3.3. Расчет скруббера Вентури

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

Скруббер Вентури включает в себя трубу Вентури и прямоточный циклон-каплеуловитель (рис. 3).

Очищенный газ

5

Газ

Вода

Шлам

Рис. 3. Схема скруббера Вентури: 1 – конфузор; 2 – горловина; 3 – диффузор; 4 – оросительное устройство; 5 – каплеуловитель

Труба Вентури состоит из конфузора 1, служащего для увеличения скорости газа, оросительного устройства 4, горловины 2, в которой происходит осаждение частиц пыли на каплях воды, и диффузора 3, в котором протекают процессы коагуляции. В каплеуловителе 5 благодаря тангенциальному вводу газа создается вращение газового потока, вследствие чего смоченные и укрупненные частицы пыли отбрасываются на стенки и непрерывно удаляются из каплеуловителя в виде шлама.

Скрубберы Вентури могут работать с высокой эффективностью η = 96–98 % на пылях со средним размером частиц 1-2 мкм и улавливать высокодисперсные частицы пыли (до 0,01 мкм) в широком диапазоне начальной концентрации пыли в газе – от 0,05 до 100 г/м3.

18

При работе в режиме тонкой очистки скорость газов в горловине должна поддерживаться в пределах 100–150 м/с.

Расчет эффективности очистки мокрых пылеуловителей наиболее часто проводят на основе энергетического метода.

Главным энергетическим параметром мокрого пылеуловителя является суммарная энергия соприкосновения КТ, т. е. расход энергии на обработку жидкостью определенного объема газов в единицу времени.

Численную величину этого параметра определяют из следующего выражения, (кДж/1000 м3 газа):

распыляемой жидкости на входе в аппарат, Па; Vж и Vг – объемные расходы жидкости и газа, соответственно, м3/с.

В соответствии с энергетическим методом расчета эффективность очистки мокрого пылеуловителя может быть определена по формуле

где В и – константы, зависящие от физико-химических свойств и

дисперсного состава пыли.

При высоких степенях очистки оценку эффективности работы аппарата удобнее выражать не эффективностью очистки η, а числом единиц переноса Nч – понятием, используемым в теории тепло- и

пылеуловителей и дает результаты, подтверждаемые опытом работы промышленных аппаратов.

где Сн – начальная концентрация пыли в газе, мг/м3; Ск – конечная концентрация пыли в газе, мг/м3.

19

2.По формуле (21) определяется число единиц переноса.

3.Используя выражение (22), определяется удельная энергия КТ, затрачиваемая на пылеулавливание.

4.Определяется общее гидравлическое сопротивление р скруббера Вентури:

прямоточного циклона ц = 30–33).

20

14. Определяется гидравлическое сопротивление трубы Вентури pТ , Па:

15. Определяется коэффициент сопротивления, обусловленный вводом орошающей жидкости, для нормализованной трубы Вентури ж :

где с – коэффициент сопротивления сухой трубы ( с = 0,12–0,15); МГ –

массовый расход газа, кг/с.

16. Определяется необходимая скорость газов в горловине трубы Вентури 2 , м/с:

17. Определяется диаметр горловины трубы Вентури d, м:

По полученному диаметру находятся все остальные размеры нормализованной трубы Вентури.

3.4. Расчет абсорбера

Наибольшее распространение для очистки отходящих газов от токсичных примесей получили абсорбционные методы.

Процессы абсорбции проводят в поверхностных, пленочных, насадочных, тарельчатых и распыливающих абсорберах.

Схема насадочного абсорбера приведена на рис. 4.

L, Хв

G, Yв

2

1

G, Yн

L, Хн

Рис. 4. Схема насадочного абсорбера: 1 – корпус; 2 – насадка.

21

L – массовый расход жидкости; G – массовый расход газа; Хв, Хн – начальная

иконечная концентрации примеси в жидкости на верху и в низу абсорбера; Yв, Yн – начальная и конечная концентрации примеси в газе на верху и в низу абсорбера

Расчет диаметра и высоты насадочного абсорбера проводится в следующей последовательности.

Определяем количество поглощаемого ацетона М, кмоль/ч:

где Q – расход воздуха, м3/ч; ун – начальная концентрация ацетона в воздухе, доли ед.; сп – степень поглощения, доли ед.

Начальная концентрация ацетона в воде, подаваемой на верх абсорбера, Хв = 0.

Конечная концентрация ацетона в воде, вытекающей внизу из абсорбера Хн, кмоль ацетона/кмоль воды:

где Мв – мольная масса воды, Мв = 18; L – расход воды, кг/ч.

Начальная концентрация ацетона в воздухе внизу при входе в абсорбер Yн, кмоль ацетона/кмоль воздуха:

Средняя движущая сила Yср, кмоль ацетона/кмоль воздуха:

22

Требуемую поверхность массопередачи F, м2, находим по уравнению:

– коэффициент массопередачи.

Объем V, м3, слоя керамических колец, необходимый для создания найденной поверхности, при коэффициенте смоченности насадки ψ = 1 равен:

где σ – удельная поверхность насадки, σ = 204 м2/м3 .

Определим фиктивную скорость газа ωз в точке захлебывания (инверсии) из уравнения (48):

где g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2; Vсв – свободный объем насадки, Vсв = 0,74 м3/м3; ρг и ρж – плотности газа и жидкости, кг/м3; ρж = 1000 кг/м3; μж – динамический коэффициент вязкости жидкости,

где ρо – плотность воздуха при нормальных условиях, ρо = 1,293 кг/м3;

где Q – расход воздуха, м3/ч.

Рабочая (фиктивная) скорость газа ω для абсорберов, работающих в пленочном режиме:

Примем ω = 0,75 ωз.

23