INSTALA II TERMICE INDUSTRIALE BAZATE PE TRANSFERUL DE CLDUR I
MAS1.1 CONSIDERENTE GENERALE PRIVIND TRANSFERUL DE MASAmestecurile
n interiorulcrora existdiferene de concentraii
tindprinaciuneaagitaiei molecularei prin turbulen s-i organizeze
concentraia.Deplasarea molecular a componenilor unui amestec se
numetedifuziemolecular.Mrimeadeacionare(fora motoare) care trebuie
sexiste la orice transport de materie i energie este aici diferena
de concentraie [64].1.1.1.Ecuaia fundamental a difuziei ntr-un
fluid n micareLegea lui Fick, vezi relaia (1.105) se poate enuna i
astfel: cantitatea de substanNacare difuzeazn unitatea de timp prin
unitatea de suprafacorespunde unui vector proporionalcu gradientul
concentraiei,cu direciai sensul n care se face difuzia. Deci:dxdCD
gradC D Naa A [kg/m2s] (1.1)unde:D este coeficientul de difuzie
molecularal componentului Aprin componentul B, nm2/s,el se
calculeaz pentru gaze i lichide conform expresiilor (1.107),
(1.108), (1.110) 1i a datelor din tabelul 1.24;dCA/dx-
gradientulconcentraieicomponentului A
ndireciaxnormallasuprafaadeconcentraieconstant,n kg/m3 m. Semnul
minus arat c difuzia se face n sensul ncare concentraiascade.
Difuzia nceteaz atunci cnd diferenele de concentraii
dispar.Pentrugaze, concentraiilesenlocuiescn formule prin
presiunile pariale ale componenilor:.RTpCAA (1.2)Pe lng difuzia
molecular, mai contribuie la omogenizarea concentraiei i difuzia de
turbulen , rezultat din deplasriale unor poriunimacroscopice de
fluid n micare turbulent. Difuzia de turbulen se exprim prin relaia
(4.3), analog legii lui Fick:,dxdCD gradC D Nt t t (1.3)n care
factorulde proporionalitateDteste difuzivitatea aparent de
turbulen.Difuzia de turbulen estentotdeauna nsoit de difuzia
molecular. n interiorul unui fluid n micare, prin care difuzeaz o
substan, se consider delimitat un paralelipipedelementar cu
laturile dx, dy, dz (Fig 4.1) paralele cu axele unui sistem de
coordonate x, y, z,.Prin seciunea abfe, perpendicular pe axa x,
difuzeaz ctre interiorulparalelipipedului, n unitatea de timp,
cantitatea de substan:2. dydzxCD AxCD nx (1.4)Pe suprafaa opus a
paralelipipedului difuzeaz ctre exterior, cantitatea de substan
(nx+dnx), care difer de nxca urmare a variaiei concentraiei n
lungul distanei dx. n dreptul acestei fee a paralelipipedului,
concentraia a devenit: dxxCC+Rezult c,dydz dxxCCxD dn nxx
,`
.|+ (1.5)3Dinrelaiile(4.4)i (4.5),precumi dincele analoge pentru
celelalte laturi ale paralelipipedului, se obin ecuaiile:dxdydzxD
dnx22 dxdydzyD dny22 dxdydzzD dnz22 Excesul de substan ieit din
paralelipiped este:,222222dVzCyCxCD dn dn dn dnz y x
,`
.|++ + + (1.6)ncaredV=dxdydzestevolumul paralelipipedului
elementar.nacelai timp, fluxul defluidnmicare introduce n
interiorul paralelipipedului prin faa abfe o cantitate de substan
egal cu:Cdydz w nx x '(1.7)undewxeste componenta vitezei fluidului
n direcia x, iar C este concentraia soluiei.Prin faa opus, curentul
de fluid scoate din interiorul paralelipipedului cantitatea de
substan dat de ecuaia:( )dydz xxC wC w dn nxx x x]]]
+ +' '(1.8)4Dinrelaiile(4.7) i (4.8) rezultcantitatea 'xdn de
substan scoas din paralelipiped dup direcia x i, analog, cantitile
'ydn i'zdn dup direciiley i z:dxdydzxC wdnxx) ('dxdydzyC wdnyy) ('
dxdydzzC wdnzz) ('nsumnd, se obine cantitatea total de substan dn'
scoas de curentul de fluid din paralelipipedul elementar:dVzwyC wxC
wdzyxn ]]]
++) () () ('sau dVzwywxwC dVzCwyCwxCw dnzyxz y x
,`
.|+++
,`
.|++' Introducnd condiia de continuitate: 0
++zwywxwxzy(1.9)rezult, 5dVzCwyCwxCw dnz y x
,`
.|++ ' Dac operaia are loc n regim staionar, deci fr acumulare
de substan, atunci excesul de substan adus n interiorul
paralelipipedului prin difuzie [dncu semn schimbat din ecuaia
(4.6)] trebuie s fie egal cu cel scos din paralelipiped de ctre
fluidul n micare [dndin ecuaia (4.9)]; din aceast egalitate
rezultecuaiadiferenialadifuziei ntr-unfluidn micare, n regim
staionar, sub forma:
,`
.|++++222222z y xDzCwyCwxCwz y x (1.10)Se observ asemnarea
acestei relaii cu ecuaia schimbului de cldur n interiorul unui
lichid n micare, n regim staionar: temperatura t, difuzivitatea
termic din ecuaia de transfer de cldur se nlocuiesc cu
concentraiaCi, respectiv, cu coeficientul de difuzie D n ecuaia de
difuzie.1.1.2. Difuzia ntr-o singur fazDifuzia ntr-un amestec binar
de gaze Dac ntr-o regiune a unui volumde gaz exist, o diferen de
concentraie, componenii gazului vor difuza tinznd s uniformizeze
compoziia amestecului.Considerndc, gazul esteformat dindoi
6componeniAiBi aplicndlegealui Fickpentru difuzie n direcia x, se
