1.2.5. Нагрівання електричним струмом

За допомогою електричного струму нагрів можна робити в дуже широкому діапазоні температур, точно підтримуючи і легко регулюючи температуру нагрівання відповідно до заданих технологічних режимів. Крім того, електричні нагрівачі відрізняються простотою, компактністю і зручні для обслуговування.

Однак застосування електричного струму відносно дороге. У залежності від способу перетворення електричної енергії в тепло розрізняють нагрівання електричним опором, індукційне нагрівання, високочастотне нагрівання, а також - електричною дугою.

Нагрівання електричним опором дозволяє досягти температур 1000-1100С.

Індуктивне нагрівання - використання теплового ефекту, викликуваного вихровими струмами Фуко, що виникають у товщі стінок сталевого апарата під впливом перемінного електричного поля.

Індуктивне нагрівання до температури 400С.

Високочастотне нагрівання - для нагрівання матеріалів, що не проводять електричний струм (діелектриків). Принцип полягає в тому, що молекули матеріалу, поміщені в перемінне електричне поле, починають коливатися з частотою поля і при цьому поляризуються. Коливальна енергія часток витрачається на подолання тертя між молекулами діелектрика і перетворюється в тепло безпосередньо в масі матеріалу, що нагрівається.

Такий обігрів застосовується для нагрівання пластичних мас перед їх пресуванням, для сушіння деяких матеріалів і ін. цілей. Температура легко і точно регулюється, і процес нагрівання може бути цілком автоматизований.

Однак цей спосіб обігріву вимагає досить складної апаратури і КПД нагрівальних установок низькій.

Дуговий спосіб - нагрів здійснюється в дугових печах, де енергія перетворюється в тепло за рахунок полум'я дуги, що створюють між електродами.

Одержують температуру 1500-3000С

Застосовується для одержання карбіду кальцію, фосфору і т.д.

1.3. Охолоджуючі агенти, способи охолодження і конденсації

1.3.1. Охолодження до звичайних температур

Для охолодження до звичайних температур (1030С) найбільш широко використовують доступні і дешеві охолоджуючі агенти - повітря, воду.

У порівнянні з повітрям вода відрізняється великою теплоємністю, більш високим коефіцієнтом тепловіддачі і дозволяє проводити охолодження до більш низьких температур.

Як охолоджуючий агент застосовують річкову, озерну, ставкову чи артезіанську воду. Якщо по місцевих умовах вода дефіцитна, використовують для охолодження оборотну воду - відпрацьовану охолоджуючу воду теплообмінних пристроїв.

Витрата води W на охолодження визначається з рівняння теплового балансу:

(1),

звідки

(2),

де G - витрата охолоджуваного середовища;

с - середня питома теплоємність цього середовища;

с_в - питома теплоємність води;

t_н, t_к - початкова і кінцева температура охолоджуваного середовища;

t₁, t₂ - початкова і кінцева температура охолодної води.

Вода використовується для охолодження головним чином у поверхневих теплообмінниках (холодильниках). У таких холодильниках вода рухається звичайно знизу нагору для того, щоб конвекційні струми, обумовлені зміною щільності теплоносія при підвищенні температури, збігалися з напрямком його руху. Вода застосовується також у теплообмінниках змішання, наприклад, розприскується в потоці газу для охолодження і зволоження.

Коли температура охолоджуваного середовища перевищує температуру кипіння води при атмосферному тиску, охолодження проводять при частковому випарі води, що дозволяє знизити витрату води на охолодження.

Випарне охолодження здійснюється в зрошувальних холодильниках, градирнях і інших теплообмінних апаратах, причому пара, що з'являється в останніх, іноді випаровується як низькотемпературний гріючий агент.

Атмосферне повітря, незважаючи на відносно низький коефіцієнт тепловіддачі, знаходить останнім часом все більше поширення як охолоджуючий агент. Для поліпшення теплообміну відвід тепла здійснюється при його примусовій циркуляції.