газов увлажнение
ГАЗОВ УВЛАЖНЕНИЕ
применяют: 1) для охлаждения газов перед сухой очисткой и повышения эффективности электрической и мокрой очистки от пыли (см. газов очистка, пылеулавливание); 2) при кондиционировании воздуха.
Газы увлажняются обычно при их контакте с испаряющейся жидкостью (чаще всего водой). Благодаря массообмену (диффузия паров испаряющейся жидкости) и теплообмену (конвективный нагрев жидкости) происходит не только увлажнение, но и охлаждение газа (см. градирни). Менее экономично смешение газов с водяным паром.
Содержание влаги в газах характеризуется: абс. влагосодержанием X; парциальным давлением водяных паров рn (Па); относит. влажностью
Значения давления насыщ. паров рнас и X насыщ. газов при нормальном давлении (101,3 кПа) находят из таблиц или определяют с помощью психрометрич. диаграмм, напр. диаграммы I-Х (I-уд. энтальпия влажного воздуха в Дж/кг сухого воздуха), построенной для смесей водяного пара с газами, близкими по свойствам воздуху.
Диаграмма I-Х отражает связь четырех осн. параметров: I, X,
Значения X рассчитывают по формуле:
где Мп, Мг — соотв. мол. массы водяного пара и сухих газов (кг/кмоль); р- общее давление парогазовой смеси (Па). При повыш. давлении рп определяют по формуле (1) при условии, что газы, образующие парогазовую смесь, ведут себя как идеальные, а точку росы находят по таблице или диаграмме (для нормального давления) как температуру насыщения, отвечающую рассчитанному значению рп.
Влажность газов м. б. определена разл. методами (см. акваметрия, влагомеры и гигрометры).
Испарит. охлаждение производится до температуры, превышающей точку, росы или равной ей. В промышленности исключительно важно Г. у. с полным испарением орошающей жидкости, достигаемое при подаче на орошение тонко диспергированных капель.
Расчет Г. у. в идеальном случае м. б. выполнен по диаграмме I-Х. На практике конечное влагосодержание газов X' (кг/кг сухих газов), обеспечиваемое в контактных теплообменниках, вычисляют по след. эмпирич. формуле:
где Iпг-уд. энтальпия парогазовой смеси при начальных условиях; m-отношение расходов орошающей жидкости и газов (кг жидкости на 1 кг сухих газов);
Контактные испарит. теплообменники (скрубберы) представляют собой, как правило, полые камеры или колонны, в которые жидкость подается посредством мех. или пневматич. форсунок. Продолжительность испарения капель пропорциональна квадрату их диаметра, вследствие чего в скрубберах целесообразно тонко распылять орошающую жидкость. Пневматич. форсунки обеспечивают более тонкое распыливание воды и менее чувствительны к ее чистоте, чем механические, имеющие небольшие отверстия истечения, однако их применение связано с подводом дополнит. потока воздуха (или газа).
Наиболее распространенные конструкции испарит. скрубберов показаны на рисунке. Полый форсуночный скруббер (а) снабжен мех. форсунками, работающими под большим давлением (2,0–4,5 МПа); гидравлическое сопротивление аппарата не превышает 0,2–0,3 кПа.
Конструкции аппаратов испарит. охлаждения: а-полый форсуночный скруббер; б-скруббер с наружной водяной рубашкой; в-скруббер с конфузорным подводом газов; г-пневматич. распиливающее устройство;1 — форсунка; 2 — водяная рубашка; 3 — конфузорный насадок; 4 — горловина трубы-распылителя.
Скруббер с наружной водяной рубашкой (б) благодаря подаче в нее части воды м. б. изготовлен из углеродистой стали даже при охлаждении газов с температурой порядка 1000 °C
В скруббере с конфузорным подводом газов (в) для дробления жидкости используется энергия газового потока, подводимого через сужающийся насадок. Орошение осуществляется плоскофакельными форсунками, располагающимися в крышке скруббера по обе стороны от насадка. При смешении газов (их скорость на выходе из насадка составляет 40–70 м/с) с двумя перекрещивающимися факелами жидкости образуется общий неск. сжатый факел, который состоит из мелких капелек и перемещается вдоль оси скруббера, не касаясь его стенок. Орошающая жидкость поступает в аппарат под небольшим давлением (200–300 кПа). Гидравлич. сопротивление скруббера достигает 2,0–2,5 кПа,
Пневматич. распыливающее устройство (г) представляет собой бездиффузорную трубу Вентури с горловиной прямоугольного сечения, монтируемую непосредственно на газоходах, скорость газов в которых составляет 15–20 м/с. Жидкость в виде пленки через плоскофакельную форсунку подается в горловину, где дробится перпендикулярным по отношению к пленке потоком воздуха. Отношение массовых расходов жидкости и воздуха не превышает 0,3, скорость воздуха в выходном сечении равна 60–80 м/с, давление распыла 90–100 кПа, гидравлическое сопротивление устройства порядка 5 кПа.
Лит.: Перри Дж., Справочник инженера-химика, пер. с англ., под ред. Н. М. Жаворонкова, П. Г. Романкова, т. 1, Л., 1969, с. 471–99; Справочник по пыле- и золоулавливанию, под ред. А. А. Русанова, 2 иэл, М., 1983.
А. Ю. Вальдберг
Химическая энциклопедия