Вакуумных испарителях

Нередко проводят рафинирование стали жидким синтетическим шлаком (Ш) в ковше, а также электрошлаковым переплавом (ЭШ). В некоторых случаях проводится вакуумно-дуговой переплав (ВД) и выплавка в вакуумных индукционных печах (ВИ). Использование этих методов рафинирования стали снижает загрязненность ее неметаллическими включениями (оксидами, сульфидами, силикатными включениями и т. д.), вредными примесями (S) и газами, уменьшает количество дефектов (волосовины и пористость).

Выплавка и заливка стали производятся в вакуумных индукционных печах при разрежении от 1-10~3 до 5-10~3 мм рт. ст. Сталь упрочняется термич. обработкой, состоящей из закалки с 1120° в масле и двойного старения при 740 и 630° с выдержкой при каждой темп-ре старения в течение 16 час. (охлаждением на воздухе); выдержка при темп-ре закалки составляет 3 часа. До 800° сталь по механич. свойствам превосходит в ряде случаев даже литейные жаропрочные сплавы на никелевой и кобальтовой основах и в то же время является

Сплавы ВХ-1, ВХ-1Н, ВХ-2 выплавляют в вакуумных индукционных и дуговых печах в атмосфере очищенного инертного газа *, сплавы ВХ-3 и ВХ-4, ВХ-4А и ВХ-5 — в индукционных печах, сплавы ВХ-1И, ВХ-2И—в дуговых печах. При фасонном литье лучшими технологическими свойствами обладает сплав ВХ-4. Полуфабрикаты из всех сплавов (за исключением ВХ-5) могут быть изготовлены как методами точного литья, так и деформации **. Нагрев металла проводят в атмосфере водорода или инертного газа, деформация на воздухе. Лучшие результаты по свойствам и выходу годного обеспечиваются, когда в технологическом процессе в качестве первой операции предусматривается прессование истечением в условиях всестороннего неравномерного сжатия.

ВИ — с переплавом в вакуумных индукционных печах.

ВИ(ВИП) —переплав в вакуумных индукционных печах;

Сплав 50НП производят в основном в открытых и меньше в вакуумных индукционных печах. В сплаве 50НП магнитная проницаемость, коэрцитивная сила, потери на гистерезис очень сильно зависят от степени чистоты его. К основным вредным примесям, которые сильно влияют на свойства сплава, относятся углерод, кислород, сера и азот.

Были исследованы также серии сплавов системы Со — Мо с различными добавками. Выбранный сплав, содержащий большое количество молибдена, вольфрама, рения и других добавок, обладает высокими свойствами при температурах до 800°: 0Ь = 70— 75 кР/мм?: НВ = 300—350 кР/лш2, относительное удлинение от 8 до 1,5—4%. Коэффициент трения при работе со сплавом ВЖЛ-2 в вакууме 2-Ю'-виш рт. ст. (Р = 1,2 кГ/см?, v = = 0,9 м/сек) при изменении температуры от комнатной до 700° С составляет 0,19—0,22, а износ сплава за 1 час не превышает 0,005 мм. В микроструктуре сплава присутствует большое количество крупных составляющих твердой фазы, которые при трении в указанных условиях предотвращают схватывание и способствуют снижению трения и износа сопряженных поверхностей. Сплав обладает достаточной технологичностью и может быть использован без термической обработки. Выплавка сплава предусмотрена в вакуумных индукционных печах.

Стали, применяемые в строительстве, поступают без термической обработки или после термоунрочнения с. прокатного нагрева (см. с. 257); термической обработке у потребителя эти стали не подвергаются. Стали на машиностроительные предприятия поставляются металлургическими заводами без термической обработки, после отжига или высокого отпуска. На машиностроительных заводах детали машин проходят термическую обработку для получения заданных свойств. Нередко их подвергают на металлургических заводах рафинированию жидким синтетическим шлаком (Ш) в ковше, а также электрошлаковым переплавом (ЭШ). В некоторых случаях проводятся вакуумно-дуговой переплав (БД) и выплавка в вакуумных индукционных печах (ВИ). Использование этих методов рафинирования стали снижает загрязненность ее неметаллическими включениями (оксидами, сульфидами, силикатными включениями и т..д.), вредными примесями (S) и газами., уменьшает количество дефектов (волосовины и пористость) ,

При выплавке в вакуумных индукционных печах можно использовать

вакууме, например в вакуумных индукционных печах периодического

в вакуумных индукционных печах с получе-

Благодаря низкой температуре кипения в вакуумных испарителях (40—70° С) значительно меньше откладывалась накипь, а ее химический состав (преимущественно карбонат кальция) позволял применять для очистки слабые растворы соляной или серной кислоты. Дальнейшее замедление скорости накипеобразования достигалось применением противонакипных препаратов. Эти меры позволили довести срок работы испарителей между чистками до 3—6 месяцев.