obine:- pentru componentul A:dxdCd D NAAB A (1.11)- pentru
componentul B:dxdCd D NBBA B (1.12)DABeste coeficientul de difuzie
a gazului A n gazul B, iarDBAcoeficientul dedifuzieagazului Bngazul
A, aceti doi coeficieni sunt egali:DAB = DBA = D(1.13) n ipoteza c
A i B sunt gaze ideale, se poate scrie:RT n pA A (1.14); RT C
RTvnpAAA (1.15) ; RT C RTvnpBBB (1.16) . const p pB pA +
(1.17)deci: B Adp dp (1.18)unde:pA, pB - reprezint presiunile
pariale ale componenilor, n N/m2;nA, nB numrulde molialcomponenilor
n 7volumul V;V -volumul total al amestecului gazos, n m3;R
constanta universal a gazelor, n j / kmol K;T temperatura absolut,
n K;CA,CB concentraiile molare ale componenilor, n mol / m3;p=pA+pB
presiunea total, n N/m2;Din ecuaiile (4.11) (4.18), se
obine:dxdPRTDNAA (1.19)dxdPRTDNBB (1.20)B AN N (1.21)Rezult deci c
ntr-un amestec binar, difuzia componenilor este echimolecular i n
contracurent.Procedee bazate pe difuzia ntr-o singur faz. Difuzia
are numeroase aplicaii n forma unor procedee foarte variate. Dintre
acestea, mai variate sunt: difuzia de mas, difuzia termic i difuzia
prin membrane gurite.Difuziademas.Aceastoperaiesepar componenii
unui amestec gazos pebaza diferenei dintre coeficienii lor de
difuzie. Dac un amestec binar gazos, format dincomponenii1i 2,
esteadus n contact cu un al treilea gaz, componenii 1 si 2 vor
difuza 8cuviteze diferite ngazul3;raportul dintreconcentraiile
componenilor1i2n componentul3va fi diferit in comparaie cu raportul
lor in amestecul iniial.Difuzia termic (termodifuzia). Cnd
printr-un amestecgazos treceunfluxireversibil decldura, se produce
o separare pariala a componenilor.n zona mai rece a incintei de
difuzie se concentreaz componentul cumas molecular mai mare sau cu
molecula mai mare, iar in zona mai cald componentul mai
uor.Printermodifuzieaufost realizateseparri dificile: separarea
izotopilor clorului, neonului, uraniului, zincului, xenonului,
carbonului, hidrogenului, oxigenului etc.Difuziaprin membrane
gurite. Daca un amestec gazos trece n lungul unei membrane, cu guri
mat mici dect drumul liber mijlociual moleculelor amestecului,
moleculele componentului uor vor trece n numr mai mare pringurile
membranei; gazul care nu a trecut prin membran devine mai bogat n
componentul greu, iar gazul care a trecut prin membrana este mai
bogat in componentul uor, n comparaie cu amestecul iniial.Deoarece
la o singura trecere prin membrana, diferenierea concentraiilor
celor doua fraciuni esteslaba, efectul seamplificprinaparate
alctuite din mai multe trepte. Prin acest procedeu s-a reuit
separarea, practic complet, a izotopilor neonului 9i deuteriului, n
aparate cu 24 50de trepte.1.1.3. Difuzia intre doua fazeMulte
operaii unitare (vaporizare, condensare, sublimare, desublimare,
cristalizare, dizolvare, rectificare) sunt variante ale
transferuluide mas ntre doua faze (cu traversarea interfeei).
Dintre teoriile existente pentru modelul fizic si modelul matematic
al difuziei ntre doua faze este expus teoria stratului dublu.
naceast ipotez, operaia transportului de masa este reprezentata n
schema din fig. 1.2.Se consider un sistemcompus din dou faze, de
exemplu, o faza gazoas i o faz lichid; faza gazoas este formata din
doi componeni, componentul Asolubil nlichidi componentulBinsolubil,
iarfaza lichid este format din lichidulB,coninnd n soluie
componentulA.Celedouafazesunt destul debine
agitatepentruaputeaconsideracfiecarefazeste omogen; diferenieri
deconcentraieapar numai in doua straturi subiri, de ambele pri ale
interfeei.10 Difuzia prin stratul limit gazos.De partea fazei
gazoase a interfeei este stratul limita gazoas cu grosimea Xg
reprezentatla scar mrit n fig. 1.3.Pe faa lui superioar, presiunile
pariale ale 11componenilor suntpA,gig Bp,egale cu cele din volumul
principal al fazei gazoase; la interfa, presiunile pariale sunt
pA,i i pB, i . Prin dizolvarea componentului A n lichid, presiunea
lui pariallainterfaestemai micdectnrestul gazului:g A i Ap p,
,(1.24)Diferena de concentraie a componentului B, dat de ecuaia
(1.24), implic difuzia luiBctre concentraia mai mic, adic n sens
contrar cu difuzia componentuluiA. Pentru ca difuzia permanent a
luiB s fieposibil, este necesar s se aduc componentul Bla interfa:
alimentarea interfeei cu componentulB nu se poate face dect
printr-uncurent (de convecie) care s aduclainterfadebitul necesar
decomponentB. ComponentulBeste adus sub form de amestec A+Bde
compoziia fazei gazoase.n partea de jos a fig. 4.3 este reprezentat
la scar mare o poriune infinitezimal dinuntrul stratului
