66. Вопросы точного выбора и проектирования устройств для удаления пены с газов, выходящих с верхней части башен для водной и абсорбционной обработки

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 2 октября 2023 года в 14:58. Что касается выбора конструкции устройств для удаления пены в сточных трубопроводах, то их можно разделить на две основные категории. К первой категории относятся устройства с простой конструкцией, не имеющие отдельных каналов для снижения скорости потока жидкости. К таким устройствам для удаления пены относятся сетчатые, с фильтрующими элементами, с мембранной сеткой, с используемым в качестве фильтра материалом, а также устройства с перегородками, не оснащенные отдельной системой для снижения скорости стекания жидкости. Второй тип деэмульгаторов – это устройства, оснащенные отдельными каналами для снижения скорости потока жидкости, что способствует эффективной деэмульгации. Примером таких деэмульгаторов является сепаратор с лопастями.

Наличие у деэмульгатора отдельной структуры вторичных микроканалов для снижения скорости стекания жидкости определяет принцип управления процессом разделения газа и жидкости; это в свою очередь влияет на эффективность и точность разделения. Структура определяет производительность! У некоторых устройств для удаления пены, с точки зрения их конструкции, вообще невозможно предусмотреть отдельные каналы для снижения скорости потока жидкости — например, сетчатые, фильтрующие, мембраносетчатые или фильтрующие по принципу использования фильтрующего материала.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 28.12.2016 в 09:29. Независимая структура микропотоков второго уровня имеет важное значение для деаэраторов; это можно понять, проанализировав процесс разделения газа и жидкости. Процесс разделения газа и жидкости с удалением пены включает в себя два этапа: на первом этапе капли жидкости, находящиеся в газовом потоке, накапливаются внутри внутренних элементов устройства. Капли жидкости, переносимые потоком воздуха, попадают в каналы для удаления пены. Там происходит столкновение между каплями жидкости, а также между каплями и поверхностью элементов конструкции; в результате этого образуются более крупные капли жидкости. Второй этап — этап осаждения и разделения пены и капель, ключевой этап управления. Увеличившиеся по размеру капли пены освобождаются от сил поверхностного натяжения на влажной поверхности материала внутренних элементов и падают в поток воздуха, где оседают. Поскольку подъемный поток воздуха создает вертикальную силу, тянущую капли жидкости вверх, что формирует компонент скорости, направленный вверх, только капли, размеры которых превышают определенное критическое значение, имеют такой компонент скорости оседания под действием силы тяжести, который превышает силу, тянущую капли вверх. Только такие капли могут полностью и эффективно осесть под действием силы тяжести до того, как поток воздуха достигнет выхода из устройства! Напротив, у капель, размеры которых равны или меньше определенного критического значения, скорость их оседания под действием силы тяжести равна или меньше скорости, с которой поток воздуха действует на капли сверху, создавая силу, тянущую их вверх. Поэтому капли не могут полностью осесть под действием силы тяжести до того, как поток воздуха достигнет выхода из устройства.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 2 октября 2023 года в 14:59. Речь идет о устройстве для удаления пены, имеющем структуру из двух уровней микропотоков для снижения скорости потока жидкости. Капли жидкости благодаря изменению их импульса попадают непосредственно в структуру из двух уровней микропотоков. В этой структуре с независимым опусканием жидкости в двухступенчатых микроканалах капли и пузырьки больше не вступают в «вторичный контакт» с потоком воздуха до и после очистки. Скорость подъема капель и пузырьков, обусловленная силой трения со стороны потока воздуха, может быть полностью проигнорирована; также можно игнорировать сопротивление, мешающее их опусканию. Таким образом, критический размер капель и пузырьков, которые можно успешно отделить, составляет всего лишь десятки или сотни процентов от размера капель в простых фильтрах первого типа. Очевидно, что сепараторы второго типа обладают существенными преимуществами по эффективности и точности разделения по сравнению с сепараторами первого типа, у которых отсутствует структура из двух уровней микроканалов для удаления пены.

