2    Расчет скруббера Вентури 
 

    Работа  скрубберов Вентури основана на дроблении  воды турбулентным газовым потоком, захвате каплями воды частиц пыли, последующей их коагуляции и осаждении в каплеуловителе инерционного типа.

    Простейший  скруббер Вентури (рис. 2., а) включает трубу  Вентури (рис. 2., б) и прямоточный циклон. Труба Вентури состоит из служащего для увеличения скорости газа конфузора, в котором размещают оросительное устройство, горловины, где происходит осаждение частиц пыли на каплях воды, и диффузора, в котором протекают процессы коагуляции, а также за счет снижения скорости восстанавливается часть давления, затраченного на создание высокой скорости газа в горловине. В каплеуловителе тангенциального ввода газа создается вращение газового потока, вследствие чего смоченные и укрупненные частицы пыли отбрасываются на стенки и непрерывно удаляются из каплеуловителя в виде шлама. 
 

 

      а-общий вид; б-нормализованная  труба Вентури. 

    1-конфузор; 2-горловина; 3-диффузор; 4-подача воды; 5-каплеуловитель

                                            Рисунок 2- Скруббер Вентури 

    Скрубберы Вентури могут работать с высокой  эффективностью: т) = 96-98% на пылях со средним размером частиц 1—2 мкм и улавливать высокодисперсные частицы пыли (вплоть до субмикронных размеров) в широком диапазоне начальной концентрации ее в газе — от 0,05 до 100 г/м³. При работе в режиме тонкой очистки от высокодисперсных пылей скорость газов в горловине должна поддерживаться в пределах 100—150 м/с, а удельный расход воды — в пределах 0,5— 1,2 дм³/м³. Это обусловливает необходимость большого перепада давления (Др=10-т-20 кПа) и, следовательно, значительных затрат энергии на очистку газа. В ряде случаев, когда труба Вентури работает только как коагулятор перед последующей тонкой очисткой (например, в электрофильтрах) или для улавливания крупной пыли размером частиц более 5— 10 мкм, скорости в горловине могут быть снижены до 50— 100 м/с, что значительно сокращает энергозатраты.

    Скрубберы Вентури имеют эффективность  до 98% для пылей со средним размером частиц от 1 до 2 мкм и улавливают высокодисперсные частицы пыли в диапазоне начальной концентрации пыли в газе 0,05÷100 г/м³. Рекомендуемая скорость газов в горловине от 100 до 150 м/с, а удельный расход воды 0,5-1,2 дм/м³, что ведет к большому перепаду давлений (р=10 ÷20 кПа) и затратам энергии.

    С целью снижения энергозатрат для  пыли с размером частиц ≥ 5 мкм скорость в горловине скруббера снижают  до 50-10 м/с. В практике используют несколько  параллельно работающих труб Вентури (из-за ограниченной пропускной способности), их компонуют в батареи по 6-8 труб. Высокая эффективность и надежность трубы с регулируемой прямоугольной горловиной большого сечения позволяют устанавливать две трубы, работающие параллельно с не полностью открытой горловиной.

Технические характеристики установки

 

Расход влажного газа V_O                                                                 1700 м³/ч

Температура поступающих  газов T₁                                             90 ⁰С

Разрежение газа перед очисткой Р₂                                                0,4 кПа

Плотность газа ρ₀                                                                             1,25 кг/м³ 

Концентрация  пыли в газе Z₁                                                         0,7 г/м³

Температура воды, поступающей на орошение Т₃                       18 ⁰С

Напор воды Р_ж                                                                                 240 кПа

Необходимая концентрация пыли на выходе из аппарата Z₂     19,0 мг/м³    
 

                            Таблица 2 - Характеристика пылей и туманов

 

1.Определим необходимую  эффективность работы аппарата  и число единиц переноса:

    η = 1 - = = 0,97 

    где Z₁, Z₂ – концентрация пыли в газе на входе и выходе в аппарат; 

    N_ч = ln = ln = 3,21 

    2.Удельную  энергию, затрачиваемую на пылеулавливание,  найти по формуле: 

     = = 48,56^0,891 = 31,8 кДж/1000 м³ газа,               

где В и χ  выбираются из таблицы 2. 

    3.Общее  гидравлическое сопротивление скруббера  Вентури найти из формулы: 

    Δр = К_т – Р_ж •100 • m = 31,8 – 240 • 100 • 0,0012 =3,00 кПа,  

    Где Р_ж – напор воды, кПа;

           m - удельный расход воды на орошение (при больших энергозатратах m = 0,0012 м³/м³). 

    4.В  рабочих условиях плотность газа  на входе в аппарат  

    ρ₁ = ρ₀ = 1,25 = 0,936 кг/м³, 

    где ρ₀ – плотность газа, кг/м³; Р₂ – разрежение перед газоочисткой, кПа; Т₁ – температура поступающего газа, ⁰С. 

    5. Определив плотность газа на  входе, рассчитать объемный расход  газа, поступающего в аппарат  в рабочих условиях, а также  расход орошающей воды: 

    V_г = V₀ = 1700 = 0,63 м³/с, 

    Где V₀ – расход влажного газа, м³/с;

     

    М_в = V_г * m = 0,63*1,2 = 0,756 дм/с, 

      где  m – удельный расход воды на орошение, дм³/м³ (принимаем 1,2).

    6.Температуру  газов на выходе из скруббера  Вентури определить по формуле:  

    Т₂ = (0,133 – 0,041 m) Т₁ + Т₃ = (0,133-0,041*1,2)*90 +18 =25,5 ^оС 

    7.Определить  плотность газов на выходе  из скруббера 

    ρ_г =  ρ₀  =  1,25  = 1,003 кг/м³, 

    Δ р - сопротивление трубы Вентури (принимается 12 кПа). 

    8.Объемный  расход газа на выходе из  аппарата: 

    V_г = V₀  = 1700  = 0,578 м³/с. 

    9. Диаметр циклона-каплеуловителя: 

    d_ц = 1,33 = 1,33 = 0,639м,  

    где ω_ц  - скорость газа в циклоне-каплеуловителе (принимается 2,5 м/с). 

    10.Определить  высоту и гидравлическое сопротивление  циклона-каплеуловителя: 

    Н = 2,5 d_ц = = 1,598м, 

    Δ р_ц =  ξ_ц =  32   = 97  Па_,  

    Где ξ_ц - принимаем от 30 до 33 для прямоточного циклона. 

    11.Гидравлическое  сопротивление трубы Вентури: 

    Δ р_т = 0,001 •  Δ р - Δ р_ц = 0,001*12000 -0,097 =  11,9 кПа. 

    12.Коэффициент  сопротивления при наличии орошающей  жидкости определить по формуле: 

    ξ_ж = 0,68 ξ_с (1,4 ) ^–0,3 = 0,68 *0,13 (1,4 ) ^–0,3 = 0,63 , 

    где ρ_г, ρ_ж -  плотности газа и жидкости, кг/м³ (плотность воды 1000 кг/м³);

                ξ_с = 0,12÷0,15 при длине горловины равной 0,15d₂; 0,145 для сухой трубы.  

13.Необходимую  скорость газов в горловине  трубы Вентури определить по  формуле: 

    ω₂ = = = 5,22 м/с, 

    где m = 0,0012 м³/м³. 

14. Определить  диаметр горловины трубы Вентури: 

    d2 = 1,13   = 1,13 = 0,49 м.