Исследование газодинамических характеристик и эффективности пылеулавлевания пенного аппарата с плавающей насадкой: Методические указания к выполнению лабораторной работы, страница 2

W_ж - массовый расход жидкости, [кг/м²], т.е. единицу сечения колонны.

Гидродинамические режимы взвешенного трёхфазного слоя наиболее наглядно можно проследить по кривым зависимости гидравлического сопротивления слоя ∆Р_сл от скорости газа в полном сечении аппарата - ω _r(рисунок 2).

 

                                 

Скорость газа в колонне, ω_г

 

Режимы: 1-стационарное состояние насадки; II - начальное взвешивание; III - развитое взвешивание насадки и жидкости; IV - захлёбывание (плотность орошения "а" больше чем "в")

Рисунок 2 - Зависимость гидравлического сопротивления насадки от скорости газа

Режим начального взвешивания II отличается взвешенным    состоянием некоторой части шаров и направленным их движением.

Для этого режима характерно постоянство или малый рост гидравлического сопротивление при возрастании ω _r . Относительно мала и высота слоя. Режим начального взвешивания начинается при определенной критической скорости газа ω _кр , которую можно оценить по формуле:

ω _кр²  = g  d_ш  c S₀^1,54  exp[-12,6  (V_ж/V_г)^0,25],                                            (6)

где  V_ж, V_г  -  объёмный расход, соответственно, жидкости   и газа, [м³/с]; 

с - коэффициент, равный 2,8∙10⁸ при ширине щели в тарелке b=2 мм и 4,6∙10³ при  b>2 мм.

При достаточно высоких скоростях: газа возникает III режим развитого взвешивания насадки и жидкости, при которой происходит, увеличение ∆Р_сл,  увеличивается количество удерживаемой в слое жидкости, высота слоя, наблюдается высокая турбулизация потока и хорошее перемешивание фаз. При превышении     предельно допустимой скорости газа происходит прижимание   части шаров к верхней решетке и образование висячего слоя. В   этот момент гидравлическое сопротивление резко возрастает и наступает захлебывание аппарата, когда жидкость перестает протекать через отверстия опорной решетки. Предельно допустимая скорость может быть также определена по формуле

ω_кр^′ = 2,9 ∙ S₀^0,4 (V_ж/V_г)^-0,1                                                                       (7)

Рабочими режимами аппарата являются режимы начального и развитого взвешивания насадки. Причем оптимальным является последний, который соответствует пенному режиму обычных пенных аппаратов.

Эффективность пылеулавливания пенных аппаратов с плавающей насадкой в режиме развитого взвешивания теоретически может быть рассчитана по формулам и кривым фракционной эффективности, полученный для обычных пенных аппаратов (рисунок 3).                                                                                             
                                                                                                                                                                           

	2		6		dn,мкм		4		12		20

 

а – гидрофильная пыль при  ρ_n d_n²  > 1 и гидрофобная пыль при ρ_n d_n² > 43;  б – гидрофобная пыль при ρ_n d_n²>43,5

Рисунок 3 - Кривые парциальной эффективности пенного аппарата

Расчет эффективности производят по следующим формулам:

                                    (8)

где  η – эффективность пылеулавливания пенного аппарата с плавающей насадкой;

η₀ –эффективность пылеулавливания пенного аппарата, определяемых по кривым фракционной эффективности;

η_фр1, η_фр2, η_0фрn – эффективность улавливания отдельной фракции;

Ф₁, Ф₂, …, Ф_n – весовая доля частиц данной фракции.

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Лабораторный аппарат с подвижной насадкой представляет собой цилиндрическую колонну (рисунок 4). В верхней части колонны размещены уголковый каплеуловитель и ороситель. В центральной части верхняя, нижняя решетки и подвижная насадка, состоящая из шариков, в низшей части колонны расположен гидравлический затвор, обеспечивающий постоянство уровня воды в аппарате. Газ подается в нижнюю честь колонны и выводится из верхней части при помощи воздуходувки. Вода к оросителю подводится от водопровода. Расход воды контролируется водомером и регулируется вентилем. К колонне и воздуховодам присоединены пьезометрические трубки и трубка Прандтля, которые подключены к микроманометру ММН и U - образным манометрам, наполненным водой. Номер U - образного манометра соответствует номеру точки измерения давления, отпеченного на колонне. Для определения запыленности газа   в газоходы до и после колонны вставлены заборные трубки, подключенные к фильтродержателям и воздуходувке. Расход газа можно регулировать заслонкой на входе в установку и автотрансформатором, регулирующим напряжение на двигателе пылесоса.  Вентилятор (пылесос) находится на входе в установку, поэтому она вся находится под избыточным давлением.