limitgazos, ncaresunt artateceletrei 12fluxuri de gaz.Prin
aceststrat se transport:- componentul A, prin difuzie n sens cu
debitul DdCA/dx;- componentul B, prin difuzie n sens cu debitul
DdCB/dx; - amestec: - A, prin convecie n sens cu debitulwCA; - B,
prin convecie n sens cu debitul wCB.Debitul total de component A
este:dxdCD wC NAA A (1.25)Debitul total de componentDeste nul
pentru cacest component nu trece n faza lichid:0 dxdCD wC NBB B
(1.26) n care: D - coeficientul de difuzie, m2/s;C - concentraia
componenilor, n mol/m3;w - viteza curentului de convecie, in m/s;x
- lungimea n direcia perpendicular pe interfa, n m;N - debitul
componenilor pe unitatea de arie, in mol/m2 s.Daca n locul
concentraiilor se introduc 13presiunilepariale[relaiile(4.15)i
(4.16)]i seine seama de ecuaiile (4.17) i (4.18) valabile i n acest
caz, rezult:
dxdpRTDRTpw NA AA (1.27)
dxdpRTDRTpw NB BB + (1.28)
RTpw NA (1.29)Eliminndvitezanecunoscutwdinrelaiile (1.27) i
(1.29), rezulta:dxdpRTRppNA AA
,`
.| 1
Prinintegrareaacestei ecuaii ntrelimitele corespunztoare
grosimii xg a stratului limit de gaz: i Ag AgppAAXAp pdpRTDdx
N,,0se obine: g Ai AgAp pp pRTPxDN,,_ln (1.30)nlocuind p-pAcupBi
introducndmedia logaritmica:14
g Bg B i Bm Bpi pBp pp,, ,,,ln(1.31)rezult n final:
( )i A g Am B gAp pppRT xDN, ,,1 (1.32)La temperatura i
presiunea constant: ctppRT xDm B g ,1 (1.33)Ecuaia (4.32)
devine:
( )i A g A g Ap p k N, , (1.34)sau ( )i A g A g Ap p S k n, ,
(1.35)ncare: kgeste coeficientulde transport prin difuzie n stratul
limit de gaz, cu dimensiunile mol/N s cnd NAestedat nmol/m2
spinN/m2i cudimensiuniles/m cnd NAestedat nkg/m2sip,n
N/m2;S-suprafaa de contact, in m2.Ecuaia (4.35) este analog cu
relaia pentru transmiterea cldurii:
( )2 1t t S Q 15Difuzia prin stratul limit lichid. Printr-un
raionament analog, se gsete pentru transportul componentului A prin
stratul limit lichid deinterfa - unde concentraia este CA,i- spre
lichid, n care concentraia este CA,l) () (, ,, ,l A i A l Al A i A
l AC C S k nC C k N
) 37 . 1 () 36 . 1 (ncarekl; estecoeficientul detransport prin
difuzie in stratul limit lichid, cu dimensiunile m/S cnd NA este
dat n mol/m2 s si C n mol/m3.Coeficieni totali detransport.Ecuaiile
(1.34)(1.37) presupun cunoaterea presiuniipariale pA, ii a
concentraieiCA, ialecomponentuluiAla echilibru care se stabilete la
interfaa. Aceste mrimi sunt, de obicei, necunoscute. Secunosc
nspresiuneafazei gazoase (pA,g) i compoziia fazei lichide (CA,
l)Daca se cunoate legea echilibrului dintre faze printr-o relaie de
forma: A AC H p ' (1.38)aa cum este legea lui Henry pentru absorbia
gazelor n lichide, se poate ajunge la ecuaii de transport de
substana care nu includ mrimile pA,i i CA,I[64]. Scriind ecuaiile
[(1.35) i (1.37) n forma:S K n p pg A i A g A/, , (1.39)16S K H n p
pl A l A i A/ ', , (1.40)unde:pA,leste presiunea pariala a
componentului A care corespunde duplegea lui Henry, concentraiei
CA,l ; a lichidului, n N/m2;H' - constanta lui Henry.Prin nsumarea
ecuaiilor (1.39) si (1.40) rezult:
,`
.|+ l gAl A g AkHk Snp p' 1, ,sau
) (, , l A g A g Ap p S K n (1.41)ncareKgestecoeficientul total
detransport raportat la faza gazoas (adic raportat la diferenade
presiuni pariale ale gazului solubil), definit prin relaia l
ggkHkK' 11+ (1.42) nmod analog se deduce din relaiile (1.35) i
(1.38); S H k n C Cg A i A g A' /, , (1.43)i din ecuaia (1.37):
S k n C Cl A l A i A/, ,
(1.44)17unde:CA,gesteconcentraiacomponentuluiA care corespunde, dup
legea lui Henry, presiunii pariale pA,g a componentului A n faza
gazoas, n mol/m3.Din adunarea relaiilor (4.43) i (4.44) rezult:
SnKk k H SnC CAll gAA g A
,`
.|+ 1'1,sau ) (, , l a g a l AC C S K n (1.45)n care Kl este
coeficientul total de transport, raportat la faza lichid (adic
raportat la diferena de concentraie a gazului solubil): g llk H
kK'1 11+ (1.46) 4.2. DEGAZOAREn sensul obinuit al cuvntului,
degazare se numete procesul de ndeprtare a gazului dintr-un lichid,
dintr-unspaiunchis saude pe o suprafa solid [65].Degazoarele sunt,
instalaii termotehnice sau termochimice, cuajutorul
croraseelimindintr-un lichid unul sau mai multe gaze dizolvate, fie
in scopul 18purificrii lichidului, fie pentru a obine gazele
respective i a Ic utiliza n alte instalaii [66].Prindegazareaapei
senltur, gazeledin apa de alimentare folosit latoate instalaiile
industriale (centrale termoelectrice, instalaii din industria
chimic i din industria alimentar, reele termice etc.), deoarece n
urma creterii temperaturii, gazeledizolvatenaps-ar degaja,
uneledintreele avnd efecte duntoare pentru instalaiile respective.
