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 р_n (Па); относит. влажностью(%); росы точкой, или температурой насыщения (см. также влажность).

Значения давления насыщ. паров р_нас 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, и температуры влажного ненасыщ. воздуха, наз. температурой сухого термометра. Для любого состояния воздуха (или газа, близкого ему по свойствам), зная два из этих параметров, можно найти остальные.

Значения X рассчитывают по формуле:

где М_п, М_г — соотв. мол. массы водяного пара и сухих газов (кг/кмоль); р- общее давление парогазовой смеси (Па). При повыш. давлении р_п 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 р_п.

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 I_пг-уд. энтальпия парогазовой смеси при начальных условиях; m-отношение расходов орошающей жидкости и газов (кг жидкости на 1 кг сухих газов); -изменение уд. энтальпии орошающей жидкости при ее нагревании или охлаждении от начальной температуры до конечной или до температуры мокрого термометра. (При испарит. охлаждении жидкость охлаждается, если ее начальная температура выше температуры мокрого термометра, при которой устанавливается динамич. равновесие у поверхности воды, т. е. скорость теплоотдачи конвекцией к поверхности и скорость массоотдачи от поверхности равны.)

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}