Старк С.Б. - Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве (1044944), страница 19
Текст из файла (страница 19)
е. количество тепла, передаваемое от газа к воде, составляет Яз— (Ь По мере нагревания воды возрастает давление пара над ней р и уменьшается разность температур Т,— Т . При этом Я~ снижается, а Яз возрастает до тех пор, пока они не станут равными. После этого вода, достигнув так называемой температуры мокрого термометра Т„перестает нагреваться и будет только испаряться при постоянной температуре, а все тепло, передаваемое газом воде, будет возвращаться к нему с образовавшимся паром, подмешивающимся к газу, т. е.
процесс охлаждения пойдет при постоянной энтальпии газа. Тепловой баланс процесса охлаждения составляют исходя из того, что сумма энтальпий (теплосодержаний) входящих потоков равна сумме энтальпий выходящих потоков: М,(с Т, + х 1,) + МжсжТ, = Мг (с Т, + хй( ) + [̄— Мг (х, — х )! Х х с Т„+1',), (7.20) где М, и М вЂ” количество сухого газа и жидкости, кг/с; Т, и Тй — соответственно начальная и конечная температуры газа, 'С; Тн и Т, †начальн и конечная температуры жидкости, 'С; сг и с — теплоемкости газа и воды, кДж/(кг ° К); х, и хй — начальное и конечное влагосоДеРжаниЯ газа, кг/кг; /з и гт — начальная и конечная энтальпии водяных паров, кДж/кг, Если пренебречь потерями тепла в окружающую среду Янот и не учитывать изменения количества воды вследствие ее испарения, то из уравнения (7.20) можно записать: Т Т з Мг [пг (Та — 7 з) + «з бз га)1 (7.21) к= н ежМж Как видно, чем меньше подача жидкости, тем выше ее конечная температура.
90 Т а б л и ц а 7.2. Температура мокрого термометра дымовых газов Температура мокрого термометра прн начальной температуре горячих газов, 'С Начальная влзжноеть газов, гуиз 750 1ООО ыо зоо 25 50 100 200 300 38,5 44,0 52,5 61,0 68,0 49,5 53,5 59,0 66,5 71,5 57,0 59,5 63,5 70,0 74,0 62,0 64,0 68,0 72,5 78,5 77,5 78,5 80,5 65,5 67,5 70,5 75,5 72,5 74,0 76,5 79,5 В процессе охлаждения отдаваемое газом тепло тратится на нагрев жидкости и частичное превращение ее в пар, поэтому тепловой баланс может быть описан и следующим выражением: (хг = Мг [Сг (Тт — Тт) + Хт (за гт)! = Мж [зР (гп сжТн) + (1 — зР) Сж Х х (Т,— Т,)[+Я„„, (7.22) где 1п — энтальпия пара, кДж/кг; йз — коэффициент испарения, т. е.
доля жидкости, испарившейся в процессе охлаждения газа. Однако, как было сказано выше, пределом конечной температуры воды является температура мокрого. термометра Т, выше которой вода не может нагреться, так как все полученное ею тепло затрачивается на ее испарение. Таким образом, для процесса испарительного охлаждения можно написать, что конечная энтальпия газа, соответствующая температуре мокрого термометра, равна начальной эитальпии плюс количество тепла, переданное газу жидкостью, которая испарилась и присоединилась к газу в виде водяных паров: Мг (с, Т, -[- хм(м) = М, (с,Т, + хз(з) + М„(хм — х ) с„Тго (7.23) или с учетом, что 1= 2480+1,96 Т сгТм + хм (2480 + 1,96Тм) — — с„Т + х, (2480+ 1,96Т,) -[- (х, — х,) Х Из этого уравнения подбором можно определить температуру Тно предварительно задаваясь ею, находя соответствующее ей влагосодержание по формуле х (7.26) Р— Р» где р.— парциальное давление насыщенного пара при данной температуре, Па, и проверяя затем сходимость теплового баланса по формуле (7.24).
Как следует из формулы (7.24), температура мокрого термометра зависит от начального состояния газа (его температуры Т, и влагосодержания хз) и может приниматься по данным табл. 7.2. Температуру мокрого термометра можно определить приближенно и по у=еййз 1' — х-диаграмме, считая, что процесс испарительного охлаждения газа идет по линии /=сопз1 до линии насышещ ния (го=100%); выходящая из точки 8 що их пересечения изотерма и соответствует температуре мокрого термометра й 944 З (рис. 7.3).
В отличие от температуры мокрого Я термометра температуру точки росы газа находят, считая, что процесс охРл лаждения идет при постоянной влажности газа, как это происходит в поверхностных теплообменниках. к, к, к, к Изотерма, выходящая из точки пересечения вертикальной линии хчм =сопз1 с кривой насыщения (гр= =100 %), показывает температуру точки росы газа. Присутствие в газах 508 сильно повышает точку росы. Например, при концентрации водяных паров 5% (объемн.) и содержании 50„равном 1,1 г/м', температура точки росы составляет 161 'С.
Рис. 7.8. Графический метод определения температуры мокрого термометра Тм и точки росы дымовых газов Т с помощью диаграммы 1 — х Контрольные нопросьг К Преимущества и недостатки мокрой очистки газов, область их применения. 2. Как осуществляется захват частиц пыли жидкостью? 3.
На чем основан и как применяется энергетический метод расчета мокрых пылеуловителей? 4. Как протекают и как рассчитываются процессы тепло- и массообмена в мокрых пылеуловителях? Глава 8 ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩИЕ АППАРАТЫ С ПРОМЫВКОИ ГАЗА ЖИДКОСТЬЮ В зависимости от способа диспергирования жидкости пыле- улавливающие аппараты этого типа делят на три группы: а) форсуночные скрубберы, где диспергирование жидкости осуществляется с помощью форсунок за счет энергии орошающей жидкости; б) скрубберы Вентури, в которых дробление жидкости происходит за счет энергии турбулентного потока; в) динамические газопромыватели, где разбрызгивание жидкости происходит за счет механической энергии вращающегося ротора.
