Анализ эффективности массообменного аппарата трубы Вентури

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский технологический университет»

(ФГБОУ ВО «КНИТУ»)

Реферат

на тему Анализ эффективности массообменного аппарата трубы Вентури. Определение кпд трубы Вентури. Брызгоунос

Выполнил: Студент группы 1201-12

Муллин Д.Е.

Проверил: Доктор технических наук

Петров В.И.

2022

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЗООЧИСТНЫХ АППАРАТОВ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ РАБОТЫ

1.1 Основы классификации газоочистных аппаратов

1.2 Оценка эффективности работы пылеуловителей

2. ОСАЖДЕНИЕ ПЫЛИ В КАМЕРАХ И ГАЗОХОДАХ

2.1 Движение частиц пыли в неподвижной среде

2.2 Осаждение частиц пыли в камерах и газоходах

3. ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩИЕ АППАРАТЫ С ПРОМЫВКОЙ ГАЗА ЖИДКОСТЬЮ

3.1 Скрубберы Вентури

3.2 Организация орошения труб Вентури

3.3 Расчет скрубберов Вентури

4. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ХОЗЯЙСТВО МОКРЫХ ГАЗООЧИСТОК

4.1 Брызгоунос и сепарация капель из газового потока

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Защита окружающей среды от вредных выбросов является одной из острейших проблем современности. Загрязнение атмосферы и мирового океана уже сейчас угрожает существованию растительной и животной жизни. Неизбежный рост промышленного производства и, следовательно, дальнейшее увеличение выбросов вредных веществ в атмосферу могут повлечь за собой самые серьезные последствия, которые в настоящее время трудно предвидеть. газоочистный труба скруббер пылеуловитель

Защита атмосферы от загрязнения является интернациональной проблемой, так как промышленные выбросы возрастают во всех индустриально развитых странах и рост их приблизительно пропорционален уровню промышленного производства в этих странах:

Принципы научной организации охраны природы и рационального использования ее богатств были разработаны В. И. Лениным. Начиная с первых дней существования Советской власти эти принципы неуклонно проводились в жизнь; позднее они нашли отражение во всех пятилетних планах развития Советского государства. Согласно мероприятиям, намеченным на государственном уровне к осуществлению в настоящее время и на перспективу, предполагается шире внедрять малоотходные и безотходные технологические процессы, усилить охрану атмосферного воздуха, совершенствовать оборудование и транспортные средства, улучшать качество сырья и топлива, внедрять высокоэффективные установки для очистки промышленных и других выбросов.

В Конституции Союза Советских Социалистических Республик записано: «В интересах настоящего и будущих поколений в СССР принимаются необходимые меры для охраны и научно обоснованного, рационального использования земли и ее недр, водных ресурсов, растительного и животного мира, для сохранения в чистоте воздуха и воды, обеспечения воспроизводства природных богатств и улучшения окружающей человека среды» (ст. 18).

С января 1981 г. вступил в действие «Закон об охране атмосферного воздуха в СССР», который предусматривает установление предельно допустимых концентраций и выбросов вредных веществ (ПДК. и ПДВ), разработку планов мероприятий по охране атмосферного воздуха и контроля за их соблюдением, нормативы расчетов ПДВ и выдачу разрешения на выброс, регулирование загрязнений, а также участие общественных организаций в охране атмосферного воздуха. На защиту атмосферы в СССР расходуются крупные средства, направляемые как на сооружение и реконструкцию газоочистных установок, так и на создание новых технологических процессов и агрегатов, более полно поглощающих и использующих побочные продукты производства и резко сокращающих вредные выбросы в окружающую среду. Придавая исключительную важность совершенствованию всего дела охраны природы. Центральный Комитет КПСС и Совет Министров СССР приняли постановление от 7 января 1987 г. «О коренной перестройке дела охраны природы в стране», которым предусмотрена необходимость образования союзно-республиканского Государственного комитета СССР по охране природы (Госкомприрода СССР)

В нашей стране воздушный бассейн находится под охраной специальных законов, неуклонное выполнение которых контролируется Государственной санитарной инспекцией и Междуведомственной инспекцией технического надзора за работой газо-очистных и пылеулавливающих установок, которые имеют широкие права и полномочия.

На долю предприятий черной и цветной металлургии приходится около 20--25 % общих вредных выбросов в атмосферу, а в районах расположения крупных металлургических заводов и комбинатов -- более 50% всего количества загрязнений. В связи с этим в отрасли проделана значительная работа по увеличению количества газоочистных установок на металлургических предприятиях и улучшению показателей их работы. В результате в некоторых городах и промышленных центрах удалось уменьшить или стабилизировать вредные выбросы при одновременном росте объема и интенсификации промышленного производства./ 23/.

В целях предотвращения загрязнения атмосферы в нашей стране разрабатываются нормативы и стандарты, направленные на защиту атмосферы от воздействия вредных выбросов промышленных предприятий. Основополагающими государственными стандартами в этом направлении являются следующие:

ГОСТ 17.2.1.01--76 (СТ СЭВ 1366--78) «Охрана природы. Атмосфера. Классификация выбросов по составу». Стандарт содержит классификацию выбросов по агрегатному состоянию, химическому составу, размеру частиц, массе вещества.

ГОСТ 17.2.1.04--77 «Охрана природы. Атмосфера. Метеорологические аспекты загрязнения и промышленные выбросы. Основные термины и определения». К числу основных стандартизованных терминов относятся: предельно допустимая концентрация (ПДК), предельно допустимый выброс (ПДВ), организованный выброс, неорганизованный выброс, неочищенный газ, очищенный газ, запыленность газа, степень очистки газа. Не допускаются термины: максимально допустимая концентрация, эмиссия, выпуск, грязный газ, чистый газ, коэффициент запыленности газа, эффективность очистки газа, коэффициент очистки газа.

ГОСТ 17.2.3.01--77 (СТ СЭВ 1925--79) «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов». Стандарт регламентирует принцип организации контроля, число и размещение постов наблюдения, программу и сроки наблюдения, характеристику загрязнения воздуха, правила отбора проб.

