|
Исследование массоотдачи в жидкости проводилось на примере изотермической абсорбции кислорода из воздуха пленкой жидкости [8]. Опытно-промышленные исследования очистки выбросов от NO2 и SO2 в газе проводились химическим методом. Исходный газ содержал от 10 до 18 мг/м3 дисперсных частиц, от 23 до 73 мг/м3 диоксида азота NO2 и от 38 до 80 мг/м3 диоксида серы SO2 при температуре 140 0C.
При исследованиях эффективности сепарации дисперсных частиц в конденсационном режиме запыленность воздуха создавалась искусственно дозатором. Подача пара в аппарат осуществлялась из электрического парогенератора. Температура воздуха, парогазовой смеси и хладоагента измерялась с помощью термопар. Запыленность воздуха контролировалась счетчиком аэрозольных частиц АЗ-5М [9]. Эффективность сепарации дисперсной фазы оценивалась по количеству конденсата, общая эффективность очистки от пыли v по массе сухого остатка в шламе, фракционная v по массе сухого остатка на бумажных фильтрах с различными размерами капилляров, а также с помощью счетчика аэрозольных частиц АЗ-5М. В отдельных экспериментах результаты контролировались по количеству частиц, уловленных после аппарата на волокнистом фильтре типа ФП (фильтр Петрянова) с фильтрующим материалом ФПП-15-1.7 [10, 11].
На лабораторной экспериментальной установке определялись зависимости гидравлического сопротивления, теплообменных характеристик аппарата и эффективности сепарации дисперсной фазы от начальных характеристик газа, расхода пара на смешение, скорости и угла закрутки потока, дисперсного состава, концентрации и физико-химических свойств пыли в следующих интервалах изменения основных параметров: начальная температура воздуха v 20Tё80 ¦С; начальная влажность воздуха v 40T80 %; объемный расход воздуха v 0.003T0.03 м3/с; удельный расход пара на смешение v 0.01T0.1 кг/кг; массовая концентрация твердых частиц v 0T0.005 кг/м3; температура хладоагента (начальная) v 2T10 ¦С; расход хладоагента v 0.002T0.02 кг/с. В качестве дисперсной фазы в экспериментах использовались порошки различного происхождения с насыпной плотностью от 1000 до 2000 кг/м3 и размерами частиц от 0.1 до 10 мкм: стандартный кварцевый порошок М-1, окись цинка, фосфорит, сажа, антибиотики. Обсуждение результатов
Исследование дисперсно-кольцевого течения. Гидродинамическая картина дисперсно-кольцевого течения носит сложный характер. Брызгоунос с поверхности пленки приводит к тому, что на расстоянии 1.5v2.0 м доля жидкости в дисперсной фазе достигает 20v80 % от общего расхода, при этом толщина пленки уменьшается и меняется структура волн на ее поверхности. При расчете потери напора в трубчатых насадках аппарата в дисперсно-кольцевом режиме течения по известной зависимости |
 ,
|
(1) |
(где DP v потери напора; L v длина трубы; r v плотность газа; w v среднерасходная скорость газа; us=1.15uпл v поверхностная скорость пленки жидкости; uпл v среднерасходная скорость пленки жидкости; hср v средняя толщина пленки жидкости; D v диаметр трубы; l v коэффициент гидравлического сопротивления; n v показатель степени) возникают проблемы в определении коэффициента гидравлического сопротивления на межфазной поверхности.
Для расчета коэффициента гидравлического сопротивления при дисперсно-кольцевом режиме течения модели Локкарта-Мартинелли [12], гомогенного течения [13], а также подход, базирующийся на раздельном течении пленки, газа и жидкости [14], принципиально непригодны. Также неэффективны зависимости, в которых коэффициент гидравлического сопротивления выражается через параметры волн на поверхности пленки [15, 16].
Наиболее приемлемым методом определения коэффициента гидравлического сопротивления представляется его расчет через экспериментальное значение градиента давления. Установлено, что суммарное значение касательного напряжения в канале постоянно по его длине. Эмпирическая зависимость для расчета коэффициента гидравлического сопротивления на межфазной поверхности при дисперсно-кольцевом режиме (как для нисходящего, так и восходящего движении) для гидравлически гладкой поверхности трубы получена в виде |
 ,
|
(2) |
где Re0 v относительное число Рейнольдса газа; Reпл = 4G/nn ж v число Рейнольдса для пленки жидкости; n и nж v коэффициенты кинематической вязкости газа и жидкости.
|