Ống dẫn khí có tỉ lệ đường kính d2/di =46/42 vận tốc khí trong ống lOm/s
vận tốc dòng nước lm/s
Xét về phía khí
0 Nhiệt độ trung bình của khói ttb = 105°c
1 Vj 21,54.10~6
1 0,042 1 ;
với nhiệt độ trung bình của khói 105°c tra bảng “Tính chất vật lý của khói” ta có: k g / m3 cpl = 1,05/ơ / kgđg Àl = 3,13.10-2w / mđđo V, =21,54.10 “em2/ s Prt = 0,69
Chê độ chảy của khói
Re = =10-°>042 = 1,95.104 > 104 với chê độ chảy rối Rei>104 ta sử dụng công thức
Nu f = 0,021.Re°/8 .Pr°’43 .(-^-)°’25..£R
Vì khói là chất khí nền (^-í-)0’25 “ l(vì trị sô Pr ít thay đổi theo nhiệt độ) Coi như là Ống thẳng £R = 1 Nu = 0,021.(1,95.104)°’8.(0,69)°’43 =48,41 al.dl Nu = ị 48,41.3,13.10~2 = ---= 36,08 (W/m2K) Xét về phía nước
Chọn nhiệt độ đẩu ra của nước 90°c
Nhiệt độ đẩu vào của nước 25°c
Nhiệt độ trung bình của nước ttb =57,5°c
với nhiệt độ trung bình của nước ở 60°c tra bảng “Tính chất vật lý của nước trên đường bão hòa” ta có
cp2 = A,179kJ / kgđg Ẫ2 =65,9.10 -2W/m2đô V, = 0,478.10_6m2/s RG2 Cờ2.d2_ 1.0,046 v2 ~~ 0478.10~e
1 Ằ2 2 0.046
Re';.’6 = 975,8 Pr6,36 =1,48
Chọn nhiệt độ tiếp xúc giữa nước và mặt ngoài của thành ống là 150°c
= 1,17 Pr Ờ- )0'25 Pr = 1,26 Nuf = 0,28.Re”’6 Pr„, w = 509,5 Nu ^ 509,5.65,9.10 2 = 7 2 9 9 1 4 w / m2K
Giả sử ta tính với bề mặt ống sạch(không xét ảnh hưởng của lớp cáu và bụi bám vào bề mặt ống dẫn khí), vì d2/di < 1,4 nên có dùng công thức vách phẳng để tính
Hệ sô dẫn nhiệt trong ống thép không rỉ ở 200oc
Ả =17,5W/m2K k = 1ỗ1 —+ —+ ---—---= 35,68W / m2K 1 3.10~3 1 36,08 17,5 7299,14
ĐỘ chênh nhiệt độ trung bình logarit giả sử hai chất chuyển động song song ngược chiều
ATj =150-60 = 90° c A T2 =90-25 = 65,JC
ủr = A T , - A T J = 90-65 =
Inệĩ- In9 0
A T2 65
LƯU lượng khói spc ở đk thực tê (tkhói-150°C)
V = 47,88 (m Vh)
LƯỢng nhiệt do khí tỏa ra trong lh để hạ nhiệt độ từ 150°c xuống 60°c (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Q = GI X C i X (tid - tic) = 1,159 X 47,88 X 1,05 X (150 - 60) = 5244,08(kJ)
mnuoc = — = 0,02(m3/h)
Diện tích bề mặt truyền nhiệt trong trường hỢp chất lỏng chuyên động song song ngược chiều
_ . ^ Ọ 5244,08.103
n ^ ,Ọ = k.F.At => F = —— = — _-— —---= 0.53/772 Ọ = k.F.At => F = —— = — _-— —---= 0.53/772
kAt 3600.76,82.35,68
Đường kính trung bình của ống dẫn khí dtb= (0,042+0,046)/2 = 0,044 Diện tích bề mặt truyền nhiệt theo chiều dài ỏng
F = 7ĩ.dth.l.n
=> l = 0,53 = 0,96/77 #.0,044.4
Chọn sô lượng ông nhánh là 4 ống bô trí theo hình dích dắc
LƯỢng nhiệt do khói tỏa ra trong vòng 1 giờ bằng lương nhiệt do nước nhận vào
LƯỢng nhiệt do nước nhận vào là: Q = G2X c2X (t2c - t2d)
Trong đó : t2đ, t2c: nhiệt độ đắu vào và ra của nước. t2đ = 25oC Giả thiết t2c = 90oC.
Nhiệt dung riêng của nước ở 60°c
CH2O- 4, 179 (kJ/kgđộ)
Suy ra, G2 = Q/(c2x (t2c-t2d))= 5244,08/(4,179 X (90 - 25)) = 19,03 (kg/h). Suy ra, lượng nước dùng làm nguội là
p2
Chọn bể chứa nước làm mát trong vòng lh có dung tích 0,03 m3 để đảm bảo cho quá trình giải nhiệt
Chọn dung tích bể có kích thước như sau:
Đường kính bể 0,3m
Chiều cao của bể 0,5m
Diện tích bể cần làm mát
7-. __ 7ĩ.d , ____ #.0,3 ___ noc 3
F = ——.h = ——-—.0,5 = 0.035/71
CHƯƠNG 4: MỘT só PHƯƠNG PHÁP xử LÝ KHÍ THAI
Thiết bị và kỹ thuật dùng để kiểm soát, xử lý hơi, khí độc phụ thuộc vào tính chất của loại khí được xử lý.
4.1. Phương pháp hấp thụ
Cho khí thải tiếp xúc với chất lỏng, các khí này hoặc được hòa tan trong chất lỏng, hoặc được biến đổi thành phần.
Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc giữa khí với chất lỏng, thời gian tiếp xúc, nồng độ môi trường hấp thụ và tốc độ phản ứng giữa chất hấp thụ và khí.
- Chât hấp thụ dạng lỏng được phân thành 2 loại (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Chất hấp thụ hóa học: nếu chất hấp thụ sử dụng sự biên đổi hóa
học để loại bỏ chất ô nhiễm. Ví dụ: SƠ2 khi qua nước và đá vôi thì kết hỢp với Ca(OH)2, để tạo thành CaS04, muối này được tách khỏi dòng khí bằng nước.
• Chất hấp thụ vật lý: nếu khí qua chất hấp thụ được loại bỏ bằng cách hòa tan đơn giản và không có thay đổi hóa học. Nước và dẩu nặng là những chất hấp thụ thuộc dạng này.
Nêu chất hấp thụ không thể tái sinh để dùng lại thì được gọi là chất hấp thụ không tái sinh. Còn chất hấp thụ mà có thể giải phóng chất ô nhiễm ra khỏi nó bằng các biện pháp như dùng nhiệt, hơi nước hay thay đổi áp suất thì gọi là chất hấp thụ tái sinh, sử dụng chất hấp thụ tái sinh tiết kiệm được các hoá chất đắt tiền do sử dụng lại nó, đồng thời thu được các chất khí ô nhiễm dùng cho mục đích khác. Phương pháp hấp thụ thường dùng để xử lý SO2, H2S, cs2, RSH (mercaptan), NOx, halogen và hỢp chất của chúng, COx,....
Chất hấp thụ: nước, CaCƠ3, MgO, ZnO, Na2C03, NH4OH, Na2CƠ3,
Thiết bị hấp thụ: là thiết bị chứa dung dịch hấp thụ, mà dòng khí sẽ đi qua. Thiết bị được thiết kế, chê tạo sao cho hiệu suất khử khí là cao nhất.
