ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Осушка воздуха и газов из "Вихревые аппараты" Наличие влаги в сжатом воздухе и других газах затрудняет их транспортирование и использование в технологических целях. Для отделения влаги предусматривают водомаслоотделители, устанавливаемые за концевыми холодильниками компрессоров. При идеальной работе этих аппаратов точка росы совпадает с температурой газа, т. е. вся влага, содержащаяся в выходящем из аппарата потоке, находится в парообразном состоянии. Однако в реальных аппаратах часто отделяют лишь 60—80% имеющейся в газе капельной влаги. И только в перспективных, разрабатываемых в настоящее время, аппаратах удается удалять до 95 % конденсата, т. е. выходящий из водомаслоотделителя поток содержит пары влаги и капли конденсата. Количество отведенной влаги зависит от температуры газа, так как водомаслоотделители отделяют только жидкую фазу. Если температура на выходе высокая, конденсат в газе не образуется и, следовательно, не происходит отделения влаги в водомаслоотделителе. [c.212] Температура газа на выходе из концевого холодильника должна отличаться на 5—8 К от температуры охлаждающей воды. При воздушном охлаждении температура газа должна отличаться от температуры окружающего воздуха на 15—20 К, т. е. температура на входе в маслоотделитель зависит от температуры охлаждающей среды. Уменьшение расхода последней, а также загрязнение теплопередающих поверхностей вызывают дополнительное повышение температуры газа на входе в водомаслоотделитель реальные значения этой температуры обычно 300—320 К, нередко 350 К. В связи с этим количество влаги, содержащейся в газе на выходе из водомаслоотделителя, весьма значительно. А температура газа в трубопроводе обычно выше температуры окружающего воздуха, т. е. транспортирование таза сопровождается его охлаждением, а следовательно, и конденсацией содержащихся в нем водяных паров. [c.212] Наиболее часто с рассматриваемым явлением и его негативными последствиями приходится сталкиваться в Сибири и других районах с резко континентальным климатом. Трудно дать достаточно объективную оценку урона, наносимого народному хозяйству из-за фазовых переходов влаги в сжатых газах. [c.213] Если выпавший на стенки конденсат не удалить на участке с положительной температурой, он постепенно сместится в зону интенсивного льдообразования. Если конденсат удалить перед самым началом зоны, то существенно уменьшится скорость накопления льда. Однако такой способ повышения работоспособности н всегда удается реализовать на практике, так как положение зоны активного льдообразования не постоянно кроме того, место, где начинает выпадать конденсат из сжатого воздуха, в ряде случаев не известно и также не является постоянным. [c.214] Периодические перемещения зоны активного льдообразования являются одним из главных факторов, опт ределяющих процесс забивки трубопровода. При постоянной температуре окружающей среды перемещения зоны активного льдообразования вызваны изменением расхода сжатого воздуха. Колебания расхода зависят от графика работы потребителей. При увеличении рас хода зона интенсивного льдообразования удаляется от компрессора, при уменьшении расхода приближается к. нему. Суточные колебания температуры окружающей среды также вызывают изменения расположения указанной зоны при повышении температуры зона удаляется от компрессора, а при понижении — приближается к нему. [c.214] Если на участке перемещения зоны интенсивного льдообразования трубопровод не горизонтален, то создаются условия для накопления жидкости в низких местах. При отрицательных температурах эта жидкость замерзает частично или полностью, создавая местные гидравлические сопротивления. При положительных температурах лед снова превращается в жидкость. Временное скопление жидкости в зоне таяния усиливает пульсации, характерные для течения двухфазных сред в наклонных каналах. Жидкость отдельными порциями забрасывается на участок с отрицательной температурой. Там в зависимости от конкретных условий жидкость замерзает частично или полностью. Незамерзшая часть жидкости возвращается на участок с положительной температурой стенок. Пульсационный характер движения жидкости несколько видоизменяет процесс образования ледяной пробки, а главное затрудняет определение места ее расположения. [c.215] Для того, чтобы избежать негативного влияния влаги на транспортирование сжатого газа и различные технологические процессы, необходимо исключить возможность образования жидкой й, твердой фаз воды. Этого достигают различными способами. Можно подогревать газ до такой температуры, при которой последующие изменения его параметров не приводят к образованию конденсата. Однако в большинстве случаев условия построения пневматической системы и проведения технологического процесса исключают возможность применения этого способа. [c.215] Следуюш,ий способ обработки сжатого газа — его охлаждение и последующее удаление образовавшегося конденсата в водомаслоотделителях. В более сложных системах предусматривают вымораживание влаги из газа в периодически переключающихся теплообменни-ках-вымораживателях. В последнем i случае удается приблизить точку росы к температуре, достигнутой в системах с адсорберами. При осушке охлаждением размеры аппаратов меньше, но эксплуатационные расходы обычно больше, чем в системах с адсорберами. Известны комбинированные системы [25], в которых удается реализовать преимущества обоих рассмотренных способов осушки. [c.216] Вихревые аппараты можно использовать как источники холода в системах осушки сжатых газов или воздуха охлаждением. Использование их может быть продиктовано следующими соображениями простотой эксплуатации и малой стоимостью изготовления системы отсутствием холодильного оборудования, соответствующего по параметрам и условиям эксплуатации пневматической системе стремлением к полезному использованию энергии, теряемой в дросселях, которые