Использование процесса нуклеации в технологии очистки газов от пыли, страница 5

По рис. 4.2 можно пояснить конструкцию и работу одного из каскадов. Каждый каскад состоит из цилиндрического конденсатора с водохлаждаемыми стенками 1 и эжекторной секции 2. В эжекторной секции находится паровой эжектор с кольцевым соплом 3 и конфузор 4. Эжектор создает коническую зонтообразную струю пара, направленную на стенки конденсатора. Эта струя пара выполняет две функции. Во-первых, в каждом каскаде к очищаемому пару должна быть добавлена новая порция рабочего пара, который является рабочим телом для процесса укрупнения пыли. Во-вторых, струя пара должна разогнать укрупненные частицы пыли и бросить их на стенки конденсатора для того, чтобы они прилипли там. Эти укрупненные частицы потом вместе с конденсатом пара стекают в сборник, образованный конфузором, и попадают на выход из каскада.

Конфузор в эжекторной секции, помимо того, что образует сборник для конденсата, выполняет другую важную функцию. При течении парогазовой смеси в конфузоре из предыдущего каскада происходит ее ускорение, расширение и, следовательно, охлаждение. Это вызывает персыщение в паровой компоненте. Пересыщение вызывает конденсацию пара на, в первую очередь, наиболее крупных частицах пыли, затем на частицах размер которых превышает размер критического зародыша для локального пересыщения. Таким образом, каждый конфузор генерирует в парогазовом потоке новую порцию частиц пыли, укрупненных конденсацией. Эта порция укрупненных частиц будет поймана, когда паровая струя направит их на стенки конденсатора. В следующей секции процесс повторится, но укрупнена будет уже следующая партия более мелких частиц.

Инженерный расчет одного из каскадов основан на комбинации нескольких автономных алгоритмов. Задается геометрия, входные параметры торможения, влажность и расход очищаемого газа и температура торможения и расход пара.

1. Полная определенность газодинамических параметров пара и газа позволяет провести расчет смешения их потоков в рамках прикладной газодинамики. Это делается на основе уравнений энергии, количества движения и расхода. Результатом расчета являются газодинамические параметры полученной парогазовой смеси. Здесь возможно определить конечное насыщение пара в смеси.

2. Адиабатическое расширение парогазовой смеси в конфузоре. Используются уравнения энергии и расхода. Результатом расчета являются локальные газодинамические параметры смеси в конфузоре. Здесь происходит охлаждение смеси и имеется возможность следить за локальным насыщением пара в смеси.

3. Параллельно с расчетами по алгоритмам 1 и 2 проводится контроль критического размера зародышей конденсированной фазы пара. Этот расчет использует элементы капиллярной теории, изложенные в разделе 2. Результатом этих расчетов является информация о том, частицы пыли какого размера могут бьггь укрупнены в той или иной точке конфузора.

Расчет по алгоритмам 1 - 3 дает окончательную конфигурацию конфузора для определенного каскада, предназначенного для улавливания частиц в заданном диапазоне размеров. Результат расчета газодинамических параметров на выходе из конфузора используются для расчета эжектора в следующем каскаде. Так последовательно рассчитывается вся цепь кас кадов. Далее приводится пример расчета одного из каскадов для улавливания тонкой пыли серы в воздухе.

В программу были введены значения: 1. Максимальный диаметр трубы, м

2. Максимальный диаметр эжектора, м

3. Минимальный диаметр сопла эжектора, м 4. Коэффициент сужения в конфузоре 5. Температура торможения пара, К 6. Угол наклона сопла эжектора, рад 7. Расход пара, кг/с

8. Температура торможения газа, К 9. Расход газа, кг/с

10. Влажность газа, %

11. Давление газа на входе, Н/м2 12. Диаметр частиц пыли, м

13. Температура стенки трубы, К 0.2 0.03 0.01 1.34 378 0 0.11 348 3 80 100000 0.00005 283

Результаты расчета:

1. Давление торможения пара, Н/м2