Старк С.Б. - Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве (1044944), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Наиболее неопределенной величиной является коэффициент теплопередачи в скруббере, так как поверхность, к которой его следует относить (суммарная поверхность капель), трудноопределима и в значительной степени условна. Поэтому при расчетах приходится пользоваться полученными на практике для аналогичных условий значениями коэффициента теплопередачи, отнесенного к единице объема скруббера [К,=60 †: 240 Вт/(м' К)].
При приближенных подсчетах для определения величины Ко можно пользоваться эмпирической формулой .К,= (116,5+525М /М„) (1+0,001Т,р), (8.3) где М и ̄— массовые расходы жидкости и газа соответственно, кг/с; Т,р — средняя температура газа в скруббере, 'С. Объем скруббера ]У, р, м', определяют исходя из условий теплообмена по известному выражению 1 скр ч2/Коз-з 1 ° (8.4) Необходимый расход воды М, на скруббер исчисляют по количеству тепла, переданного от газа воде: М,— (8.5) Ч'бц тн) + << 'Р) бк — <н) где зр — коэффициент испарения воды (обычно 29=0,5); <д — эн- таЛЬПИЯ НаСЫЩЕННОГО ПаРа ПРИ тЕМПЕРатУРЕ Т„КДж/КГ; 2н, рк— соответственно начальная и конечная энтальпии воды, кДж/кг.
Влагосодержание газа на выходе из скруббера х2 находят по количеству испаренной в скруббере воды: х,=х,+ — '. (8.6) )уо. с Объемный расход газа на выходе из скруббера, м'/с, равен '='(" ")(1+ — "Н "" ) Задаваясь скоростью газа на выходе из скруббера по условиям допустимого капельного уноса воды в пределах искр= 95 (8.12) йгв с,сб у уугз» свгсп лш нлн и 'д (8.11) 96 =0,8 —:1,5 м!с, определяют необходимый диаметр скруббера Н. По известному диаметру скруббера и его расчетному объем находят активную высоту скруббера. расчетному объему с По данным практики оптимальное соотношение ме отой скруббера Н и его диаметром О равно -2,5. е между вы- Улавливание пыли в скруббеуу йур ре. Как уже указывалось выше, врс эффективность скруббера как два пылеулавливающего аппарата невысока.
Влияние различных факторов на процесс пылеулавливания может быть установара лена в результате рассмотре- Ч бъм ъ 1ъы ния процессов, происходящих дгс в элементарном объеме, и послес,ус дующего интегрирования полученных дифференциальных уравьй в пений. Количество газа, проходящего снизу вверх через элементарный объем скруббера (рис. 8.8, а), имеющий поперечное сеРасхо = Рш„. асхад жидкости в каждый данный мо тарный объем бб скру ера момент через элемен- 1 ж = ижбакс, (8.8) костью; сс— где в ' — доля элементарного объема скрубб ера, занятая жид- , — абсолютная скорость движения капель, м/с. Количество капель в элементарном объеме ~ДНож ~~Н~ жз 6~ ж~Н (8.9) где Ук — объем капли. Число части п ц ыли, захватываемых всеми каплями, иахо ящимися в элементарном объеме, за с каплями, находяляции , за счет кинематической коагу- зужДН ивк 6УжЗН 3 (8.10) К К Уравнение материального б скру ера имеет вид бб р баланса в элементарном объеме аиу Р (з б(а) ш„Р у1,шва УЛИ 3 2 шквк После простых преобразований и интегрирования в п е елах от аг до гу и от 0 до Н получим ия в преде- зп изоН У т(= 1 — — '=1 — ехр~— лз 2~„В„У„./ Таким образом, степень очистки газа в скруббере возрастает с увеличением его активной высоты Н, относительной скорости движения частиц пыли и капель воды шо=и„+иг, и удельного расхода воды У (У, и уменьшается с увеличением ДИаМЕтРа КаПЕЛЬ б(„ И ИХ СКОРОСТИ бсго ОПтИМаЛЬНЫй РаЗМЕР Капель в скруббере 0,8 — 1 мм.
а Рнс. б.б, Узлы конструкции скруббера: о — отвод воды в скруббере повышенного давления; б — зона орошения. à — клапан: У вЂ” прнсоединнтельная трубка; 3 — поплавковая камераз 4 — система рычагов: б— сливна» труба; б — дроссельнып клапан; à — поплавок; и — задвижка форсуики; У— задвижка продувки форсунки; ГΠ— задвижка промывки «оллекторас /1 — форсунка При ориентировочных подсчетах эффективности улавливания пыли можно пользоваться энергетическим методом расчета. Общая степень очистки газа в скруббере, работающем в системе очистки доменного газа, не превышает обычно 60 — 70%.