ГОСТ 17.2.3.02--78 «Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями». Стандарт устанавливает общие требования к расчету предельно допустимых выбросов (ПДВ) или временно согласованных выбросов (ВСВ), критерии качества атмосферного воздуха, порядок расчета и установление ПДВ (ВСВ), систему контроля за соблюдением ПДВ (ВСВ), формы отчетности.

ГОСТ 17.2.4.01--80 «Охрана природы. Атмосфера. Метод определения величины каплеуноса после мокрых пылегазоочистных аппаратов». Стандарт устанавливает методику отбора проб, устройство каплеприемников, необходимую аппаратуру, материалы и реактивы, подготовку к определению иона-индикатора, правила определения содержания ионов-индикаторов натрия, калия или кальция и обработки полученных результатов.

ГОСТ 17.2.4.02--81 (СТ СЭВ 2598--80) «Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ». Стандарт устанавливает общие требования к методам определения различных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. На основе этого стандарта должны разрабатываться стандарты на конкретные методы определения различных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

ГОСТ 17.2.4.03--81 (СТ СЭВ 2599--80) «Охрана природы. Атмосфера. Индофенольный метод определения аммиака». Стандарт устанавливает правила отбора проб, необходимую аппаратуру, материал и реактивы, правила подготовки и проведения анализа, методику обработки результатов.

ГОСТ 17.2.6.01--80 «Охрана природы. Атмосфера. Приборы для отбора проб воздуха населенных пунктов. Общие технические требования». Стандарт устанавливает общие технические требования к аспираторам для отбора проб воздуха населенных пунктов.

ГОСТ 17.2.1.03--84 «Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения». Стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения понятий в области контроля загрязнения атмосферы.



1. КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЗООЧИСТНЫХ АППАРАТОВ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ РАБОТЫ

1.1 Основы классификации газоочистных аппаратов

Наличие большого числа газоочистных аппаратов, весьма отличающихся друг от друга как по конструкции, так и по принципу действия, затрудняет точную их классификацию. По способу очистки существующие пылеуловители делят на группы сухой, мокрой и электрической очистки.

Для сепарации частиц пыли из газового потока в сухих аппаратах используют принципы инерции или фильтрования. В мокрых аппаратах это достигается промывкой запыленного газа жидкостью или осаждением частиц пыли на жидкостную пленку. В электрофильтрах осаждение происходит в результате сообщения частицам пыли электрического заряда. Вредные газообразные компоненты улавливают в аппаратах сорбционного типа.

В основу классификации газоочистных аппаратов, наиболее часто встречающихся на металлургических предприятиях, может быть положена схема, представленная на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Классификация пылеулавливающих аппаратов/ 23/



1.2 Оценка эффективности работы пылеуловителей

Работа пылеуловителей характеризуется степенью очистки , под которой понимают отношение количества уловленной пыли M к количеству пыли, поступающей в пылеуловитель М1:

, (1.1)

где М2 -- масса пыли, выходящей из пылеуловителя.

Величина, дополняющая степень очистки пылеуловителя до единицы, получила название степени проскока |:

= 1 - , (1.2)

Чаще всего эффективность сухого пылеуловителя определяют на основании замера концентрации пыли в газе до пылеуловителя z1 и после него z2.

(1.3)

где V1 и V2 -- расходы газа соответственно на входе в сухой пылеуловитель и выходе из него, отличающиеся на величину присоса воздуха в пылеуловитель.

Как следует из выражения (1.3), абсолютные значения расходов газа V1 и V2 находить не обязательно, достаточно знать их отношение V2/V1, которое можно определить по изменению концентрации какого-либо газообразного компонента, не вступающего в пределах пылеуловителя в реакции, например SO2. Заменяя отношение объемов обратным ему отношением концентраций SO2, получим

, (1.4)

Известно, что эффективность очистки для частиц пыли различных размеров неодинакова. В большинстве случаев лучше улавливается более крупная пыль. Например, кривые парциальных степеней очистки циклонов, построенные в вероятностно-логарифмических координатах для условий, при которых проводилось испытание, имеют вид, показанный на рис. 1.2. Под фракционной степенью очистки понимают массовую долю данной фракции, осаждаемую в пылеулавливающем аппарате. Фракционная степень очистки может быть найдена по рис. 1.2 как среднее значение парциальных степеней очистки частиц пыли, входящих в данную фракцию.

Зная фракционный состав пыли и фракционные степени очистки газа в пылеулавливающем аппарате (приведенные к условиям его работы), можно определить общую степень очистки газа в аппарате из выражения

. (1.5)

Степень очистки в значительной степени зависит от свойств пыли и параметров газового потока.



Рис. 1.2. Кривая парциальных степеней очистки в циклонах конструкции НИИОгаза при Dц=300 мм; п = 2670 кг/м3; d50 = 13 мкм; = 18,1*10-6 Па·с; w = 3,5 м/с (циклоны типа ЦН); w = 2 м/с (циклоны типа СДК-ЦН-33); w = 1,75 м/с (циклоны типа СК-ЦН-34)

При последовательном соединении нескольких пылеулавливающих аппаратов степени проскока через первый, второй и третий аппараты будут соответственно равны:

М2/М1=1-1; М3/М2=1-2; М4/М3=1-3, (1.6)

Следовательно, общая степень очистки в трех последовательно включенных аппаратах будет равна:

= 1- М4/М1 = 1- (1-1)(1-2)(1-3), (1.7)

В этом случае следует учитывать изменение фракционного состава пыли при переходе из аппарата в аппарат, что можно сделать по формуле

Ф1вых = Ф2вх = Ф1вх(1-'ф )/(1-1), (1.8)

где Ф1вх и Ф1вых - содержание данной фракции на входе в первый аппарат и на выходе из него, %;

'ф - фракционная степень очистки от данной фракции в первом аппарате;

1- общая степень очистки в первом аппарате.

Остаточную запыленность газа легко найти по начальной запыленности и степени проскока:

z2=z1(V1/V2). (1.9)

Зная z2, можно определить количество выбрасываемой пыли в атмосферу, которое является исходной величиной для расчета приземных концентраций пыли и потерь металла.



