- •Московский государственный институт стали и сплавов
- •Процессы и аппараты защиты окружающей среды
- •Аннотация
- •Предисловие
- •Термины и определения
- •1. Оценка эффективности газоочистных и пылеулавливающих установок
- •Где v1 и v2 - объемные расходы газов соответственно на входе и выходе из аппарата очистки (м3/с).
- •При последовательном соединении нескольких аппаратов очистки газов коэффициенты проскока через первый, второй и третий аппараты будут соответственно равны:
- •Следовательно, общий коэффициент очистки трех последовательно включенных аппаратов будет равен:
- •1.1. Примеры расчета эффективности очистки газов
- •2. Сухие механические пылеуловители
- •2.1. Осаждение частиц пыли в камерах и газоходах. Пылеосадительные камеры.
- •2.2. Пример расчета пылеосадительной камеры
- •2.3. Сухие центробежные пылеуловители. Циклоны. Батарейные циклоны Циклоны
- •Расчет циклонов
- •Значения нормальной функции распределения
- •Батарейные циклоны
- •Расчет батарейных циклонов
- •2.4. Пример расчета циклона
- •2.5. Пример расчета батарейного циклона
- •3. Аппараты фильтрующего действия
- •3.1. Тканевые рукавные фильтры
- •3.2. Расчет тканевого рукавного фильтра
- •Гидравлическое сопротивление корпуса фильтра определяется величиной местных сопротивлений при входе и выходе газа из аппарата и распределении потока по фильтровальным элементам:
- •3.3. Зернистые фильтры
- •3.4. Пример расчета рукавного фильтра
- •3.5. Пример расчета зернистого фильтра
- •4. Аппараты мокрой очистки газов от пыли
- •4.1. Тепло- и массообмен в мокрых пылеуловителях
- •4.2. Энергетический метод расчета эффективности мокрых пылеуловителей
- •4.3. Конструкции и особенности расчетов мокрых пылеуловителей Пылеуловители с промывкой газов
- •Пылеуловители с осаждением пыли на пленку жидкости
- •4.4. Пример расчета форсуночного скруббера
- •4.5. Пример выбора и расчета скруббера Вентури
- •4.6. Пример расчета трубы Вентури
- •5. Электрическая очистка газов
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Расчет электрофильтра
- •5.3. Примеры расчета электрофильтров
- •6. Сорбционные методы очистки газов от вредных газообразных компонентов
- •6.1. Основы процесса физической абсорбции
- •6.2. Устройство и расчет абсорбционных аппаратов
- •Расчет абсорберов
- •6.3. Пример расчета абсорбера
- •6.4. Основы процесса физической адсорбции
- •Характеристики адсорбентов и их виды
- •6.5. Устройство адсорберов и их расчет
- •Расчет адсорбера с неподвижным слоем адсорбента
- •6.6. Примеры расчета адсорберов
- •7. Аэродинамический расчет газоотводящего тракта и выбор дымососов и вентиляторов
- •7.1. Аэродинамический расчет газоотводящего тракта
- •7.2. Выбор дымососов и вентиляторов
- •7.3. Пример аэродинамического расчета газоотводящего тракта
- •8. Задачи для самостоятельного решения
- •8.1. Оценка эффективности газоочистных и пылеулавливающих установок
- •8.2. Сухие механические пылеуловители
- •8.3. Аппараты фильтрующего действия
- •8.4. Аппараты мокрой очистки газа
- •8.5. Электрофильтры
- •8.6. Аппараты сорбционной очистки газов
- •8.7. Аэродинамический расчет газоотводящего тракта и выбор дымососов и вентиляторов
- •Литература
- •Приложения
- •Основные физические свойства газов
- •Приложение 4 Температура мокрого термометра дымовых газов
- •Приложение 5
- •Приложение 6 технические характеристики батарейных циклонов
- •Батарейные циклоны типа бц-2
- •Батарейные циклоны типа пбц
- •Батарейные циклоны типа цбр-150у
- •Приложение 7 технические характеристики рукавных фильтров
- •Фильтры типа фрки (фильтры рукавные, каркасные, с импульсной продувкой),
- •Приложение 8 технические характеристики скрубберов вентури
- •Технические характеристики труб Вентури типа гвпв
- •Технические характеристики каплеуловителей кцт
- •Технические характеристики электрофильтров
- •Техническая характеристика электрофильтров серии эга
- •Техническая характеристика электрофильтров серии уг
- •Приложение 10 технические характеристики вентиляторов и дымососов
- •Техническая характеристика дымососов серии дн, дрц и дц
- •Продолжение таблицы п.10.3
- •Техническая характеристика вентиляторов серии вм
4.1. Тепло- и массообмен в мокрых пылеуловителях
Мокрые пылеуловители отличаются тем, что, вследствие непосредственного соприкосновения газов и жидкости, имеющих различную температуру, одновременно с пылеулавливанием идут тепло- и массообменные процессы.
