеді. Компрессорлар. Компрессорлы суытушы құрылғыларында келесі негізгі типті компрессорлар қолданылады: поршенді, роторлы, құбырлы компрессорлар және винтті, олардың ішінде поршенді кең таралған. Жоғары және орташа өнімділік құрылғылары үшін қос әрекет ететін көлденең бір сатылы компрессорлар қолданылады. Сонымен бірге құрылғысы жинақы оппозитті, тік көп цилиндрлі бескрейцкофты компрессорлар жиі пайдаланылады. Сығылудың жоғары дәрежесін алу үшін көп сатылы компрессорлармен бірге көп сатылы агрегатқа біріктірілген бір сатылы компрессорлар қолданылады. Мысалы, төмен қысымның сатысы ретінде цилиндр диаметрі ұлғайтылған арнайы қысатын компрессор, ал жоғары қысымның сатысы ретінде бір сатылы компрессор қолданылады. Екі сатылы компрессорлар кең таралған. Көбінесе үлкен суыту беретін құрылғыларда пайдаланылатын екі немесе үш сатылы құбырлы компрессорлар қолданылады. Жылу алмасу аппараттары. Суытушы құрылғыларында қолданылатын конденсаторлар жылуды әкету әдісі бойынша бөлінеді: ағынды, жылу сумен әкетіледі; шашыратқыш-буландырғыш, жылу ауаға буланатын сумен әкетіледі. Өндіріс үлкен және орташа суытушы құрылғыларында ағынды конденсаторлар қолданылады. Ол көлденең және тік қабықты құбырлы және көлденең жыланшалы жылу алмастырғыштар болып табылады. Элементті жылу алмастырғыштар сирек қолданылады. Ауалық суыту конденсаторлары аз суық тудыратын құрылғыларда пайдаланылады. Буландырғыштар ретінде батырмалы типті және қабықты құбырлы көп жолды жылу алмастырғыштар қолданылады. 2. Абсорбционды суытушы машиналар Компрессорлы суытушы машиналарға қарағанда абсорбциялық машиналарда суықты алу тікелей механикалық энергияны шығындаумен жүрмейді, ол потенциалы жоғары емес жылуды қолданудан алынады. Абсорбциялық суытушы машиналардың әрекеті қандайда бір абсорбентпен булану қысымында және қыздыру жолымен оны бөлуде суытушы агенттің буын сіңіруге негізделген. Абсорбциялық суытушы машиналарда кең таралған суытушы агент болып аммиак, ал сіңіргіш (абсорбент) су болып табылады. Аммиакты су жақсы сіңіреді және бұл ерітіндінің қайнау температурасы аммиакқа қарағанда өте жоғары (XVI1-10 сурет). 3. Буллы сулы эжекторлы суыту машианалары Компрессорлы булы суыту машиналарында су хладоагент ретінде қолданылмайды. Себебі буланудың төмен темпартурасын алу үшін өте төмен қысым қажет және су буын сығу үшін өлшемі үлкен поршенді компрессорлар қжет етіледі. Бірақ поршенді компрессорлардың орынына бу ағынды эжекторларды қолдану мұнда хладоагент ретінде суды қолдануға мүмкіндік береді. Судың артықшылықтары көп: арзан, қауіпті емес жіне зиянды емес, бу түзу жылуының жоғары болуы. XVII-11 суретте булы сулы эжекторлы суытушы машинаның жұмыс істеу принципі көрсетілген. Булы сулы эжекторлы суытушы машиналар буланудың салыстырмалы жоғары температурасында қолданылады, шамамен 10 - +10 °С аралығында. Температураның өзгеруінің бұл шегінде бұл машиналар компрессорлы және абсорбциялы суытушы машиналармен бәсекелес бола алады. Бұл машиналардың кемшілігі конденсаторда суытушы су көп кетеді. Мұнда су хладогент қызметін атқаратын буды конденсациялауға ғана емсе сонымен бірге буландырғышта вакуум тудыру үшін эжекторға түсетін жұмыс буын конденсациялауға жұмсалады. Соынмен бірге мұндай машиналарда суытуды тудыруды реттеу мүмкін емес, себебі бу эжекторлары толық жүктемеде |