66- Problemas de selección y diseño precisos del separador de espuma por separación de hojas plumosas para la eliminación de espuma en los gases que salen de la parte superior de las torres de lavado y absorción

La última edición de este post fue realizada por luoli519 el 2 de octubre de 2023, a las 14:58. En cuanto al diseño y selección de los dispositivos para eliminar espuma en las torres de lavado, estos se dividen generalmente en dos categorías: la primera categoría incluye dispositivos de estructura simple, que no cuentan con canales microfluídicos independientes para reducir la cantidad de líquido. Este tipo de desespumadores incluye los de tipo malla metálica, de cartucho filtrante, de malla filtrante, de membrana, con material filtrante, así como los de tipo deflector, que no cuentan con un sistema independiente para la descarga del líquido. El segundo tipo de desespumadores son aquellos que cuentan con canales microfluídicos independientes para la separación del líquido. Este tipo de desespumadores está representado por los separadores de plumas.

Si el desespumador cuenta con una estructura de microcanales secundarios independientes para la descarga del líquido, eso determina que el principio de control de la separación gas-líquido sea diferente, lo que genera diferencias significativas en la eficiencia y precisión de la separación. La estructura determina el rendimiento Algunos separadores de espuma, por su propia estructura, no pueden tener canales microfluídicos secundarios independientes para el drenaje; por ejemplo, los de malla metálica, de cartucho filtrante, de tamiz, de membrana o de material filtrante.

La última edición de este mensaje fue realizada por luoli519 el 28-12-2016 a las 09:29. La estructura de microcanales de dos niveles para la separación independiente del líquido es importante para los separadores de espuma; esto se puede comprender analizando los diferentes pasos del proceso de separación gas-líquido. El proceso de separación de espuma entre gas y líquido comprende los dos pasos siguientes: El primer paso es el crecimiento de las gotas de líquido y espuma transportadas por el flujo de gas dentro del elemento interno. Las gotas de líquido transportadas por el flujo de aire ingresan en los canales de paso del componente destinado a eliminar las gotas de espuma. Allí, las gotas chocan entre sí y también con la superficie del material del componente, lo que permite que se unan y formen gotas de mayor tamaño. Segunda etapa: la etapa de sedimentación y separación de espuma y gotas líquidas, la etapa de control fundamental. Las gotas de espuma, al crecer en tamaño, se liberan de la tensión superficial del líquido que recubre las superficies húmedas de los componentes internos, y caen dentro del flujo de aire para asentarse allí. Debido a que la corriente de aire hacia arriba genera una fuerza de atracción hacia arriba sobre las gotas líquidas, lo que produce un componente de velocidad ascendente, solo aquellas gotas cuyo tamaño es mayor que un valor crítico tienen un componente de velocidad de sedimentación descendente causado por la gravedad, mayor que la fuerza de atracción hacia arriba generada por la corriente de aire. De esta manera, las gotas pueden sedimentarse completamente antes de que la corriente de aire llegue a la salida del equipo Por el contrario, las gotas cuyo tamaño es igual o menor que un valor crítico determinado, tienen una componente de velocidad de sedimentación hacia abajo, debida a la gravedad, que es igual o menor que la fuerza ascendente que el flujo de aire ejerce sobre las gotas, lo cual genera una componente de velocidad ascendente. Por lo tanto, las gotas que se precipitan hacia abajo no pueden separarse completamente debido a la gravedad antes de que el flujo de aire llegue a la salida del equipo.

Este mensaje fue editado por última vez por luoli519 el 2 de octubre de 2023, a las 14:59. Se trata de un desespumador con una estructura de microcanales de descenso de líquido independiente; las gotas de espuma pasan, gracias al cambio de momento, directamente desde la estructura de corto alcance a dicha estructura de microcanales de descenso de líquido independiente. En esta estructura independiente de microcanales de dos etapas para la separación por gravedad, las gotas y espumas ya no tienen un “segundo contacto” con el flujo de aire, tanto antes como después de la purificación. El componente de velocidad ascendente generado por la fuerza viscosa del flujo de aire sobre las gotas y espumas puede ignorarse por completo, al igual que las resistencias al descenso de estas. En consecuencia, el tamaño crítico de las gotas y espumas que pueden separarse con éxito es tan pequeño que representa solo una fracción, de decenas a cientos de veces menor, que en los separadores de espuma simples de primer tipo. Es evidente que los separadores de aletas de tipo dos tienen ventajas significativas en términos de eficiencia y precisión de separación, en comparación con los separadores de espuma del tipo uno, que no cuentan con una estructura de microcanales independientes para la separación del líquido.

