Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 149

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Мическую емкость, достигающую 17% при л\>и, соответ­ ствующем т.т.р., равной 0°С.

В процессе работы, однако, емкость существенно по­ нижается (см. рис. 72).

Рис. 70. Влажность защитного газа, вы­ раженная через т. т. р. в зависимости от насыщения н начальной влажности газа для активной окиси алюминия:

а — зернистой

виде колотых

зерен),

соответствующей

 

т. т. р.,

равной:

/ _ 0 ° С ;

2 — 18° С;

б —

формованной

(цилиндрические

з е р н а ) ,

соответствую­

щей т . т . р . ,

равной:

/ — 14° С;

2 — 5° С

 

 

 

0

1

2

3

4 ~S

 

 

 

 

насыщение, %(по массе)

-10

 

 

 

 

Qx

 

 

-20

 

 

 

 

 

 

у.

 

 

 

 

 

 

-50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о/

 

 

 

 

 

 

 

 

-i0

 

о/

 

 

1/

 

 

 

 

 

 

 

 

•к

 

 

 

 

 

 

\С!V

/

 

 

 

 

-•6050

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a.—а

о

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

4

5

6

 

7

 

 

Насыщение, %(по массе)

 

 

Падение емкости вызвано низкой термической устой­ чивостью силикагеля, что обусловливает изменение структуры пор (их укрупнение).

Работа одного адсорбера должна быть рассчитана не менее чем на 12 ч. Более частые переключения адсорбе-

2 1 7


-10

-?о

? /

 

к3 0

i-to

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-so

уд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

N

 

 

 

 

 

,s

 

 

 

 

 

 

-so

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

5

$

7

8

 

 

W

V

i?

 

 

 

 

 

Насыщение, % (no чассе)

 

 

 

 

 

 

Рис. 71. Влажность защитного газа, выраженная через т. т. р. в

зависимости

от

насыщения

для цеолита типа NaA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

-10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-20

 

 

 

 

 

//

 

 

 

 

 

 

 

 

-30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ SO

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

i

 

 

 

 

'

j

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ 0

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

зависимости:

 

 

 

 

 

 

/

 

 

0

 

-70

X

 

X

 

 

/

 

 

 

 

 

-*

 

-U

—°~r

 

r-*

 

'

 

 

 

-sol

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15000

 

Рис.

72.

Влажность защитного

газа, выраженная

через

т. т. р.,

в

от количества прошедшего

через

 

сплнкагель газа,

мъ:

 

 

 

 

 

 

1 — в начале

эксплуатации;

2 спустя 6

м е с ;

т. т. р: газа

 

на входе

в

адсорбер

равна

4° С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ров

затрудняют

регенерацию

адсорбента

 

(его

охлажде­

ние и

продувку).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процесс адсорбции,

как

уже

говорилось,

протекает

с выделением тепла. Глубина осушки (степень осушки) тем выше, чем ниже температура адсорбента.

218


Отвод тепла из адсорбента осуществляется водой, циркулирующей по системе труб.

П р и м е р. Используя сделанные выводы, приведем пример оп­ ределения количества адсорбента при следующих условиях: коли­

чество

газа,

подлежащее осушке, 100 м3 /ч; исходная

влажность газа

15,9

г/м3

(соответствует т.т.р.

18° С); конечная влажность

=$0,013 г/м3

(т.т.р.

=?:—40° С); продолжительность

цикла осушки

12 ч; адсорбент — активная окись алюминия.

 

При исходной

влажности 15,9

г/м3 равновесную

насыщенность

активной окиси алюминия, согласно приведенным выше данным, при­ нимаем равной 3,0% ее массы.

Всего за один цикл осушки

будет поглощено

влаги

<70 = (0,0159 —0,000013) 12-100 =

19,0 кг.

(а)

Тогда необходимое количество адсорбента С составит

19,0-100

G =

=

635 кг.

 

 

 

 

 

(б)

 

 

 

3,0

 

 

 

 

 

 

 

'

 

 

Объем адсорбента Va

определяем, исходя

из его насыпной мас­

сы Рп = 0,80 кг/л. Тогда

 

 

 

 

 

 

 

Ка

=

635/0,8 = 795 л .

 

 

 

 

 

(в)

 

Приняв диаметр

адсорбера

равным

750

мм,

получим

высоту

слоя // = 4-795/7,5=1800 мм.

 

 

 

 

 

 

 

Количество воздуха QD , необходимое для регенерации, в соот­

ветствии с приведенными

выше

данными

составит

Q„ = 0,5-635 =

=

318 м3 /ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимальное гидравлическое сопротивление Ар слоя адсорбен­

та

в период регенерации

(размер

зерна 3—7 мм), согласно

нашим

экспериментальным данным, определим по уравнению

 

 

 

Ар = 0,001443ш',, 5 //>

 

 

 

 

 

 

(г)

где

Н—высота слоя, м;

 

 

 

 

 

 

Здесь

шм —скоресть

по массе, равная QBp/F, м3 /с.

 

условиям

р — плотность

воздуха, приведенного

к нормальным

 

 

(г =

0°С; /7=760 мм рт. ст.), кг/м3 ;

 

 

 

 

 

 

F — площадь

сечения адсорбера, м2 .

