Термическая башенная печь
Терми'ческая ба'шенная печь, вертикальная протяжная печь для непрерывной термической обработки металлической полосы. Полоса протягивается с помощью роликов с электрическим приводом (через один или несколько вертикальных проходов). При движении через Т. б. п. полоса проходит через камеры нагрева, выдержки и охлаждения с различными скоростями, благодаря чему может быть проведена термическая обработка по сложному режиму. Камеры Т. б. п. заполнены газом контролируемого состава в зависимости от режима термической или химико-термической обработки. Т. б. п. устанавливают в составе поточной линии, которая, кроме средней (печной) части — собственно Т. б. п., имеет головную и хвостовую части. Головная часть включает разматыватели рулонов, ножницы для обрезки концов, сварочные машины для сварки конца предыдущего рулона с началом последующего, устройства для очистки металла, петлевые устройства — аккумуляторы полосы для обеспечения непрерывности её подачи в печь при сварке концов. Хвостовая часть включает выходное петлевое устройство, устройство для натяжения полосы, сматыватели или участки порезки её на листы.
Лит.: Справочник конструктора печей прокатного производства, под ред. В. М. Тымчака, т. 2, М., 1970, гл. 32; Аптерман В. Н., Тымчак В. М., Протяжные печи, М., 1969, гл. 1.
В. М. Тымчак.
Термическая диссоциация
Терми'ческая диссоциа'ция, химическая реакция обратимого разложения вещества, вызываемая повышением температуры. При Т. д. из одного вещества образуется несколько (2Н2 О Û2Н2 + О2 , CaCO3 ÛCaO + СО2 ) или одно более простое (N2 O4 Û2NO2 , Cl2 Û201). Равновесие Т. д. устанавливается по действующих масс закону . Оно может быть охарактеризовано или константой равновесия, или степенью диссоциации (отношением числа распавшихся молекул к общему числу молекул). В большинстве случаев Т. д. сопровождается поглощением теплоты (приращение энтальпии DН > 0); поэтому в соответствии с Ле Шателье — Брауна принципом нагревание усиливает её, степень смещения Т. д. с температурой определяется абсолютным значением DН . Давление препятствует Т. д. тем сильнее, чем большим изменением (возрастанием) числа молей (Dn ) газообразных веществ сопровождается процесс; при Dn = 0 (например, в реакции 2HlÛH2 +I2 ) степень диссоциации от давления не зависит. Если твёрдые вещества не образуют твёрдых растворов и не находятся в высокодисперсном состоянии, то давление Т. д. однозначно определяется температурой. Для осуществления Т. д. твёрдых веществ (окислов, кристаллогидратов и прочее) важно знать температуру, при которой давление диссоциации становится равным внешнему (в частности, атмосферному) давлению. Так как выделяющийся газ может преодолеть давление окружающей среды, то по достижении этой температуры процесс разложения сразу усиливается.
Из различных процессов Т. д. наибольшее практическое значение имеют разложение H2 O, CO2 , дегидрирование некоторых углеводородов (гомогенные реакции), диссоциация карбонатов, сульфидов (гетерогенные реакции). Их протекание связано со многими теплотехническими, химическими и металлургическими процессами, в частности с обжигом известняка, производством цементов и доменным процессом.
Лит.: Киреев В. А., Курс физической химии, 3 изд., М., 1975; Карапетьянц М. Х., Химическая термодинамика, 3 изд., М., 1975.
М. Х. Карапетьянц.
Термическая ионизация
Терми'ческая иониза'ция, см. Ионизация .
Термическая нефтедобыча
Терми'ческая нефтедобы'ча, методы разработки нефтяных месторождений воздействием на нефтяные пласты теплом. Исходные положения для развития Т. н. высказаны Д. И. Менделеевым (1888), Д. В. Голубятниковым (1916), И. М. Губкиным (1928), А. Б. Шейнманом и К. К. Дубровой (1934). Внедрение Т. н. в СССР начато в 30-х гг. Для нагрева пласта при Т. н. применяют электроэнергию, подземное горение, пар, нагретую воду. Практическое значение имеют методы Т. н.: внутрипластовое горение (ВГ), влажное внутрипластовое горение (ВВГ), закачка теплоносителей (ЗТ), электротепловая обработка скважин (ЭТС), термохимическая обработка скважин (ТХС), паровая обработка скважин (ПС). ВГ осуществляется частичным (около 10%) сжиганием остаточной нефти в пласте. Очаг горения, инициируемый различными глубинными нагревательными устройствами (электрическими, огневыми, химическими и т. п.), продвигается по пласту за счёт подачи в пласт воздуха. В пласте достигается повышение температуры (порядка 400— 500 °С). Нефть из пласта извлекается путём вытеснения её газообразными веществами (азот, углекислый газ, пары воды), выпаривания из неё лёгких фракций и переноса их в направлении вытеснения. ВВГ производится путём ввода в пласт воды вместе с окислителем. При этом ускоряется процесс теплопереноса и извлечения нефти. В процессах ЗТ подготовка теплоносителей (пара, подогретой воды) производится на поверхности с применением парогенераторов (котлов) и подогревателей воды. ЗТ обычно применяется на месторождениях с глубиной залегания не более 600—800 м из-за увеличения потерь тепла с увеличением глубины залегания пластов. После того как часть пласта подвергнута воздействию ВГ, ВВГ или ЗТ для экономии затрат, переходят на закачку обычной воды. Прогретая зона («оторочка») при этом перемещается по пласту.