2. ОСАЖДЕНИЕ ПЫЛИ В КАМЕРАХ И ГАЗОХОДАХ

2.1 Движение частиц пыли в неподвижной среде

С момента начала движения частицы в вязкой среде возникает сила сопротивления этому движению Р, которая согласно закону Ньютона равна

P=CF(w2г/2), (2.1)

где С - аэродинамический коэффициент;

F - площадь проекций частицы на плоскость, нормальную к направлению движения, м2;

w - скорость движения частицы относительно среды, м/с;

г - плотность вещества окружающей среды, кг/м3.

Этот закон применим и в том случае, если частица неподвижна, а поток газа обтекает ее со скоростью w.

При движении частицы в неподвижной среде или обтекании неподвижной частицы потока газа возможны ламинарный и турбулентный режимы движения. В этом случае основной характеристикой режима движения является число Рейнольдса Re, определяемое, однако, не по диаметру газопровода, а по размеру движущейся частицы d и относительной скорости w:

Re = wd/ = wdг/.

Численное значение Re позволяет установить не только режим движения, но и численное значение аэродинамического коэффициента С (по эмпирическим зависимостям, проверенным практикой). Так, для областей с ламинарным, турбулентным режимом и промежуточной характерны соответственно следующие значения Re: <2; >500 и <500, значения С: 24/Re; 0,44; 18,5/Re0,6.

При ламинарном режиме для частиц сферической формы после подстановки в уравнение (2.1) F = d2/4 и развернутого значения величины аэродинамического коэффициента получим

. (2.2)

Этой формулой выражается закон Стокса, справедливый для ламинарного режима движения частицы сферической формы в однородной, не ограниченной стенками вязкой среде.

В наиболее простом случае, когда частица движется вниз под действием силы тяжести с возрастающей скоростью, вследствие возрастания силы сопротивления быстро наступает момент, когда обе эти силы приходят в равновесие. С этого момента частица начинает двигаться вниз с постоянной скоростью wв , которую легко определить из уравнения равновесия:

, откуда, (2.3)

где ч и г - плотность соответственно частицы пыли и окружающей среды (газа);

wв -скорость витания (седиментации).

Очевидно, что wв можно рассматривать и как скорость направленного вверх вертикального потока газа, при которой данная частица будет удерживаться в занимаемом ею положении. Из сказанного следует, что масса частицы М в пределах применимости закона Стокса может быть выражена через скорость витания следующим образом:



, (2.4)

Решая уравнение (2.3) относительно диаметра частицы, получим

. (2.5)

Данное выражение показывает, что при постоянной плотности г и вязкости среды каждой скорости витания соответствует свой размер частиц той или иной плотности (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Номограмма для определения скорости витания в воздухе частиц пыли размером 2-100 мкм.

2.2 Осаждение частиц пыли в камерах и газоходах

В осадительных камерах выпадение частиц пыли из газового потока происходит под действием сил гравитации. Эффективность осаждения в значительной мере определяется временем пребывания частиц в камере, что вызывает необходимость увеличения размеров камеры. В наиболее неблагоприятных условиях находятся частицы под потолком камеры; им для осаждения нужно пройти наибольший путь, равный высоте камеры Н (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема пылеосадительной камеры.

При приближенном расчете осадительных камер принимают, что частицы движутся вдоль камеры со скоростью wп, равной скорости газового потока wг, и одновременно опускаются вниз со скоростью, равной скорости витания wв. Для осаждения частица должна достичь дна раньше, чем газовый поток вынесет ее из камеры, поэтому время осаждения частицы t=H/wB не должно превышать времени ее пребывания в камере t1=L/wr:

H/wB ?L/wг . (2.6)

Выражая скорость газа через расход Vг, деленный на площадь поперечного сечения камеры НВ, получим H/wB = LHB/Vг, откуда следует, что

Vг = LBwB = LB(d2чg/18). (2.7)

Из формулы (2.7) находят предельное количество газа, которое можно пропустить через камеру при условии осаждения частиц диаметром d.

Решая обратную задачу, можно найти диаметр частиц, которые будут осаждаться при расходе газа Vг:

. (2.8)

Формулы (2.7) и (2.8) показывают, что решающую роль при осаждении играет площадь дна камеры, увеличение которой существенно улучшает условия осаждения. Уменьшение высоты камеры без увеличения площади дна ее ничего не дает, так как одновременно уменьшается площадь поперечного сечения камеры, а, следовательно, растет скорость газа и сокращается время пребывания частицы в камере. Данные формулы справедливы лишь при условии ламинарного режима движения в осадительных камерах. Вследствие низкой эффективности и больших размеров эти камеры в настоящее время почти не применяются.

Процессы осаждения, происходящие в пылевых камерах, наблюдаются и в горизонтальных газоходах. Однако в этих условиях осаждение пыли в большинстве случаев нежелательно, поэтому скорости в газоходах принимают значительно более высокими (18--20 м/с), чтобы обеспечивались турбулентный режим движения и унос даже крупных частиц, а также экономия металла при изготовлении газоходов.



3. ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩИЕ АППАРАТЫ С ПРОМЫВКОЙ ГАЗА ЖИДКОСТЬЮ

В зависимости от способа диспергирования жидкости пылеулавливающие 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.

3.1 Скрубберы Вентури

Работа скрубберов Вентури основана на дроблении воды турбулентным газовым потоком, захвате каплями воды частиц пыли, последующей их коагуляции и осаждении в каплеуловителе 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.



Рис. 8.5. Скруббер Вентури: а -- общий вид; б -- нормализованная труба Вентури. 1 -- конфузор; 2 --горловина; 3 -- диффузор; 4 -- подача воды; 5 -- каплеуловитель

Скрубберы Вентури могут работать с высокой эффективностью: = 96Ч-98 % 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/м3. При работе в режиме тонкой очистки от высокодисперсных пылей скорость газов в горловине должна поддерживаться в пределах 100--150 м/с, а удельный расход воды -- в пределах 0,5-- 1,2 дм3/м3. Это обусловливает необходимость большого перепада давления ((р = 10--20 кПа) и, следовательно, значительных 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.

Дробление жидкости и захват пыли каплями в трубе Вентури. При 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 dк:

, (8.13)

где -- коэффициент поверхностного натяжения, н/м; г -- плотность газа, кг/м3; wг -- скорость газа относительно капли, м/с; С -- константа (С1).

