Теплообменные аппараты со смешиванием теплоносителей (стр. 2 из 2)

Смешивающие т/о, обогреваемые паром применяются в следующих случаях:

1) Для нагревания воды, когда потеря конденсата имеет большое значение.

2) Для нагревания различных растворов и жидкостей, которые допускают разбавление их конденсатом.

G1 · c · t1 + Dhτ = G · c · t2 + Dскt2τ - уравнение теплового баланса для аппаратов

периодического действия.

G · c · (t2 - t1)

D = ——————— , кг/с

τ (h – ск · t2)

ЛЕКЦИЯ № 17

Смешивающие теплообменники для теплообмена

между жидкостью и газом.

Теплообменные аппараты, в которых т/о между жидкостью (водой) и газами протекает непосредственно при их соприкосновении называются скрубберами.

В скрубберах наряду с теплообменниками протекает массообмен. Процессы подчиняются следующим правилам:

1. Если парциальное давление водяных паров у поверхности воды больше, чем парциальное давление водяных паров в окружающем газе, то происходит испарение воды, т.е. увлажнение газа.

2. Если парциальное давление водяных паров у поверхности воды меньше парциального давления водяных паров в окружающую среду. То водяные пары, находящиеся в газе конденсируются, что приводит к усушке газа и увеличению массы воды.

В технике применяют два вида скруббера:

1) Безнасадочные скрубберы.

2) Скрубберы с насадкой.

\

Схема безнасадочного скруббера.

1. Корпус.

2. Распределитель потока газов для равномерного распределения газов по всему объему камеры (для выравнивания скорости газа).

3. Форсунки – распылители воды.

4. Поддон для сбора нагретой воды.

5. Каплеуловитель.

6. Насос.

Безнасадочный скруббер представляет с тобой горизонтальную или вертикальную камеру, внутри которой расположена система труб. В трубе подается под большим давлением вода, которая выходя из форсунок распыляется. Распылением воды добиваются большой поверхности соприкосновения капелек воды и газов. В связи с этим массо и теплообмен протекает очень быстро. На входе в аппарат устанавливается распределитель потоков газов, который выравнивает скорости газов по сечению аппарата. На выходе имеется устройство для улавливания из газов капелек воды – каплеуловитель инерционного типа. В аппаратах газы могут охлаждаться или нагреваться, увлажняться или осушаться. Кроме этого, происходит очистка газов от пыли, которая захватывается капельками воды и удаляется из аппарата вместе с водой. В зависимости от назначения аппарата также может нагреваться или охлаждаться. Безнасадочные скрубберы применяются в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, а также для охлаждения и очистки искусственных горючих газов.

Достоинства:

1. Простота устройства.

2. Небольшие гидравлические сопротивления со стороны газов.

Недостатки:

1. Большие размеры (громоздкость).

2. Для создания большого давления воды перед форсунками необходим насос, который потребляет электроэнергию.

3. Низкая степень очистки газов от пыли.

Скрубберы с насадкой.

1. Цилиндрический корпус.

2. Решетка.

3. Насадка.

4. Труба с отверстием на боковой поверхности для подачи воды.

5. Каплеуловитель.

На решетке уложена насадка, которая может быть выполнена из деревянных реек, металлических стружек, каменноугольного кокса и других материалов, имеющих большую поверхность. Наибольшее распространение получила насадка, выполненная из колец Рашига, у которых высота равна диаметру. Кольца Рашига выполняются из металла, стекла, керамики, пластмассы. Размеры колец d = h = 15 ÷ 100 мм. Кольца укладываются в определенном порядке или засыпаются беспорядочно. В случае беспорядочного засыпания колец их убирается значительно меньше. Любая насадка характеризуется удельной поверхностью, т.е. поверхностью заключенной в 1 м³ насадки. Например: насадка из колец Рашига d = 15 мм имеет удельную поверхность Fуд = 330 м²/м³.

Назначение насадки:

1. Создать большую поверхность контакта между водой и газами, что ускоряет теплообмен.

2. Создать извилистые каналы для прохода газов с целью удлинения пути и увеличения времени контакта.

3. Насадка выполняет роль фильтра для улавливания из газов пыли.

Холодная вода подается в аппарат под небольшим давлением, орошает насадку и тонкой пленкой стекает по поверхности насадки. Тепло и массообмен происходит в тонком слое воды, т.е. достаточно быстро.

Достоинства:

1. Компактность, т.е. небольшие размеры при высокой производительности.

2. Не требует большого напора воды (не нужен насос).

3. Лучшая очистка газов от пыли, чем в безнасадочных скрубберах.

Недостатки:

1. Большое гидравлическое сопротивление со стороны газов (создает насадка).

2. Наличие насадки усложняет аппарат, увеличивает время ремонтных работ, в связи с загрузкой и выгрузкой насадки.

Применяются скрубберы с насадкой в системах газоснабжения, для осушки (очистки) природных газов, в химической промышленности, а также используется в качестве контактных экономайзеров в котлоагрегатах для подогрева питательной воды.