ntimpul degazrii, seproduceodesorbieagazelor din masa lichidului i
ndeprtarea lor pentru a mpiedica o nou absorbie.n contact cu aerul
apa dizolva O2, N2 si CO2, din care O2 si CO2trebuie eliminate,
deoareceauoaciunecoroziv asupra instalaiilor. Azotul este un gaz
inert, neduntor.Apacareservetela alimentarea caznelor moderne
trebuie sa fie nu numai complet demineralizat, ci i degazat. Foarte
duntor, din acest punct de vedere, este oxigenul din ap, care la
temperaturi ridicatedevinefoartecoroziv. Pedealt parte, hidroxidul
de carbon din soluie micoreaz pH-ulapei, ceea ce favorizeaz
simaimult agresivitatea oxigenului. Prescripiile de tratare a apei
de alimentare a cazanelor impun ca limit maxim de concentraie a
oxigenului snudepeascvaloareade0,02mg/l pentrucazanele
depresiunenalt i 0,1mg/l pentru cazanele de presiune mica i
mijlocie.19Degazarea are loc si n fierbtorul instalaiilor
frigorifice cu absorbie, unde agentul frigorific prsete n cea mai
mare parte soluia pentru a trece n circuitul propriu-zis de rcire
al instalaiei.n industria chimic degazarea este utilizat pe scar
foarte larg, fie pentru a purifica o soluie de unele substane
duntoare, fie pentru a capta dintr-o soluie unele gaze preioase,
pentru a le utiliza in alte instalaii.Degazarea se folosete i n
instalaiile modernedeturnareaotelului defuziunenvid. Se
eliminastfel dinotelul topit, prinvidfoartenaintat, toate gazele
dizolvate; in el, in special, oxidul de carbon rezultat din
decarburare, hidrogenul si azotul.Degazarea lichidelor se poate
face pe cale: 1. Termic: - sub vid; - la presiune atmosferic;- la
presiune peste cea atmosferic.2. Chimic1.2.1. Teoria degazrii
termiceDegazoarele termice funcioneaz pe baza proprietarul gazelor
de a prsiun lichid n care sunt dizolvate, n momentul cnd presiunea
lor parial din 20soluielatemperaturaacesteiaestemai maredect
presiunea parial a gazului respectiv, aflat n amestecul de deasupra
oglinzii lichidului. Cantitatea de gaz desorbit din soluie este dat
de relaia:p S k G [kg/s],n care: k - este coeficientul de absorbie,
n kg/m2 bar s;S - suprafaa de contact dintre lichid si gazul de
deasupra oglinzii sale, n m2; p - diferena dintre presiunea gazului
din lichid i presiunea aceluiai gaz aflat n amestecul de deasupra
oglinzii sale, n b bar.Concentraiaunui gazdizolvatntr-unlichid
esteinfunciedepresiunei temperatur(fig. 4.4). Gazul se va dizolva n
lichid pn la atingerea concentraiei deechilibrulapresiuneai
temperatur dat. Surplusul degazintrodusrmnenedizolvatla suprafaa
lichidului.Dac temperatura soluiei rmne constant, presiuneagazului
nsoluie, conformlegii lui Henry, este proporional cu fracia lui
molar n lichid, deci: Hx p unde: p - este presiunea gazului, in
bar; H-constanta lui Henry; n bar; x -fracia molar.Fracia molar
reprezint raportul dintre
numruldekilomolialsubstaneiconsiderateaflatn amestec 21sau dizolvat
si numrul total de kilomoli al amestecului (soluiei). Prin
urmare:
nnx11 (1.49)n care: n1este numrul de kilomoli din soluie
(amestec) al substanei 1;neste numrul total du kilomoli ai
soluiei.Pentruunamestecgazos, conform legii lui Dalton, se poate
scrie relaia: pp11 (1.50) unde:1este participarea
volumicacomponentei 1 n amestec, cupresiuneatotalap. Prinurmare,n
faza gazoasse poate scrie relaia: 1 1 1 1x H p p (1.51)Formula
(1.48) permite calculul diferenei de presiune pdinrelaia(1.47),
deoarece presiunea de deasupra oglinzii lichidului se poate msura n
mod obinuit.Constanta lui Henry depinde de temperatur i anume ea
crete cu creterea temperaturii, dup cum se poate vedea in tabelul
1.25. Cu ct constanta lui Henry este mai mare, cu att gazul se
dizolv mai puin n lichidul respectiv. Fiecare cuplu de gaz-lichid
are o valoare diferita constantei lui Henry, care va avea si o
variaie proprie cu temperatura [69]. Constantalui Henrydepindei
depresiune. n fig. 1.5 este reprezentatvarianta constantei lui
Henry pentru O2si 22CO2., ntre 15 ;i 200C.Dacgazul dizolvat ntr-un
lichid are mai multe componente, cum este, de exemplu, cazul
aerului, legealui Henry se poate aplica fiecrei componente n parte:
1 1 1x H p (1.52) 2 2 2x H p (1.53)
ntabelul 1.1 estedatvariaiaconstanteilui
Henrypentrusolubilitateanapaazotului, hidrogenului si oxigenului, n
funcie depresiunile pariale pi, variind de la 1,2 bar pn la 9,33
bar, deci pentru variaii relativ mici de presiune.Cinetica
absorbiei (desorbiei). Vitezaabsorbiei (desorbiei)unui gaznlichidse
poate determina cu ajutorul teoriei peliculei duble (vezi 1.1.3)23
n relaiile prezentate, este constanta luiHenry raportat la
concentraie, spre deosebire de H care este raportat la
presiune.Coeficientul dedifuzieDal gazelor, exprimat inm2/s, este
mult mai mic dect al lichidelor [68].Pentru gazele foarte solubile
n lichidul considerat, constantaHare o valoare mic, aa
csepoateneglija raportul H/kl, rezultnd Kg
kg.Pentrugazelegreusolubile, valoarealuiH' estefoarte mare, aa c se
poate neglija termenul 1/H'kg, deci Kl kl.n tehnic se