предусмотрены технологической схемой процесса обработки-газа. [c.216] ПОТОЧНОМ тeплooбмeнникq (рекуператоре) 2 и поступает во второй водомаслоотделитель 3. Основная часть сжатого воздуха возвращается в рекуператор 2, где нагревается и направляется к потребителю. Оставшаяся часть сжатого воздуха направляется в вихревой охладитель 4. Охлажденный поток из охладителя поступает в рекуператор, где нагревается и выбрасывается в атмосферу. Нагретый поток охладителя также выбрасывается в атмосферу. При осушке газов потоки после расширения в охладителе отводятся в трубопровод низкого давления для дальнейшего использования в технологическом процессе. Другая схема (рис. 84, б) отличается от первой тем, что в ней для рекуперации холода используется двухпоточный теплообменник 2. В нем теплота поступающего воздуха отводится только к обратному потоку сжатого газа. Теплообменник 5 предназначен для дальнейшего охлаждения сжатого газа холодным потоком из вихревого охладителя. [c.217] Во второй схеме потери холодопроизводительности больше, чем в первой, так как теряется холод, необходимый для охлаждения в рекуператоре всег потока, направляемого в вихревой охладитель. Вторую схему используют, когда исключена возможность применения трехпоточного рекуператора. В рассматриваемой схеме охладитель также работает на режиме, отличном от режима максимального КПД. Однако здесь рациональное значение р. Цор1. [c.219] При неравенстве расходов потоков (Сс (5г) температура стенки является монотонной функцией длины аппарата, поэтому достаточно проверить соблюдение условия в двух конечных сечениях аппарата. В схеме осушителя, представленной на рис. 84, а, проверяют соблюдение условий незабиваемости в холодном сечении рекуператора. Расчетное уравнение зависит от типа конструкции трехпоточного теплообменника. Уравнение выводят из теплового баланса элемента стенки на холодном конце рекуператора. [c.220] При выводе уравнения (93) пренебрегали количеством теплоты, отведенной в вымораживателе от паров воды при охлаждении их, перед началом кристаллизации. [c.220] Пример. Выполнить проверочный расчет осушителя при темпе--ратуре поступающего воздуха 71 = 298 К, давлении р=0,В МПа и расходе сжатого воздуха через вихревой охладитель, составляющем 20% общего расхода, т. е. при Сг=4Сс. [c.222] Так как нет сведений, характеризующих работу отдельных агре-татов, примем ряд упрощений. Будем считать рекуператор идеальным (Д7 н=0), принимаем Qo — Qп=0. Влагосодержание поступающего воздуха 1= (0,1/0,8) / 1= (0,1/0,8)20=2,5 г/кг (здесь 1 — влагосодержание атмосферного воздуха при Г = 298 К и ф = = 100%, найденное по I— -диафрагме), температура воздуха в водомаслоотделителе 273 К. Работу аппарата считаем идеальной, т. е. полагаем, что в выходящем воздухе влага содержится только в паоовой фазе тогда 2=0,54 г/кг. [c.222] Полученное значение выходит за пределы достижимых значений для вихревого охладителя, т. е. при принятых условиях даже идеализированный осушитель неработоспособен. Рассмотрим причины расхождения расчетных данных с действительными. [c.223] Первая причина — согласно принятой модели льдообразования забивка трубопровода исключена, если в сечении с температурой газа 273 К точка росы равна (или ниже) температуре стенки трубопровода в этом сечении. Коэффициент теплоотдачи со стороны сжатого воздуха на порядок больше коэффициента теплоотдачи, со стороны наружного воздуха, поэтому указанное условие соблюдается при точке росы 272 К. [c.223] Второй причиной может быть уменьшение давления по длине трубопровода. Допустим, что в рассмотренном сечении давление упало до 0,7 МПа. Тогда для соблюдения условия незабиваемости необходимо обеспечить точку росы 275 К (при давлении на выходе из вымораживателя 0,8 МПа). [c.223] С учетом принятых поправок найдем А7 5=124 К 1АГх = 44Д К т] = 0,356. Однако и в этом случае значение КПД выходит за пределы интервала возможного для вихревых охладителей с цилиндрической камерой разделения. Возникает вопрос за счет чего на реальном осушителе получен положительный экономический эффект Вероятно, в период, когда температура сжатого воздуха за концевым холодильником компрессора была равна 298 К, повышалась и температура вентиляционного воздуха в руднике, т. е. была не 268 К, а, например, 271 К. Тогда температура основной части стенок трубопроводов была выше 273 К и могла опускаться ниже 273 К только на отдельных участках при уменьшении расхода. В то же время в осушителе удалось извлечь значительную часть влаги, содержащейся в воздухе. В конечном итоге были созданы условия, когда на основных участках трубопровода влага не выпадает. Отделение влаги и даже временное образование слоя льда на некоторых второстепенных участках заметно не ухудшало работу пневмосистемы. В, период, когда расход на этих участках возрастал, лед таял, а жидкость удалялась из трубопровода, т. е. осушитель выполнял основную задачу — уменьшал содержание влаги в сжатом воздухе. Но при этом не исключалась принципиальная возможность образования льда при неблагоприятных климатических условиях на отдельных участках трубопровода. Такой результат работы осушителя оказался достаточным для получения положительного экономического эффекта от его применения. [c.224] Приведенный пример позволяет выявить наиболее рациональную область применения вихревого охладителя в осушителях газа. Наиболее выгодно его использовать в случаях, когда на входе в осушитель газ находится в состоянии насыщения. Если в ресивере расположить трубки с охлажденным потоком после вихревого охладителя, то осушка будет происходить практи- чески без охлаждения сжатого газа. Реально снижение точки росы на 3—5 К. Следует подчеркнуть, что здесь роль осушителя выполняют трубки, расположенные в ресивере. Неоспоримые преимущества рассматриваемого осушителя — исключительная простота конструкции, низкая стоимость изготовления, простота эксплуатации. [c.224] Вернуться к основной статье