Наиболее точная и достоверная формула для определения среднего диаметра капель предложена японскими исследователями Нукияма и Таназава на основе большого количества тщательно проведенных экспериментов;

, (8.14)

где ж -- плотность жидкости, кг/м3; ж -- динамический коэффициент вязкости жидкости, Па·с; Vг и Vж-- объемные расходы газа и жидкости, м3/с

Границу устойчивости капли определяет критическое значение критерия Вебера We=г·wг2·l/, характеризующего отношение инерционных сил газового потока к силам поверхностного натяжения. При We>Weкр капля теряет устойчивость и начинает дробиться, при We<Weкр дробления капли не происходит. Данные о критическом значении We противоречивы; по-видимому, Weкр=5ч12.

При подаче орошающей жидкости в трубу Вентури ее начальная скорость незначительна. За счет сил динамического давления газового потока капли одновременно с дроблением получают значительные ускорения и в конце горловины приобретают скорость, близкую к скорости газового потока. В диффузоре скорости газового потока и капель падают, причем вследствие сил инерции скорость капель превышает скорость газового потока. Поэтому захват частиц каплями наиболее интенсивно идет в конце конфузора и в горловине, где скорость газа относительно капли особенно значительна и кинематическая коагуляция протекает наиболее эффективно.

Огромная скорость протекания процессов дробления капель, изменение скоростей капель и пыли, частичное испарение капель и конденсация паров в весьма малом объеме трубы Вентури (в основном в горловине) и наложение этих процессов друг на друга чрезвычайно осложняют создание теории работы этого аппарата.

Теплообмен, в трубе Вентури. Если газ охлаждается в трубе Вентури, то, пренебрегая потерями в окружающую среду (не более 3--5%), тепловой баланс можно выразить следующим равенством:

Q1 = Q2 + Q3, (8.15)

где Q1 -- тепло, отдаваемое газом, кВт; Q2 -- тепло, затрачиваемое на нагрев орошающей жидкости от начальной температуры Tн до конечной температуры Тк, кВт; Q3 -- тепло, затрачиваемое на испарение части орошающей жидкости, кВт.

Тепло, отдаваемое газом,

, (8.16)

где Vо.с-- объемный расход сухих газов, м3/с; ср -- теплоемкость сухих газов, кДж/(м3·°С); Т1 и Т2-- начальная и конечная температуры газа, °С; х1-- начальное объемное влагосодержание газа, кг/м3; i1 и i2 -- начальная и конечная энтальпии водяного пара, кДж/кг.

Тепло, затрачиваемое на нагрев орошающей воды при условии, что она нагревается до температуры мокрого термометра Тм:



, (8.17)

где V2 -- объем газов на выходе, м3/с; m -- удельный расход воды, рассчитанный по условиям выхода, кг/м3; iн, iк -- начальная и конечная энтальпии воды, кДж/кг.

Тепло, затрачиваемое на испарение части подаваемой воды,

, (8.18)

где ц -- коэффициент испарения.

Подставив развернутые выражения в уравнение теплового баланса, можно решить его методом последовательного приближения относительно любой интересующей нас величины.

Температуру газов на выходе из трубы Вентури можно определить по следующей эмпирической зависимости, справедливой в пределах скоростей газов в горловине м/с, при удельных расходах воды m = 0,61,3 кг/м3 и начальной температуре газов T1= 100900 °С:

Т2= (0,133 -- 0,041m)T1 + 35. (8.19)

НИИОгазом предложено оценивать эффективность теплообмена в трубах Вентури с помощью условного коэффициента теплопередачи Кусл. отнесенного к единице массового расхода газа:

, (8.20)

где Q -- количество отдаваемого газом тепла, Вт; Т -- средняя разность температур между газом и водой, оС; Мг -- массовый расход газа, кг/с.

Величину условного коэффициента теплопередачи в пределах скоростей газа w2=17ч160 м/с и удельных расходов воды m = 0,12ч4,0 кг/м3 можно определять по следующей эмпирической зависимости: . Численные значения коэффициентов могут быть приняты приближенно равными: А = 0,05ч0,07; В = 0,51; С = 0,71.

3.2 Организация орошения труб Вентури

По способу подачи жидкости трубы Вентури, применяемые в металлургии, делят на три группы: а) с форсуночным орошением (рис. 8.6, а); б) с пленочным орошением (рис. 8.6, б); в) с периферийным орошением (рис. 8.6, в).

Рис. 8.6. Способы орошения труб Вентури: а -- форсуночное орошение; б -- пленочное орошение; в -- периферийное орошение. 1 -- форсунка; 2--конфузор; 3--горловина; 4--камера для воды; 5--уступ; 6 -- диффузор.

При центральной подаче воды (рис. 8.6, а) форсунку устанавливают на расстоянии (1--1,5)d1 перед конфузором. Максимальный диаметр зоны орошения форсунки не должен превышать 500 мм; при больших диаметрах газопровода можно устанавливать несколько форсунок. Расход воды на форсунку определяют по формуле:

Vв =mVг/n, (8.21)

где n -- число форсунок.

Диаметр отверстия форсунки dф, находят из выражения

, (8.22)

где -- коэффициент расхода воды приближенно равен 0,73; р -- давление воды перед форсункой (не менее 150 кПа); в -- плотность воды, кг/м3.

Периферийную подачу жидкости применяют в трубах Вентури как круглого, так и прямоугольного сечения. Такая подача позволяет организовать более равномерное орошение в трубах больших размеров, особенно прямоугольных, через отверстия с двух противоположных сторон, расположенных в шахматном порядке. Необходимое число отверстий п для ввода воды (диаметром do) приближенно может быть определено по следующей формуле:

, (8.23)

где а -- ширина горловины прямоугольной трубы Вентури; и и -- кинематические коэффициенты вязкости соответственно газа и жидкости.

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 орошающих устройствах.

При пленочном орошении подаваемая вода непрерывно стекает по стенкам конфузора, образуя возобновляющуюся пленку (рис. 8.6, б). Дробление пленки на капли происходит за счет энергии высокоскоростного потока газа. Основным преимуществом пленочного орошения являются 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.