Конструкции полых скрубберов. Во избежание отложений шлама и образования настылей внутри скруббера не должно быть площадок, кронштейнов, решеток и каких-либо других констоуктивных элементов. Коллекторы зон орошения (рис. 8.4, а) рекомендуется располагать снаружи. Форсуики присоединяют к коллекторам так, чтобы, не отключая скруббер, можно было прочистить, продуть и сменить каждую из форсунок. В доменных скрубберах чаще всего применяют эвольвентные форсунки с диаметром отверстия 12 — 40 мм, для которых 97 4 ст,пи с в, не требуется очень чистая вода. В каждом ярусе устанавливают 8 — 16 форсунок, размещая их так, чтобы все сечение было равномерно перекрыто диспергированной водой в количестве, соответствующем заданному удельному расходу воды. Орошение обычно осуществляется в двух — четырех ярусах с направлением факелов форсунок нижних поясов вверх, а верхних— вниз.
Поддержание постоянного уровня воды в скруббере нормального давления осуществляют с помощью гидрозатвора. При повышенном давлении газа уровень воды регулируют с помощью поплавковых регуляторов (рис. 8.4, б). Изменение положения поплавка влияет на степень открытия дроссельного клапана, в результате чего уровень воды автоматически поддерживается постоянным.
В целях резервирования каждый скруббер снабжается двумя подобными устройствами. Для обслуживания поясов орошения, регуляторов уровня, клапанов и свечей с наружной стороны скруббера размещают лестницы и площадки. ных затрат энергии на очистку газа. В ряде случаев, когда труба Вентури работает только как коагулятор перед последующей тонкой очисткой (например, в электрофильтрах) или для улавливания крупной пыли размером частиц более 5— 10 мкм, скорости в горловине могут быть снижены до 50— 100 м/с, что значительно сокращает энергозатраты.
ГП5 9 2. Скрубберы Веитури Работа скрубберов Вентури основана на дроблении воды турбулентным газовым потоком, захвате каплями воды частиц пыли, последующей их коагуляции и осаждении в каплеулови. теле инерционного типа. Устройство и работа. Простейший скруббер Вентури (рис. 8.5, а) включает трубу Вентури (рис. 8.5, б) и прямоточный циклон.
Труба Вентури состоит из служащего для увеличения скорости газа конфузора, в котором размещают оросительное устройство, горловины, где происходит осаждение частиц пыли на каплях воды, и диффузора, в котором протекают процессы коагуляции, а также за счет снижения скорости восстанавливается часть давления, затраченного на создание высокой скорости газа в горловине. В каплеуловителе тангенциального ввода газа создается вращение газового потока, вследствие чего смоченные и укрупненные частицы пыли отбрасываются на стенки и непрерывно удаляются из каплеуловителя в виде шлама. Скрубберы Вентури могут работать с высокой эффективностью: 81=96 —:98 й/б на пылях со средним размером частиц 1 — 2 мкм и улавливать высокодисперсные частицы пыли (вплоть до субмикронных размеров) в широком диапазоне начальной концентрации ее в газе — от 0,05 до 100 г/м'.
При работе в режиме тонкой очистки от высокодисперсных пылей скорость газов в горловине должна поддерживаться в пределах 100 — ! 50 м/с, а удельный расход воды — в пределах 0,5— 1,2 дм'/м'. Это обусловливает необходимость большого перепада давления (бр= 10 †: 20 кПа) и, следовательно, значитель- 98 Рис. 8.8.
Сируббер Вентури: а — общий вид; б — нормализованнан труба Веитури. à — иоифузор: У вЂ” гор- ловина; 5 — диффузор; З вЂ” подача воды; 5 — «аплсуловитель Дробление жидкости и захват пыли каплями в трубе Вентури. Прн введении жидкости в газовый поток дробление крупных капель на более мелкие за счет энергии турбулентного потока происходит, когда внешние силы, действующие на каплю, преодолевают силы поверхностного натяжения. Исходя из равновесия динамического давления на каплю и сил поверхностного натяжения Прандтль получил следующее выражение для диаметра получающихся капель 5(,: Я„=С (8.13) Ронге где а — коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; Рг— плотность газа, кг/м', бе„— скорость газа относительно капли, м/с; С вЂ” константа (С = 1) . Наиболее точная и достоверная формула для определения среднего диаметра капель предложена японскими исследователями Нукияма и Таназава на основе большого количества тщательно проведенных экспериментов; 5(б — — ' + 53,4 (8.14) где Р— плотность жидкости, кг/м', 15 — динамический коэффициент вязкости жидкости, Па с; )У, и )У вЂ” объемные расходы газа и жидкости, м'/с.
4а Границу устойчивости капли определяет критическое значение критерия Вебера %е=р„де„21/о, характеризующего отношение инерционных сил газового потока к силам поверхностного натяжения. При Фе)%е„капля теряет устойчивость и начинает дробиться, при Фе(%е„г дробления капли не происходит. Данные о критическом значении %е противоречивы; по-видимому, Же„,=б —:12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
