III. Задача

Условие:

В аудитории объемом 200 м³ собрано 25 студентов; определить, через сколько времени  нужно включить приточно-вытяжную вентиляцию. Количество CO₂ , выделяемое человеком, 35 г/ч, ПДК(CO₂) = 1,75 г/м³, концентрация CO₂ в наружном воздухе 0,9 г/м³.

Решение

Так как объем аудитории невелик, можно считать, что действие механической приточно-вытяжной вентиляции будет практически одновременно распространяться по всему помещению, поэтому условие задачи будет выполнено, если включить вентиляцию в момент, когда концентрация CO₂ достигнет ПДК. Учитывая, что интенсивность образования CO₂ в аудитории составляет nV₀ (n — количество человек в аудитории, V₀ — объем CO₂, выделяемый одним человеком в час), получаем для  формулу:

 = V(N_ПДК - N₀) / nV₀ [ч],

где V — объем помещения, N_ПДК — предельно допустимая концентрация CO₂ , N₀ — концентрация CO₂ в наружном воздухе.

Проведя соответствующие вычисления, мы получим  = 0.1943 ч или

  11,5 мин.

I. Мокрые пылеуловители

Действие аппаратов мокрой очистки газов основано на захвате частиц пыли жидкостью, которая уносит их из аппаратов в виде шлама. Процессу улавливания пыли в мокрых пылеуловителях способствует конденсационный эффект - укрупнение частиц пыли за счет конденсации на них водяных паров. Поскольку в этих аппаратах процесс пыле очистки обычно сопровождается процессами абсорбции и охлаждения газов, они применяются и в качестве теплообменных аппаратов, и для очистки газообразных составляющих. Обычно в качестве орошающей жидкости, если не требуется химическая очистка, используется вода. Коснувшись водяной пленки, частицы уноса прилипают к ней и в зависимости от свойств материала смачиваются жидкостью и погружаются в нее или остаются на ее поверхности. Но и в последнем случае силы прилипания частицы к пленке жидкости настолько велики, что частица, как правило, не может оторваться под воздействием газового потока. Улавливание плохо смачиваемых частиц в мокрых аппаратах происходит хуже, чем хорошо смачиваемых жидкостью. Объясняется это тем, что плохо смачиваемые частицы остаются на поверхности жидкости, покрывая ее как бы пленкой, от которой отражаются последующие частицы. При небольшой концентрации пыли в газе или быстрой смене жидкой пленки разница между улавливанием частиц, обладающих различной способностью смачивания, оказывается весьма незначительной. Часто аппараты мокрой очистки газов используются в качестве предварительной ступени перед аппаратами других типов. По способу действия эти аппараты разделяют на группы:

• Полые газопромыватели - газы пропускаются через завесу распыленной жидкости, капли которой захватывают частицы пыли.

• Насадочные газопромыватели (скрубберы) - в корпус аппарата на опорную решетку засыпается насадка, чаще всего представляющая собой кольца различной конфигурации.

• Барботажные аппараты (барботеры) - запыленный газ проходит через слой жидкости в виде пузырьков, на поверхности которых и происходит осаждение частиц пыли.

• Пенные аппараты - чаще всего снабжены т.н. провальными тарелками (щелевыми или дырчатыми), которые поливаются жидкостью; образующаяся на них пена захватывает частицы пыли, удаляемые из аппарата в виде шлама.

• Пылеуловители ударно-инерционного действия -- представляют собой вертикальную колонну, в находящийся в ее нижней слой жидкости ударяется запыленный газовый поток и, при повороте потока в обратном направлении, частицы пыли осаждаются на поверхности воды.

• Мокрые аппараты центробежного действия -- запыленный газовый поток приводится во вращение направляющими лопатками или тангенциальным подводом газа в корпус аппарата, орошаемого форсунками.