lucreazaproape totdeauna cu cantitatea de gaz dizolvat n lichid,
care se poate calcula cu relaia:] / [ l mgppgb(1.54)n care: k este
solubilitatea gazului, n mg/l; p-presiunea exercitat de gaz asupra
oglinzii apei, n bar;24 pb - presiunea atmosferic, n bar.Rezulti de
aici cproporia de gaz dizolvat depinde, n primul rnd, de presiunea
parial a gazului respectiv. Lichidul se satureaz complet cu gaz,
atunci cndpresiuneagazului dizolvat, numitpresiuneade echilibru a
gazului, devine egal cu presiunea parial a gazului de deasupra
lichidului. Aceast presiune de echilibru se poate scrie din relaia
(1.54) sub forma:b epkgp
(1.54a)Dacpresiuneadeechilibruagazuluivafimaimare dect presiunea
parial a aceluiai gaz deasupra lichidului, se va
producedesorbiagazului dinlichid, iarcndpresiuneapariala gazului
dedeasupralichidului vafi mai maredect presiuneade echilibru, se va
produce absorbiagazului in lichid [70].ntabelul 1.2 sunt dai
coeficienii k de solubilitate n ap a oxigenului, bioxidului de
carbon i azotului. 251.2.2. Degazarea apeiGazele pot fi eliminate
din ap prin scderea presiunii lorpariale, dedeasuprasuprafeei apei,
pnlazero.Aceastase face termic, n timpul fierberii apei, cnd
presiunea parial a gazelor fa de presiunea vaporilor de apdevine
practic nul(fig. 4.6) sau prin desorbia cu un gaz inert, cnd se
formeazun raport analog al presiunilor
pariale.Condiiapentrudegazareatermicestefierbereaapei; desorbia
decurge i la temperaturi mai joase. Prin ambele metode se
eliminoxigenuli mai puin bine bioxidul de carbon. Pentru eliminarea
oxigenului se poate folosi electroliza apei i alte procedee, de
exemplu, schimbul de ioni cu un anionit puternic bazic n ciclul de
sulfit. Urmele de oxigen pot fi eliminate pe cale chimic
[67].26Pentru eliminarea restului de bioxid de carbon exist un
singur procedeu indicat i anume schimbul de ioni cu un anionit
puternic bazic n ciclul de oxidril.Oxigenul este dizolvat in ap,
dar nu disociat, astfel c eliminarealui este mai uoardect
abioxidului decarbon. n prezenafierului dizolvat, care se afln
soluie n cantiti de micrograme, att n condensat, ct i n apa
degazat, cantitatea echivalent de O2 se combin la rece cu fierul,
ca oxihidroxid; acesta nu poate fi determinat prin metode fizice,
ci numai prin metode chimice.Bioxidul decarbonesteprezent napn
stare dizolvat, liber sau combinat n ioni HCO3-.suma lor d
CO2total. n cazul degazrii termice la temperatura de 100C, rmne
napa degazat o cantitatemarenedescompusdeHCO3-i coninutul
27acesteia n CO2total este de zecimi pn la uniti de
mg/lHCO3-sedescompunei seeliminmai binela presiuni ridicate. Ionii
HCO3- pot fi descompui n timpul fierberii
intenseaapei,cndCO2pusnlibertateeste eliminat. n coloana de
degazare termic apa rmne doar ctevaminutesauzecimi deminute. nacest
timp, HCO3-sedescompunenumai ntr-ocantitate mic; restul poate fi
descompus prin staionare n rezervorul de ap degazat. Eliminarea
complet a CO2 prin degazare termic este posibil la pH < 4,4,cnd
CO2 exist numai sub form de H2 CO3. aceast condiie face necesar
utilizarea de oel inoxidabil pentru instalaiile de degazare. n mod
curent se degazeaz apa neutr.Degazarea termicse folosete cel mai
frecvent. Prin aceasta se eliminO2i CO2n timpul fierberii apei,
pnla un coninutrezidual deO2decca.10g/l i deCO2pnla uniti sauzecimi
demg/l. Pentrunlturareagazelor ocondiie necesareste osuprafamarede
contact aapei cuaburul de nclzire i o diferen ntre presiunile
pariale ale gazelor n ap i n abur.Ieirea completa gazelor din ap n
aer cere un timp infinit de lung. n timpul infinit pe care-1 avem
la dispoziie pentru degazare, gazele pot fi eliminate pnla
ofraciunedin concentraialoriniialai aceastacuatt mai complet cuct
concentraia lor iniial este mai redusa.Eliminarea gazelor prin
difuzie este uoara prin creterea suprafeei de contact ntre ap i
abur, prin pulverizarea 28apei n particule mici sau pelicule cu
suprafaa mare i prin scderea presiunii pariale a gazelor n coloana
de degazare, dupevacuarea gazelor din corpul acesteia, eventual
prin degazarea n dou trepte.
Altecondiiimaisunt:snuintervinosubrcire a apei (sub punctul de
fierbere), gazele care trebuie eliminate snu fie prezente naburul
denclzirei sfiemeninut timpul necesar pentru nlturarea
gazelor.Desorbia cu gaze (N2, H2, CO2), efectuata n circuit nchis,
reduce presiunea parial a gazelor de eliminat O2 i CO2 n
funciederaportul dintrevolumelelichiduluii gazului, conform
relaiei:apgazvvkcc +110 (1.55)n care: c0 este concentraia gazului n
ap; c - concentraia rezidual a gazului; k - coeficientul de
desorbie; vap, vaer - volumele apei i gazului.Metoda poate fi
folositdacavemla dispoziie cantiti suficiente de gaz ieftin
sauinstalaii careproduc singure gazul.1.2.3. Instalaii de degazare
termicPentrudegazareaunui lichidestenecesarssepun lichidul n
contact cu un mediu care snu conin gazele care urmeaza fi evacuate.
Cel mai potrivit mediu l constituie chiar vaporii lichiduluincauz.
