Введение
Глава 1. Анализ литературы по технологии и аппаратурному оформлению процессов гранулирования кристаллизацией капель расплавов и возможных вариантов использования теплоты гранулирования . 13
1.1 Теплофизические параметры и способы производства азотсодержащих удобрений, щелочей и серы. 13
1.1.1 Нитрат калия (калиевая селитра). 13
1.1.2 Гидрооксид калия. 16
1.1.3 Гидроксид натрия. 17
1.1.4. Аммиачная селитра. 17
1.1.5. Карбамид. 18
1.1.6 Сера. 18
1.2. Технологии и аппаратурное оформление процессов гранулирования расплавов азотосодержащих удобрений, щелочей и серы. 18
1.2.1. Гранулирование кристаллизацией капель расплавов в восходящем потоке воздуха в башнях (приллирование). 19
1.2.2. Гранулирование кристаллизацией капель расплавов в жидких, кипящих, паро (газо)-капельных хладоагентах в емкостных и колонных аппаратах. 20
1.2.3. Гранулирование кристаллизацией капель расплавов на охлаждаемых поверхностях. 21
1.2.4. Пути повышения качества гранулированных продуктов. 22
1.3. Варианты использования теплоты низкопотенциальных источников. 23
1.3.1 Краткий анализ основных термодинамических циклов. 23
1.3.2. Краткий анализ основных видов тепловых насосов. 25
1.3.3. Использование вихревых труб (эффекта Ранка) для утилизации теплоты низкопотенциальных источников. 28
1.3.4. Организация внутреннего энергосбережения в многоступенчатых процессах (выпаривание, сушка, ректификация). 29
1.4. Теоретический и экспериментальный анализ стадии гранулирования кристаллизацией капель расплавов. 30
1.4.1. Скорости зарождения и роста центров кристаллизации и полиморфных превращений I-ого рода. 30
1.4.2. Механизмы фазового превращения 40
1.4.3. Математическое описание процесса кристаллизации капель расплавов. 49
1.5 Выводы 60
Глава 2. Теоретический анализ и экспериментальное определение скоростей зарождения и роста центров фазовых превращений 62
2.1 Описание экспериментальных установок и методик проведения экспериментов 62
2.1.1 Исследование кинетики кристаллизации расплавов в капиллярах 62
2.1.2. Исследование кинетики образования и роста одиночных кристаллов в “безграничном” объёме расплава в плоской ячейке 65
2.1.3. Исследование кинетики полиморфных превращений волюмометрическим методом 79
2.2. Количественные результаты и оценка экспериментальных зависимостей значений скоростей зарождения и роста центров фазовых превращений от переохлаждения (перегрева) метастабильной фазы 82
2.2.1. Количественные зависимости скоростей зарождения и роста кристаллов от переохлаждения расплавов 82
2.2.2. Количественные зависимости скоростей зарождения и роста центров обратимых полиморфных превращений от переохлаждения (перегрева) метастабильной фазы 95
2.2.3. Экспериментальное определение и сравнительная оценка продолжительности индукционного периода, предшествующего началу фазовых превращений 106
Глава 3. Гранулирование кристаллизацией капель расплавов при контакте с хладоагентом 110
3.1. Гранулирование кристаллизацией капель расплавов в восходящем потоке воздуха в грануляционных башнях 110
3.1.1. Вариант конструкции грануляционных башен с замкнутым циклом по хладоагенту и узлом полезного использования теплоты гранулирования 111
3.1.2. Расчет процесса гранулирования в грануляционных башнях с замкнутым по хладоагенту циклом 118
3.1.3. Исследование влияния технологических параметров на ход процесса гранулирования 122
3.1.4. Оценка возможности использования полученных результатов при проектировании новых и реконструкции эксплуатируемых башен 128
3.2 Гранулирование кристаллизацией капель расплавов в жидких хладоагентах 131
3.2.1. Схема гранулирования кристаллизацией капель расплавов в жидких (кипящих) хладоагентах в колонных аппаратах с узлом полезного использования теплоты гранулирования. 134
3.2.2. Расчет процесса гранулирования в жидких (кипящих) хладоагентах в колонных аппаратах с замкнутым по хладоагенту циклом 138
3.2.3. Исследование влияния технологических параметров на ход процесса гранулирования 142
3.2.4. Оценка возможности использования полученных результатов при реализации на практике процессов гранулирования кристаллизацией капель расплавов в жидких (кипящих) хладоагентах 151
Глава 4. Гранулирование кристаллизацией капель расплавов на охлаждаемых поверхностях 152
4.1. Варианты конструкций грануляторов с кристаллизацией капель расплавов на охлаждаемых поверхностях и узлом полезного использования теплоты гранулирования 152
4.2. Математическое описание процесса кристаллизации и полиморфных превращений в капле расплава, гранулируемой на охлаждаемой поверхности, и алгоритм его численного решения 156
4.3 Расчёт процесса гранулирования капель расплава на охлаждаемых поверхностях 164
4.4. Исследование влияния технологических параметров на ход процесса гранулирования капель расплавов на охлаждаемых поверхностях 173
4.5. Оценка возможности использования полученных результатов при проектировании и реконструкции эксплуатируемых грануляторов (кристаллизаторов) 177
Глава 5. Энергосберегающие схемы в технологиях производства продуктов, гранулированных кристаллизацией капель расплавов 184
5.1.Типовые узлы утилизации теплоты гранулирования для различных технологий гранулирования расплавов 184
5.2. Алгоритмы технико-экологических оценок введения в технологические схемы гранулирования расплавов узлов использования теплоты превращения 191
5.3. Сравнительный анализ технико-экономических результатов работы технологических схем гранулирования расплавов без использования теплоты превращения и с её использованием 196
Выводы 214
Литература 216
