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 т-рой 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 св-вам воздуху.

Диаграмма I-Х отражает связь четырех осн. параметров: I, X, и т-ры влажного ненасыщ. воздуха, наз. т-рой сухого термометра. Для любого состояния воздуха (или газа, близкого ему по св-вам), зная два из этих параметров, можно найти остальные.

Значения X рассчитывают по ф-ле:

где М_п, М_г-соотв. молярные массы водяного пара и сухих газов (кг/кмоль); р- общее давление парогазовой смеси (Па). При повыш. давлении р_п определяют по ф-ле (1) при условии, что газы, образующие парогазовую смесь, ведут себя как идеальные, а точку росы находят по таблице или диаграмме (для нормального давления) как т-ру насыщения, отвечающую рассчитанному значению р_п.

Влажность газов м. б. определена разл. методами (см. Акваметрия, Влагомеры и гигрометры).

Испарит. охлаждение производится до т-ры, превышающей точку, росы или равной ей. В пром-сти 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. ф-ле:

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 т-ры до конечной или до т-ры мокрого термометра. (При испарит. охлаждении жидкость охлаждается, если ее начальная т-ра выше т-ры мокрого термометра, при к-рой устанавливается динамич. равновесие у пов-сти воды, т. е. скорость теплоотдачи конвекцией к пов-сти и скорость массоотдачи от пов-сти равны.)

Контактные испарит. теплообменники (скрубберы) представляют собой, как правило, полые камеры или колонны, в к-рые 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).

Наиб. распространенные конструкции испарит. скрубберов показаны на рисунке. Полый форсуночный скруббер (а)снабжен мех. форсунками, работающими под большим давлением (2,0-4,5 МПа); гидравлич. 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 т-рой порядка 1000°С

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, к-рый 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 к-рых 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, гидравлич. 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.