Старк С.Б. - Пылеулавливание и очистка газов в металлургии (1044945), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Дробление жидкости и захват пыли капляии в трубе Вентури. При введении жидкости в газовый поток дробление крупных капель иа 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: рость капель превышает скорость газового потока.
Поэтому захвас частиц пызи каплями наиболее интенсивно идет в конце конфузора и в горловине, где скорость газа относительно капли особенно зна- чительна и кинематическая коагуляция протекает наиболее эф- фективно. Огромная скорость протекания процессов дробления капель, изменение скоростей капель и пыли, частичное испарение капель и конденсаций паров в весьма малом объеме трубы Вентури (в основ- ном, в горловине) и наложение их друг на друга чрезвычайно ос- ложняют создание теории работы этого аппарата, которая до сих пор не разработана. Теплообжен в трубе Вентури. Если газ охлаждается в трубе Вентури, то, препебр~ тая потерями в окружающую среду, не пре- вьппающими 3 — 5'Ъ, можно выразить тепловой баланс следующим равенсгвом, ~21 — Ю2 + Юз (8-13) где Д, — тепло, отдаваемое газом, кВт; Я, — тепло, затрачиваемое на нагрев орошающей жидкости от начальной температуры Т„до конечной температуры Т„кВт; Да — тепло, затрачиваемое на испарение частиц орошающей жидкости, кВт.
Тепло, отдаваемое газом, равно: 1,1г = гм (ср (т~ — т,) + У~ (~, — ~,)), (8-14) 1' — объемный расход сухих газов, мз!с; с — теплоемкость сухих газов, Дж/(м' 'С); Т, и Т, — начальная и конечная температура газа, 'С; у, — начальное объемное влагосодержание газа, кг!м', 1, и ~э — начальная и конечная энтальпии водяного пара, Дж~'кг.
Тепло, затрачиваемое на нагрев орошающей воды, при усло- вии, что она нагреваетсядотемперагуры мокроготермометраТ„Вт: (21 — Ос( -т- озо4) (и — ~н), (8-15) где у, — конечное объемное влагосодержание, кг1м', т — удельный расход воды, рассчитанный по условиям выхода, кг!м', 1„и 1„— начальная и конечная энтальпии воды, Дж/кг. Тепло, затрачиваемое на испарение части подаваемой воды, Вт: (Ъ = ~'ас (Ух — Уз) (~п — ~и), (8-16) где где 1„— энтальпия пара при условиях выхода.
Подставив развернутые выражения в уравнение баланса, можно решить его подбором — методом последовательного приближения относительно любой интересующей нас величины. б* аз Температуру газов на выходе из трубы Вентури можно определить по следующей эмпирической зависимости, справедливой в пределах скоростей газов в горловине и, =- 50 —:!50 м,'с, при удельных расходах воды и = 0,6 —:1,3 кг,'м' и начальной температуре газов Т, = 100 н 900' С (8-17) Т, = (0,133 — 0,041 и) Т, + 35.
НИИОгазом предложено оценивать эффективность теплообмена в трубах Вентурп с помощью условного коэффициента тепло- передачи, отнесенного к единице массового расхода газа; К„,. = ФМ, Л Т, (8-1 8) где Я вЂ” количество отдаваемого газом тепла, Вт; ЛТ вЂ” средняя разность температур между газом и водой, "С; 'М,. — массовый расход газа, ьг!с. Величину условного коэффициента теплопередачи в пределах скоростей газа ш, == 17 —:160 м!с и удельных расходов воды т =- =- 0,12 —;4,0 кгlм' можно определять по следующей эмпирической формуле: К „= Аш„"т~. Численные значения коэффициентов А, В и С могут быть приближенно приняты равными: А = 0,05 —:0,07; В = 0,51; С =- 0,71. Конструкбпи труб Вентури. Аэродииамически оптимальнымп являются следующие соотношения размеров труб Вентури круглого сечения, в соответствии с которыми эти трубы нормализованы (рис.
37, б): длина горловины 1, =- 0,15г(э, где бэ — диаметр горловины; угол сужения конфузора п, =- 15+22', длина конфузора 1, =-- = (г( — ~(э)~218 — '; Угол расширения диффузора а, — -= 6 —:8', длина дпффузора 1а --(г(а — 3э)!2 1д †'; диаметры входного и выходного отверстий 2 конфузора и диффузора г(,ги д, принимают равными диаметрам подводящего и отводящего трубопроводов. Однако в промышленности при малых скоростях газа и мелкодисперсной пыли иногда применяют трубы Вентури с удлиненной горловиной 1, = (3 —:5) г(э, даюгцие в этом случае повышенную эффективность.
При расходах газа до 3 м'1с обычно применяют трубы Вентури круглого сечения. При больших расходах газа и увеличении диаметра трубы возможности равномерного распределения орошения по сечению круглой трубы резко ухудшаются. Поэтому применяют несколько параллельно работающих труб, а при расходах газа более 1О м' с рекомендуется придавать сечению трубы прямоугольную (щелевую) форму, при которой условия организации равномерного орошения значительно облегчаются. 64 По способу подачи жидкости трубы Вентури, применяемые в металлургии, делят на три группы: а) с форсуночным орошением (рис.
