Дробление жидкости и захват пыли каплями в трубе Вентури

При введении жидкости в газовый поток дробление крупных капель на более мелкие за счет энергии турбулентного потока происходит, когда внешние силы, действующие на каплю, преодолевают силы поверхностного натяжения. Исходя из равновесия динамического давления на каплю и сил поверхностного натяжения, Прандль получил следующее выражение для диаметра получающихся капель dK.

где, а — коэффициент поверхностного натяжения; р,. — плотность газа; w_T — скорость газа относительно капли, м/с; С — константа (С ~ 1).

Границу устойчивости капли определяет критическое р, да,²/.

значение критерия Вебера We = ~, характеризующего отношение инерционных сил газового потока к силам поверхностного натяжения. При We > We_Kp капля теряет устойчивость и начинает дробиться, при We < We_Kp дробления капли не происходит. Данные о критическом значении We противоречивы, по-видимому, We_Kp = 5—12.

При подаче орошающей жидкости в трубу Вентури ее начальная скорость незначительна. За счет сил динамического давления газового потока капли одновременно с дроблением получают значительные ускорения и в конце горловины приобретают скорость, близкую к скорости газового потока. В диффузоре скорости газового потока и капель падают, причем вследствие сил инерции скорость капель превышает скорость газового потока. Поэтому захват частиц каплями наиболее интенсивно идет в конце конфузора и в горловине, где скорость газа относительно капли особенно значительна и кинематическая коагуляция протекает наиболее эффективно.

Огромная скорость протекания процессов дробления капель, изменение скоростей капель и пыли, частичное испарение капель, конденсация паров в весьма малом объеме трубы Вентури (в основном в горловине) и наложение этих процессов друг на друга чрезвычайно осложняют создание теории работы этого аппарата.

При выборе и расчете скрубберов Вентури следует ориентироваться на следующие характеристики:

• 1) скорость газов в горловине w_T = 50—150 м/с;
• 2) удельный расход орошающей жидкости т = 0,5—1,Здм³/м³;
• 3) гидравлическое сопротивление аппарата 6—15 кПа.

В скрубберах Вентури, как и в других мокрых пылеуловителях, протекают теплои массообменные процессы, которые выше мы отметили уравнениями (7.28)—(7.31). При практических расчетах скрубберов Вентури важно знать изменение температуры очищаемых газов. Для определения температуры газов на выходе из трубы Вентури (Г₂, °С) можно использовать эмпирическое выражение.

где Ту — начальная температура газов, °С; т — удельный расход орошающей жидкости, м³/м³.