РАЗДЕЛ 2
АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ АЭРОЗОЛЕЙ И ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ВИХРЕВОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ПРОМЫВАТЕЛЯ
2.1. Предлагаемая конструкция вихревого турбулентного промывателя
Разработка и внедрение аппаратов пыле- газоочистки, современных технических решений для повышения эффективности очистки воздуха от газообразных и дисперсных примесей имеет важное народнохозяйственное и экологическое значение.
Новые технологии и производства требуют создания современного, высокоэффективного, малогабаритного, малоэнергоемкого, надежного в работе аппарата очистки газов от композиционных примесей. Аппарат должен улавливать взвешенные примеси, капли и газообразные компоненты.
Создание нового высокоэффективного, малоэнергоемкого и малогабаритного аппарата возможно при повышении интенсивности происходящих в нем процессов путем использования новых достижений науки. Это может быть осуществлено за счет создания вихревых турбулентных промывателей с вращающимся газожидкостным слоем, например, капельно-зернистым, дисперсно-кольцевым или гомогенным. Принцип вихревого взаимодействия фаз практикуется для создания новых модификаций аппаратов очистки газов и новых конструкций абсорберов [10, 16], в том числе работающих по схеме противотока. Организация противоточного массообмена между микрокаплями жидкости и газом (паром) в свободном вихревом потоке при движении капель от центра к периферии, а газа от периферии к центру позволяет увеличить интенсивность массообмена на один- два порядка. Простота конструкции вихревых аппаратов, отсутствие движущихся деталей и насосов для перекачки циркулирующих жидкостей делает такие аппараты перстпективными для очистки газов содержащих взвешенные примеси и газообразные компоненты. Отличительной особенностью вихревого аппарата является наличие рабочей камеры и завихрителя потока. Выбор конструкции завихрителя, а также расходы очищаемого газа и орошаемой жидкости влияют на создание режима течения газожидкостного потока. Развитие межфазной турбулентности, ее изотропность и диссипация энергии зависят от физических свойств движущегося газожидкостного потока [21] и определяются суммарной твердой поверхностью торможения жидкой фазы - стенками каналов, лопатками. Развитие поверхности контакта фаз, ее структура и режим течения зависят от разности скоростей и плотности фаз [22, 23], кинетической энергии потоков.
Существенное повышение производительности пыле- газоочистных аппаратов и интенсификация в них массопередачи может быть достигнуто при использовании прямоточного взаимодействия фаз в зоне контакта при сохранении противоточного движения фаз по аппарату в целом. Это позволит увеличить время соприкосновения фаз и уменьшить гидравлическое сопротивление в аппарате.
Литературный обзор конструкций, принципа работы и методов расчета аппаратов мокрой очистки газов показал, что вихревые аппараты являются наиболее перспективными. Однако попытки создать теоретическую методику определения эффективности очистки газа и расчета отдельных составляющих потерь давления в вихревых аппаратов вызвало у исследователей серьезные трудности вследствие трехмерного характера течения, высокого уровня турбулентности, перехода двух- трехфазного течения от одного режима к другому.
К недостаткам существующих вихревых аппаратов мокрой очистки газов следует отнести отсутствие зависимостей, единых методик и рекомендаций по их расчету и подбору, а также отсутствие технической документации на аппараты этого типа.
На современном уровне развития возросла актуальность исследований, направленных на совершенствование конструкций аппаратов очистки газов вихревого типа и углубленное изучение процессов происходящих в них. Литературный обзор показал возможность создать новую конструкцию вихревого аппарата мокрой очистки газов одновременно от аэрозолей, капель и газообразных компонентов, который будет: 1. работать с высокой эффективностью очистки; 2. с невысоким потреблением энергии; 3. иметь малые габаритные размеры; 4. надежен в эксплуатации.
На основании анализа работы современных аппаратов очистки газов мокрым способом, опыта внедрения и испытания газоочистного оборудования на промышленных предприятиях разработана конструкция вихревого турбулентного промывателя (рис. 2.1).
Вихревой турбулентный промыватель очистки газов состоит из трех основных частей: рабочей камеры 1, сепарационной камеры 2 и бункера 3.
Вход газа в рабочую камеру 1 осуществляется через входной патрубок 4, подводящую камеру 5 и тангенциальный завихритель 6. Подводящая камера 5 конструктивно выполнена так, чтобы расход газа по каналам между лопатками 7 завихрителя 6 был равным, а скорость газа была изокинетична. Завихритель 6 закрыт с верху и снизу плоскими крышками. Верхняя крышка выполнена в виде диафрагмы 8, размер ее внутреннего диаметра составляет 0,8 от размера диаметра рабочей камеры 1. К диафрагме 8 крепится соосно аппарату цилиндр 9. Цилиндр 9 имеет отверстия, через которые жидкость стекает по диафрагме в рабочую камеру 1.
Коллектор 10 для подачи подпиточной жидкости в аппарат установлен снаружи сепарационной камеры 2. Подводящие в аппарат жидкость патрубки 11 от коллектора 10 крепятся к обечайке сепарационной камеры тангенциально. В верхней части сепарационной камеры 2 установлен на фланце 12 аксиально-тангенциальный лопаточный каплеуловитель 13. Вверху каплеуловителя к внутренним торцам лопаток 14 прикреплен диффузор 15. По центру вдоль оси аппарата размещен шток 16, на нижнем конце которого закреплен диск 17, а верхний конец соединен с регулятором 18. Посредством вращения регулятора 18 можно опускать или поднимать диск 17 в бункере 3. В бункере 3
предусмотрены сливной 19 и переливной 20 патрубки, а вверху сепарационной камеры 2 - патрубок 21 для удаления очищенного газа.
Выбор тангенциально-лопаточного завихителя, который закрыт сверху и с низу плоскими крышками, а также периферийный подвод г