Теплообмен в пенных аппаратах

Для практики проектирования пенных теплообменников наиболее важен случай охлаждения газа, не насыщенного водяными парами, при его высокой начальной температуре, так как в производственных процессах температура охлаждаемых газов, как правило, выше 100 °С. С целью получения более полных данных для моделирования и проектирования пенных теплообменников было предпринято исследование охлаждения воздуха водой в пенном аппарате при высокой начальной температуре воздуха (200, 300 и 400 С) и малом содержании водяного пара в охлаждаемом воздухе [165]. Определение общего вида кинетических уравнений выполнено автором теоретически с применением теории подобия, на основе предшествующих работ по гидродинамике пенного слоя и теплообмену при пенном режиме (см., например, [178, 234, 307)], а также дифференциальных уравнений распространения тепла, уравнений теплообмена на границе раздела и соответствующих краевых условий. С учетом конкретной задачи исследования получены в общем виде следующие аналитические зависимости [c.101]

На рис. II.7 и II.8 видно, что в пенных теплообменниках достигается не только высокая скорость, по и достаточная полнота переноса теплоты (и массы при теплообмене) от одной фазы к другой. Несмотря на то, что продолжительность контакта жидкости и газа в слое пены составляет доли секунды, значение Т1т на одной полке пенного аппарата в подавляющем большинстве случаев превышает 70%, а при высоком слое нены (более 200 мм — см. рис. П.7) достигает 90—95%, Но для получения высоких значений т]х увеличение Я [c.105]

В лабораторной модели пенного аппарата [234, 235] опыты были выполнены при развитом пенном режиме, скорости газа 1,5—3 м/с и интенсивности потока жидкости 10—30 м /(м-ч). Гидродинамический режим охлаждающей воды в трубках змеевика характеризовался величиной Квд = 2500 7000. Температура воздуха составляла 16—18 °С, охлаждающей воды 8—11 °С. Опыты проводили в условиях, облегчающих получение воспроизводимых результатов, а именно а) полное насыщение воздуха на входе в аппарат парами воды, чтобы элиминировать влияние массообмена при теплопередаче б) малые потери теплоты в окружающую среду в) равенство температур воздуха и воды, образующих пену (кь 0,05 °С), для исключения теплопередачи в слое пены. Прежде всего специальными опытами путем определения коэффициента теплопередачи между воздухом и водой в слое пены было установлено, что размещение теплообменных трубок над решеткой не нарушает пенного режима и не снижает эффективности основного процесса, происходящего в пенном аппарате. [c.112]

Влияние скорости воздуха в полном сечении пенного аппарата, теплового потока q (кВт на 1м теплообменного элемента), а также физических свойств жидкости, образующей пену, на величину [c.117]

Теплообмен при непосредственном соприкосновении в пенных аппаратах [c.592]

Межфазный теплообмен в пенных аппаратах обеспечивается двумя возможными механизмами непрерывным конвективным обменом теплотой между газом внутри пузырей и пленками жидкости между пузырями и переносом теплоты с парами жидкости, испаряющейся в горячий газ внутри пузырей. Второй механизм наиболее существенен при охлаждении горячих газов, не насыщенных парами жидкости. [c.250]

При соблюдении описанных выше принципов конструкции и образовании необходимого слоя подвижной пены в пенных аппаратах можно эффективно осуществлять абсорбцию и десорбцию газов, любой теплообмен между газом и жидкостью при их [c.23]

Теплообменные элементы подобного типа используются и в пенных аппаратах, [c.397]

Расчет пенных аппаратов теплообменного типа ведут по уравнению теплообмена [c.332]

Пылеулавливающее устройство. Улавливание пыли обычно производится в циклонах системы НИИогаза, а окончательная очистка— в матерчатых фильтрах или мокрых скрубберах, пенных аппаратах. Для использования высокой температуры газов И. А. Козулиным и А. Е. Ершовым предложена конструкция циклона-теплообменника. Эти циклоны оборудованы теплообменной поверхностью и используются для проведения двух процессов отделения пыли и отбора физического тепла от газов для промышленных нужд. [c.177]

Расчетные уравнения (5), (6а), (66) и (6в) позволяют без проведения опытов рассчитать высоту взвешенного слоя подвижной пены в ситчатых аппаратах. Высота же пены определяет производительность полки пенного аппарата по массо- или теплообмену. [c.22]