Количество тепла Q1, Вт, передаваемое, как правило, от газа к жидкости или (реже) наоборот, можно определить с помощью уравнения теплоотдачи:
, (4.1)
где КТ - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К); F - поверхность, через которую происходит теплообмен, м2; Qпот - потеря тепла в окружающую среду, Вт; Тср- средняя разность температур обменивающихся теплом сред, К, определяется по формуле:
, (4.2)
где Тн и Тк – соответственно начальная и конечная температура воды, К; Т1 и Т2 – соответственно начальная и конечная температура газов, К;
Уравнение массообмена, протекающего в мокрых пылеуловителях, имеет вид:
(4.3)
где м - коэффициент массообмена, кг/(м2сПа); рг и рж - парциальные давления пара в газе и над жидкостью, кПа.
Процесс массообмена сопровождается выделением (при конденсации) или поглощением (при испарении) тепла Q2, Вт, величину которой можно найти, зная теплоту парообразования r:
. (4.4)
В уравнениях (4.1) и (4.3) знак «+» ставится в случае перехода тепла и массы от газа к жидкости, а знак «-» в случае перехода тепла и массы от жидкости к газу.
В мокрых пылеуловителях чаще протекают процессы охлаждения газов. Эти процессы могут проходить как с испарением воды (испарительное охлаждение), так и с конденсацией водяных паров (конденсационное испарение).
При конденсационном охлаждении, когда горячий газ встречается с холодной водой, часть водяного пара в газе конденсируется, а газ подсушивается. Вода при этом нагревается, получая тепло в количестве Q1+Q2.
При испарительном охлаждении, когда горячий ненасыщенный влагой газ встречается с подогретой водой, увеличивается влагосодержание газа за счет испаряющейся воды. Количество тепла, передаваемое от газа к воде, составляет Q1-Q2. Вода при этом нагревается до температуры мокрого термометра Тм, перестает нагреваться, а только испаряется.
Тепловой баланс процесса охлаждения имеет вид:
, (4.5)
где Мг и Мж - соответственно массовые расходы сухого газа и жидкости, кг/с; Т1 и Т2 - соответственно начальная и конечная температуры газа, С; Тн и Тк - соответственно начальная и конечная температуры жидкости, С; сг и сж - теплоемкость газа и жидкости, кДж/(кгК); d1 и d2 - начальное и конечное влагосодержание газа, кг/кг; i1 и i2 - начальная и конечная энтальпии водяных паров, кДж/кг.
Если пренебречь потерями тепла в окружающую среду Qпот и не учитывать изменения количества воды вследствие ее испарения, то из уравнения (4.5) можно получить выражение для определения температуры на выходе из аппарата:
. (4.6)
Из приведенного выражения видно, чем меньше подача жидкости, тем выше ее конечная температура. При расчетах испарительных скрубберов можно принимать величину Тк на 5-10 оС ниже температуры мокрого термометра Тм.