Degazoareledeacest tipsenumesc 29degazoare termice.Dupmodul
derepartizarei de curgereaapei n degazoare, se deosebesc:-
degazoare cu jet de ap cu uvie;- degazoare cu pelicul;- degazoare
combinate din tipurile de mai sus.Degazorul cu jet de apa stropit,
curgnd n uvie este cel mai rspndit (fig. 4.7).
Apaintrncutiadedistribuie1situatnpartea superioara degazorului. De
aici, se scurge prin site cu guri relativ fine cu diametrul de 4 -6
mm,ntr-un numr mare duvie, mrindu-i astfel suprafaadecontact
cuaburul care intr, prin racordul 5 n distribuitorul 6. Sitele au i
rolul de a reduce viteza de cdere a apei i de a mpiedica ruperea
uvielor n picturi. Prin aceasta, crete i durata de contact a apei
cu aburul iintensitateadeabsorbieagazelor. Aburul circuln
contracurent cuapa, antrenndastfel i gazele care se elimin. La
partea superioara a coloanei, se afl, racordul 3 prin care se
evacueaz gazele mpreuna cu aburul rmas necondensat [76].La
degazorul cu siteiuvie, eficiena degazrii este dependent de numrul
de icane de mprocare i de schimbare de
direcie.Numrulacestorainflueneaznlimea degazorului i deciicostul
acestuia. Pentru realizarea pulverizrii n interiorul degazorului
sunt prevzute dispozitive de stropire, care cel mai frecvent, sunt
site de distribuie din tabla perforat sau profile de otel dispuse
sub forma de grtar. Pentru distrugerea picturilor se pot folosii
sitedesrm.Schimbarea direciei de curgere a apeise 30obine prin
table deflectoare si de mprocare, dispuse ntr-un mod
adecvat.Degazorul cu pelicul are i el o larga rspndire (fig.
1.8).Apa intr descendent prin ajutajul superior n corpul 1 al
degazorului, iar aburul prinparteainferioar. Apase lovetederozeta4,
pulverizndu-se. Picturilefinede apse aduna sub formde peliculpe
tablele deoel5, scurgndu-sespreacumulatorul10. Aburul
necondensatiese din degazor, mpreun cu gazele evacuate, pe la
partea superioar.Degazoarele cu pelicul au dimensiuni mai mici dect
cele cu uvie i se fabric mai uor. Nu sunt 31aproape de loc
sensibile la depunerile de nmol sau piatr, iar tablele din interior
sunt uor de nlocuit (grosime 1-2 mm).Degazorul combinat cu jet de
ap, cu pelicul i cu umplutur este reprezentat n figura
1.9.Parteacupelicul4esteprevzuti cu evile perforate 5.umputura 7
este realizat din table de oel ndoite n form de, iar deasupra ei
este dispus sita 6. Aici degazarea se produce n 2 trepte. n partea
superioar, se produce degazarea brut l a temperatura maisczut, cnd
aburuleste desorbit n globule mari, iar n regiunea cu umplutur se
producedesorbiafinnglobulefoartemici, lao temperatur mai
ridicat.32Ladegazorul cucamerdepulverizare(fig. 1.10), mprocarea
apei este realizatprin mai multe evi verticale scurte, nspre
interiorul crora apa ptrunde prinmai multe orificii cu dimensiuni
reduse. i la acest tip de degazor, apa pulverizat preia n
contracurentcldura cedatde curentul de abur ascendent, producndu-se
degazarea ei. Gazele sunt conduse princamerade
pulverizarespreinstalaia de evacuare.Apacade ntr-o plnie,iar apoi
ntr-uncilindruncareesteamplasat dispozitivul defierbere
suplimentar. Aburulptrunden acesta, sub nivelul apei, provocnd o
noua fierbere i o postdegazare. n continuare, apa curge 33pe
lngexteriorul cilindrului spre racordul de evacuare. Din acest
spaiu, gazele reziduale, n special bioxidul de carbon, care datorit
greutii sale specificemai mari se acumuleazdeasupra nivelului apei,
sunt extrase prin dispozitivul inferior de evacuare.La construcia
reprezentat n fig. 4.11, dispozitivele de pulverizarei degazare ale
apei au fost amplasate integral n rezervorul de ap de alimentare.
Procedeul acesta de degazare poart denumirea firmei constructoare i
este cunoscut ca degazare tip Stork [62]. Aburul este introdus prin
conducta de barotare plasatsub nivelul apei, producnd fierberea
volumului de apdin rezervor. Orificiile prevzute la partea
inferioara conductei de barbotare trebuiesaibdimensiuni
corespunztoare, pentruaevitacala nclzireavolumului
deaprecesaparlovituri deap(de berbec), care pelngzgomotul
caracteristic mai pot produce 34trepidaii puternice
alerezervorului, respectivvibraii ale conductelor racordate la
acesta.Apa ce trebuie degazat este fin divizat, ieind
cuovitezridicatdintr-undispozitivde pulverizare, iar apoi
nclzitdeeaprileascendente.Rezervorul este divizat intr-un anumit
raport printr-o icanvertical. Apa este condusspreparteainferioari
curgepelngconductade barbotare, trecndncompartimentul alturat,
fiindadusnacest timp la starea de fierbere. Pentru a nu influena
negativ condiiile de aspiraie la pompele de alimentare, n faa
racordului de ieire a apei este prevzut un deversor. Evacuarea
gazelor se face deasupra dispozitivului de pulverizare care este de
regula automatizat.Msurtorile efectuate de firmaStorkarat c
degazarea (desorbia gazelor) n pnza de apa din jurul dispozitivului
de pulverizare este foarte eficace, cu toate ctimpul de staionare
este foarte redus. Prin mprocarea apei pulverizate pe peretele
rezervorului, picturile sunt descompuse n particule extrem de mici
fcnd posibil o nou degazare intensiv.35Degazarea la presiuni
constante i variabile. Coloana de degazare cu presiune lucreaz cu o
presiune constat a aburului. Aburul pentru nclzire este abur de
priz de la turbinipresiunealui variazcusolicitareaturbinei.
