Інтенсифікація процесів тепло- та масообміну у системі "крапля сульфатної кислоти - нагрітий газ". Вибір ефективного апарата для випарювання низькоконцентрованих розчинів H₂SO₄

Abstract

Розглянуто умови тепло- та масообміну краплі сульфатної кислоти, яка рухається в газовому потоці. Встановлено, що в межах досліджуваних параметрів більшість крапель залишається аеродинамічно стійкими. Досліджено вплив інтенсифікуючих чинників (початкових температури та швидкості краплі) на випарювання одиничної краплі. Показано, що випарювання розчинів сульфатної кислоти у порожнистих колонних апаратах є низькоефективним. Теоретично обгрунтовано технологічно доцільний режим випарювання. Показано, що багатократне диспергування рідини та високі значення відносної швидкості крапель значно скорочують тривалість випарювання. Одержано математичні залежності для розрахунку показників процесів тепло- та масовіддачі у системі "крапля сульфатної кислоти - нагрітий газ". Обгрунтовано вибір ефективного апарату для випарювання розчинів сульфатної кислоти. Запропоновано нові технічні рішення, які дають змогу ефективно рекуперувати енергію низькотемпературних газових викидів та утилізувати гідролізну сульфатну кислоту.

Рассмотрены условия тепло-и массообмена капли серной кислоты, которая движется в газовом потоке. Установлено, что в пределах исследуемых параметров большинство капель остается аэродинамически устойчивыми. Исследовано влияние интенсифицирующих факторов (начальных температуры и скорости капли) на выпаривание единичной капли. Показано, что выпаривание растворов серной кислоты в полых колонных аппаратах является низкоэффективным. Теоретически обоснован технологически целесообразный режим выпаривания. Показано, что многократное диспергирование жидкости и высокие значения относительной скорости капель значительно сокращают продолжительность выпаривания. Получены математические зависимости для расчета показателей процессов тепло-и массоотдачи в системе «капля серной кислоты — нагретый газ».

The conditions of heat and mass transfer of sulfuric acid drop which moves in the gas stream are described. It was established that within the studied parameters most drops are aerodynamically stable. The effect of the intensification factors (initial temperature and drop velocity) on single drop evaporation is researched. It is shown that evaporation of sulfuric acid solutions in hollow columnar apparatus is inefficient. The technologically appropriate regime of evaporation is proved theoretically. It is shown that multiple liquid dispersion and high values of relative drops speed significantly reduce the duration of evaporation. Mathematical relations for indicators calculation of heat and mass transfer processes in the system «drop of sulfuric acid — heated gas» are obtained. The choice of an effective system for evaporating of sulfuric acid solutions is justified. The new technical solutions that enable efficient recuperation of low-temperature energy of gas emissions and utilize hydrolytic sulfuric acid.