Устройство аппарата

Основной деталью любого вихревого скруббера является завихритель, в котором происходит закрутка газов и внутри которого организуется газо-жидкостный слой.

Сам завихритель имеет небольшие размеры, скорость газа между щелями завихрителя составляет 20-30 м/с. На рисунке приведены характерные размеры завихрителя для скруббера производительностью 7000 – 10000 м3/ч.
 

Схема аппарата

Ввод газов в вихревой скруббер может быть осуществлен сверху, либо снизу, подача жидкости также может подводиться  в аппарат практически любым путем. Такая нетребовательность является преимуществом вихревого скруббера, по этой причине модуль аппарата можно встраивать в корпуса насадочных или других скрубберов для реставрации и увеличения эффективности уже установленного оборудования.

На рисунке приведен модуль вихревого скруббера 7000-10000 м3/ч, в котором ввод газов в аппарат осуществляется сверху. После прохождения завихрителя очищенные газы направляются вниз, где происходит сепарация капель жидкости.

На рисунке стрелками условно показано движение газов.

1. патрубки подача воды; 2 – патрубок слива воды; 3 – завихритель; 4 – отбойник для выравнивания потока газа на входе в завихритель; 5 – полость для сбора воды.

Образование газожидкостного слоя

Газожидкостный слой, образующийся в завихрителе аппарата, имеет различную структуру в зависимости от режима работы вихревого скруббера. Как правило, чем выше скорость газов на входе в завихритель, тем более плотный, с более развитой поверхностью контакта фаз газожидкостный  слой. С другой стороны, при повышении скорости газов увеличивается гидравлическое сопротивление аппарата.

Изменение структуры слоя в зависимости от скорости газа на входе в завихритель можно оценить по представленным фотографиям.

На фотографиях  входная скорость газов составляет  12-13 м/с, 24 – 25 м/с и 34-35 м/с соответственно.

Зависимость гидравлического сопротивления от расхода газа

Наиболее важной характеристикой работы тепломассообменного аппарата, используемого для очистки или охлаждения газов, является  зависимость гидравлического сопротивления от величины расхода газов. Эта зависимость характеризует потребление энергии аппаратом требуемой для очистки единицы объема газов.

Все замеры скорости газа проводились с использованием анемометра АМ-70.

На рисунке приведена кривая зависимости сопротивления аппарата от расхода газов, полученная при замерах скорости в газоходе перед вихревым скруббером на 7000-10000 м3/ч.

Охлаждение горячих газов

На величину охлаждения горячих газов в контактном аппарате влияют несколько факторов:

1. начальная температура газов;
2. начальная влажность газов;
3. начальная температура воды;
4. условия протекания теплообмена – поверхность контакта фаз, величина времени контакта, скорость обдува жидкости газом и пр.

Охлаждение газов можно описать формулой:

Q = bV(t1-t2)

Где Q – количество тепла, Вт.  b - Коэффициент теплопередачи, Дж/м³К. V – Расход газа, м³/с.  T1 – начальная температура, К. T2 – конечная температура, К

Для вихревого скруббера, найденный экспериментально коэффициент b = 0,96-0,98 Дж/м³К

Таким образом, грубые расчеты, без учета влажности газов и других параметров, показывают, что в среднем, газ с температурой 490-500 градусов охладится в вихревом скруббере до температуры в диапазоне 115-105 градусов.