Deaceea, coloana de degazare este racordat la dou prize de abur,
care sunt comutate automat astfel nct supapa de reducere dinaintea
coloanei dedegazares primeascaburlaopresiunemai mare, carese reduce
apoi presiunea din coloana de degazare. Degazarea la presiune
variabiltrebuie spermitdegazarea cu ajutorul aburului de la o
singurprizreglabila turbinei. Pentru a nu funciona in regim
subatmosferic, la degazarea cu presiunealunectoare,
presiuneadealimentareselimiteazlaovaloarecedepete1 bar.
Dacpresiunea prizei scade sub aceastvaloare, este necesar s se
prevad posibilitatea alimentrii din priza imediat urmtoare. La
degazarea sub presiune variabil, la creterea presiunii apar
perioade tranzitorii de degazare imperfect.Dispozitive de
control.Controlul funcionrii coloanei de degazare se face
prinmsurarea presiunii, temperaturii, coninutului de oxigen n apa
degazati a coninutului de gaze n aburul evacuat din. coloana de
degazare. Actualmente, se controleaz numai presiunea i temperatura
cu manometre cu arc si termometre, caresunt
instrumentedemsurgrosolanei nucu instrumente de nregistrare aa cum
ar fi de dorit, mai ales n orele de noapte. Dinaceastcauz,
controlul esteinsuficient, iar greelile survenite n procesul de
degazare sunt cauza coroziunii instalaiilor.Rezervoarele
degazoarelor sunt prevzute cu 36dispozitive pentru luarea probelor
de apn vederea determinrii coninutului de O2si CO2. De regul,
lipsete nregistrarea permanentaconinutului
deO2dupcoloanadedegazare, care prezintun control decisiv, cumi
dispozitivul pentru analiza aburuluievacuat,
spreaputeafacebilanulmaterialalcoloaneide degazare.1.2.4. Calculul
degazoarelor termiceCalculul unui
degazortermicpresupunedimensionarea suprafeei de contact dintre ap
i abur i determinarea modului de realizare a acestei suprafee n
uvie sau n pelicul. Prin contactul cu apa, aburul transmite
acesteia debitul de cldur Q, dup care cea mai mare parte din abur
condenseaz, amestecndu-se cu restul apei. Cldura Q este
necesarpentru a ridica temperatura apei de la t1 la intrare pn la
t2 la ieire. Deci:) (1 2 p aQ t t c G Q + [w] (1.56)unde:ceste
cldura specific a apei in intervalul de temper t1 i t2 n J/kgC;Ga -
debitul de ap n kg/s; Qp - pierderi de cldur spre exterior.
Suprafaa de schimb de cldur S se determina din:( )tt t c GtQSa 1
2[m2] (1.57)n care:211 2lnt tt tt ttss
[C](1.58)37reprezintdiferenamedielogaritmicdetemperaturn C.n
formula (4.58),tsreprezinttemperatura de saturaie a aburului la
presiunea care existla baza capului degazorului. Diferena de
temperatur ts-t2 se ia de 0,25 - 1C i anume,
limitainterioarpentruapadealimentareacazanelorde naltpresiune,iar
limita superioara pentru apa de completare din reeleletermice,
caresunt mai puinpretenioaseladegazare. n calcule se poate neglija
supranclzirea aburului.Din relaiile (1.57) si (1.58) se obine:21lnt
tt t c GSss a(1.59)Valoarea coeficientului de transmitere a cldurii
prin contact i amestec dintre abur si ap, se poate limita de 13 000
- 17 000 W/m2C, dupcumindicrezultatele msurtorilor efectuate pe
degazoarele aflate n exploatare.Suprafaa S se poate calcula i cu
relaia:p kGSg[m2] (1.60)unde:Ggeste debitul degazeceurmeaza fi
desorbite din ap, n kg/s;k - coeficientul de desorbie, invers
proporional cu constanta lui Henry, n kg/m2bars; p- diferena de
presiune dintre presiunea de echilibru a gazului n lichid i
presiunea gazului n amestecul de abur i gaz, n bar.Cum aceste
presiuni sunt variabile, pentru curgerea n 38contracurent a celor
dou fluide prin degazor, se poate scrie:( ) ( )1 22 11 2 2 1''ln'
'p pp pp p p pp [bar], (1.61)n care: p1, p2 sunt presiunile iniial
i final de echilibru a gazului n ap (la intrarea i la ieirea apei
din degazor), n bar; p1, p2 - presiunile pariale ale aburului n
amestec deabur i gaz (la intrarea i ieirea aburului din degazor), n
bar.Mrimea coeficientului kde desorbie este dat, astfel c
utilitatea formulei (4.60) este de fapt redus, cu att mai mult cu
ct nu se cunoate nici debitul de gaz Gg care trebuie desorbit.Dac
se cunoate fracia molar x iniial a gazului n amestec cu apa, se pot
scrie relaiile:; '1 1 1x H p ; '2 2 2x H p (1.62)unde H1 i H2 sunt
constantele lui Henry pentru ap la intrarea i ieirea din degazor. n
acest caz, se poate calcula i debitul de gaz care urmeaz a fi
desorbit:) (2 1x x G Ga g [kg/s](1.63)Debitul de abur care trebuie
s circule prin degazor se calculeaz cu relaia:xavGi ivi i GG +11 2)
( [kg/s] (1.64)unde: i1 i i2 sunt entalpiile apei la intrare i
respectiv ieire, n J/kg:39iv-entalpia aburului la intrare, n
J/kg;Gx-pierderea de abur n gazele evacuate, n kg/s.n general, Gx
este de cca. 5 - 10 kg pe tona de ap degazat. Pentru degazorul cu
uvie, suprafaa unei uvie se poate calcula cu formula :]]]]
,`
.|+ 431 2 , 4hldh s[m2]n care: d este diametrul gurilor din sit,
n m; h - nivelul apei n sit, n m; l- lungimea uvielor, n m.