Различные типы скрубберов Вентури. Представляют интерес так называемые эжекторные скрубберы Вентури, в которых основная доля энергии, затрачиваемой на очистку газа, подводится к орошающей жидкости через расположенную в конфузоре форсунку под давлением 0,6--1,2 МПа и выше. Энергия высокоскоростной струи жидкости расходуется, с одной стороны, на эжектирование и транспортировку газа через аппарат, а с другой -- на очистку газа. При соответствующих давлениях и расходах орошающей жидкости можно не только довести до нуля гидравлическое сопротивление аппарата, но и создать положительный напор. В промышленной практике имеются примеры работы эжекторных скрубберов без дымососов с выбросом очищенных газов непосредственно в дымовую трубу. Скорость газового потока в сечении горловины (камеры смешения) рекомендуется выбирать в пределах 10--35 м/с, а длину камеры смешения -- около трех ее диаметров. Скорость истечения жидкости из форсунки в эжекторных скрубберах значительно выше, чем в скрубберах Вентури обычного типа.

Разработан типоразмерный ряд эжекторных скрубберов типа СЭЖ производительностью от 50 до 5000 м3/ч (рис. 8.7). Гидродинамическая характеристика эжекторного скруббера приведена на рис. 8.8. Максимально возможное разрежение, создаваемое системами этого типа, 0,6 кПа. Для сокращения удельных расходов орошающей жидкости т рекомендуется увеличивать давление перед форсункой до 5--10 МПа. Перспективным представляется использовать для орошения эжекторных скрубберов перегретую воду, образующую при прохождении через сопло двухфазную систему пар -- жидкие капли.

Рис. 8.7. Эжекторный скруббер типа СЭЖ: 1-- корпус; 2 -- камера всасывания; 3 -- форсунка: 4-- сетчатый пылеуловитель; 5 -- камера смешения.

Рис. 8.8. Гидродинамическая характеристика эжекторного скруббера при различных давлениях нагнетателя: 1 -- 700 кПа; 2 -- 566 кПа; 3 -- 420 кПа; 4 -- 280 кПа; 5 -- 140 кПа

Для установок с изменяющимся во времени расходом газа применяют трубы Вентури с регулируемым сечением горловины, позволяющие сохранять в горловине оптимальную скорость, несмотря на колебания расхода газа. НПО «Энергосталь» разработана конструкция такой трубы с поворотными лопастями (рис. 8.9, а). Предложены конструкции, в которых изменение сечения горловины осуществляется с помощью возвратно-поступательного движения конической вставки, размещенной в конфузоре или диффузоре (рис. 8.9, б). Существуют и другие конструкции, не получившие, однако, широкого распространения.

Рис. 8.9. Схемы прямоугольных и круглых труб Вентури с регулируемой горловиной: а -- с поворотными лопастями; б -- с конической вставкой

Трудности организации орошения крупных труб Вентури круглого сечения вызвали необходимость создания групповых компоновок, состоящих из нескольких параллельно работающих труб. Широкое распространение получила групповая компоновка из шести--восьми труб Вентури, позволяющая вести наблюдение за каждой трубой и регулировать ее работу. Иногда применяют батарейные компоновки из труб диаметром 90 мм с общим орошением для всей батареи.

Трубы Вентури с регулируемой прямоугольной горловиной большого сечения достаточно хорошо зарекомендовали себя на практике. Во избежание излишне больших размеров и в целях некоторого резервирования в большинстве случаев устанавливают две трубы, работающие параллельно с не полностью открытой горловиной. При выходе из строя одной трубы другая может работать с повышенной пропускной способностью.

При улавливании высокодисперсных пылей применяют компоновки с последовательным включением двух труб с прямоугольной регулируемой горловиной. При этом первая по ходу газов труба работает с малым перепадом давления, подготавливая газы к очистке, а вторая -- в режиме тонкой очистки. Такие схемы широко применяют при очистке газов конвертерного и ферросплавного производства.

Интересна предложенная французской фирмой «Ирсид-- Кафл» батарейная компоновка труб Вентури системы «Соливор», работающая с использованием конденсационного эффекта (рис. 8.10, а). Система состоит из четырех расположенных друг за другом ступеней (рис. 8.10, б), в каждой из которых размещено несколько низконапорных труб Вентури. Запыленный газовый поток поступает во входную камеру, где насыщается влагой вследствие орошения тонкораспыленной жидкостью. При этом происходит осаждение крупных частиц пыли. Насыщенные влагой газы поступают в трубы Вентури первой ступени. В конфузоре давление газа падает, что сопровождается испарением капель влаги, содержащихся в газе. В диффузоре вследствие увеличения давления происходит конденсация водяных паров на частицах пыли, которые быстро укрупняются и осаждаются с помощью грубораспыленной воды. Освобожденные от укрупненных частиц газы направляются во вторую ступень, где процесс повторяется, и т.д. Четырех ступеней оказывается достаточно, чтобы частицы пыли средним диаметром 0,3 мкм улавливались на 99,9 %



Рис. 8.10. Конденсационная система труб Вентури («Соливор»): 1 -- форсунка тонкого распыления; 2 -- форсунка грубого распыления; 3 -- резервуар-отстойник; 4 -- вывод крупных частиц; 5 -- вывод мелких частиц.

Гидравлическое сопротивление аппарата составляет ~4000 Па, однако он требует большого расхода воды высокого качества и очень тонкого распыления, сопровождаемого значительными затратами энергии. Поэтому экономическая выгода не столь велика.

3.3 Расчет скрубберов Вентури

Определение эффективности. В настоящее время наиболее часто расчет эффективности проводят на основе энергетического метода

Определение гидравлического сопротивления. Потеря давления в трубе Вентури зависит от скорости газов в горловине wг и удельного расхода воды m и определяется как сумма двух слагаемых:

ро = рс + рж, (8.24)

где рс -- гидравлическое сопротивление сухой трубы {без орошения), исчисляемое по известной формуле

, (8.25)

Здесь с -- коэффициент сопротивления сухой трубы (круглого и прямоугольного сечения). При длине горловины lг = 0,15 d2; с = 0,12ч0,15; wг -- скорость газа в горловине трубы при рабочих условиях, м/с; г--плотность газа при рабочих условиях, кг/м3.

Для труб круглого или прямоугольного сечений с удлиненной горловиной в пределах 10·d2 lг 15·d2 и скоростей в горловине до 150 м/с коэффициент сопротивления

, (8.26)

где Ма -- число Маха; Ma = w2/wзв, здесь wзв -- скорость звука.