Además, los desespumadores de primer tipo pertenecen a la tecnología tradicional de desespumado por intercepción, y desde su uso a principios del siglo pasado no se han producido muchas mejoras técnicas. Se basa principalmente en las rejillas formadas por la interconexión entre los materiales de sus componentes internos, con el fin de bloquear y separar las gotas líquidas de un rango determinado de tamaño. Sin embargo, los poros formados por el entrecruzamiento de los materiales **presentan una distribución gaussiana; mientras que las gotas y neblinas de tamaño pequeño son retenidas y separadas por poros de tamaño aún menor, las gotas y gotitas de mayor tamaño pueden penetrar en poros de tamaño mayor y escapar.** Por lo tanto, los eliminadores de espuma tradicionales basados en rejillas tienen dificultades para lograr una separación eficiente de las gotas y neblinas líquidas de tamaños específicos. Además, los canales de flujo de los desespumadores de primera categoría son propensos a obstruirse por partículas sólidas y sustancias gelatinosas que son arrastradas por el flujo de aire. Esto hace que la eficiencia de separación disminuya rápidamente, se genera una gran caída de presión durante su funcionamiento, y su flexibilidad operativa es limitada. Por lo tanto, es necesario realizar mantenimiento regular en estos dispositivos y reemplazar sus componentes internos; esto conlleva altos costos de operación y mantenimiento. Sin embargo, debido a las limitaciones en el conocimiento previo de la tecnología de separación por desespumado, los desespumadores del primer tipo se utilizan de forma bastante generalizada en diversas industrias. En condiciones de alto contenido de líquido en el flujo de gas, en situaciones operativas inestables y en procesos de desespumado de flujos gaseosos que transportan partículas sólidas, sustancias gelatinosas y gotas líquidas, surgen problemas bastante graves en cuanto a su operación y mantenimiento.

Este mensaje fue editado por última vez por luoli519 el 28-12-2016 a las 09:34. A través de las conversaciones con los técnicos especializados de los estudios de diseño y las empresas de ingeniería, se supo que anteriormente solían hacer sus cálculos siguiendo las normas del sector para los desespumadores de tipo malla en el país. Por ejemplo, la norma HG/T21618 para desespumadores de malla. En cuanto al uso práctico de esta norma, existen las siguientes deficiencias evidentes: 1. Al estimar la velocidad real de flujo a través del desespumador de malla, no se tienen en cuenta las grandes diferencias en viscosidad y tensión superficial entre los diferentes sistemas líquidos como agua, aceite, alcoholes y amoníaco. El rango de los coeficientes de corrección es muy amplio, por lo que incluso los ingenieros especializados de los estudios de diseño admiten no tener certeza sobre si la velocidad de flujo y el área de paso estimados son fiables. 2. ¿El diámetro máximo de los componentes internos del desespumador de malla es de 5200 mm? ¿Tuvieron en cuenta los redactores de la norma el efecto de contracción de la geometría del flujo en el proceso de eliminación de espuma por corriente de aire? Cuanto mayor es la diferencia entre el diámetro del componente interno del eliminador de espuma por malla y el diámetro del tubo de salida del flujo de aire, más evidente es el efecto de contracción del flujo. El efecto de contracción del flujo de aire hace que las zonas periféricas, alejadas del centro del componente interno, funcionen de manera ineficiente o incluso inútil. Esto a su vez provoca que la velocidad del flujo en la zona de funcionamiento real supere en gran medida el límite permitido, lo que empeora el proceso de separación de las burbujas de aire. 3. Esta norma indica que puede utilizarse para la eliminación de gotas de espuma con un tamaño de 3 a 5 micrómetros. Y, como se puede deducir del análisis de los procesos de separación de espuma entre gas y líquido mencionados anteriormente, el proceso de sedimentación por gravedad es el mecanismo utilizado por los desespumadores de malla para eliminar la espuma. Las leyes de la sedimentación gravitacional son solo tres: la fórmula de la ley de flujo laminar de Stokes, la fórmula de la ley del flujo transicional de Allen y la fórmula de la ley del flujo turbulento de Newton. Independientemente de que los datos de las condiciones operativas se introduzcan en cualquiera de las fórmulas legales mencionadas, el tamaño crítico de separación resultante es mucho mayor que 3-5 micrómetros. Error grave. Los colegas extranjeros han negado con la cabeza y mostrado desaprobación ante este estándar.

Este mensaje fue editado por última vez por luoli519 el 28-12-2016 a las 09:36. Los pioneros del sector de la separación en nuestro país solían analizar los gráficos de curvas de separación provenientes del extranjero. Comprendieron que la eficiencia en la separación gas-líquido está relacionada con la velocidad del flujo de gas, y así determinaron un rango de fórmulas empíricas para calcular dicha velocidad en condiciones de separación gas-líquido. Sin embargo, el rendimiento real del separador de espuma gas-líquido diseñado siempre presenta grandes diferencias en comparación con los requisitos del diseño.

Este mensaje fue editado por última vez por luoli519 el 28-12-2016 a las 09:39. Más tarde, los ingenieros nacionales descubrieron, a través de la práctica, que el mismo dispositivo de eliminación de espuma funcionaba bien en condiciones de baja presión. Sin embargo, su eficacia disminuía significativamente cuando la presión aumentaba considerablemente. También recomendaron una curva empírica de ajuste entre la eficiencia de separación gas-líquido y el momento del fluido; es decir, la separación gas-líquido no solo está relacionada con la velocidad del fluido, sino también con su densidad.

La última edición de este mensaje fue realizada por luoli519 el 28-12-2016 a las 09:41. En los últimos años, en nuestro país, gracias al uso de diversos sistemas tecnológicos importados y a la estrecha colaboración con empresas especializadas extranjeras, se ha podido estudiar en profundidad, a través de plataformas internacionales, los modelos relacionados con las técnicas de separación dinámica. Se ha descubierto que la separación entre gases y líquidos está directamente relacionada con la conversión de energía, es decir, con la densidad del fluido y con el cuadrado de su velocidad. El umbral de energía por unidad de fluido se convierte en una condición restrictiva clave para el diseño de separadores eficientes y cuantitativos.