Для теплового расчета полого скруббера используют уравнения изменения тепловой энергии теплоносителей и теплообмена. Предварительная очистка и охлаждение газа осуществляется в полых скрубберах или скрубберах с насадкой. Самыми распространенными аппаратами такого типа являются скрубберы Дойля и ротоклоны.

Для определения F, α или kυ применительно к скрубберу без насадки необходимо выполнить следующие расчеты. При этом в инженерных расчетах пренебрегают объемом жидкости, который обычно не превышает 1–2% объема газа, находящегося в скруббере. Рассмотрим построение процесса осушки воздуха в противоточном скруббере. При тепловом расчете скруббера определяют необходимый объем и высоту насадки при заданных исходных данных.

Для расчета плотности орошения Нж по формуле (4.29) необходимо определить расход жидкости G2 из выражения (4.15) и диаметр скруббера D из (4.18). Диаметр скруббера рассчитывают по оптимальной скорости парогазовой смеси wг.опт. Конструктивно, скруббер представляет собой башню круглого или прямоугольного сечения.

Более качественная предварительная очистка достигается посредством использования скрубберов с насадкой. Для того чтобы улавливать частицы пыли из газового потока при помощи жидкости, используются скрубберы-пылеуловители. Среди таких аппаратов следует выделить полые скрубберы, скрубберы ударного действия, а также скоростные турбулентные пылеуловители. Такие аппараты – это колонны, имеющие прямоугольное или круглое сечение, где и происходит контакт очищаемого газа с жидкостью, которая распыливается при помощи форсунок.

Следует заметить, что чем выше разность скоростей газа и капель, а также чем меньше размер самих капель, тем выше эффективность работы скруббера. Полые скрубберы делятся по направлению движения газов на противоточные, прямоточные и скрубберы с поперечным приводом жидкости.

Высота аппарата принимается равной H=2,5D, где D является диаметром противоточного скруббера. Насадочный скруббер, имеющий поперечное сечение, использует на 40% меньше жидкости, чем противоточный.

Основными достоинствами тарельчатых скрубберов являются достаточно равномерное распределение жидкости в аппарате и небольшое гидравлическое сопротивление. Скрубберы ударно-инерционного действия являются аппаратами, работа которых основана на контакте запыленного газа и жидкости при помощи удара пылегазового потока об жидкость.

Шлам, который скапливается на дне скруббера, периодически удаляется при помощи скребкового транспортера. Загрязненный газ подается в центробежный скруббер по касательной относительно стенок корпуса и начинает интенсивно вращаться.

Одним из наиболее удачных аппаратов для мокрой газовой очистки является скруббер Вентури. В отстойнике происходит отделение воды от шлама, после чего вода снова подается в скруббер. Аппараты, которые предназначены для осаждения методом мокрого пылеотделения, называются скрубберами или газоочистителями. Самым простым скруббером является промывная башня, которая представляет собой трубу, расположенную вертикально. Струйный скруббер – это достаточно большой водоструйный насос. Такой насос подсасывает газ с пылью в промывочную воду, которая бьет с очень высокой скоростью.

Существует усовершенствованный вариант струйного скруббера, который имеет прифланцованный циклон для осаждения водяных капель – скруббер Вентури. Аэродисперсия переходит затем в циклонную часть скруббера.

Расчет скрубберов

В полых теплообменниках большое значение имеет скорость витания капли жидкости. Если парциальное давление пара в пограничном слое рн < рп, то происходит осушка воздуха, и наоборот, при рн > рп – увлажнение. Процесс осушки или увлажнения можно объяснить и по-другому. На (рис. 4.6) на i-d диаграмме изображены процессы осушки и увлажнения воздуха (газа) в противоточном (а) и прямоточном (б) смесительных теплообменниках.

При известном значении t″2 = t″2пс на линии φ = 100% находим точку D1. Соединяя точки А и D1 получим линию смешения воздуха двух параметров в нижнем сечении аппарата. Высокая степень извлечения пыли из газа достигается путем мокрой очистки. Насадка изготавливается из кокса или кварца и орошается через специальные распределительные устройства. Существует три пути осуществления контакта запыленного потока газа с жидкостью.

В струйном скруббере газ, содержащий пыль, а также вода интенсивно перемешиваются. Использования скрубберов-пылеуловителей при работе с газами высокой температуры и влажности.