7.1 Скубберы Вентури

Чтобы увеличить поверхность соприкосновения капель жидкости (воды) с загрязненным воздухом применяют ее распыление. Аппараты, в которых используется такой процесс, называют скрубберы. Типичным примером скруббера является скруббер Вентури (рис.7.1), который для вывода образовавшегося шлама дополняется циклоном – шламоотделителем (рис.7.2).

Как видно из рис. 7.1, основная часть скруббера - сопло Вентури 2, в которое подводится запыленный поток газа, а через центробежные форсунки 1 - жидкость на орошение. В конфузорной части сопла происходит разгон газа от входной скорости 15...20м/с до скорости 30...200м/с и более в узком сечении сопла. Процесс осаждения частиц пыли на капли жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхностью капель и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла.

Рис. 7.1. Скуббер Вентури (рас-четно-конструктивная схема)	Рис. 7.2. Труба Вентури с циклоном: 1-генератор аэрозоля; 2 -труба Вентури; 3 - циклон; 4 -сборник шлама.

Эффективность очистки в значительной степени зависит от равномерности распределения жидкости по сечению конфузорной части сопла. В диффузорной части сопла скорость потока падает до 15...20 м/с. Каплеуловитель 3 обычно выполняют в виде прямоточного циклона.

Конструктивно центробежный каплеуловитель представляет собой малогабаритный прямоточный циклон с прямоугольным патрубком и рабочей частью высотой 1,5D, где D - диаметр циклона.

Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки аэрозолей со средним размером частиц 1...2 мкм при начальной концентрации примесей до 100г/м³. Удельный расход воды на орошение при этом составляет 0,4...6,0 л/м³.

При расчете скрубберов Вентури определяются два основных показателя:

- гидравлическое сопротивление трубы Вентури;

- эффективность очистки скруббера.

Гидравлическое сопротивление трубы Вентури определяют из равенства:

Δp=Δp_c+Δp_ж, (7.1)

где Δp_c - гидравлическое сопротивление сухой трубы, т.е. без подачи жидкости на орошение.

Δp_c=ξ_сω_г²ρ_г/2, (7.2)

где ξ_с - коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы;

ω_г- скорость газа в горловине;

ρ_г - плотность газа в горловине;

Δp_ж - гидравлическое сопротивление, обусловленное введением жидкости.

Δp_ж= ξ_жω_г²ρ_ж q_ж/2, (7.3)

где ξ_ж - коэффициент гидравлического сопротивления трубы при вводе жидкости;

р_ж - плотность жидкости;

q_ж - удельный расход жидкости на орошение, для трубы Вентури круглого сечения при:

l₁=0,15d₂; ω_г=60 ... 166 м/с и q_ж= 0,4 ... 1,7 л/м³.

Отношение: ξ_ж/ξ_с=0,63((m_ж/m_г)(ρ_ж/ρ_г)^-0,3,

где m_ж и m_г- массовые расходы жидкости и газа, г/м³.

Суммарное гидравлическое сопротивление трубы Вентури составляет 10...20кПа.

Эффективность очистки скруббера Вентури рассчитывают энергетическим методом по формуле:

η=1-e^-B·^En , (7.4)

где Е - суммарная энергия соприкосновения; В и n - константы, зависящие от физико-химического состава пыли, которые определяют экспериментально.

Для определения суммарной энергии соприкосновения целесообразно использовать выражение:

E=Δp+p_жQ_ж/Q_г, (7.5)

где р_ж - давление распыляемой жидкости на входе в пылеуловитель; Q_жи Q_г - объемы расхода жидкости и газа соответственно.

Разновидностью аппаратов для улавливания пыли и осаждения частиц на каплях жидкости являются форсуночные скрубберы (рис.7.3). Запыленный газовый поток поступает в скруббер по патрубку 3 и направляется на зеркало воды, где осаждаются наиболее крупные частицы пыли. Газовый поток и мелкодисперсная пыль, распределяясь по всему сечению корпуса 1, поднимается вверх навстречу потоку капель, подаваемых в скруббер через форсуночные пояса 2. В форсуночных скрубберах эффективно улавливаются частицы размером > 10 мкм, одновременно с очисткой газ охлаждается и увлажняется до состояния насыщения.

Удельный расход воды в форсуночных скрубберах составляет 3,0 л/м³, гидравлическое сопротивление аппарата до 250 Па при скоростях движения потока газа в корпусе скруббера 0,7...1,5 м/с. К недостаткам таких скрубберов следует отнести невысокую общую эффективность очистки.