Процессы искусственного охлаждения

Ряд процессов технологии проводят при температурах, значительно более низких, чем те, которые можно получить, используя в качестве охлаждающих агентов воздух, воду и лед.

К числу процессов, осуществляемых при искусственном охлаждении, относятся некоторые процессы кристаллизации, разделения газов, сублимационной сушки, для хранения пищевых продуктов, кондиционирования воздуха. Большое значение приобрели такие процессы в металлургии, электротехнике, электронике, ядерной и других отраслях.

Так, используя глубокое охлаждение, разделяют газовые смеси путем их частичного или полного сжижения и получают многие технологически важные газы, например, азот, кислород и другие газы при разделении воздуха, водород из коксового газа и т.д.

Условно различают:

1) умеренное охлаждение до –100⁰С;

2) глубокое охлаждение ниже –100⁰С.

Искусственное охлаждение всегда связано с переносом тепла от тела с более низкой температурой к телу с более высокой температурой, а такой процесс требует затраты энергии. Поэтому введение энергии в систему является необходимым условием получения холода.

Плавление. Подготовка полимеров к формованию (прессование, литье под давлением, экструзия и т.д.), металлов и сплавов к литью различными способами, стеклянной шихты к варке и многие другие технологические процессы включают стадию плавления.

Наиболее распространенным способом плавления является передача тепла теплопроводностью через металлическую стенку, обогреваемую любым способом: теплопроводностью, конвективным переносом или тепловым излучением без удаления расплава. При этом скорость плавления определяется только условиями теплопередачи: коэффициентом теплопроводности стенки, градиентом температур и площадью контакта.

В практике достаточно часто используют плавление электрической, химической и другими видами энергии.

Кристаллизация - процесс выделения твердых веществ из насыщенных растворов или расплавов. Кристаллизация – процесс обратный плавлению и, таким образом, тепловой эффект ее равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту плавления.

Одновременное получение большого числа кристаллов носит название массовой кристаллизации. Ею обычно проводят из водных растворов, понижая растворимость кристаллизуемого вещества за счет изменения температуры раствора или удаления части растворителя. Такой способ характерен для производства минеральных удобрений, солей, таким же образом получают ряд органических полупродуктов и продуктов из растворов органических веществ (спиртов, эфиров, углеводородов). Такую кристаллизацию называют изотермической, т.к. испарение из растворов идет при постоянной температуре.

Кристаллизация из расплавов осуществляется путем их охлаждения водой, воздухом и таким образом получают разнообразные изделия из кристаллизующихся материалов: металлов, их сплавов, полимерных материалов и композитов на их основе методами прессования, литья, экструзии и т.д.