Исследование работы скруббера Вентури: Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Оборудование для очистки газов промышленных печей»

     Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Сибирский государственный индустриальный университет

ИССЛЕДОВАНИЕ  РАБОТЫ  СКРУББЕРА ВЕНТУРИ

(Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Оборудование для очистки газов промышленных печей»)

Специальность 110300

________________________________________________________________

Издание СибГИУ                                                                  Новокузнецк 2003

УДК 621.928.97

Описана конструкция скруббера Вентури и лабораторная установка. Изложены вопросы гидродинамики и эффективности пылеулавливания в аппарате, а также методики их исследования и порядок выполнения работы.

Предназначена для студентов специальности 110300, выполняющих лабораторные работы по курсу «Оборудование для очистки газов промышленных печей».

Рецензент – кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

Сибирского Государственного индустриального университета

(зав. кафедрой )

УСТРОЙСТВО И РАБОТА СКРУББЕРА ВЕНТУРИ

Целью работы является определение основных параметров скруббера Вентури, характеризуемого гидравлическим сопротивлением и коэффициентом очистки газа аппарата при различных скоростях газа и расходе воды.

Скруббер Вентури состоит из трубы Вентури и прямоточного циклона - каплеуловителя (рисунок 1).

1-конфузор; 2-горловина; 3-диффузор; 4-форсунка; 5-каплеуловитель. Изменение по длине трубы Вентури: скорости газа – W_r; скорости распыленной воды – W_b; давление - ΔP.

Рисунок 1 - Скруббер Вентури

В свою очередь труба Вентури состоит из конфузора, горловины и диффузора.  В конфузоре происходит увеличение скорости газа и ввода воды оросительным устройством. В горловине скорость газа максимальная и осуществляется осаждением пыли на каплях жидкости. В диффузоре при снижении скорости газа происходит коагуляция частиц пыли и капель воды.

В циклоне – каплеуловителе за счет тангенциального ввода создается вращение газового потока, вследствие чего частицы пыли и капли отбрасываются на стенки, стекает по ним вниз, и удаляются из каплеуловителя в виде шлама.

Эффективность работы скруббера Вентури повышается с увеличением скорости газа и расхода воды на орошение.

В общем, процессы пылеулавливания в трубе Вентури осуществляется следующим образом. Жидкость попадает в конфузор трубы и первоначально ее скорость близка к нулю. За счет динамического давления газового потока капли одновременно с добавлением получают значительные ускорения и в конце горловины приобретают скорость, близкую к скорости газового потока (см. рисунок 1). В диффузоре скорость газового потока и капель падает, но вследствие сил инерции скорость капель становится несколько больше скорости газа. Захват частиц пыли каплями идет в конфузоре и наиболее интенсивнее в горловине, где скорость газа и пыли относительно капель наибольшая. Основным механизмом осаждения частиц пыли на каплях жидкости является инерционным. Лишь для очень мелких частиц, размером 0,1 мкм осаждение может быть диффузионным.

Эффективность пылеулавливания в скруббера – Вентури повышается с увеличение скорости газа в горловине и расхода воды на орошение. При скоростях в горловине  W_r = 100–150 м/с и удельных расходах воды  m = 0,5–1,2 дм³/м³  скрубберы Вентури  улавливают частицы пыли размером 1–2 мкм  с эффективностью 96 – 98%. В этом случае гидросопротивление аппарата составляет 8 – 12 кПа.

В связи с тем, что относительная скорость и размер капель, непрерывно меняются по длине трубы, пока невозможно выразить функциональную или даже корреляционную связь между параметрами газа и воды. Вследствие этого для расчета гидравлического сопротивления трубы Вентури используются экспериментальные данные, образованные с помощью теории подобия, а для определения коэффициента очистки – энергический метод расчета.

Гидравлическое сопротивление  трубы Вентури  ΔР_т обычно представляют как сумму гидросопротивления сухой трубы ΔР_с и гидросопротивления, обусловленного вводом в трубу орошающей жидкости ΔР_ж:

ΔР_т = ΔР_с + ΔР_ж                                                                                                                                                                                                     (1)

Гидравлическое сопротивление трубы:

                                          ,                                                     (2)

где  ξ_с - коэффициент сопротивления сухой трубы ξ_с =0,12–0,15;

W_r – скорость газа в горловине при рабочих условиях, м/с;

ρ _r  - плотность газа при рабочих условиях, кг/м³.

Гидравлическое сопротивление, обусловленное вводом жидкости:

                                  ,                                                                         (3)

где ξ_ж - коэффициент сопротивления, обусловленный вводом в трубу