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
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 |
(в |
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. |
|
|
|
2у |
|
|
|
|
-50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'о |
|
|
|
|
|
|
|
о/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-i0 |
|
о/ |
|
|
1/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
•к |
|
|
|
|
|
|
|
\С!V |
/ |
— |
|
|
|
|
|
-•6050 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a.—а |
о |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
||
|
4 |
5 |
6 |
|
7 |
|
/О |
|
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