Испытания показали, насколько эффективно может протекать в пенном аппарате процесс испарения (или конденсации) водяного пара наряду с физическим теплообменом между газом и жидкостью. [c.62]

В результате лабораторных испытаний однополочной модели пенного теплообменника дистилляции найдено, что между газом и жидкостью протекает интенсивный теплообмен (значения коэффициента теплопередачи достигают 10 000—15 ООО час-град). Следует отметить, что в этих опытах была впервые установлена [ 19] для определенных технологических процессов возможность и эффективность применения в пенном аппарате наклонных решеток с углом наклона по ходу жидкости до 5°, что позволяет без заметного снижения показателей теплопередачи (или массопередачи) повысить производительность аппарата по жидкости или снизить гидравлическое сопротивление. [c.73]

Пенные аппараты могут использоваться не только в качестве контактных межфазных устройств, но и как теплообменные аппараты, например для охлаждения газов водой. [c.139]

По опытным данным [26] подача газа (пара) в слой со скоростью 0,7.. .1,3 м/с переводит газожидкостную систему в пенный слой. Данные о теплообмене пенного слоя со стенками аппарата свидетельствуют о высоких коэффициентах теплоотдачи [c.304]

Поскольку при проведении различных процессов с помощью пенного аппарата (теплообмен, очистка воздуха от пыли и газообразных примесей) необходимо поддерживать определенную высоту пенного слоя, оптимальную для данного процесса, аппарат требует регулировки рабочего режима. Такая регулировка достигается изменением расходов газа и жидкости. Для аппаратов с переливными устройствами высота слоя пены поддерживается на требуемом уровне с помощью сливного порога. Если процесс протекает при постоянных расходах газа и жидкости, то регулировку высоты слоя пены можно осуществить изменением размеров отверстий решетки. [c.129]

Методы расчета пенных теплообменников основаны на результатах исследования теплопередачи при пенном режиме в различных условиях. В любом случае основными данными для расчета теплообменника служат кинетические показатели — общий коэффициент теплопередачи коэффициент массоотдачи при теплообмене р, а также тепловой к. п. д. аппарата т]т, характеризующий полноту протекания теплообмена. [c.89]

Работа установки происходит следующим образом газ, содержащий аэрозоли и пары органических соединений, под давлением из реактора окисления (на рисунке не показан) направляют в приемную камеру (10) тепломассообменного аппарата (1), оттуда газ через каналы винтовых закручивающих устройств (13) попадает в теплообменные трубы (12) в трубах газ очищается от аэрозолей и подвергается охлаждению, а затем отделению от жидкой фазы в сепарационных устройствах (24) затем отделенный газ через перфорированную трубную решетку (8) направляют в межтрубное пространство ТМА (1), где газ контактирует на тарелках (9) в пенном режиме с захоложенным конденсатом, подаваемым в штуцер (25) из конденсатосборника (5) насосом (6), при необходимости с дополнительной подпиткой сырьем. Общий перепад давления в аппарате (1), создаваемый винтовыми закручивающими устройствами с относительной площадью се- [c.136]

В работе Смита и Полла изучалась теплопередача к пенному слою от протекающей по теплообменным элементам горячей воды. Можно предположить, что при расчете среднелогарифмического температурного напора авторы за температуру пенного слоя принимали температуры газа на входе и выходе. Однако температура слоя ближе к температуре газа на выходе, вследствие чего при заметном изменении температуры газа такой метод расчета ведет к занижению температурного напора и завышению а. В другой работе тех же авторов [191], выполненной в аппарате больших размеров, получены более низкие значения а. [c.587]

Пенные теплообменники для систем газ — жидкость являются аппаратами смешения, в которых теплообмен между газом и жидкостью осуществляется при непосредственном контакте сред. Эти аппараты служат для охлаждения или нагрева газа жидкостью. [c.439]

При соблюдении охшсанньгх выше особенностей конструкции и образовании необходимого слоя подвижной пены в пенных аппаратах можно эффективно осуществлять абсорбцию и десорбцию газов, любой теплообмен между газом и жидкостью при их непосредственном контакте или с помощью теплообменников, устанавливаемых в зоне Ьены, очистку газов от твердых, жидких и газообразных примесей и другие подобные процессы. [c.26]

