ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предотвращение образования тумана при выделении пара вымораживанием из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара Издание 3" Выделение пара вымораживанием щироко используется при анализе газов, а также в самых разнообразных лабораторных исследованиях. В производственной практике этот процесс часто наблюдается в тех случаях, когда газы подвергаются сильному охлаждению. [c.193] Однако из сказанного выше следует, что при конденсации пара на поверхности It l практически всегда образуется пересы- S щенный пар, часть которого может быть 5 сконденсирована в объеме и унесена газовым потоком из ловушки в виде аэрозоля. Естественно, что в этом случае Рис. 5.18. Содержание пара содержание вымораживаемого компонента в газовой смеси после ловушки будет выше, чем это соответствует состоянию насыщения, и равно сумме весовых концентраций аэрозоля и пара. [c.193] Скорость газового потока в ловушках обычно невелика, поэтому темпера- тура газовой смеси после ловушки и температура ее стенок может быть принята равной температуре охлаждающей среды. Это позволяет использовать уравнения (5.7) и (5.8) для расчета ловушек. [c.193] На рис. 5.18 приведены результаты приближенного расчета содержания пара и тумана этилового спирта в воздухе в зависимости от температуры, т. е. по мере продвижения газовой смеси в ловушке 28. [c.193] Из рис. 5.18 также следует, что для принятых в расчете услоД ВИЙ содержание тумана в воздухе после ловушки составляет около 60% общего содержания этилового спирта в воздухе на входе в ловушку. [c.194] В нефильтрованном воздухе обычно содержатся ядра конденсации радиусом 10 — 10 см (см., рис. 1.9). Для этих частиц, согласно уравнению (1.9), критическое пересыщение пара близко к единице. Поэтому в нефильтрованном воздухе конденсация пара в объеме наступает раньше, чем в фильтрованном воздухе, и количество образующегося тумана в этом случае больше. Кривая 2 (см. рис. 5.19, а) построена для указанных выше условий при критическом пересыщении, равном единице. [c.195] В работах приведены данные по определению содержания тумана этилового спирта в воздухе после ловушки для условий, принятых в расчете. Эти опыты состоят в том, что осушенный воздух, содержащий пар этилового спирта, пропускают через медную У-образную трубку, погруженную в охлаждающую жидкость. Путем анализа устанавливают содержание этилового спирта в воздухе на входе в ловушку и на выходе из нее. [c.195] Опытные данные показаны на рис. 5.19, а кружочками, причем можно отметить удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных. [c.195] Таким образом, при понижении температуры охлаждающей среды степень конденсации будет уменьшаться, а не увеличиваться, как очень часто предполагают. [c.195] Приведенные данные позволяют рассчитать условия процесса конденсации пара в ловушке без образования тумана и обеспечить наибольшую полноту выделения пара в ловушке. Поскольку при повышении температуры охлаждающей среды максимальное пересыщение пара снижается, то, исходя из заданного содержания пара в газе на входе в ловушку, можно установить такую температуру охлаждающей среды, при которой максимальное пересыщение пара будет достаточно низким, чтобы не происходило образование тумана. [c.195] На рис. 5.19,6 представлена кривая температуры охлаждающей среды, ниже которой начинается образование тумана этилового спирта при заданном содержании спирта в воздухе на входе в ловушку. [c.195] Применение насадок позволяет значительно снижать возможность образования тумана в ловушках, поскольку на их поверхности и будет происходить конденсация пара. За счет тепла конденсации насадка нагревается и ее температура станозится выше температуры газа. В результате происходит теплообмен между поверхностью насадки и газом. [c.195] Из сказанного следует, что при выделении пара вымораживанием практически всегда образуется пересыщенный пар. Это очень часто приводит к конденсации пара в объеме и образованию аэрозоля, причем количество аэрозоля на выходе может во много раз превышать содержание вещества в парообразном состоянии. [c.196] Наиболее простым и надежным способом предупреждения образования аэрозоля в процессе вымораживания пара является применение насадки с хорошо развитой поверхностью. Однако и при наличии насадки, в случае большой разности между давлением пара в начале процесса и давлением пара у поверхности конденсации, может возникнуть высокое пересыщение пара и произойти конденсация пара в объеме с образованием аэрозоля. Поэтому в каждом отдельном случае необходимо производить соответствующие расчеты, с помощью которых можно устанавливать условия, исключающие образование аэрозоля. [c.196] Приведенные данные об условиях образования тумана в ловушках могут также применяться по отношению к процессу очистки воздуха от паров воды и двуокиси углерода в теплооб-менниках-вымораживателях, используемых при получении кислорода и азота из воздуха 31. [c.196] Конструкция теплообменников-вымораживателей аналогична трубчатым конденсаторам (см. рис. 5.8), т. е. по трубам движется воздух, а в межтрубном пространстве — хладоагент. Температура хладоагента, применяемого в вымораживателях, очень низкая (120—150°К), а содержание пара воды в атмосферном воздухе сравнительно большое, поэтому степень пересыщения пара может достигать большого значения. Между тем процесс вымораживания должен протекать при отсутствии конденсации пара в объеме, с тем, чтобы исключить унос примесей в туманообразном состоянии и обеспечить высокую степень очистки воздуха. Этого можно достичь лишь тогда, когда разность, между температурами газа и стенки трубы в течение всего процесса поддерживают низкой, не более 30 °С. [c.196] На некоторых сернокислотных заводах газ перед поступлением в абсорбционное отделение охлаждается в ангидридном холодильнике, представляющем собой трубчатый теплообменник (см. рис. 5.8), по трубам которого движется нагретый газ, а в межтрубном пространстве — охлаждающая вода или воздух. Газ, поступающий в ангидридный холодильник, всегда содержит пар серной кислоты, который в ряде случаев образует туман. [c.197] Наличие пара серной кислоты в газе после контактного отделения объясняется тем, что по нормам технологического режима осушка сернистого ангидрида перед подачей его на катализатор осуществляется до содержания пара воды 0,01% (0,08 г-мг при нормальных условиях). После контактного отделения в газе присутствует избыток серного ангидрида, поэтому пар воды, соединяясь с серным ангидридом, образует пар серной кислоты в количестве 0,54 г-м при нормальных условиях (0,076 мм рт. ст.). [c.197] При низкой температуре воды, поступающей в ангидридный холодильник (или при повышенной влажности газа), часть пара серной кислоты конденсируется в объеме с образованием тумана, который только в незначительной степени задерживается в последующих аппаратах абсорбционного отделения, а в основном выводится в атмосферу вместе с отходящими газами. [c.197] Вернуться к основной статье