6.3.2. Расчет форсуночного скруббера

При расчетах геометрических размеров скрубберов необходимо учитывать тепло-массообменные процессы, протекающие в аппарате. Количество тепла Q передаваемое в скруббере от газа воде (квт), пренебрегая потерями тепла, равно

- объемный расход сухих газов .

- теплоемкость сухих газов при постоянном давлении кДж/ м³ С.

и - начальная и конечная температура газа в градусах Цельсия или Кельвина.

- начальное влагосодержание газа кг/кг.

и - начальная и конечная энтальпия водяных паров , которую находят из выражения:

;

Необходимый расход воды на скруббер определяют по формуле:

,

где - коэффициент испарения воды (обычно )

i_п- энтальпия насыщенного пара кДж/кг

i_Н, i_К- начальная и конечная энтальпия воды кДж/кг

Объем скруббера определяют по формуле:

- средняя разность температур, обменивающихся теплом сред, определяется по формуле (51).

- коэффициент теплопередачи.

Для определения коэффициента теплопередачи, для приближенных расчетов можно использовать эмпирическое выражение:

и - массовый расход соответственно жидкости и газа, кг/с.

- средняя температура газов в скруббере,

Определив необходимый объем скруббера и зная скорость газов в скруббере можно определить необходимый диаметр скруббера и его высоту. При определении размеров скруббера необходимо учитывать, что оптимальное соотношение высоты скруббера к его диаметру: Н/Д = 2,5.

6.3.3.Пример расчета форсуночного скруббера

Задание. Найти расход воды, степень очистки и размеры полого форсуночного скруббера, предназначенного для охлаж­дения и очистки доменного газа при следующих исходных дан­ных: расход газа, поступающего на скруббер при рабочих усло­виях = 3730 м³/мин, барометрическое давление = 101,3 кПа, начальная температура газа , начальное влагосодержание газа Х₁= 50 г/м³, скорость газа в скруббере м/с, давление воды перед форсунками кПа, коэффи­циент испарения воды = 0,5, гидравлическое сопротивление скруббера по газу 150 Па.

Решение.

1.Объем сухих газов в скруббере при нормальных усло­виях, м³/с:

2. Температуру мокрого термометра, до которой можно охладить газ в скруббере, находим по таблице Приложения 4:

3.Начальное и конечное значения энтальпии водяных паров, содержащихся в газах, кДж/кг:

4. Количество тепла, отнимаемое от газов в скруббере, кВт:

где С_г=1,3 - теплоемкость сухого газа, кДж/м³

5. Средняя разность температур газа и. воды в скруббере, С:

где = 20° С - начальная температура воды; = 55° С - ко­нечная температура воды (принимается на 5... 10 градусов ниже температуры мокрого тер­мометра).

6. Расход воды на скруббер, кг/с:

где = 2778 кДж/кг - энтальпия насыщенного пара при сред­ней температуре газа в скруббере Т_ср = 180°С; = 84 кДж/кг - энтальпия воды при Т =20°С; =230 кДж/кт - энтальпия воды при Т=55°С.

7. Влагосодержание газа на выходе из скруббера, кг/м³:

8. Расход газа на выходе из скруббера при рабочих условиях:

9. Плотность газа на выходе из скруббера, кг/м³

10. Объемный коэффициент теплоотдачи в скруббере, рассчитанный по формуле, приведенной в учебнике \1\, Вт/м³ К:

11. Необходимый рабочий объем скруббера, м³:

12. Необходимый диаметр скруббера, м:

13.Необходимая активная высота скруббера, м:

.

14. Соотношение высоты и диаметра скруббера:

;

полученное значение близко к рекомендуемым данным [1].

15.Главный энергетический параметр скруббера, газа:

.

16. Число единиц переноса:

,

где В и - константы, зависящие от физико-химических свойств доменной пыли; выбираются в соответ­ствии с Приложением 6:

.

17.Степень очистки газа в скруббере: