动力波湿式洗涤器的液体喷射高度及阻力损失的计算

动力波湿式洗涤器的液体喷射高度及阻力损失的计算

动力波湿式洗涤器的液体喷射高度及阻力

损失的计算 第28卷化肥工业第6期

动力波湿式洗涤器的液体喷射高度

及阻力损失的计算

李秋萍鄙国兴

(上海化工研究院200062)

摘要通过理论分析应试验研究,得出了动力波湿式洗涤嚣的液体喷射高度覆阻力

损失的计算式.且计算

值与实值非常接近,为动力涟湿式洗潦器的设计厦放大提供可靠依据

关键词葡力波湿式洗净器喷射高度阻力辅失 湿式洗涤器是以液体【通常为水)作为洗涤 液,通过气液两相的接触实现两卡日闯的传热和传 质过程,以满足气体的净化(除坐或吸收),冷却, 增湿等要求一

O年代美国杜邦公司成功地开发l『\"动力波 7

泡沫洗涤器\第套工业应用装置干1986年建 成投产,目前已有数百套装置被用于废酸回收,煅 烧炉,二氧比钛酸解槽,硫代硫酸铵,发烟硫酸,硫 酸转鼓式浓缩器,粉煤锅炉硅卤化物,IfC1和氯 化镍回收等4()当个不同的生产场台…1一 一

L海化

工研究院于1995年成功地开发出了一种新型高 效的带混合元ft-的动力波湿式洗涤器,井在复 (混)肥生产系统的尾气净化及苯乙酸流化造粒系 统上取得了令人满意的应用效果一

I作用原理及结构特点

动力波湿式洗涤器采用了,种独特的洗涤方 式,气体自上向下高速进八洗涤管,洗涤液通过特 殊结构的喷嘴自下向.逆向喷人气流中,气液两 相高速逆向对撞.当气液两相的动量达到平衡 时,形成一个高度湍动的泡洙区,气液相之问呈高 速湍流状态,接触表面积大,而且接触表面不断地 更新,从而具有高效的洗涤教果一带混台元件的 动力波洗涤器是在其泡沫区下部的适当位置增设 一

个顺滴混台元件,使气液两批再一次进行湍流 混合,起到顺漉洗涤的作用这就在一机内实现 f两级串联洗涤,使设备更紧凑,除尘效率高(通 常在99%以上),且能耗低,其阻力损失仅为文丘 里洗涤器的?半,是种新型高效湿式洗涤器: 其作用原理和结构见图l

26

体进u

捧污

图1带混台元件动力波湿式洗涤器结构示意 1水情2幌?c件3喷啦4曲渡诜海管 5气休…__镐6池沫分离器

!液体喷射高度的计算

确定液体喷射高度是设计动力渡湿式洗涤器 装置高度的主要依据.动力波湿式洗涤器的液体 喷射方式属于垂直向』一的非淹没射流文献lj提 出了液体(水)从圆形断面喷嘴垂直向上射人大气 时的喷射高度的经验计算式:

Hc=H/(I+)fJ)

设射流在喷嘴出口处的总水头为H,射出后 所能选到的喷射高度为胁,如图2所示:射流为 r克服气流阻力,有一部分水头损失.参照 管流水头损失的公式,可写出:

T一

{镪

=

3耋{l《I

—

圈2

LH:fjHe:K擘L21

由于本文的喷射液体不是直接射^^气中. 而是与气俸作高速逆向对撞,因此上式中的r应 为:

V=+(3)

一

因=H,代^式【2J可得:

笺=tie+

整理后得:

He:

2g+h~2/d,

=五?'

式中=K/J,为一系数,山实验确定,亦可 按经验式进行汁算文献提出的经验式如下: =

K

d=000d?如

+l.

由实验将上式修正为:

=

0.33}d003d

.

(6)

+l

式(4)和式(5)即为动力波湿式洗涤器液体喷 射高度的计算式由式(4)可看出,液体的喷射 高度与液倬喷射速度,气棚速度及喷射口直径等 参数有关=由表】可看出,当气相速度和喷射 口直径保持不变时,液体的喷射高度随液体喷射 速度的增大lf1】增大=由表2可以看出,当液体喷 射建度和喷别口直径保持不变刚,液体的喷射高 度随气相速度nj增大而喊小由表3可看出, 当气相速度和液『本喷射速度保持不变时.液体的 喷射高度随喷射日直径增大而增大

3阻力损失的计算

第6期

表I液体的喷射高度与液体喷射速度的关系 表2液体的喷射高度与气相速度的关系 表3液体的喷射高度与喷射口直径的关系 装置的阻力损失足确定动力消耗的主要依据 之为r正确地描述带混合元件的动力波洗涤 器的阻力损失,将阻力分成两部分进行分析先 山进r]至水槽,即泡椿段及混合元件的阻力, 用ASP『表示其次由水槽至出口管,即液滴分离 的阻力,用h,P!l表示因此,带混合元件的动 力波洗涤器的阻力损失可简单地表示为: 尸=尸【+』P?(7j

先测定无洗涤水条件下的气流阻力,得出: ?P=0.27/2(8j

APjf=1】9/2(9)

在喷八洗涤水后,气流的阻力也随之增加 山1:水槽至出?管这一段气流中仅夹带着极少量 的液沫.因此其阻力筘j失为纯气流时的I4倍, Bij:

Pjl=1.67憎一/2【l0j

而P由于诜涤水的喷人并与气流冲击形 成湍流混台区,使阻力.I=l{失明显上升通过实测 数据旧归分析得知jPj气流速度,液体喷射 速度以及液气比有关.可近似地表示为: Apf=0.23(Q/10.(I】)

上式的汁算值与实测值相比非常接近,详见 表4

27

第28卷

襄4/xPr实测值与计算结果的比较

化肥_』l业

4应用实例

在江苏环太集团公司的10万1/a高浓度PK 尿基复台肥生产系统中,尾气净化选用丁带混台 元件的动力渡湿式洗涤器,处理风量为15000 Jn/h,洗涤管直径为0650,使用效果良好l4j. 将上述结果应用于该工业装置的设计,其计 算结果如下:

处理风量=

洗涤管直径D

液体喷射量0.

喷射口直径

气流速度=

15000r/h

=

O.65tlh

=40()ooL/h

=

Oo45『n

15()o【)

3000X0785×065

l2.56(tll/S)

液体喷射速度=j44)丽

:7(ul/s)

根据式(6)得=0.005

根据式(4)得He=2.3Ill 即液体的喷射高度为23c1I(设计中动力渡 洗涤器的洗涤管高度为4m)

由式(】1)得=567Pa

由式(10)得Pf1=J44Pa 则该动力波洗涤器的阻力损失为: .

5P:JDI+JP『1=567+J44:7】1Pa) 由上述计算结果可看出,带混合元件的动 第6期

力渡湿式洗涤器,-5喷淋塔洗涤器相比,具有结构 紧凑,造价低,占地面积小等优点其阻力损失虽 比喷淋塔洗涤器略大,但其脒生效率要高得多,且 液津夹带量少,洗涤液可以循环使用,减少丁污水

处理量

5结语

本文通过理论分析及实验研究得出的动力波 湿式洗涤器的液体喷射高度及阻力损失的计算 式,其计算值与实测值非常接近,可为动力波湿式 洗涤器的设计及放大提供可靠依据:

参考文献

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d咒m:Iif.I-棘柙能化唢浆硅粒产棘基复?肥化肥]业. 200【2)52,5,4

符号说明

一

喷射IJ直径,『n

D——洗涤管直径,m

Lr一981m/s

,,——射流在喷嘴出口处的总水头,m

胁一液体喷射高度,]vJ

dP——动力波湿式洗涤器的阻力损失,Pa :SP,——动力波湿式洗涤器的冲击泡沫段 及混合元件的阻力损失,Pa

JD\"——动力波湿式洗涤器的液滴分离段 的阻力损失,Pa

/\"P1,Pl【一一无洗涤水及无混合元件条件 下的冲击泡沫段及液滴分离段的阻力损失,P目 f——液体喷射量,L/h

一

气体流量,m3/h

——

气体在进口冲击管及出口管中的流 速,III/S

.

,——液体喷射速度,tWs ——

系数

——

气{奉密度,k【

(收到修改稿日期2001—09一l】)