8. Расчет скруббера Вентури.

В газоходе между аппаратами газ практически не претерпевает изменений, поэтому параметры газа на входе в скруббер Вентури примем такими же, как на выходе из форсуночного скруббера (орошаемого газохода). Отсюда, запыленность на входе в скруббер Вентури равна Z₂ . На выходе, примем технически осуществимую и приемлемую по санитарным нормативам величину Z₃ =0,1 г/м³ . Тогда, требуемая эффективность пылеулавливания скруббера Вентури _СВ будет равна:

_СВ = 1 – Z₃  Z₂

C другой стороны, согласно энергетической теории эффективность может быть найдена по формуле:

_СВ = 1 – exp(-B K_t^ )

По табличным данным свойства конвертерной пыли равны, В=9,88 ^. 10 ^–2 ;  = 0,4663 ; Используя эти два уравнения можно определить энергетический параметр K_t . Для упрощения вычислений энергетического параметра можно воспользоваться другими формулами:

N_U = B ^. K_t^ ; и N_U = Ln 1  ( 1 - _CB ) ;

где N_U – число единиц переноса.

Согласно теории энергетический параметр является суммой затрат энергии на преодоление гидравлического сопротивления -P_CB и распыление жидкости - p_ж m

K_t = P_CB + p_ж m

Отсюда можно определить – Р_СВ , гидравлическое сопротивление скруббера, Па :

P_CB = K_t – p_ж m

здесь р_ж – давление жидкости (воды) создаваемое насосом перед форсункой, Па. Чаще всего принимают р_ж = 300.000 – 500.000 Па.

m – удельный расход жидкости, в нашем случае, можно принять m = 0,001 м³ / м³.

Определяем параметры газа на выходе из скруббера Вентури:

1. Температура газа Т₃ , по эмпирической формуле , ⁰С :

T₃ = (0,133 – 0,041m)T₂ + 35

здесь m имеет размерность кг/м³ , т.е. следует (в связи с вышепринятым) считать m=1кг/м³.

2. Расход газа – V₃ , м³/с :

3. Плотность газа ₃ , кг/м³ :

Скруббер состоит из двух частей собственно из трубы Вентури и катлеуловителя. Сначала конструируем каплеуловитель, расположенный за трубой Вентури. Наиболее часто для этой цели используют прямоточный циклон. Диаметр циклона D_Ц , находим по формуле:

______________

D_Ц =  V₃  (0,785 _ц )

где _ц – скорость газа в циклоне-каплеуловитепе, м/с , обычно она находится в пределах _ц=2,5 – 4 м/с.

Высоту циклона Н , находят в зависимости от скорости газа:

_ц , м/с 2,5 – 3 3 – 3,5 3,5 – 4,5

Н / D_Ц 2,5 2,8 3,8

Гидравлическое сопротивление циклона - Р_Ц (Па) принимают равным:

Р_Ц =  _ц _ц ² ₃  2

 _ц – коэффициент сопротивления циклона, можно принять равным 32.

Рассчитывают гидравлическое сопротивление трубы Вентури- Р_Т = Р_СВ - Р_Ц .

Определяют коэффициенты сопротивления трубы Вентури. Коэффициент сопротивления сухой трубы, если она нормализованная берут равным _С = 0,12-0,15. В иных случаях, подсчитывают по формулам (см. справочные пособия). Коэффициент сопротивления обусловленный введением жидкости в поток -_Ж зависит от удельного расхода воды и от способа орошения :

_Ж = А_С m^1+B

Здесь и далее размерность удельного расхода воды m – м³/м³.

Коэффициенты - А и 1+В зависят от способа орошения :

• Если подвод воды центральный перед конфузором, то А=0,215; 1+В= -0,54;

• Если подвод переферийный в конфузор перпендикулярно газовому потоку, то, при скорости газа в горловине трубы более 80 м/с, А=13,4; 1+В= 0,024;

• То же, при скорости газа менее 80 м/с, А=1,4; 1+В= -0,316;

• Если подвод воды центральный в конфузор, тогда А=0,63; 1+В= -0,3;

Находят скорость газа в горловине трубы Вентури _Г , которая обеспечивает требуемую эффективность очистки, м/с:

здесь _ж - плотность жидкости (воды), равная 1000 кг/м³ .

Рассчитывают площадь сечения горловины трубы Вентури - F_Г , м² :

F_Г = V₃ /_Г

Для очистки конвертерного газа используют наиболее часто трубу прямоугольного сечения с регулируемой шириной горловины. При конструировании прямоугольных труб поступают следующим образом(см. рис.2). Максимальную ширину горловины d₂ принимают в пределах 0,1-0,4 м., угол сужения рекомендуют принимать равным ₁=25⁰, а, если труба укороченная то ₁=60⁰, угол расширения диффузора ₂=6-8⁰. Общую ширину трубы находят из соотношения b=F_Г/d₂ (где F_Г – рассчитанная площадь сечения горловины).

d₁

₁

L₁

d₂

L₂

L₃

₂

d₃

b

b

d₂

Рис.2 Прямоугольная труба Вентури

d₁

Величину входного сечения конфузора F_K принимают такой, чтобы скорость газа в нем была в пределах ₁=10-25 м/с, то есть F_K=V₂  ₁ . C другой стороны сечение конфузора F_K=d₁^.b. Отсюда может быть найдена вторая сторона прямоугольного сечения конфузора d₁=F_K / b.

Необходимо проверить соотношение полученных размеров трубы b и d₁, а, именно, рекомендуется поддерживать их отношение в пределах b / d₁ = 14. Если это соотношение не находится в рекомендуемых пределах, то следует выбрать другое значение ширины горловины d₂ и повторить предыдущий расчет размеров трубы.

Длину горловины примем L₂ = 0,15d₂ (нормализованная), или удлиненная L₂ = (3-5)d₂ .

Длина конфузора L₁=(d₁ - d₂)/2tg(₁/2). Длина диффузора L₃=(d₃-d₂)/2tg(₂/2). Ширину выходного сечения диффузора d₃ можно принять d₃=d₁.