Рефераты | Рефераты по экологии | Очистка промышленных газов от газообразных и дисперсных примесей
Очистка промышленных газов от газообразных и дисперсных примесейКатегория реферата: Рефераты по экологии Теги реферата: контрольные работы 7 класс, собрание сочинений Добавил(а) на сайт: Рипсимия. Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | Следующая страница реферата |
(2) |
где Re0 v относительное число Рейнольдса газа; Reпл = 4G/nn ж v число Рейнольдса для пленки жидкости; n и nж v коэффициенты кинематической вязкости газа и жидкости.
Аналогичные уравнения получены для труб с регулярной искусственной шероховатостью. Величина коэффициента гидравлического сопротивления в зависимости от нагрузок по газу и жидкости и состояния пленкообразующей поверхности изменяется от 0.08 до 2.
Средняя толщина пленки жидкости, через которую рассчитывается скорость пленки, может быть рассчитана по уравнениям, представленным в обзорной работе [17] (другие известные уравнения не учитывают унос жидкости с поверхности пленки, и это приводит к получению завышенных значений толщины пленки при высоких нагрузках по газу, особенно при стекании пленки по поверхности с искусственной шероховатостью).
Показатель степени n в уравнении (1), в отличие от однофазного потока (n = 2) изменяется от 1.4 до 1.8 в зависимости от концентрации капель в ядре потока. Это обусловлено гашением турбулентных пульсаций дисперсными частицами и, как следствие, частичной ?ламинаризацией¦ потока.
Коэффициент массоотдачи при очистке от газообразных выбросов в пленке при изотермической абсорбции труднорастворимых газов в зависимости от расхода газа и жидкости и состояния пленкообразующей поверхности составляет 2Ч10-3v5Ч10-2 м/с [8]. Наибольшая интенсивность передачи массы при дисперсно-кольцевом режиме достигается при движении пленки по поверхности с винтовой крупномасштабной шероховатостью. При неизотермичном процессе в случае испарения жидкости с пленки значения коэффициентов массоотдачи снижаются на 20v50 %. Наличие растворимых поверхностно-активных веществ, снижающих поверхностное натяжение жидкости, приводит к уменьшению коэффициента массоотдачи на 10v30 %. Дополнительный искусственный срыв капель жидкости с поверхности пленки приводит к увеличению эффективности абсорбции. Следует отметить, что все существующие подходы к определению опытных значений коэффициента массоотдачи не учитывают наличие (поверхность) капель в дисперсно-кольцевом потоке, что в ряде случаев приводит к серьезным ошибкам и не позволяет установить истинные значения параметров процесса.
Исследование эффективности разделения. Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования прямоточных центробежных сепараторов показывают, что в общем случае эффективность центробежного разделения зависит от начальной концентрации дисперсной фазы, скорости потока, конструктивных особенностей и основных параметров сепаратора, а также характеристик распределения частиц по размерам. Эффективность работы прямоточных центробежных сепараторов, как и различных тепло- и массообменных аппаратов с центробежными сепарирующими элементами, в значительной степени определяется величиной уноса дисперсной фазы паровым или газовым потоком. В некоторых случаях унос может существенно снизить общую эффективность сепаратора.
Уравнение для расчета эффективности улавливания в случае движения закрученного потока газа с аэрозольными частицами в цилиндрическом канале без учета вторичного уноса получено в виде (рис. 3) [18]
|
h = 1 - exp(8tg2gЧSt`L), |
(3) |
где St = wzd2rd/(18mD) = wzt/D v критерий Стокса; t = d2rd/(18m) v время релаксации скорости частицы [19], `L = L/D v относительная длина канала сепаратора; wz v среднерасходная осевая скорость газа; d v размер частиц; rd v плотность дисперсной фазы; m v коэффициент динамической вязкости газа; g v угол закрутки потока.
