Методика расчета

Последовательность расчета скруббера с насадкой:

Определение

- рабочей температуры орошающей жидкости;

- потери тепла на нагрев жидкости и испарение;

- коэффициента теплопередачи;

- поверхности насадки;

- расхода газа;

- площадь сечения скруббера;

- количество воды, необходимое для компенсации испарения и выводимое с пульпой.

1. Определяем рабочую температуру орошающей жидкости по таблице5.1.

Таблица 5.1. Значения температуры „мокрого термометра” для различных значений температур и влажности газов

Исходная влажность газа, г/нм3	Исходная температура газов, 0 С
	100	200	300	400	500	750	1000
25	38,5	49,5	57	62	65,5	77,5	77,5
50	44	53,5	59,5	64	67,5	78,5	78,5
100	52,5	59	63,5	68	70,5	79,5	80,5
200	61	66,5	70	72,5	75,5	-	-
300	68	71,5	74	78,5	-	-	-

2. Для условий нашего примера интерполяцией находим, что для исходной температуры газов Т = 250х0,97 = 242⁰ (с учетом 3-процентной потери тепла), температура „влажного термометра” составит ~ 56,5⁰. Следовательно, это же значение будет иметь и температура орошающей жидкости.

3. Рассчитываем потери тепла на нагрев жидкости и испарение. На испарение расходуется

(1)

где Е = 0,33 - средняя теплоемкость газов, ккал/нм³∙ ⁰С;

ΔТ - разность температуры газа, ⁰С;

Q_общ.г - часовой расход газа.

При температуре 56,5⁰ на испарение 1 кг воды расходуется Q₂ = 565 ккал.

На нагрев 1 кг водяных паров расходуется

(2)

где Е_В - средняя теплоемкость водяных паров, ккал/кг·⁰С;

Δ Т - разность температуры воды, ⁰С.

Всего на нагрев и испарение воды затратится 565 + 2 = 567 ккал.

4. Определяем количество воды, которое будет испаряться в скруббере по формуле

(3)

5. Выбираем направления движения потоков газа и жидкости. Если схема противоточная, газ движется с нижней части скруббера вверх, а жидкость - наоборот. Схема противотока с температурными параметрами будет иметь вид (рис. 3).

Рис. 5.1 - Схема противотока с температурными параметрами

6. Рассчитываем среднюю логарифмическую разность температур по формуле

(4)

7. Определяем коэффициент теплопередачи по формуле

К = 6,3·w , ккал/ч·м² ∙ ⁰С, (5)

где w - средняя скорость газа в свободном сечении скруббера, м/с.

8. При значительных величинах w происходит потеря воды за счет брызгоуноса, рекомендуемая величина w находиться в пределах 1-1,5 м/с.

Принимаем для расчета w = 1,5 м/с.

9. Рассчитываем коэффициент теплопередачи по формуле (5)

К = 6,3·1,5 = 9,4 ккал/м²∙ч· ⁰С

10. Находим требуемую поверхность насадки

. (6)

11. Выбираем тип насадки. Обычно при решении задач охлаждения газа с одновременной очисткой его от пыли применяют насадки в виде правильно уложенных керамических колец либо деревянную реечную (хордовую). Примем деревянную (хордовую) насадку из досок толщиной 18 мм, шириной 120 мм, расположенных на расстоянии 25 мм друг от друга; доски устанавливаются на ребро.

На один погонный метр можно уложить досок

Следовательно, 1м³ насадки будет иметь 23·2 = 46 орошаемых ребер.

12. Боковая площадь одной доски (с двух сторон) составит 2·1·0,12 = 0,24 м². При ширине доски 120 мм в 1м будет 8 рядов досок по 23 доски в ряду (то есть 1м³ насадки будет содержать 23 х 8 = 184 доски с общей поверхностью S =184 х 0,24 = 44,2 м²).

13. Определяем объем насадки по формуле

(7)

14. Рассчитываем живое сечение насадки: при толщине доски 18 мм и расстоянии между досками 25 мм занятое насадкой сечение скруббера составит

, то есть живое сечение насадки (для прохода газов) составит 58 %.

15. Вычисляем секундный расход газа по формуле

(8)

В выходящем газе содержится также Q _общ.В водяных паров, занимающих объем

16. Определяем секундный расход газа с водяными парами

(9)

17. Рассчитываем средний секундный расход газа через скруббер по формуле

(10)

18. Определяем необходимую площадь живого сечения по формуле

. (11)

19. Площадь горизонтального сечения скруббера с учетом доли живого сечения (см. формулу 10.) составит

(12)

20. Определяем диаметр скруббера цилиндрической формы. Он составит 5 м, а высота насадки 120 : 11,61 = 10,3 м.

21. Рассчитываем часовой расход воды, принимая плотность орошения 10 м³/м²·ч.

(13)

22. Определяем часовое количество поступающей в скруббер пыли

(14)

23. Улавливаемое количество пыли составляет 20 %, то есть 76 кг/ч.

24. Из цикла орошения выводится пульпа с содержанием твердого 20 г/л, следовательно, для вывода уловленной пыли каждый час из цикла орошения выводят пульпу, количество которой составляет

(15)

25. Находим необходимое для компенсации испарения и выводимой с пульпой количество воды

(16)

26. Расчет закончен.

Исходные данные (варианты) приведены в таблице 2. Вариант задается преподавателем.

Таблица 5.2. Исходные данные

Исходные данные	Варианты заданий
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Qобщ.г,нм3/ч	26000	26000	26000	30000	30000	30000	34000	34000	34000	36000
t1,0C	280	280	280	230	230	230	200	200	200	280
t2,0C	70	80	70	70	80	70	70	60	80	70

Продолжение табл. 2

Исходные данные	Варианты заданий
	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Qобщ.г,нм3/ч	26000	26000	26000	30000	30000	30000	34000	34000	34000	36000
t1,0C	280	280	280	230	230	230	200	200	200	280
t2,0C	70	80	70	70	80	70	70	60	80	70

Продолжение табл. 2

Исходные данные	Варианты заданий
	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Qобщ.г,нм3/ч	26000	28000	30000	34000	36000	30000	35000	37000	34000	37000
t1,0C	280	230	230	280	200	270	200	210	280	290
t2,0C	80	70	70	60	60	70	80	60	80	70