В процессах ЭТС, ТХС и ПС в призабойной зоне создаётся и поддерживается температура, благоприятная для притока нефти и эксплуатации скважин (улучшение эффективной проницаемости, растворение парафино-асфальтено-смолистых отложений в нефти). Скважины (при 80—150 °С) обрабатывают периодически или непрерывно глубинными, или наземными генераторами тепла.
Т. н. повышает коэффициент нефтеотдачи на 10—25%, улучшает фильтрацию нефти из пласта, позволяет разрабатывать залежи вязких, смолистых, парафинистых битуминозных нефтей и регулировать тепловой режим пластов, устранять их охлаждение; сокращает период разработки месторождений.
Лит.: Шейнман А. Б., Малофеев Г. Б., Сергеев А. И., Воздействие на пласт теплом при добыче нефти, М., 1969; Термоинтенсификация добычи нефти, М., 1971; Тепловые методы добычи нефти, М., 1975.
Ю. П. Желтов, А. Б. Шейнман.
Термическая обработка
Терми'ческая обрабо'тка металлов, процесс обработки изделий из металлов и сплавов путём теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении. Это воздействие может сочетаться также с химическим, деформационным, магнитным и др.
Историческая справка. Человек использует Т. о. металлов с древнейших времён. Ещё в эпоху энеолита , применяя холодную ковку самородных золота и меди, первобытный человек столкнулся с явлением наклёпа , которое затрудняло изготовление изделий с тонкими лезвиями и острыми наконечниками, и для восстановления пластичности кузнец должен был нагревать холоднокованую медь в очаге. Наиболее ранние свидетельства о применении смягчающего отжига наклёпанного металла относятся к концу 5-го тысячелетия до н. э. Такой отжиг по времени появления был первой операцией Т. о. металлов. При изготовлении оружия и орудий труда из железа, полученного с использованием сыродутного процесса , кузнец нагревал железную заготовку для горячей ковки в древесноугольном горне. При этом железо науглероживалось, то есть происходила цементация — одна из разновидностей химико-термической обработки . Охлаждая кованое изделие из науглероженного железа в воде, кузнец обнаружил резкое повышение его твёрдости и улучшение др. свойств. Закалка в воде науглероженного железа применялась с конца 2 — начала 1-го тысячелетия до н. э. В «Одиссее» Гомера (8—7 вв. до н. э.) есть такие строки: «Как погружает кузнец раскалённый топор иль секиру в воду холодную, и зашипит с клокотаньем железо — крепче железо бывает, в огне и воде закаляясь». В 5 в. до н. э. этруски закаливали в воде зеркала из высокооловянной бронзы (скорее всего для улучшения блеска при полировке). Цементацию железа в древесном угле или органическом веществе, закалку и отпуск стали широко применяли в средние века в производстве ножей, мечей, напильников и др. инструментов. Не зная сущности внутренних превращений в металле, средневековые мастера часто приписывали получение высоких свойств при Т. о. металлов проявлению сверхъестественных сил. До середины 19 в. знания человека о Т. о. металлов представляли собой совокупность рецептов, выработанных на основе многовекового опыта. Потребности развития техники, и в первую очередь развития сталепушечного производства. обусловили превращение Т. о. металлов из искусства в науку. В середине 19 в., когда армия стремилась заменить бронзовые и чугунные пушки более мощными стальными, чрезвычайно острой была проблема изготовления орудийных стволов высокой и гарантированной прочности. Несмотря на то что металлурги знали рецепты выплавки и литья стали, орудийные стволы очень часто разрывались без видимых причин. Д. К. Чернов на Обуховском сталелитейном заводе в Петербурге, изучая под микроскопом протравленные шлифы, приготовленные из дул орудий, и наблюдая под лупой строение изломов в месте разрыва, сделал вывод, что сталь тем прочнее, чем мельче её структура. В 1868 Чернов открыл внутренние структурные превращения в охлаждающейся стали, происходящие при определённых температурах. которые он назвал критическими точками а и b. Если сталь нагревать до температур ниже точки а, то её невозможно закалить, а для получения мелкозернистой структуры сталь следует нагревать до температур выше точки b. Открытие Черновым критических точек структурных превращений в стали позволило научно обоснованно выбирать режим Т. о. для получения необходимых свойств стальных изделий.