Кроме того, все первый тип опускателей пены относятся к традиционной технологии фильтрации пены с использованием препятствий; с момента их внедрения в начале прошлого века в них практически не было никаких технических усовершенствований. Он в основном использует сетку, образующуюся за счёт взаимного переплетения материалов внутренних компонентов, для блокировки и разделения капель и тумана жидкости определённого размера. Однако ячейки, образующиеся в результате взаимного соединения материалов, имеют небольшую гауссовскую распределенность. При этом капли мелкого размера задерживаются и отделяются из-за более мелких пор, тогда как капли большего размера могут проникнуть через более крупные поры и уйти. Поэтому традиционные фильтры с сетчатыми преградами затрудняют достижение высокой эффективности разделения капель и тумана жидкости определенного размера. Кроме того, каналы протока в мембранных деаэраторах первого типа легко забиваются твердыми частицами и гелеобразными веществами, переносимыми потоком воздуха; это приводит к быстрому снижению эффективности разделения, повышенному давлению при работе, ограниченной гибкости в эксплуатации. Также требуется регулярная обслуживание и замена внутренних компонентов деаэратора, что увеличивает затраты на его эксплуатацию. Однако из-за ограниченного ранее понимания технологий деэмульгирования первый тип деэмульгаторов находит широкое применение в различных отраслях. При условиях высокого содержания жидкости в потоке воздуха, нестабильной работы оборудования, а также при наличии в потоке воздуха твердых частиц, геля и капель жидкости возникают серьезные проблемы с эксплуатацией и техническим обслуживанием таких устройств.

Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 28.12.2016 в 09:34. В ходе общения с профессионалами из дизайнерских бюро и инженерных компаний стало известно, что раньше они обычно проводили расчеты, исходя из стандартов отрасли для отделяющих устройств на основе сетчатых элементов в Китае. Например, стандарт HG/T21618 для сетчатых деаэраторов. При практическом применении этого стандарта существуют следующие значительные недостатки: 1) при оценке фактической скорости потока в сетчатом деаэраторе совсем не учитываются большие различия в вязкости и поверхностном натяжении различных жидкостей — воды, масел, спиртов, аммиака и т. д. Диапазон коэффициентов коррекции очень велик, поэтому профессиональные инженеры из проектных бюро также признаются, что не могут быть уверены в достоверности рассчитанных значений скорости потока и площади прохода жидкости. 2. Максимальный диаметр внутренних компонентов сетчатого деаэратора составляет 5200 мм? Учитывали ли разработчики стандарта эффект сужения потока при процессе удаления пены из потока воздуха? Чем больше разница между диаметром внутренних элементов сетчатого устройства для удаления пены и диаметром выходного канала потока воздуха, тем более заметным становится эффект сжатия потока. Эффект сжатия потока приводит к тому, что элементы, расположенные в областях на периферии, далеко от центра внутренних компонентов, работают с низкой эффективностью или вообще не функционируют. В результате скорость потока в рабочей зоне значительно превышает допустимый уровень, что ухудшает процесс удаления пены. 3. Этот стандарт указывает на возможность использования для удаления капель жидкости диаметром 3–5 микрометров. Как следует из анализа вышеупомянутых этапов контроля за удалением пены в газо-жидкостной смеси, этап гравитационного осаждения является этапом контроля за удалением пены в сетчатом устройстве для её удаления. Существует всего три закона гравитационного оседания: формула закона стоксовского ламинарного течения, формула закона переходного течения Аллена и формула закона ньютоновского турбулентного течения. Независимо от того, какие данные о рабочих условиях подставляются в формулы вышеупомянутых законов, получаемый критический размер разделения значительно превышает 3–5 микрометров. Серьезное введение в заблуждение. Иностранные коллеги постоянно качают головами и хмурятся при виде этого стандарта.

Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 28.12.2016 в 09:36. Ранние специалисты в области процессов разделения в Китае изучали данные о кривых разделения, полученные за рубежом, и пришли к выводу, что эффективность разделения газа и жидкости зависит от скорости потока газа. Они также определили диапазон экспериментальных формул, описывающих скорость потока газа в условиях разделения газа и жидкости. Однако фактическая эффективность работы разделяющего устройства для удаления пены из газовой и жидкой фаз всегда сильно отличается от требуемых параметров по проекту.

Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 28.12.2016 в 09:39. Позже инженеры в Китае при практическом использовании устройств для удаления пены выяснили, что при одинаковых условиях такие устройства эффективно справляются со своей задачей при низком давлении. Однако при значительном повышении давления их эффективность существенно снижается. Они также предложили эмпирическую кривую, описывающую зависимость эффективности разделения газа и жидкости от импульса потока; а именно, разделение газа и жидкости зависит не только от скорости потока, но и от его плотности.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 28.12.2016 в 09:41. В последние годы в нашей стране, благодаря использованию различных зарубежных технологий и тесному сотрудничеству с зарубежными специализированными компаниями, после углубленного изучения моделей технологий динамического разделения на международных платформах стало ясно, что процесс разделения газа и жидкости напрямую связан с преобразованием энергии, а именно — с плотностью жидкости и квадратом скорости потока. Порог энергии единицы жидкости становится ключевым ограничением при проектировании квантитативно эффективных сепараторов.