Тепло-и массообмен в мокрых пылеуловителях

Мокрые пылеуловители отличаются тем, что вследствие непосредственного соприкосновения газов и жидкости, имеющих различную температуру, одновременно с пылеулавливанием идут теплои массообменные процессы. Количество теплоты Q (Вт), передаваемое, как правило, от газа к жидкости или (гораздо реже) наоборот, можно определить с помощью уравнения теплового баланса:

где К_т — коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К); F — поверхность, через которую происходит теплообмен, м²; АТ_ср — средняя разность температур, обменивающихся теплом сред, К; <2п_0Т — потери тепла в окружающую среду, Вт.

Среднюю разность температур определяют по формуле.

где Xj" Т_к — соответственно начальная и конечная температура воды; Т_и Т₂ — соответственно начальная и конечная температура газа, °С.

Уравнение массообмена в мокром пылеуловителе имеет вид:

где р_Л/ — коэффициент массообмена, кг/(с • м² • Па); р_г, р_ж — парциальные давления пара соответственно в газе и над жидкостью, к11а.

Процесс массобмена сопровождается выделением (при конденсации) или поглощением (при испарении) тепла ()₂, величину которого можно найти, зная теплоту парообразования г:

В уравнениях (7.15), (7.16) знак «плюс» ставится в случае перехода тепла и массы от газа к жидкости, а знак «минус» — от жидкости к газу.

В мокрых пылеуловителях протекают процессы охлаждения газов. Эти процессы могут происходить как с испарением воды (конденсационное охлаждение), так и с конденсацией водяных паров (конденсационное испарение). При конденсационном охлаждении, когда горячий газ встречается с холодной водой, часть водяного пара в газе конденсируется, а другая часть подогревается, получив тепло в количестве <2, + Q₂. При испарительном охлаждении, когда горячий ненасыщенный влагой газ встречается с нодшретой водой, увеличивается его влагосодержание за счет испаряющейся воды. Количество тепла, передаваемое от газа к воде, составляет величину Q_t — Q₂. Вода при этом нагревается до температуры мокрого термометра Г_м, перестает нагреваться, а только испаряется:

где М_г, М_ж — соответственно массовые расходы газа и жидкости, кг/с; Т_и, Т_к — соответственно начальная и конечная температура жидкости, °С; 7'₍, Т₂ — соответственно, начальная и конечная температура газа, °С; с_г, с_ж — соответственно, теплоемкость газа и жидкости, кДж/(кг-К); d, d₂ — соответственно начальное и конечное влагосодержание газа, кг/кг; ц, i₂ — соответственно начальная и конечная энтальпия водяных паров, кДж/кг.

Если пренебречь потерями в окружающую среду Q_I]OT, не учитывать изменения количества воды вследствие ее испарения, то из уравнения (7.13) можно получить выражение для определения температуры газа на выходе из аппарата.

Из приведенного выражения видно, что чем меньше поток жидкости, тем выше ее конечная температура.

При расчете испарительных скрубберов обычно принимают Т_к на 5— 10 °C ниже температуры мокрого термометра Т_м.