 

 

 

 

 

Для рассматриваемого

случая

 

 

 

 

 

 

ш„ = 318-1,293/0,44 = 933 кг/(м2 -ч).

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д р =

0.001443-9331'5-1,8 = 75 мм вод. ст.

 

 

 

 

(д)

 

Потребная

мощность

электровоздухоподогревателя

W может

быть найдена по следующей эмпирической формуле:

 

 

 

219


где К— энтальпия 1 м3 воздуха при 275° С (на 25 град

обычно па­

 

 

дает температура воздуха из-за тепловых потерь в трубо­

 

 

проводах, подводящих воздух к адсорберу).

 

 

 

 

Применительно

к рассматриваемым

условиям

 

 

 

 

 

318-82,5-1,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W =

 

:

 

= 42,7 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

860

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим

необходимую

интенсивность

охлаждения

адсорбен­

та во время

осушки

газа и продолжительность

регенерации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество

тепла,

выделяющего­

 

 

 

 

 

 

 

ся

в

адсорбере,

равно

20+583 =

 

 

 

 

 

 

 

= 603 ккал на 1 кг влаги,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

20 ккал — теплота

 

смачивания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

адсорбента;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

583 ккал — теплота

 

конденсации.

 

 

 

 

 

 

 

 

Всего

 

выделится

тепла

603-19,0:

 

 

 

 

 

 

 

: 12=960 ккал/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

нагреве

охлаждающей

воды

 

 

 

 

 

 

 

с 20 до 23° С количество

воды

соста­

 

 

 

 

 

 

 

вит 960/3 = 320 кг/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество

тепла,

необходимого

 

 

 

 

 

 

 

для

нагрева

адсорбента

до 275° С,

 

 

 

 

 

 

 

составит

 

275-0,25-635 = 43700

ккал.

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество

тепла,

 

необходимое

 

 

 

 

 

 

 

для испарения влаги, равно 19,0(539+

 

 

 

 

 

 

 

+80+20) = 12100 ккал.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество

тепла,

израсходован­

 

 

 

 

 

 

 

ного на нагрев металла, приблизи­

 

 

 

 

 

 

 

тельно

составляет

50—60%

полезно

 

 

 

 

 

 

 

затраченного

тепла, т. е. 55800-0,55 =

 

 

?

 

4

В

= 30700 ккал.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимая во внимание, что сред­

 

 

 

Время, v

 

няя температура воздуха на выходе

 

 

 

 

 

 

 

из

адсорбера

во время

 

регенерации

Рис. 73. Характерный

темпера­

составляет

(по

 

практическим

дан­

турный режим регенерации ак­

ным) 40°С (рис.73), а на входе

тивной

окиси

алюминия

возду­

275° С,

получим

уравнение

теплового

хом (ма - са

адсорбента

G00 кг:

баланса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р а с х о д

воздуха

220 м3 /ч):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ — температура

воздуха

в ло­

318-0,3 (275 — 40) =

86500.

 

(ж)

бовом

слое;

2, 3 — то

 

же . на

 

Отсюда время регенерации

соста­

выходе

из

слоя

соответственно

 

в летние и зимние

месяцы

вит

86500/(318-0,3-235) =3,86,

что

 

 

 

 

 

 

 

соответствует

практическим

данным.

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество

защитного

газа Q,

необходимого

для продувки

адсорбента,

определяют

по

формуле

(ХМ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Ч А С Т Ь

Т Р Е Т Ь Я

s

ПРИМЕНЕНИЕ

s

КОНТРОЛИРУЕМЫХ

 

АТМОСФЕР

 

В ПЕЧАХ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Конечный эффект применения защитного газа зави­ сит от состава среды, непосредственно контактирующей с металлом печи. Состав газа может подвергаться суще­ ственным изменениям в самой печи вследствие взаимо­ действия его с поверхностью обрабатываемого металла, кладкой печи, окружающим воздухом (во время откры­ вания дверец), продуктами, образующимися от сгорания газовой завесы, а также в результате протекания неко­ торых химических реакций между отдельными газовыми составляющими среды.

Эти изменения проявляются глубоко индивидуально для печи каждого вида. Поэтому эффективное использо­

вание защитного

газа в печах

возможно

лишь при уче­

те специфических

особенностей

печи.

 

 

 

 

Однако общими для всех печей,

работающих с

за­

щитными газами,

являются следующие

особенности:

 

1. Исключено

контактирование защитной

среды

с

продуктами сгорания (кроме случая, когда

последние

являются одновременно и защитной

средой,

например^

впламенных печах безокислительного нагрева).

Всвязи с этим применение защитного газа ограни­ чивается:

а) в электрических печах сопротивления с металли­ ческими и неметаллическими нагревателями;

б) в газовых печах с радиантными нагревателями (газовыми или электрическими);

в) в печах с муфелированным рабочим объемом (га­ зовые или электрические);

г) в газовых печах, где сжигание ведут в рабочем объеме печи при а—0,5-=-0,6.

2. Необходима герметичность рабочего объема. Для печей с открытой кладкой это достигается устройством

2 2 1