ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Интенсификация охлаждения и конденсационно-сепарационных процессов закручиванием газовых и пародисперсных газовых потоков в трубах из "Эффективность внедрения вихревых аппаратов" В химической промышленности при проведении технологических процессов обрабатывают большие объемы газовых и парогазовых потоков. Для обеспечения требуемых параметров при их нагревании, охлаждении, конденсации паров из парогазовых смесей (ПГС) из-за низкого коэффициента теплоотдачи со стороны газа используют трубчатые аппараты с большими поверхностями теплообмена. Теплоотдачу можно интенсифицировать, организуя закрученное движение газа по трубному пространству теплообменника. [c.6] Исследованиями конвективной теплоотдачи от газов в трубах, проведенными В. К. Мигаем [1, 2], было показано, что для снижения термического сопротивления и интенсификации процесса в наиболее экономичных условиях необходимо воздействовать избирательно на пограничный слой, т. е. на слои газа у стенки трубы. Именно такое воздействие можно обеспечить при закручивании фаз в трубах. Среди многих способов закручивания газов в трубах наиболее целесообразным является способ с начальным воздействием на поток закручивающего устройства. Таким путем можно быстрее и с меньшими затратами внедрять крутку потоков как в новую, так и в действующую аппаратуры. [c.6] Нами были рассмотрены малоэффективные системы выделения целевых продуктов из парогазовых смесей и их санитарной очистки. ПГС, содержащие иногда и дисперсную фазу, образуются в процессах жидкофазного или парофазного окисления углеводородов кислородом воздуха. Характерной особенностью для них является необходимость выделения незначительных количеств, как правило, конденсирующихся или сублимирующихся соединений из большого объема неконденсирующегося газа. Относительно малые концентрации примесей обусловливают образование жидкой и твердой дисперсной фазы в объеме ПГС. Конденсация пара из инертного газа на охлаждаемой поверхности происходит при одновременных процессах тепло- и массообмена. Соотношением скоростей переноса тепла и массы определяется конденсация пара на поверхности или в объеме, или одновременно на поверхности и в объеме. При малых концентрациях тепло может отводится быстрее, чем подводятся конденсирующиеся компоненты к поверхности, поэтому за счет интенсивного охлаждения ПГС становится насыщенной и даже пересыщенной паром, который в этом состоянии конденсируется в объеме с образованием тумана. По этой причине даже при более низких температурах хладоагента в конденсаторах содержание примесей в отходящих газах не уменьшается. Улавливание же тумана является трудоемкой операцией. [c.7] Рпн — давление насыщенного пара над плоской поверхностью той же жидкости при данной температуре Т. [c.7] Я — универсальная газовая постоянная г — теплота перехода (конденсации). [c.7] Ср — удельная теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(кг К) р — плотность, кг/м . [c.8] При Ье 1 массообмен превалирует над теплообменом, при Ье 1 — наоборот, поэтому в первом случае пар в ядре потока находится в ненасыщенном состоянии и конденсируется на охлаждаемой поверхности, а во втором — в насыщенном состоянии, а конденсация может происходить и в объеме. [c.8] В парофазных процессах отличительной особенностью является переход конденсирующегося пара при охлаждении ПГС сразу в кристаллы, минуя жидкое состояние. Сублимационная конденсация, как и в рассмотренном выше случае, может происходить на охлаждаемой поверхности и в объеме. Возникновению же сублимационной конденсации способствуют высокие температуры плавления и кипения основных продуктов окисления, высокие отношения воздуха на окисление к исходному сырью, а также небольшие избыточные давления, при которых проводят процессы. [c.8] При быстром и интенсивном охлаждении ПГС скорость образования центров кристаллизации намного выше, чем скорость роста кристаллов, поэтому в этом случае образуется большое количество мелких кристаллов. При принятых линейных скоростях они могут уноситься газами, не успев осесть. При медленном же охлаждении скорость роста кристаллов будет опережать рост центров кристаллообразования. Эффективность улавливания дисперсной фазы будет намного выше. [c.9] На основании общего анализа и сопоставления результатов наблюдений за работой ряда производств нефтехимического окислительного синтеза можно сделать вывод о том, что для удовлетворительной работы систем выделения продуктов окисления из ПГС при предварительной и санитарной очистке выбросов необходимо учитывать отмеченные выше факторы. В противном случае сконденсировавшиеся или сублимировавшиеся в объеме пары вредных веществ, являющихся загрязнителями атмосферного воздуха, могут остаться в выбросах. [c.9] При интенсификации процессов охлаждения ПГС и конденсации паров требуется одновременное решение и задачи сепарации из объема как вносимой, так и образующейся дисперсной жидкой и твердой фаз. Совмещения этих процессов можно достичь закручиванием ПГС в трубах, особенно при высокоскоростном закручивании в вихревых трубах, т. е. с реализацией эффекта энергетического разделения сжимаемых газов в их закрученном потоке. [c.9] На рис. 1.1 показана схема вихревой трубы. [c.9] Как видно, давление насыщения уменьшается быстрее (К — показатель адиабаты). [c.10] то сразу же попадает под воздействие центробежного поля и разгоняется в нем до скоростей порядка звуковых. Как будет показано ниже, возникающие при этом особенности движения ПГС в винтовом канале и более длительное, чем в тангенциальном сопловом канале, время пребывания газа будут способствовать интенсификации конденсационно-сепарационных процессов. [c.11] Вернуться к основной статье