Гидравлическое сопротивление, обусловленное введением жидкости, подсчитывают по формуле

, (8.27)

Коэффициент ж определяют из выражения

, (8.28)

где А и (1+В) -- эмпирические коэффициенты (табл. 8.1).

Таблица 8.1. Значения коэффициентов А и (1 + В) /23/

Способ подвода орошения	Скорость газов в горловине, м/с	Длина горловины, м	Коэффициенты
			А	1 + В
Центральны и пленочный в конфузор	>80 <80	(0,15-12,0)·dэ	1,68·(lг/dэ)0,29 3,49·(lг/dэ)0,266	1-1,12·(lг/dэ)0,045 1-0,98·(lг/dэ)0,026
Центральный перед конфузором или орошение площади перед батареей труб Вентури	40-150	0,15·dэ	0,215	-0,54
Периферийный в конфузор перпендикулярно газовому потоку	>80 <80	0,15·dэ	13,4 1,4	0,024 -0,316
Центральный в конфузор трубы Вентури оптимальной конфигурации	40-150	0,15dэ	0,63	-0,3

Выбор и расчет каплеуловителей. Наиболее часто в качестве каплеуловителей применяют прямоточные циклоны или центробежные скрубберы системы ВТИ. Необходимый диаметр каплеуловителя выбирают исходя из условной скорости в циклоне wц, которая должна находиться в пределах 2,5--4,5 м/с и объемного расхода газа Vг:

(8.29)

Активная высота каплеуловителя Hц в зависимости от скорости газа в циклоне принимается равной:

wц,м/с	2.5--3	3-3,5	3,5--4,5	4,5--5,5
Hц(в долях Dц)	2,5	2,8	3,8	4,5

Гидравлическое сопротивление каплеуловителя

(8.30)

Для прямоточного циклона = 30ч33, для циклона типа ЦН-24 с разрывом в выхлопной трубе = 70 в циклоне принимается равной плотности газа на выходе из трубы Вентури.

Таким образом, общее гидравлическое сопротивление скруббера Вентури ро равно сумме сопротивлений трубы Вентури рт и каплеуловителя рк

ро = рт + рк. (8.31)

Унифицированные типоразмерные ряды скрубберов Вентури. Аэродинамически оптимальными являются следующие соотношения размеров труб Вентури круглого сечения, в соответствии с которыми эти трубы нормализованы (см. рис. 8.5, б): длина горловины l2 = 0,I5·d2 (d2 -- диаметр горловины); угол сужения конфузора б1 = 25ч28, длина конфузора l1 = (d1 - d2)/2·tg(б1/2),угол расширения диффузора б2 = 6ч8o, длина диффузора l3 = (d3 - d2)/2·tg(б2/2), диаметры входного и выходного сечений конфузора и диффузора d1 и d3 принимают равными диаметрам подводящего и отводящего трубопроводов.

Однако в промышленности при малых скоростях газа и мелкодисперсной пыли иногда применяют трубы Вентури с удлиненной горловиной l2 = (3ч5)·d2, что обеспечивает повышенную эффективность.

Для очистки запыленных технологических газов НИИОгазом разработаны два типоразмерных ряда скрубберов Вентури: ряд прямоточных высоконапорных аппаратов типа ГВПВ (газопромыватели Вентури, прямоточные, высоконапорные) (рис. 8.11) и ряд кольцевых аппаратов с регулируемым сечением горловины типа СВ. Для обоих типов аппаратов концентрация пыли на входе не должна превышать 30 г/м3, а температура 400 °С.



Рис. 8.11. Труба Вентури типа ГВПВ: 1 -- диффузор,; 2 -- горловина; 3 -- конфузор; 4 -- подвод орошающей жидкости.

В основу типоразмерного ряда ГВПВ положены нормализованная труба круглого сечения с указанными выше соотношениями размеров и малогабаритный прямоточный циклон типа КЦТ (рис. 8.12). Подача орошающей жидкости производится в конфузор трубы Вентури с помощью одной или нескольких цельнофакельных форсунок. Удельный расход воды может изменяться от 0,5 до 2,5 дм3/м3, а величина гидравлического сопротивления от 6 до 12 кПа. Скорость газа в каплеуловителе 4--5,6 м/с; при этом его гидравлическое сопротивление составляет порядка 350 Па, а конечная концентрация капельной влаги находится в пределах 20--40 мг/м3. При эксплуатации труба Вентури может устанавливаться в любом положении (вертикально, горизонтально, наклонно). Основные технические данные ряда ГВПВ приведены в табл. 8.2 и 8.3, а эксплуатационные показатели на рис. 8.13.

Рис. 8.12. Каплеуловитель типа КЦТ: 1 -- входной патрубок; 2 -- корпус; 3 - выходной патрубок.

Рис. 8.13. Производительность труб Вентури типа ГВПВ при различном гидравлическом сопротивлении; а -- 6 кПа; 6 -- 8 кПа; в -- 10 кПа; г -- 12 кПа.



Таблица 8.2. Технические характеристики аппаратов типа ГВПВ

Типоразмер	Площадь сечения горловины, м2	Производительность (по условиям выхода), м3/ч	Основные размеры, мм	Масса, кг
			d1	d2	d3	h	H
ГВПВ-0,006	0,006	1700-3500	273	85	219	12	1850	70
ГВПВ-0,010	0,010	3100-6500	377	115	325	17	2500	120
ГВПВ-0,014	0,014	4140-8400	400	135	377	20	2940	150
ГВПВ-0,019	0,019	5590-11340	480	155	400	24	3140	175
ГВПВ-0,025	0,025	7450-15120	600	180	480	27	3790	257
ГВПВ-0,030	0,030	9320-18900	630	200	530	30	4025	310
ГВПВ-0,045	0,045	13800-2800	720	240	630	35	4620	420
ГВПВ-0,060	0,060	18630-37800	900	280	720	40	5425	560
ГВПВ-0,080	0,080	23460-47600	1000	320	820	50	5940	675
ГВПВ-0,100	0,100	32430-65800	1120	370	1000	55	7240	975
ГВПВ-0,140	0,140	41400-8400	1320	420	1120	65	8140	1200
Примечания: 1. Температура газа до 400 °С. 2. Давление жидкости перед форсункой 0,08 -- 0,98 МПа. 3. Удельный расход орошающей жидкости 0,5--2,5 дм3/м3.