• Tháp đĩa
Bao gồm một vỏ đứng mà bên trong đó có một sô đĩa đục lổ. Khí, hơi đi theo chiều dưới lên qua bề mặt chứa trên mỗi đĩa. Khí đi quan đó thì hoà tan các chất khí trong dung dịch hấp thụ. Tháp đĩa thích hỢp với khí chứa bụi hoặc các khí hoà tan. Khi nhiệt độ dung dịch giảm, tháp đĩa hoàn hảo hơn bởi vì dễ dàng lấp đặt bộ phận làm mát. Tất nhiên chi phí của tháp đĩa lớn hơn tháp đệm. Khí sạch Đĩa đục lỗ Khí bẩn Dung dịch sau hấp thụ Tháp đệm
Bao gồm một giá theo phương thẳng đứng chứa vật liệu đệm.vật liệu đệm có thể là polytylen, sứ, gỗ...với các hình dạng khác nhau. Chất lỏng hấp thụ được tới từ phía trên lớp vật liệu đệm và nhờ vật liệu đệm mà tạo nên bề mặt tiếp xúc lớn giữa khí và dung dịch. Thông thường lưu lượng qua tháp đệm đi theo chiều dưới lên và dung dịch đi theo chiều trên xuống.
Tháp đệm có hiệu quả đối với việc xử lý khí chứa bụi sương (hạt <10|Li). Tháp đệm có tổn thất áp lực và chê độ làm việc ở áp suất ẩm. Chất lỏng tạo bọt đi qua tháp đệm tốt hơn đi qua tháp đĩa.
Dung dịch sau hấp thụ
Hình 4.2: Tháp đệm
Tháp phun
Gồm một vỏ đặt thẳng đứng, bên trong bô trí hệ thống phun dung dịch hấp thụ, tạo nên sự tiếp xúc giữa khí và dung dịch. Chuyển động của dòng khí trong thiết bị thường ở dạng xoáy.
Loại thiết bị này áp dụng cho các khí khó tan vì có mùi khó chịu, có hiệu quả với các hạt chất lỏng > lOpm. Đổng thời cũng dùng để xử lý
Thỉêt bị rữa khí
Chất hấp thụ đi vào một buồng ở phía trên và có một dòng phun (của dung dịch) vào không khí. Dòng chất lỏng phun tia này sẽ hòa tan hoặc lôi kéo các hạt chất lỏng. Phần khí không ngưng tụ đi vào buồng dưới và thoát ra ngoài.
Thiết bị khuấy
Trong thiết bị này chứa một bộ phận khuấy để tạo nên xoáy. Dòng khí và dòng chất lỏng dựa vào theo chiều ngược nhau ở thành thiết bị.
- Phạm vi ứng dụng các thiêt bị hấp thụ
Trong thiết hấp thụ được sử dụng nhiều cho việc khử S02 trong khí thải do đốt dầu, than và từ lò nấu kim loại; khử hơi H2SO4 từ sản xuất hóa chất, hơi H2S từ khí thiên nhiên và lọc dắu, khí clo từ sản xuất hoá học, các halogen, CO2, NO2 và hạt từ các quá trình công nghệ. H2SO4, HC1từ quá trình mạ kim loại.
4.2. Phương pháp hấp phụ
Trong phương pháp hấp phụ, chất khí phản ứng với chất rắn hấp phụ. Phản ứng xảy ra khi các phân tử, nguyên tử tiếp xúc với bề mặt chất rắn, bô trí trong thiết bị. Quá trình hấp phụ có thể là quá trình vật lý hoặc hóa học.
Hiệu quả hấp phụ tùy thuộc vào nhiều yêu tố:
- Sự hấp phụ lý tính sẽ xảy ra dưới nhiệt độ thích hơp và trong một điều kiện áp suất nhất định.
- Sự hấp phụ hoá học chỉ xảy ra nếu hơi khí có khả năng tạo thành sự liên kết hoá học với bề mặt.
Hiệu quả của phương pháp hấp phụ phụ thuộc nhiều vào diện tích bề mặt của pha rắn và khả năng hấp phụ của chất hấp phụ được chọn.
- Không tác dụng hóa học với các thành phần khí riêng biệt có trong khí thải.
- Có tính lựa chọn cao.
- ĐỘ bền cơ học cao, đặc biệt khi sử dụng những thiết bị hoạt động liên tục. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Có khả năng hoàn nguyên. - Giá thành thấp.
Việc tách một phân tử được hấp phụ về mặt vật lý có thể thực hiện được khi giảm áp suất và giữ nhiệt độ giống như nhiệt độ lúc hấp phụ. Còn việc tách chất hấp phụ hóa học thì khó khăn hơn nhiều.