Материал: Теплообменное оборудование предприятий
3.В чём заключается основное преимущество регенеративных ТО по сравнению с рекуперативными?
4.Опишите конструкцию и принцип действия регенеративного воздухоподогревателя (РВП).
5.Основной недостаток РВП?
6.Особенности расчёта аппаратов с неподвижной и движущейся насадкой?
126
ГЛАВА 7. СМЕСИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
7.1. Области применения и конструкции
В смесительных аппаратах процесс передачи теплоты осуществляется за счет непосредственного перемешивания теплоносителей в объеме или на поверхности насадки. Широко используются для очистки продуктов сгорания и подогрева воды; в установках кондиционирования воздуха для его увлажнения, осушки, подогрева или охлаждения; в схеме ТЭЦ для подогрева и термической обработки питательной воды.
На рис. 7.1 и 7.2 в качестве примера приведены конструкции полого и насадочного скрубберов. Наиболее распространенные типы насадок представлены на рис. 7.3 [4,27].
Рис. 7.1 Полый скруб- |
Рис.7.2. Скруббер с |
||
бер: |
насадкой: |
||
1 |
– корпус; |
1 |
– корпус; 2 – фор- |
2 |
– форсунки |
сунки ; 3 – насадка; |
|
|
|
4 |
– каплеуловитель |
Рис. 7.3. Типы насадок: a – кольца Рашига;
б –кольца с перегородками; в – шары; г – пропеллерная насадка; д – хордовая (деревянная) насадка
Полые скрубберы представляют собой колонны круглого или прямоугольного сечения. Орошающая вода, подаваемая сверху, распыливается на капли механическими форсунками, работающими под давлением 0,3– 0,4 МПа. При этом факелы распыла должны перекрывать все поперечное сечение скруббера.
127
Поток газа со скоростью 0,7–1,5 м/с направляется противоточно по отношению к каплям снизу вверх.
Насадочные скрубберы выполняются в виде вертикальной колонны, заполненной телами различной формы. Насадка обеспечивает большую поверхность контакта между газом и жидкостью. Преимуществом насадочных аппаратов по сравнению с безнасадочными является большая компактность, однако они обладают и большим гидравлическим сопротивлением.
В схемах ТЭЦ для удаления кислорода из питательной воды применяются деаэраторы. Наибольшее распространение получили струйные, пленочные и струйно–пленочные деаэраторы, конструкции которых приведены на рис. 7.4, 7.5 и 7.6.
Рис |
7.4. |
Струйный |
Рис. 7.5 Пленочный де- |
Рис. |
7.6. |
Струйно– |
||||
аэратор: |
|
|||||||||
деаэратор: |
|
пленочный деаэратор: |
||||||||
1 – |
деаэраторная |
ко- |
||||||||
1 – деаэраторная ко- |
1 – деаэраторная ко- |
|||||||||
лонка; |
2 – бак–акку- |
|||||||||
лонка; 2 |
– бак–акку- |
лонка; |
2 |
– |
бак–акку- |
|||||
мулятор; |
|
|||||||||
мулятор; |
|
|
мулятор; |
3 |
– трубные |
|||||
|
3 – сопловое устройство; |
|||||||||
3 – распределительный |
доски; 4 – водяная каме- |
|||||||||
4 – разбрызгивающая ро- |
||||||||||
желоб; |
|
ра; 5 – дырчатые трубы; |
||||||||
|
зетка; 5 – отбойник; |
|
||||||||
4 – струйчатый водо- |
|
6 – сетки ; 7 – насадка; |
||||||||
6 – насадка; 7 – парорас- |
||||||||||
слив |
с |
зубчатыми |
8 – парораспределитель |
|||||||
пределитель; |
|
|||||||||
кромками; |
5 – дырча- |
|
|
|
|
|
||||
8 – патрубок предохра- |
|
|
|
|
||||||
тые тарелки; |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
6 – |
парораспредели- |
нительного клапана |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
тель
128
Для деаэрации питательной воды используется пар из отборов турбины. Температура деаэрируемой воды должна строго соответствовать температуре насыщения при данном давлении, так как значительный недогрев приводит к резкому увеличению содержания остаточного кислорода в воде. Для деаэраторов атмосферного типа недогрев не должен превышать 0,2–0,25 °С, для деаэраторов повышенного давления – 0,01–0,02 °С.
Важным фактором повышения эффективности процесса деаэрации является увеличение поверхности контактирования воды с паром, что достигается разбрызгиванием воды и установкой насадок. Отвод выделяющихся газов из деаэратора осуществляется за счет выпара, составляющего 3–5 % от расхода греющего пара.
7.2. Расчет скруббера без насадки
Задачей теплового расчета является определение количества теплоты, переданной от газа к воде. Иногда вводят для этого понятие
объемного коэффициента теплопередачи k v , |
Вт/(м3 °С). Тогда коли- |
|
чество переданной теплоты определяется по формуле |
||
Q kv V |
tcp , |
(7.1) |
где V , м3 – полезный (активный) |
объем смесительной камеры; |
|
tcp tсрг tсрв , °С – температурный напор, равный разности средних
температур газа и воды. При этом объемный коэффициент теплопередачи k v определяется экспериментально.
Как правило, k v неизвестен и расчет производится по уравне-
нию теплоотдачи |
|
|
|
|
Q F |
tcp , |
(7.2) |
где , |
Вт/(м2 °С) – коэффициент теплоотдачи от газа к поверхности |
||
капель; |
F – поверхность капель, м2. |
|
|
Если принять форму капель за правильный шар, то поверхность |
|||
капель в одном литре воды составит |
|
|
|
|
F d2 n , м2 , |
(7.3) |
|
где d – средний диаметр капель, м; |
n – число капель в одном литре |
||
воды. |
|
|
|
129
Число капель можно выразить через объем капель , содержащихся в одном литре воды
|
d3 |
6 |
|
|
||
|
n n |
|
|
. |
(7.4) |
|
|
d3 |
|||||
|
6 |
|
|
|||
Тогда поверхность капель в одном литре воды составит
F |
d2 6 |
6 d 6 d , м2 . |
(7.5) |
|
d3 |
|
|
Средний диаметр капель приближенно рассчитывается |
|
||
d 3 105 P , мм , |
(7.6) |
где Р – давление воды перед форсункой, Па.
Коэффициент теплоотдачи от поверхности капель к газовому потоку в условиях вынужденной конвекции ( Re 1 200) определяется по формуле А.В. Нестеренко
Nu Nu |
o |
1,07 Re0,48 |
Pr0,33 Gu0,175 |
, (7.7) |
|
|
|
|
где Nu d
; Re Wo d
; Pr 
a ; Gu Tc Tм 
Tc – кри-
терий Гухмана.
Вкритериях подобия физические параметры газа , Вт/(м °С),
, м2/с и a , м2/с определяются по средней температуре между по-
верхностью капель и газом; d – средний диаметр капли, м; |
Tc |
и Tм |
– температуры газа по сухому и мокрому термометрам, К; |
Wo – ско- |
|
рость движения капли относительно газа, м/с; Nuo 2 при |
Re 0 |
|
(при Nu 80 величиной Nuo пренебрегают). |
|
|
Рис. 7.7. График зависимости lg Reвит от lg Fe
Для противоточной схемы движения капель и газа относительная скорость капли определяется
Wo Wвит Wг , |
(7.8) |
где Wг – скорость газа, м/с;
Wвит – скорость витания капли, м/с.
Под скоростью витания капли понимают такую скорость, при которой наступает равновесие силы тяжести капли и сопротивления газовой среды.
130