Рассчитать и спроектировать скруббер Вентури

Определим размера частицы, который в данном аппарате с данными параметрами будет улавливаться с эффективностью 50%, d50.
По таблице вероятности распределения частиц пыли для требуемой эффективности пылеулавливания Ф(х)=η определим параметр х.
Методом линейной интерполяции рассчитаем значение x при Ф(x)=0,98:
x=2+2,1-2∙(0,98-0,9761)0,9821-0,9761=2,065
x=lgdmd50lg2ση+lg2σч (1)
Из формулы (1) для расчета параметра х выражаем искомую величину d50:
lgdmd50=x∙lg2ση+lg2σч
lgdm-lgd50=x∙lg2ση+lg2σч
lgd50=lgdm-x∙lg2ση+lg2σч
d50=10lgdm-x∙lg2ση+lg2σч (2)
Для скрубберов Вентури lgση=0,29.
Подставим в расчетную формулу (2) числовые значения:
d50=10lg10-5-2,065∙0,22+0,292≈1,87∙10-6 м=1,87 мкм
Затем зная величину d50, определяем энергетические затраты Кч, кДж/1000 м3 газов:
d50=5945∙Кч-0,645∙ρч-0,5 (3)
Кч-0,645=d505945∙ρч-0,5
Кч-0,645=1,87∙10-6 5945∙3000-0,5=1,72∙10-8
Кч=10884 кДж/1000 м3
Определим влагосодержания газов
В составе запыленного газа находится 27 % об. Н2О, следовательно, зная расход газа при нормальных условиях, определяем расход влаги при нормальных условиях:
VH2Oн.у.=0,27∙Vгн.у. (4)
Нормальный метр кубический (нм3) – это метр кубический (м3) газа при нормальных условиях. Под нормальными условиями принимают давление, равное 101325 Паскаль (или 760 мм. рт. ст.) и температуру 0℃.
Vгн.у.=18000 нм3/ч=180003600=5 нм3/с
VH2Oн.у.=0,27∙5=1,35 нм3/с
Из объемного расхода влаги при нормальных условиях найдем массовый расход влаги при нормальных условиях, г/ч:
mH2Oн.у.=ρH2Oн.у.∙VH2Oн.у. (5)
Плотность воды при нормальных условиях: ρH2Oн.у.=1000 кг/м3
mH2Oн.у.=1000∙1,35=1350 кг/с=1350∙3600∙1000=486∙107 г/ч
Найдем влагосодержание влажного газа при нормальных условиях, г/м3:
x=mH2Oн.у.Vгн.у. (6)
x=486∙10718000=270 г/м3
По таблице влагосодержания газов отыщем температуру точки росы газа на выходе из трубы Вентури для рассчитанного значения х.
tг''=72℃
Определение плотности газов при температуре точки росы
Найдем плотность газов при нормальных условиях:
ρ0=αN2∙ρN2+αCO2∙ρCO2+αO2∙ρO2+αH2O∙ρH2O (7)
ρ0=0,6∙1,251+0,1∙1,9768+0,03∙1,429+0,27∙0,768==0,7506+0,19768+0,04287+0,20736=1,19851≈1,199 кг/м3
Приведем плотность газов к реальным условиям, которые соответствуют температуре точки росы и заданному разряжению перед трубкой Вентури:
ρг''=ρ0∙273∙(Pбар+P)(273+tг'')∙101325 (8)
ρг''=1,19851∙273∙101325-190273+72∙101325=0,946608≈0,947 кг/м3
Определение объемного расхода газа на выходе
Найдем массу газов:
mг=V'г0∙ρ0 (9)
mг=18000∙1,199=21582 кг/ч
Поскольку масса газов в процессе очистки не меняется, то:
V''г=mгρ''г (10)
V''г=215820,846608=22799,3 м3/ч
Приведем объемный расход газов на выходе к нормальным условиям, нм3/ч:
V''г0=0,0027∙V''г∙(Pбар+P)(273+tг'') (11)
V''г0=0,0027∙22799,3∙(101325-190)(273+72)=18045,45 нм3/ч
Определение гидравлического сопротивления трубы Вентури, Па
Кч=∆pp+Pв∙m
∆pp=Кч-Pв∙m (12)
∆pp=10884-0,45∙106 ∙0,6∙10-3=10614 Па
Определение скорости газов в горловине
Гидравлическое сопротивление скрубберов Вентури складывается из гидравлических сопротивлений трубы Вентури и каплеуловителя . Гидравлическое сопротивление трубы Вентури при подаче в нее орошающей жидкости:
∆pp=∆pг+∆pж (13)
где Δрг – гидравлическое сопротивление трубы Вентури, обусловленное движением газов без подачи орошения; Δрж – гидравлическое сопротивление трубы Вентури, обусловленное вводом орошающей жидкости.
Гидравлическое сопротивление сухой трубы Вентури определяется по формуле:
∆pг=ζсух∙vг2∙ρ''г2 (14)
где ζсух – коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы Вентури; vг – скорость газов в горловине при условиях по температуре и давлению на выходе из трубы Вентури; ρ"г – плотность газов при тех же условиях.
Для трубы Вентури с круглой и прямоугольной горловиной длиной 0,15·dэ принимают ζсух=0,12 ÷ 0,15