Поправка Кенингема

d.106, м	0,003	0,01	0,03	0,1	0,3	1,0	3,0	10
C	90	24,5	7,9	2,9	1,57	1,16	1,03	1

За определяющий размер при расчете полых скрубберов принимают диаметр капли орошающей жидкости в пределах (0,6...1) 10^-3 м.

5) Определяют коэффициент захвата частиц определенных фракций η_i :

. (6.9)

При ψ_i = 150 величина превышает 0,995; при значениях ψ_i более 170 величину η_dri можно принимать равной 1.;

6) Определяют значения парциальных (фракционных) коэффициентов очистки для скрубберов с противоточным орошением по формуле:

(6.10)

а для скрубберов с поперечным орошением по формуле:

. (6.11)

В формулах (6.5) и (6.6) w_к - скорость осаждения капли, м/с; d_к - диаметр капли, м.

В полых газопромывателях устанавливаются форсунки грубого распыла, создающие капли диаметром (0,6...1) ^.10^-3 м. Скорость осаждения таких капель можно найти по диаграмме рис. 6.2.

Рис. 6.2. Скорость осаждения капель в полых газопромывателях.

7) По найденным парциальным (фракционным) коэффициентам очистки и заданному фракционному составу дисперсных загрязнителей определяют полный коэффициент очистки _общ, используя формулу (6.12), и обосновывают возможность применения полого скруббера или отказ от него.

, (6.12)

где g_i – массовая доля i-й фракции пыли.

Пример 6.1. Определить эффективность очистки пылегазового потока (воздуха) в полом скруббере и конечную концентрацию пыли в очищаемом воздухе по следующим исходным данным.

Расход очищаемого газа V = 60000 м³/час; температура газа t = 75 ⁰С;

начальная концентрация пыли С_н = 20 г/м³; плотность частиц пыли ρ_ч = 2800 кг/м³; загрязнитель: пыль смеси известняка и шлака; содержание SiO₂ – 28%; требуемая степень очистки: до ПДК (2 мг/м³).

Дисперсный состав пыли:

d, мкм	1,6	2,5	4,0	6,3	10
g, %	94	82,5	58	20	0,5

Решение.

1. Определяем необходимую эффективность очистки по формуле:

где С_к – концентрация пыли после очистки (С_к = 2^.10^-3 г/м³); С_н - начальная концентрация пыли.

.

2. Пересчитаем дисперсный состав из интегрального вида в дифференциальный по фракциям:

d1 = (1,6 + 0) / 2 = 0,8 мкм; d2 = (1,6 + 2,5) / 2 = 2,05 мкм; d3 = (2,5 + 4) / 2 = 3,25 мкм; d4 = (4 + 6,3) / 2 = 5,15 мкм; d5 = (6,3 + 10) / 2 = 8,15 мкм.

g1 = 100 – 94 = 6 %; g2 = 94 – 82,2 = 11,5 %; g3 = 82,5 – 58 = 24,5 %; g4 = 58 – 20 = 38 %; g5 = 20 – 0,5 = 19,5 %.

3. Рассчитаем медианный диаметр частиц d_m по формуле:

, мкм.

мкм.

4. Далее рассчитаем стандартное отклонение по формуле:

, мкм.

= 4,8.

5. Определяем основные размеры полого скруббера.

Принимаем: скорость газов в скруббере w = 1 м/с, перепад давления ΔP = 200…250 Па, величина удельного орошения m = 1∙10^-3, м³/м³ газа, диаметр капель d_к = 1^.10^-3 м, скорость осаждения капли w_к = 1,1 м/с (рис. 6.2).

Средняя площадь скруббера в сечении, перпендикулярном направлению потока газов:

F = V/w = 60000/3600^.1 = 16,667 м².

Радиус аппарата определяем по формуле:

м.

Диаметр аппарата: D = 2 R = 4,608 м.

Высота аппарата: h = 2,5∙D = 11,52 м.

6. Так как полученные размеры аппарата слишком велики, принимаем к установке 4 полых скруббера, тогда:

- площадь одного аппарата будет равна: F₁ = F/4 = 16,667/4 = 4,167 м²;

- радиус аппарата:

м;

- диаметр аппарата: D₁ = 2 R₁ = 2,32 м;

• высота аппарата: h₁ = 2,5∙D₁ = 2,5∙2,32 = 5,8 м.

7. Определяем расход жидкости на орошение:

L = m ∙V = 1∙10^-3∙16,667 = 0,0167 м³/с.

8. Определяем инерционные параметры ψ_i для фракций частиц заданного состава:

Ψ_i = d_i² ∙ρ_ч∙ w ∙ C_i^’/(18 ∙  ∙ l);

Ψ₁ = (0,8∙10^-6)²∙2800∙1∙1,25/(18∙19,3∙10^-6∙0,8∙10^-3) = 0,008.

Ψ₂ = (2,05∙10^-6)²∙ 2800∙1∙1,1/ (18∙19,3∙10^-6∙0,8∙10^-3) = 0,046.

Ψ₃ = (3,25∙10^-6)²∙2800∙1∙1,01/ (18∙19,3∙10^-6∙0,8∙10^-3) = 0,176.

Ψ₄ = (5,15∙10^-6)²∙2800∙1∙1/(18∙19,3∙10^-6∙0,8∙10^-3) = 0,267.

Ψ₅ = (8,15∙10^-6)²∙2800∙1∙1/ (18∙19,3∙10^-6∙0,8∙10^-3) = 0,669.

9. Определяем коэффициенты захвата частиц определенных фракций для противоточного орошения в скруббере:

η₁ = 0,008²/(0,008 + 0,35)² = 0,000499.

η₂ = 0,046²/(0,046 + 0,35)² = 0,0135.

η₃ = 0,107²/(0,107 + 0,35)² = 0,0548.

η₄ = 0,267²/(0,267 + 0,35)² = 0,187.

η₅ = 0,669²/(0,669 + 0,35)² = 0,43.

10. Определяем значения парциальных коэффициентов очистки для скрубберов с противоточным орошением:

;

_ф1 = 1 - exp = 1 – exp (- η₁ ∙ 20,8) =

= 1 – exp (- 0,000449 ∙ 16,63) = 0,01.

_ф2 = 1 – exp (- η₂ ∙ 20,8) = 1 – exp (- 0,0135 ∙ 16,63) = 0,245.

_ф3 = 1 – exp (- η₃ ∙ 20,8) = 1 – exp (- 0,0548 ∙ 16,63) = 0,68.

_ф4 = 1 – exp (- η₄ ∙ 20,8) = 1 – exp (- 0,187 ∙ 16,63) = 0,98.

_ф5 = 1 – exp (- η₅ ∙ 20,8) = 1 – exp (- 0,43 ∙ 16,63) = 0,99.

11. Определяем общий коэффициент очистки полого скруббера с противоточным орошением по формуле:

;

.

12. Определяем концентрацию пыли в газовом потоке после очистки в полом скруббере при общей эффективности очистки η_общ = 76 %.

С_к = С_н(1 - _общ) = 20^.(1 – 0,76) = 4,8 г/м³.

Вывод. Степень очистки воздуха от пыли в полом скруббере явн000000000000000000000000000000000000000000000о недостаточна, поскольку требуется очистить воздух до конечной концентрации 2 мг/м³. Следовательно, необходимо использовать более эффективный аппарат для пылеочистки или предусмотреть многоступенчатую схему очистки.