Таблица 8.3 Технические характеристики циклона типа КЦТ

Типоразмер	Внутренний диаметр D,мм	Полная высота Н,мм	Производительность, м3/ч	Масса, кг
КЦТ-400	400	1210	1700	85
КЦТ-500	500	1750	3100-3890	154
КЦТ-600	600	2000	3890-5600	168
КЦТ-700	700	2220	5600-7625	218
КЦТ-800	800	2462	7625-9960	268
КЦТ-900	900	2754	9960-12600	332
КЦТ-1000	1000	3004	12600-15560	408
КЦТ-1200	1200	3557	15560-22410	708
КЦТ-1400	1400	4107	22410-30500	908
КЦТ-1600	1600	4607	30500-39840	1158
КЦТ-1800	1800	5208	39840-50420	1558
КЦТ-2000	2000	5758	50420-65245	1828
КЦТ-2200	2200	6408	62245-75315	2268
КЦТ-2400	2400	6908	75315-84000	2648

Унифицированный типоразмерный ряд скрубберов Вентури типа СВ с кольцевым сечением горловины объединяет аппараты двух модификаций. Первая модификация (рис. 8.14) охватывает четыре типоразмера аппаратов производительностью от 2 до 50 тыс. м3/ч. В аппаратах этой модификации предусмотрена регулировка сечения горловины с помощью перемещения вверх и вниз конического обтекателя с углом раскрытия 7°. Труба-распылитель имеет на диффузоре закручивающую поток розетку и устанавливается внутри центробежного каплеуловителя. Максимальное сечение горловины -- при нижнем положении обтекателя, минимальное -- при верхнем. Орошающая жидкость подается через форсунку с рассекающим конусом, установленную на уровне верхней кромки конфузора. Требуемый уровень гидравлического сопротивления обеспечивается за счет изменения скорости газа в кольцевой горловине в пределах 100--200 м/с и удельного расхода жидкости от 0,5 до 3,5дм3/м3. Вторая модификация кольцевых скрубберов Вентури имеет эллиптический (плоский) обтекатель и рассчитана на производительность от 50 до 500 тыс. м3/ч. Скруббер Вентури комплектуется из трубы-распылителя с регулируемым сечением горловины и отдельно стоящих (одного или двух) циклонов-каплеуловителей (рис. 8.15). В качестве каплеуловителя используется циклон с нижним подводом газа и концентрически расположенным в нижней части коническим центробежным завихрителем. Подача орошающей жидкости производится в конфузор трубы Вентури с помощью эвольвентных форсунок, равномерно распределенных по периметру конфузора. Изменение гидравлического сопротивления аппарата от 4 до 12 кПа обеспечивается регулировкой скорости газа в сечении горловины от 80 до 180 м/с и изменением удельного расхода жидкости в пределах 0,5--3 дм3/м3. Основные технические характеристики кольцевых скрубберов Вентури типа СВ приведены в табл. 8.4.



Рис. 8.14. Скруббер Вентури типа СВ с коническим обтекателем: 1 -- форсунка; 2-- конфузор; 3-- горловина; 4 -- регулирующий конический обтекатель; 5 -- диффузор; 6 --направляющий патрубок; 7 -- центробежный завихритель; 8 -- корпус каплеуловителя; 9 -- люк.



Рис. 8.15. Скруббер Вентури типа СВ с эллиптическим (плоским) обтекателем: 1 -- труба-распылитель; 2 -- регулирующая вставка с эллиптическим обтекателем; 3 -- циклон-каплеуловитель; 4 -- конический центробежный завихритель.

Таблица 8.4. Технические характеристики кольцевых скрубберов Вентури типа СВ-Кк

Типоразмер	Объем очищаемых газов тыс м3/ч	Труба Вентури	Каплеуловитель	Масса, т
		Диаметр, мм	Ход обтекателя, мм	число	Диа-метр, м	Скорость, м/с
	Макс.	Мин.
СВ-Кк-150/90-800	7	2	150/90	250	1	0,8	5,0/1,4	1,1
СВ-Кк-210/120-1200	15	7	210/120	250	1	1,2	5,0/2,3	1,9
СВ-Кк-300/180-1600	30	15	300/180	350	1	1,6	5,0/2,5	3,7
СВ-Кк-400/250-2200	50	30	400/250	350	1	2,2	5,0/3,0	6,6
СВ-Кк-900/820-1600	80	50	900/820	150	1	1,6	11,0/6,9	8,1
СВ-Кк-1020/920-2000	120	80	1020/920	185	1	2,0	10,6/7,1	10,7
СВ-Кк-1150/1020-2400	180	120	1150/1020	212	1	2,4	11,0/7,4	14,2
СВ-Кк-1380/1120-2000	240	160	1380/1220	245	2	2,0	10,6/7,1	20,0
СВ-Кк-1620/1420-2400	340	240	1620/1420	350	2	2,4	10,4/7,4	27,0
СВ-Кк-1860/1620-2800	500	340	1860/1620	400	2	2,8	11,3/7,7	34,0
1 В числителе -- горловины, в знаменателе -- обтекателя. 2 В числителе -- максимальная, в знаменателе -- минимальная.

Скрубберы типа МС-ВТИ. Центробежные скрубберы системы ВТИ предназначены для улавливания золы после паровых котлов энергоблоков мощностью до 200 МВт. В скрубберах Вентури типа МС-ВТИ (рис. 8.16) мокропрутковая решетка заменена трубой Вентури, установленной на входном тангенциально расположенном патрубке центробежного скруббера. Углы раскрытия диффузора и конфузора трубы-распылителя приняты соответственно равными 12 и 60°. Перед конфузором имеется цилиндрический участок, рассчитанный на скорость газа порядка 20 м/с. Наклон трубы-распылителя к горизонту 8° обеспечивает сток воды в корпус центробежного скруббера. Ряд скоростных золоуловителей разработан ВТИ (табл. 8.5).

Рис 8.16. Скоростной золоуловитель типа МВ-ВТИ: 1 -- каплеуловитель; 2 -- труба - распылитель; 3 -- форсунки.