Теоретические предпосылки и практические исследования показали, что процессы теплопередачи в пенных аппаратах происходят весьма интепсивпо. Внедрению пенных теплообменников в промышленность предшествовали исследовательские работы, которые велись в двух основных направлениях а) изучение совместно иротека-юш их процессов тепло- и массообмена при непосредственном контакте жидкости и газа в пенном слое и б) изучение процесса теплоотдачи от теплообменных элементов, погруженных в пенный слой. [c.88]

Все теплообд18нники смешения, в том числе и пенные аппараты, обладают рядом особенностей, отличающих их от наиболее распространенных поверхностных теплообменников, а именно 1) отсутствие фиксированной стенки, разделяющей теплоносители во всех теплообменниках смешения поверхность раздела жидкой и газовой фаз одновременно служит поверхностью теплообмена 2) теплообмен сопровождается массообменом, т. е. передача теплоты осуществляется как в результате соприкосновения фаз (так называемое сухое тепло), так и за счет массообмена при испарении или конденсации жидкости ( мокрое тепло). [c.88]

Движущая сила тепло- и массообмена (А< и АС) в уравнениях (II.1)—(И.З) по аналогии с массопередачей (абсорбция, десорбция) определяется в зависимости от взалмного направления потоков жидкости и газа, а также от принятой гидродинамической модели перемешивания. Для пенных аппаратов, как и для других реакторов со взвешенным ( кипяш,им ) слоем, общепринятой служит схема движения потоков в виде перекрестного тока. Для перекрестного тока выведены многие теоретические зависимости, характеризующие гидродинамику пенного слоя, а также массо-и теплообмен в слое пены [178, 234, 235]. Для пенных аппаратов с переливами, т. е. при перекрестном направлении потоков на одной тарелке, движущую силу сухой теплопередачи можно определять по формуле Позина [222, 232—235] [c.92]

Первоначальные исследования теплопередачи при пенном режиме были осуществлены в Ленинградском технологическом институте имени Ленсовета [179, 195, 234]. Опыты проводили при низкой температуре охлаждаемого воздуха (ip 28 °С) и при полном насыщении его водяными парами на входе и выходе из аппарата. Этот прием использован с целью элиминировать влияние переноса теплоты при испарении воды или конденсации паров, поскольку основная задача работы — изучение пенных аппаратов и в первую очередь влияния гидродинамических парад1етров пенного режима на показатели теплопередачи в слое пепы — ш г . При определении величин А т и р по опытным данным движущую силу тепло- и массопередачи при теплообмене определяли по формулам для перекрестного тока жидкости и газа (П.8) и (11.12). [c.96]

В вышеприведенных формулах Р — поверхность теплообмен-ного элемента, м к — начальная и конечная температура воды в пенном аппарате, °С н, — то же охлаждающей воды L — расход воды, подаваемой на решетку пенного аппарата, кг/ч с — теплоемкость воды, кДж/(кг-°С) < ж. к — начальная и конечная температура воды, подаваемой на решетку, °С Уг — расход сухого воздуха, м /ч Ср — теплоемкость сухого воздуха, кДж/(м °С) г. Н1 г. к — температура воздуха на входе и выходе из аппарата, °С /п — энтальпия пара, к Дж/кг Сц и 6п. к — расход водяВо го пара во входящем и выходящем воздухе, кг/ч 0 — потери теплоты в окружающую среду, кДж/г — расход воды в холодильнике, кг/ч а н и в. к— температура воды на входе и выходе из холодильника. [c.113]

Разработка новых пенных аппаратов идет по двум направлениям первое — совершенствование существующей конструкции пенного аппарата без принципиальных изменений, в частности, без ликвидации основного конструктивного элемента — решетки второе — разработка безрешеточных пенных аппаратов, работающих с само-орошением (без внешней циркуляции жидкости). Известно, что мокрые массо- и теплообменные, а также газоочистительные аппараты требуют большого расхода рабочей жидкости — до 1,5 л на 1 м обрабатываемого газа, регенерации этой жидкости в системах рециркуляции (осветление, нейтрализация) и удаления шлама. Проблема охраны природы ставит вопрос перевода технологических процессов на замкнутые безотходные циклы или хотя бы резкого снижения расхода воды в промышленных процессах и утилизации шламов. Поэтому при разработке новых мокрых контактных аппаратов весьма желательна ликвидация систем внешней циркуляции орошающей жидкости. [c.232]