• Динамические газопромыватели -- очищаемые газы приводятся в соприкосновение с жидкостью, которая разбрызгивается вращающимся механизмом. Наибольшее распространение получили дезинтеграторы, представляющие собой мокрый пылеуловитель-вентилятор.

• Скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури) -- представляют собой трубу Вентури, движущийся в ней с высокой скоростью газовый поток дробит орошающую его жидкость на капли, на которых осаждается пыль и образуется шлам, удаляемый из аппарата. Скрубберы Вентури являются наиболее эффективными аппаратами мокрого типа.

Широкий ассортимент новых конструкций каплеуловителей позволил разработать ряд оригинальных компоновок газоочистного оборудования с использованием скрубберов Вентури. Институтом Гипрогазоочистка был выполнен проект унифицированного ряда скрубберов Вентури с регулируемой горловиной с использованием встроенных каплеуловителей с цилиндрическими завихрителями и выносных -- с коническими; Запорожским филиалом НИИОГАЗа -- проекты скрубберов Вентури со встроенным каплеуловителем с коническим завихрителем и выносным каплеуловителем с тангенциальным подводом газа, совмещенным с дымовой трубой; НИИОГАЗом разработана конструкция бездиффузорного скруббера Вентури с использованием встроенного каплеуловителя с цилиндрическим завихрителем. В последнем каталоге газоочистного оборудования, изданном в 1997 году, приведены следующие аппараты мокрой очистки:

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ СКРУББЕРЫ: СЦВБ-20 (скруббер центробежный, вертикальный, батарейного типа рис. 5.1). Предназначен для мокрой очистки нетоксичных и невзрывоопасных газов от средне- и крупнодисперсной пыли. Состоит из камеры неочищенного газа, четырех контактных циклонных элементов, шламовой камеры и камеры очищенного газа. Каждый из контактных циклонных элементов представляет собой трубу, в верхней части которой расположен закручиватель газожидкостного потока. В камере неочищенного газа установлена форсунка грубого распыла, обеспечивающая смыв пыли с завихрителей и орошение внутренних стенок циклонных элементов. Шламовая вода отводится из аппарата через сливные патрубки в гидрозатвор. Газ через соединительные трубы поступает в камеру очищенного газа. Перед камерой неочищенного газа установлена сетка для улавливания крупных механических включений

СЦВП (скруббер центробежный, вертикальный, полый). Предназначен для мокрой очистки нетоксичных и невзрывоопасных газов от пыли размером частиц более 2--3 мкм. Не рекомендуется применять для улавливания частиц пыли, способных цементироваться или кристаллизироваться в процессе водной промывки. Скруббер работает по принципу дробления жидкости в контактном узле запыленным газовым потоком, приводимым в движение вентилятором. Уловленная пыль осаждается в бункере и в виде шлама выводится аэролифтом в контейнер; твердая фракция осаждается в контейнере, а осветленная жидкость по резиновому трубопроводу возвращается в скруббер. Поддержание заданного уровня жидкости в скруббере осуществляется водопитающим устройством в автоматическом режиме.

СКРУББЕР ПОЛЫЙ типа СП. Предназначен для химической очистки технологических и вентиляционных газов от газообразных соединений фтора методом щелочной абсорбции водными растворами гидрооксида или карбоната натрия. Состоит из цилиндрического полого металлического корпуса, по высоте которого размещены три яруса коллекторов орошения, входного и выходного патрубков, центробежного каплеуловителя с коническим завихрителем, емкости для абсорбента с подогревателем, штуцеров для отвода абсорбента из скруббера и каплеуловителя. Скруббер орошается 2--5%-ным водным раствором гидрооксида или карбоната натрия через три яруса коллекторов орошения.