38, а); б) с пленочным орошением (рис. 38, б); в) с периферийным орошением (рис. 38, в). При центральной подаче воды (рис. 38, а) форсунку устанавливают на расстоянии (1 — 1,5) б(г перед конфузором. Максимальный диаметр зоны орошения форсунки не должен превышать ~/ азы да день аноета Заидьоеть Гасы Рис ЗН Способы орошении труб Вентура г — форсуина, 3 — г.онфутор, 3 — горловина, а — непера длн поды, Ь— уступ, 6 — диффуаор 500 мм; при больших диаметрах газопровода можно устанавли- вать несколько форсунок. Расход воды на форсунку определяют по формуле 1Гн = лг)Гг!гг, (8-19 ) где и — число форсунок. Диаметр отверстия форсунки находят из выражения ь1ф — — )Г 4(у„гг1ьп)/Г2р1р, (8-20) где р — коэффициент расхода приближенно равен 0,73; р — давление воды перед форсункой (не менее 15 Нгсмн); р, — плотность воды, кг/мн. Более совершенной является периферийная подача жидкости, применяемая в трубах Вентури, как круглого, так и прямоугольного его сечения.
Она позволяет организовать более равномерное орошение в трубах Вентури больших размеров, особенно прямоугольных, через отверстия с двух противоположных сторон, расложение в шахматном порядке, Необходимое число отверстий и Вз для ввода воды (диаметром й„) может быть приближенно определено по следующей формуле; '. т П = — —" — ~ (8-21) тж "о где а — ширина горловины прямоугольной трубы Вентури. Вода чаще всего подается в начальный участок горловины. Периферийная подача допускает чистку отверстий без прекращения работы аппарата, значительно снижает абразивный износ и замедляет рост отложений на орошающпх устройствах. В последнее время начали применять пленочное орошение, при котором подаваемая вода непрерывно стекает по стенкам конфузора, образуя возобновляющуюся пленку. Дробление пленки на капли происходит за счс~ энергии высокоскоростного позока газа.
Основным преимуществом пленочного орошения является отсутствие мелких отверстий, склонных к зарастанию и засорению, а также возможность подачи на орошение воды пониженного качества, что очень важно в условиях оборотного водоснабжения газоочисток. Пленочное орошение полностью устраняет отложения пыли, образующиеся обычно на границе между сухой и смоченной поверхностями конфузора.
Однако пленочное орошение ,обеспечивает равномерность распределения воды по сечению только при ширине или диаметре горловины не более 100 мм. В некоторых конструкциях применяют комбинированные способы орошения, например, центральную подачу совмещают с пленочной. Представляют интерес так называемые эжекторные скрубберы, в которых газ поступает в трубу Вентури за счет эжектирую|цего действия орошаюшей жидкости или водяного пара, подаваемых под давлением до 120 Н!см' (рис. 39).
При этом гидравлическое сопротивление трубы Вентури резко уменьшается, а в отдельных случаях может создаваться даже положительный напор, позволяющий отказаться от установки дымососа, что особенно важно при отсутствии для него места и при очистке агрессивных газов.. Для установок с изменяюшимся по времени расходом газа применяют трубы Вентури с регулируемым сечением горловины, позволяющие сохранять в горловине трубы оптимальную скорость, несмотря на колебания расхода газа. Институтом «ВНИПИчерметэнергоочистках разработана конструкция такой трубы с поворотными лопастями (рис. 40, а). За рубежом предложена конструкция, в которой изменение сечения горловины осушествляется с помощью возвратно-поступательного движения конической вставки (рис.
40, б). Существуют и другие конструкции, не получившие, однако, широкого распространения. Конструкции каплеулоеителей. В качестве каплеуловителей в турбулентных газопромывателях применяют преимущественно прямоточные циклоны (см. 5 10). Рекомендуемая скорость газа 86 в свободном сечении циклона составляет 2,5 — 4,5 м/с. При более высоких скоростях газа начинается вынос капельной влаги и общая эффективность циклона снижается. В качестве каплеуловителей часто применяют и центробежные скрубберы ВТИ (см. 5 29), работающие без подачи воды на орошение.
При двухступенчатой компоновке труб Вентури в качестве промежуточного каплеуловителя используют угловые сепараторы, не требующие специального места (см. з 33). В последнее время большое распространение (получают лопастные завихрители, работа которых подробно рассмотрена в 533. а б Рис. 39. Эжектороая труба В*и. тури: 7 — приемная камера,  — форсунка,  — канфузор, 4 — ка мера смешения; 5 — пиффузор, 5 — насос; 7 — отстоииик, В— выхлопной патрубак Рис 49 Схема прямоугола. ных и круглых труб Вентури с регулируемой гар- лоиииой Компоновка скруббероа Вгнтури. Ограниченная пропускная способность трубы Вентури круглого сечения вызывает необходимость создания групповых компоновок, состоящих из нескольких параллельно работающих труб.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