Применение пенных аппаратов для получения жидкой двуокиси углерода поглрщением СО2 из дымовых газов. Исследование процессов абсорбции и десорбции двуокиси углерода растворами моноэтаноламина показало высокую интенсивность применения пенных аппаратов [83]. Эти данные легли в основу создания малогабаритной установки для получения сварочной углекислоты из дымовых газов [97]. Установка производительностью 5 т/сутки жидкой углекислоты пущена в нормальную эксплуатацию в 1972 г. на Ивановском заводе автомобильных кранов. Она включает в качестве основных теплообменных и мас-сообменных аппаратов (рис. 1.31) многополочные пенные аппараты с решетками из нержавеющей стали. Для обеспечения необходимых технологических требований аппараты должны иметь (максимально) теплообменник — 2 полки, абсорбер — 9—И полок, десорбер — 7 полок. Коэффициенты тепло- и массопередачи в производственных условиях составляют Кт = = 2100—2500 Вт/(м2-град) /Се = 1600—2000 м/ч Сд = 10— —20 м/ч. Простота конструкции пенных аппаратов, малые габариты позволяют изготовлять их силами самих предприятий. Для установки производительностью 5 т/сутки жидкой углекислоты требуется площадь на 35—40% меньшая, чем для обычной установки с насадочными башнями, общая стоимость установки ниже на 35%. Себестоимость 1 т углекислоты при этом составляет [c.82]

Охлаждение и очистка газов сушильных барабанов от пыли. Наиболее представительными и важными являются промйшлен-ные испытания [63, 64] пенных аппаратов на комбинате Апатит , предна значенных для окончательной очистки отходящих, газов из сушильных барабанов от апатитовой и нефелиновой пыли и утилизации тепла этих газов для технологических нужд. Поскольку на газовых трактах сушильных барабанов действую- щего производства были установлены скрубберные газопромыватели — теплообменники, то для выявления ввзможности и эффективности замены их шенными аппаратами на одном из газоходов скруббер был переделан на пенный аппарат с размерами сечения 3,8x1,3 (5 = 5,15 м ). В ходе испытаний меняли конструктивные параметры пенного аппарата. Пенные аппараты показали значительно-большую эффективность по пылеулавливанию и теплообмену по сравнению со скрубберами. Степень улавливания пыли, в пенных annapatax достигала 97—98% (выще на 20-25%, чем в скрубберах), а значение теплового к. т. д. составляло 75—82% (в скруббере — 65—70%). [c.84]

Устройство пенных теплообменников крайне просто (рис. 111-21). Воздух, подаваемый под рещетку пенного аппарата, покидает слой пены при температуре на 2—3 град более низкой, чем температура пены, практически полностью насыщенной парами воды. Коэффициент теплопередачи от охлаждаемого потока к слою пены достигает 300— 380 ккал/(М Ч-град) [66], причем значение коэффициента теплоотдачи от стенки теплообменной поверхности к слою пены сравнительно мало зависит от скорости воздуха [67]. [c.264]

Однополочный пенный аппарат (рис. 2) представляет собой резервуар (корпус) 1 прямоугольного или круглого сечения, разделенный одной горизонтальной решеткой 2. Конструкция подреше-точной части аппарата зависит от его технологического назначения. Абсорбционные, десорбционные и теплообменные аппараты обычно имеют плоское или сферическое днище. В пенных газопромывате-. [c.12]

Уравнение (4) справедливо при заранее учтенном влиянии утеч ки жидкости через отверстия решетки на высоту пенного слоя В условиях абсорбционных и теплообменных процессов в пенны аппаратах с перекрестным потоком жидкости и газа на решетках утеч ка жидкости через отверстия обычно пренебрежимо мала. [c.20]

Отборное устройство делит камеры на две секции с отдельными вводами теплоносителя. В каждой секции установлено четыре теплообменных сопла диаметром 60 мм. Отходящие газы проходят последовательно через пенный аппарат, орошаемый исходным раствором, и цнклон-каплеотбойник. [c.220]