Как уже говорилось, во избежание интенсивного отложения накипи воду желательно испарять при низких температурах. Известно, что испарение воды может происходить при любой температуре существования жидкой фазы, если только над поверхностью раздела парциальное давление паров ниже давления насыщения. Такое испарение называется молекулярным. Оно применяется, в частности, в плавучих аварийных солнечных опреснителях, выполняемых в виде прозрачных буйков. Внутри буйка на зачерненной поверхности, нагреваемой солнцем, испаряется морская вода, а пар конденсируется на наружной поверхности. В обычных условиях скорость молекулярного испарения в десятки раз ниже, чем при кипении. Основной помехой испарению является воздух, молекулы которого препятствуют отводу частиц пара от поверхности раздела. По мере удаления воздуха скорость испарения увеличивается и приближается к таковой при кипении. Для этого нужно либо откачивать воздух, как в вакуумных испарителях, что усложняет установку, либо увеличивать температуру жидкости до значений, при которых парциальное давление пара .равно давлению окружающей среды, и воздух таким образом вытесняется паром, как в обычных испарителях избыточного давления.

Трубчатые нагревательные батареи (рис. 13) применяются преимущественно в вакуумных испарителях. При том же объеме, что и змеевиковые, эти батареи могут иметь значительно большую поверхность, так как их выполняют в виде плотного пучка трубок меньшего диаметра (14—19 мм против 32— 30 мм в змеевиковых). На ручную очистку они не рассчитаны и выполняются неразборными (необходимость в очистке для вакуумных испарителей возникает не чаще двух раз в год). Для удобства выемки из корпуса испарителя обычно предусматриваются ролики. Относительно большая длина трубок при малом их диаметре способствует самоочищению их от накипи за счет естественной вибрации.

В конце 50-х годов английская фирма Вир в своих вакуумных испарителях использовала упругие нагревательные элементы коробчатой формы («термофлекс») в виде гармоники (рис. 14, а) а фирма Кэйрд и Рэйнер — элементы «вафлекс»

зования тепла греющего пара и меньшей разности температур питательной воды и вторичного пара. Выше говорилось, что для испарителей избыточного давления температура подогрева ограничена 75° С. В вакуумных испарителях рабочая температура (т. е. температура кипения) в большинстве случаев ниже этой величины, так что недогрев питательной воды до кипения составляет лишь 5 — 8° С. Например, для типичной вакуумной установки (рис. 16) удельный расход греющего пара составляет

по формуле (1-2) всего 1,015 кг/кг. При этом должны быть приняты во внимание два обстоятельства: а) коэффициент сохранения тепла в вакуумных испарителях в связи с низкой температурой наружных поверхностей может быть принят 0,99 -ь -~ 0,955; б) не учтен расход пара на эжектор, благодаря которому температуру питательной воды удается повысить до значений, превышающих температуру кипения. Суммируя расход греющего и рабочего пара эжектора, получим полный удельный расхода пара 1,08 кг/кг, а удельный расход тепла 594 ккал/кг. Еще меньший расход тепла и пара у глубоковакуумных опреснителей, работающих с температурой испарения 36—40° С, Схема такого опреснителя и характерные значения температур и расходов показаны на рис. 5. В последние годы такие опресни-

В действительности в вакуумных испарителях вес накипи, образующейся на 1 т дистиллята, в несколько раз меньше, чем в испарителях избыточного давления. Объясняется это многими факторами, рассмотренными подробнее ниже. Здесь же отметим еще одно обстоятельство, прямо связанное с температурой испарения: скорость распада бикарбонатов. Будучи соизмерима со временем задержки рассола в испарителе, она оказывает весьма заметное влияние на действительное количество выпадающей накипи.

Приведенные данные могу быть использованы и для приближенного расчета количества карбонатной накипи, образующейся в вакуумных испарителях. Для этого к потенциальному количеству накипи, определяемому из диаграммы Ланжелье, следует ввести поправку на степень распада бикарбонатов

В соответствии с графиком потенциального количества накипи оптимальная концентрация рассола должна соответствовать кратности упаривания около 2,5. И лишь опасность возникновения более высоких местных концентраций вынуждает ориентироваться в практике эксплуатации и проектирования на более умеренную кратность упаривания (от 2 до 1,5). Первая практикуется в испарителях избыточного давления, где нежелательны большие тепловые потери с продуваемым рассолом. Вторая — в вакуумных испарителях, где пониженная концентрация солей упрощает Проблему сепарации вторичного пара, значение которой увеличивается по мере углубления вакуума. Кроме того, как уже говорилось, при концентрации солей менее 5% теплопроводность накипи больше, чем при концентрации 7%, соответствующей двукратному упариванию. Потери тепла с рассолом в вакуумных испарителях значительно меньше, так что некоторое увеличение количества продуваемого рассола не сказывается заметно на экономичности.

большой нагрузке зеркала, становится нерегулярным: возможны эпизодические проскоки хлопьев пены через сепаратор. Поведение всего слоя пены неустойчивое, и достаточно малейшего увеличения скорости пара, особенно в вакуумных испарителях, чтобы целые шапки пены были подхвачены паровым потоком.

Уменьшению пенообразования способствует слив рассола через переливную трубку или перегородку на его верхнем уровне, как это и принято в современных вакуумных испарителях. При этом частично удаляется и слой пены, наиболее насыщенный коллоидными примесями '.