НАСАДОЧНЫЙ СКРУББЕР типа СДК (скруббер с движущейся насадкой и встроенным каплеуловителем). Предназначен для комплексной очистки запыленных газов от соединений фтора, серы, фосфора и пыли. Представляет собой вертикальную колонну, внутри которой установлены поддерживающие и ограничительные решетки с размещенной между ними подвижной сферической насадкой из пористой резины. Система орошения включает в себя три яруса форсунок, установленных внутри корпуса аппарата с учетом полного перекрытия всего сечения факелами распыла. В нижнем ярусе орошения факелы распыла направлены вверх, а в двух верхних ярусах -- вниз. Вверху аппарата установлен центробежный каплеуловитель с коническим завихрителем и ряд форсунок для промывки лопастей и кармана завихрителя.

ТРУБА ВЕНТУРИ типа ГВПВ (газопромыватель Вентури прямоточный, высоконапорный). Предназначена для установки в системах очистки запыленных технологических газов, включает в себя: диффузор, горловину, конфузор и штуцера подвода орошающей жидкости с форсунками.

СКРУББЕР ВЕНТУРИ. Представляет собой сочетание трубы Вентури типа ГВПВ и каплеуловителя типа КЦТ. Принцип действия скруббера Вентури основан на улавливании частиц пыли, абсорбции или охлаждения газов каплями орошающей жидкости, диспергируемой самим газовым потоком в трубе Вентури. Труба Вентури (круглого сечения) включает в себя диффузор, горловину, конфузор и штуцера подвода орошающей жидкости с форсунками. Каплеуловитель типа КЦТ используется в качестве каплеуловителя в скруббере Вентури или самостоятельной ступени пылеулавливания. Состоит из тангенциального входного патрубка прямоугольного сечения, цилиндрического корпуса, выходного патрубка и сливного штуцера.

КАПЛЕУЛОВИТЕЛЬ типа КЦТ (каплеуловитель центробежный, с тангенциальным подводом газа). Используется в качестве каплеуловителей в скрубберах Вентури или самостоятельных аппаратов для улавливания брызгоуноса из основного технологического оборудования. Представляет собой прямоточный циклон с тангенциальным входным патрубком прямоугольного сечения и выходным патрубком круглого сечения.

СКРУББЕР ВЕНТУРИ типа СВ-Кк (скруббер Вентури кольцевой контактный). Предназначен для очистки нетоксичных и невзрывоопасных газов от частиц пыли, не склонных к образованию отложений. Компонуется из трубы Вентури (с регулируемым сечением горловины) и отдельно стоящего (одного или двух) центробежного сепаратора с коническим завихрителем. Для регулировки сечения горловины установлен эллиптический обтекатель. Орошающая жидкость подается в конфузор с помощью форсунок, равномерно распределенных по периметру конфузора.

СКРУББЕР ВЕНТУРИ. Представляет собой сочетание трубы Вентури типа ГВПВ и каплеуловителя типа КЦТ. Принцип действия скруббера Вентури основан на улавливании частиц пыли, абсорбции или охлаждения газов каплями орошающей жидкости, диспергируемой самим газовым потоком в трубе Вентури. Труба Вентури (круглого сечения) включает в себя диффузор, горловину, конфузор и штуцера подвода орошающей жидкости с форсунками. Каплеуловитель типа КЦТ используется в качестве каплеуловителя в скруббере Вентури или самостоятельной ступени пылеулавливания. Состоит из тангенциального входного патрубка прямоугольного сечения, цилиндрического корпуса, выходного патрубка и сливного штуцера.

СКРУББЕР ВЕНТУРИ ТАРЕЛЬЧАТЫЙ типа СВТ. Предназначен для охлаждения и очистки газов от мелкодисперсных частиц пыли. Может быть использован в различных отраслях промышленности, где целесообразна установка мокрых пылеуловителей, работающих при переменных расходах газа. Состоит из трубы Вентури с регулируемым гидравлическим сопротивлением и тарельчатого аппарата со встроенным центробежным каплеуловителем. Изменение площади сечения осуществляется посредством перемещения эллиптического обтекателя.