В основе многих производств химической и смежных отраслей промышленности лежат процессы переработки газожидкостных систем. К таким процессам относятся абсорбция и десорбция газов, испарение и конденсация жидкостей, улавливание твердых, и туманоо азных примесей из газовых смесей, теплообмен при непосредственном соприкосновении жидкой и газовой фаз и другие процессы между Ж Идкостью и газом. Интенсификация диффузионных и подобных им процессов связана с их проведением в интенсивных, режимах развитой турбулентности при больших скоростях потоков газов и жидкостей. Турбулизация газожидкостной системы приводит к 5гвелнчению интенсивности массообменных аппаратов. В, таких режимах работают рассматриваемые в настоящей книге пенные аппараты (ситчатые колонны) различных видов, аппараты с орошаемой взвешенной насадкой, аппараты с вертикальными контактными решетками и полые скрубберы с разбрызгиванием жидкости, позволяющие резко повысить Производительность единицы объема оборудования. Именно эти аппараты были предметом многолетних исследований авторов монографии, которые систематизировали и обобщили наряду с собственными данные и других советских и иностранных ученых. [c.8]

Однополочный пенный аппарат (рис. 1.2,а) представляет собой резервуар (корпус) прямоугольного или круглого сечения, разделенный одной горизонтальной решеткой. Конструкция подрешеточной части аппарата зависит от его технологического назначения. Абсорбционные, десорбционные и теплообменные аппараты обычно имеют плоское или сферическое днище. В пенных газоочистителях, предназначенных для улавливания пыли из газа, подрешетОчная часть заканчивается коническим или пирамидальным бункером. Решеткой в пенном аппарате обычно служит перфорированный лист с равномерно расположенным отверстиями круглой, щелевиднон или другой. юбой формы. Решетка может быть также смонтирована из отдельных колосников, труб или прутьев со щелями между ними. Свободное сечение решетки зависит от назначения и режима работы аппарата и составляет обычно 10—2Ъ% площади сечения аппарата. [c.16]

В различного рода массообменных аппаратах с тарелками, позволяющих пропускать газ пузырьками Или струями чербз слой жидкости, процесс диффузионного обмена происходит при разных условиях соприкосновения газа и жидкости. Независимо от конструкции тарелки пространство над ней можно разделить на три зоны. Нижняя зона — зона барботажа — представляет собой сплоншой слой жидкости, пронизанный пузырьками газа. Над ней находится зона пены, а еще выше — зона брызг. При малых скоростях газа, которые обычно поддерживаются в барботажных аппаратах, основная масса жидкости находится в зоне барботажа и количество пены и брызг невелико. Между тем, диффузия массы и теплообмен идут наиболее интенсивно именно в слое пены, обладающей большой межфазной поверхностью, непрерывно и быстро обновля1ющейся. Даже при малой высоте пенного слоя по сравнению с высотой зоны барботажа он имеет превалирующее значение. Следовательно, увеличением слоя пены за счет уменьшения слоя барботажа можно резко интенсифицировать процесс. Увеличение слоя пены может быть достигнуто повышением скорости газа в полном сечении агшарата Шг, являющейся наиболее влиятельным параметром [173, 231, 307], определяющим характер гидродинамического режима газожидкостного слоя (см., например, [223, 297, 348, 389]). , — [c.29]

По аналогии с основными исследованиями пенного режима [179, 232, 307] была установлена автомодельность процесса теплопередачи опыты показали [362], что а в. ъв зависят от диаметра аппарата, геометрических параметров решеток, размеров внутренних теплообменных элементов и высоты их расположения над решеткой. Опыты показали также практическую независимость коэффициента теплоотдачи а от высоты пенного слоя Я, в который погру-, жен теплообменник, и от температуры пепы эти факты соответствовали результатам более ранних работ [114, 234, 434]. [c.117]

Процесс очистки можно представить в виде трех стадий-сту-пеней, осуществляемых в вихревом тепломассообменном аппарате (1) (см. рис. 6.12) — первая ступень, вихревых теплообменни-ках-конденсаторах (2) типа ТВКСН-1 и ТВКСН-2 — вторая ступень и аппаратах обезвреживания газа (4) (термокаталитическая колонна или вихревой реактор) — третья ступень. [c.216]