Таблица 8.5. Технические характеристики скоростных золоуловителей типа МС-ВТИ

Типоразмеры	Диаметр аппарата, м	Полная высота корпуса, м	Длина трубы- распылителя, м	Номинальная производи-тельность, тыс. м3/ч	Расход воды на орошение корпуса, т/ч	Масса аппарата, т
МС-ВТИ-2800	2,8	9,66	2,95	90	4,4	7
МС-ВТИ-3000	3,0	10,32	3,27	108	4,7	8
МС-ВТИ-3200	3,2	10,98	3,51	125	5,0	9,1
МС-ВТИ-3600	3,6	12,29	3,74	160	5,7	11,5
МС-ВТИ-4000	4,0	13,61	4,13	200	6,3	14,2
МС-ВТИ-4500	4,5	15,25	4,69	250	7,0	18,0

В скоростных золоуловителях типа МС-ВТИ скорость газов в горловине трубы распылителя составляет 50--55 м/с, удельный расход воды в трубе Вентури 0,12--0,18 дм3/м3, гидравлическое сопротивление аппарата 0,8--1,1 кПа; степень очистки газов от золы 95--97%- Удельный расход электроэнергии на очистку газов 1,2--1,5 мДж/(ч·м3), а удельная стоимость аппарата 70--110 руб./(1000 м3·ч).

Для расчета аппаратов типа МС-ВТИ разработана специальная методика [6], однако эффективность можно определить применяя энергетический метод. При расчете гидравлического сопротивления аппарата коэффициент сопротивления можно принимать равным для трубы Вентури 0,25--0,4 (отнесен к скорости в горловине) и для каплеуловителя 2--3 (отнесен к скорости входа).



4. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ХОЗЯЙСТВО МОКРЫХ ГАЗООЧИСТОК

4.1 Брызгоунос и сепарация капель из газового потока

Газы, выходящие после очистки из мокрых пылеуловителей, всегда содержат некоторое количество влаги. Эта влага может присутствовать в газах в виде паров, смешанных с газом, а также в виде капель, взвешенных в газе.

Капельный унос вреден; он вызывает коррозию и эрозию оборудования и трубопроводов, а также способствует образованию в различных участках газового тракта отложений, нарушающих нормальную работу установки. Поэтому почти каждый пылеулавливающий аппарат мокрого типа снабжают сепаратором влаги, т.е. каплеуловителем.

При улавливании капель используют те же методы, что и при улавливании твердых частиц, однако при улавливании капель положение облегчается тем, что размеры капель воды, выносимых из мокрых пылеуловителей, обычно значительно превышают размеры мелкодисперсной пыли. В то же время при осаждении капли сразу коалесцируют и отводятся из сепаратора в виде потока жидкости, что значительно упрощает эксплуатацию. Вследствие этого для сепарации капель обычно используют инерционные методы улавливания.

Инерционные сепараторы. Для сепарации капель чаще всего используют насадки, составленные из различного рода элементов, которые устанавливают на выходе из пылеулавливающего аппарата. Эти элементы (рис. 10.5) образуют слой толщиной 100--200 мм; они устанавливаются наклонно или вертикально, чтобы уловленные капли стекали по ним в сторону вывода жидкости из аппарата.



Рис. 10.5. Элементы сепарационных устройств: а, б -- горизонтальные, жалюзийные; в -- прямоточный сепаратор Карбейта; г -- гофрированные вязаные сетки; д -- уголковые; е -- вертикальные жалюзийные; ж -- швеллерные.

Гидравлическое сопротивление Др, Па, сепараторов влаги рассчитывают по обычной для однофазных потоков формуле:

, (10.8)

где -- коэффициент сопротивления, который для различных сепараторов принимается на основе опытных данных.

Оптимальная скорость в свободном сечении сепаратора может быть найдена из выражения

, (10-9)

где Кс -- постоянный коэффициент, принимаемый на основе экспериментальных данных; г и ж -- плотности соответственно газа и жидкости, кг/м3.

Численные значения коэффициентов , и Кс для различных насадок могут быть приняты следующими:



		Кс
Сепаратор Карбейта	5,5	0,305
Гофрированные вязанные сетки (толщина 100 мм)	1,8	0,107--0,122
Жалюзийные сепараторы		0,122

Из испытаний насадок следует, что насадки из проволочных сеток обеспечивают максимальную эффективность при минимальном гидравлическом сопротивлении.

Циклонные сепараторы. В качестве пылеуловителей используют прямоточные циклоны и центробежные скрубберы типа ЦС-ВТИ, описанные выше. Для более тонкой очистки иногда применяют цилиндрические циклоны типа ЦН-24 с разрывом выхлопной трубы (рис. 10.6, а). В установках с двумя трубами Вентури после первой по ходу газов трубы часто устанавливают коленный сепаратор (рис. 10.6, б), работающий за счет инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на 90°. Для этого сепаратора не требуется специальное место, так как его диаметр равен диаметру газохода, но он способен улавливать только капли больших размеров.

Рис. 10.6. Типы сепараторов: а --циклонный; б -- коленный.

Центробежные сепараторы. В настоящее время широкое распространение получают центробежные каплеуловители (рис. 10.7), главным элементом которых является завихритель, состоящий из радиальных пластин, установленных под определенным углом к оси аппарата. Проходя через завихритель, находящийся во внутреннем патрубке, газовый поток приобретает вращательное движение, в результате которого капли жидкости за счет действия центробежных сил отбрасываются на стенку внутреннего патрубка. При выходе газа и жидкости из внутреннего патрубка жидкость отбрасывается на стенку внешнего патрубка и выводится из аппарата, а газ выходит из сепаратора.

Рис. 10.7. Центробежные каплеуловители: а -- с цилиндрическим завихрителем; б-- с коническим завихрителем: 1 - корпус; 2 -- кольцо; 3 -- лопатки; 4 -- карман.

Существуют два типа центробежных каплеуловителей: один с цилиндрическим (рис. 10.7, а), другой с коническим завихрителем (рис. 10.7, б). Конические завихрители менее металлоемки, обладают меньшим гидравлическим сопротивлением, но могут успешно работать при нагрузке по жидкости до 0,8 дм3/м3, в то время как цилиндрические завихрители работоспособны при нагрузках до 3 дм3/м3.

Соотношение ра...