Сложность гидродинамических процессов в турбулентном закрученном потоке делает строгое аналитическое решение задачи о центробежной сепарации дисперсных частиц с учетом вторичного уноса практически невозможным. Для этой цели можно использовать данные экспериментальных исследований о скорости уноса частиц с поверхности канала турбулентным потоком.
Рис. 3. Расчетная фракционная эффективность центробежного разделения без учета вторичного уноса:система воздух-вода при 20 ¦С, D = 30 мм, L = 300 мм, g = 45¦
В результате анализа процессов центробежной сепарации и вторичного уноса получена полуэмпирическая зависимость для расчета эффективности разделения в виде
|
|
(4) |
где a ¦ 0.01 v доля частиц, захватываемая турбулентным вихрем с поверхности канала [20, 21]; b = a/(270Ч75) ¦ 4.94Ч10-7 v коэффициент.
Расчетная зависимость (4) соответствует дан-ным экспериментальных исследований и наглядно показывает влияние на эффективность очистки газа конструктивных и технологических параметров (рис. 4).
При конденсационном разделении в центробежных сепараторах основным режимом течения двухфазного потока является дисперсно-кольце-вой режим, сопровождающийся течением пленки жидкости по стенке канала и спутным потоком газа или пара, несущего капли жидкости и твердые частицы.
Процесс разделения осуществляется в несколько основных этапов: насыщение аэродисперсного потока паром, конденсационное укрупнение частиц, выделение дисперсной фазы.
Аэрозольные частицы в парогазовой смеси выполняют роль активных центров конденсации, и при достижении соответствующих условий для начала процесса на их поверхности образуются сначала отдельные ядра конденсации (мелкие капли новой фазы), а затем сплошной слой жидкости, толщина которого в дальнейшем продолжает увеличиваться, приводя к укрупнению и утяжелению частиц. При этом смачиваемость и растворимость исходной частицы уже не играют существенной роли, так как конденсация фактически происходит на поверхности жидкого слоя.
Скорость конденсации и диаметр капли для стационарного случая (при постоянной температуре и давлении) и идеального пара можно рассчитать по уравнению Максвелла. При охлаждении парогазовой смеси, движущейся вдоль более холодной поверхности, происходит перенос тепла через прилегающий к ней пограничный слой газа, а затем и конденсация. Если в смеси имеется дисперсная фаза (жидкие или твердые аэрозольные частицы), то конденсация происходит не только на поверхности канала, но и на частицах. Соотношение между массами конденсата, образующегося на частицах и на охлаждаемой поверхности канала, зависит от величины пересыщения и концентрации в смеси дисперсной фазы. При большом количестве центров конденсации в потоке на них конденсируется значительно большее количество пара, чем на стенках канала [22]. Так, при численной концентрации частиц 108 м-3 на них образуется 99 % всего конденсата.
Расчеты и экспериментальные исследования показывают, что конденсационное укрупнение позволяет в обычных условиях увеличить размер частиц от 1 до 10v15 мкм. Конечный размер частиц в значительной степени определяется величиной поверхностной плотности теплового потока и при скорости газа более 30 м/с и численной концентрации более 1012 м-3 слабо зависит от скорости и начального размера, так как в этом случае объем конденсата, образовавшегося на каждой частице, гораздо больше первоначального объема самой частицы. Конденсационное укрупнение частиц в парогазовом потоке целесообразно проводить при сравнительно низких концентрациях дисперсной фазы (до 1012 м-3), высоких тепловых нагрузках и малых скоростях потока (до 30 м/с). При более высоких концентрациях небольшой объем жидкой фазы на каждой частице не может привести к ее ощутимому укрупнению. Увеличение скорости потока приводит к росту энергозатрат на проведение процесса при незначительном увеличении конечного размера частиц.
Механизм осаждения частиц на стенку канала в конденсационном центробежном сепараторе аналогичен другим прямоточным центробежным сепараторам, поэтому основные закономерности процесса аналогичны.
,