92 й 1. Форсуночные скрубберы В форсуночных скрубберах достаточно эффективно улавливаются частицы пыли размером >1Π— 15 мкм. Частицы размером <5 мкм практически не улавливаются. Скрубберы получили широкое распространение в металлургии, преимущественно для охлаждения и увлажнения газа, необходимых для последующей тонкой очистки газа. Устройство и работа. В верхней части скруббера (рис. 8.1) размещено несколько поясов орошения с большим числом форсунок, создающих равномерный поток мелко диспергированных капель, движу- т шихся под действием силы тяжести вниз. Нижняя часть скруббера, оканчивающаяся конусом, запол- 11 непа водой, уровень которой под- ы держивается постоянным.
Подводи- 1г мый запыленный газ направляют на зеркало воды для осаждения нан- и более крупных частиц пыли, после (бь чего, распределяясь по всему сечению скруббера, газ движется вверх навстречу потоку капель воды. В процессе промывки капли жидкости захватывают частицы пыли и коагулируют. Образовавшийся шлам собирается в нижней части скруббера, откуда непрерывно удаляется промывочной водой. Параллельно с очисткой газ, проходящий через скруббер, охлаж- т дается чаще всего до 40 — 50 'С и Рис. 8.1. Общий вил форсуночного увлажняется обычно до состояния скруббера дл» охлаждения я увнасыщения.
Скорость газа в скруб- лажнсння доменного газа: à — клапан с коятргрузом; 2— бсрс ПрИНИМаЮт раВНОй 0,8 емывной пагрубак; 2 — сливной ка- 1,5 м/с, При больших скоростях на- нал: 4 — гилрозагвор; Б — люк; 4— Регулирующие задвижки; 7 — падчинается капельный унос влаги, что вад воды к зонам орошения; 8— свеча; Р— 72 — зоны орошения; Гав способствует ОбРазованню Отложе промывочные задвижки ний на выходном патрубке скруббера и в газопроводах. Удельный расход воды на скруббер обычно составляет 3— 6 дмз/м' газа. Гидравлическое сопротивление полых скрубберов ие превышает 250 Па. Процессы тепло- и массооблтена в скруббере, При орошении горячего газа холодной водой в скруббере естественно идут тепло- и массообменные процессы. Так как газ входит в скруб- 93 бер обычно не насыщенным влагой, то в нижней части скруббера идет испарительное охлаждение (см.
$ 4 гл. 7). Испаряющаяся вода увеличивает влагосодержание газа до тех пор, пока при какой-то температуре он не становится насыщенным. Все это время охлаждение газа протекает при постоянной энтальпии, так как образующийся пар подмешивается к газу, возвращая ему тепло, затраченное в процессе парообразования. Температура воды все это время также остается постоянной и равной температуре мокрого термометра, так как тепло, получаемое водой от газа, полностью расходуется на парообразование. В момент достижения газом состояния насыщения парообразование прекращается. В период испарительного охлаждения температура газа снижается наиболее интенсивно.
В верхней части скруббера протекает процесс конденсационного охлаждения. г,,т,,тж К Рнс. 2.2. Схематическое изображение ороцессов в форсуночном скруббере: а †. оо высоте скруббера; б — в коор- дннатах У--л, 1, 2 — нсоарнтельнае охлажденне; 2, 2 — конденсацнонное охлаждение С момента насыщения газа н„ водяными парами дальнейшее охлаждение его вызываетконТк.
денсацию части паров. Выде- 2' Х г ляющееся при этом тепло, как 1 и тепло, передаваемое воде за счет разности температур газа и воды, затрачивается на ее 2 I нагрев, который продолжается до тех пор, пока темпех ратура воды не достигнеттемпературы мокрого термометра. Эта стадия процесса сопровождается уменьшением энтальпии и влагосодержания газа. Кривые, характеризующие изменения температуры газа и воды, энтальпии (теплосодержания) и влагосодержания газа по высоте скруббера, приведены на рис.
8.2, а. Эти же процессы весьма наглядно могут быть изображены на диаграмме Т вЂ” х (рис. 8.2, б). Граница между испарительным и конденсационным режимами охлаждения газа в скруббере зависит от плотности орошения, представляющей собой количество орошающей воды, приходящейся на 1 м' сечения скруббера в единицу времени [обычно м'/(м' ч)]. Количество тепла Я, кВт, передаваемого в скруббере от газа воде, пренебрегая потерями тепла, может быть подсчитано из выражения Газ = 1 о. с (12 12) = 1 о. с [Ср (7",— Тв) +Ха (22 — 2,)] 10 ', (8.1) где К,, — объемный расход сухих газов, мв/с; 1, и 12 — энтальпия газов на входе в скруббер и выходе из него, кДж/мв; с,— 94 теплоемкость сухих газов при постоянном давлении, кДж/(мв)б Х'С); Т, и Т,— начальная и конечная температуры газов, 'С; и 22 — начальная и конечная энтальпии водяных паров, содержащихся в газах, кДж/м', 2,= (2480+1,96 Т,); 12= (2480+ +1,96 Т2); х, — начальное влагосодержание газа, кг/м', Среднюю разность температур между газом и водой Т„находят, принимая конечную температуру воды Тк близкой к температуре мокрого термометра Т (обычно Т, на 5 — 10' ниже): <тз — тк) — <та — тн) (8.2) ат, = 9,З <я т,— тк т,— тн где ҄— начальная температура воды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