Suprafaa de contact dintre ap i abur va fi pentru n guri n taler:;
ns St tzS S [m2] (1.66) unde z este numrul de talere din
coloan.Numrul gurilor din sita trebuie s asigure curgerea prin ele
a debitului de ap Ga, el calculndu-se cu relaia: h
dGna227900(1.67)Diametruldal unei guri se ia de obicei, de 4 - 6
mm. Debitul de ap care trece printr-o gaur a sitei este: h d
ga227000 [kg/s], (1.68)unde s-a luat un coeficient de debit de
0,62.Nivelul h al apei pe sit se alge de circa 0,1 m, ceea ce
asigurapeiovitezde ieirede 1,4 m/s,lacare, se stabilete o 40curgere
turbionar a apei.Pentru degazoarele cu pelicul, suprafaa de contact
dintre ap i abur este egal cu dublul suprafeelor corpurilor pe care
se formeazpelicula. Aceste corpuri pot fi table cilindrice sau evi.
Distana dintre table sau evi se ia de 20 - 30 mm, iar nlimea lor de
500 - 1 000 mm. Cnd apa degazata este dur, deci cnd au loc depuneri
de piatra, distana dintre ele se mrete.Dacse dispunevi concentrice
n degazor, atunci suprafaa apei care curge n peliculpe evile
concentrice i pe mantaua intern a degazorului este dat de formula:(
) ( ) [ ] s n d n h S21 5 , 0 2 + [m2](1.69)n care: d este
diametrul evii interioare, n m;s -distana dintre evi, n m;h -
nlimea evilor, n m;n - numrul evilor.Diametrul interior al mantalei
degazorului se calculeaz cu relaia:( ) 1 2 2 + n s Di
[m](1.70)LadeterminareadiametruluiDiseineseamai de viteza pe care o
va avea aburul prin degazor, avnd in vedere co marepartedinacest
aburtrecenparteasuperioaradegazorului, unde are loc de fapt
nclzirea apei. Pentru a evita antrenarea apei de ctre aburul
ascendent, dar mai ales distrugerea uvielor de ap, la degazoarele
atmosferice cuuvie nu se recomanda o viteza aburului mai mare de 15
m/s, iar la cele cu pelicul de 25 m/s.Dacauviele de apse rup n
picturi, valoarea coeficienilor de transmitere acldurii i
dedesorbiese 41micoreaz,iarsuprafaadecontact dintreapai aburcrete.
Se recomand din acest motiv, ca nlimea de cdere a uvielor de ap s
nu depeasc 0,40,5 m.nfaagurii deevacuareagazelorseprevdunasau doua
table deflectoare cu guri, care s mpiedice antrenarea apei de ctre
gazele evacuate.Repartizarea apei n degazoarele cu pelicul se face
cu ajutorul silelor sau al ajutajelor prevzute cu rozete. Diametrul
ajutajului se calculeaz cu relaia: 421006 , 1hGda(1.71)n care: Ga
este debitul de ap, n kg/s; h -presiunea disponibil la ajutaj, n
mH2O; de obicei se ia h=2 ... 6 mH2O.4.2.5 Construcia i funcionarea
coloanei de degazarentre talere i manta nu trebuie sexiste, n
corpul coloanei de degazare nici un spaiu pentru ca apa s nu se
scurgpepereii recipientului caresuntsubrcii, cutoatec sunt izolai
termic. Talereleorizontalesedeformeazn timpul funcionrii coloanei
dedegazare, deaceeatrebuiesfie meninute n bun stare. Amestecarea
apelor cu temperaturi diferite i cu coninut diferit deO2n
coloaneste duntoare,mai ales cnd apa se introduce brusc.Coloanele
de degazare care lucreazn paralel necesit o distribuie a debitului,
care trebuie s fie meninut n intervalul 42corespunztor unei bune
degazri.Exploatarea sigur a degazoarelor termice este
realizabilnumai printr-o reglare automata debitului de abur care
intrn degazor, pentru meninerea constanta presiunii sau
temperaturiidin degazor i anivelului apei nrezervorul de acumulare.
n cazul unei reglri manuale, este practic imposibil s se evite
oscilaiile temperaturii apei, ale presiunii aburuluii ale
nivelului. Reglareamanualfavorizeaziptrunderea periodica de oxigen
n apa de alimentare.Regulatoarele de nivel se construiesc, de
obicei, cuflotor, carecomandsupapadepeconductade intrare a apei de
degazat.Dac se mrete debitul de ap care trece prin degazor pestecel
nominal, apavadepi marginea cutiilordesitei sevarevrsasubformdevne
groase, care ofer suprafa prea mic de contact cu aburul.
Dintimpntimp, estenecesar ssescoat degazorul dinfunciune,
pentruaseverificastarea dispozitivului de distribuie al apei, a
sitelor i a dispozitivului deintrareaaburului. Gurilesitelor se pot
astupa cu nmol sau cu piatr. 431.2.6 Degazarea chimicPrin degazarea
chimic se eliminnumai oxigenul. Ea se aplicpentrueliminarea
restului de oxigen din apa degazat termic; nexploatrile cu presiuni
mari ale aburului sau n cele cu presiuni mici; acolo unde nu este
posibil degazarea termic.Pentru degazarea chimic a apei se
introduce n apa de alimentare a cazanelor sau a reelelor termice un
reactiv chimic, care combin oxigenul n compui stabili i fr aciune
coroziv;Hidratul de hidrazin,N2H2 H2O, (N2H5OH) se dozeazca
soluiediluat12%, dinvase nchise, legatecu 44atmosfera printr-un
capilar [71], [72]. Se combincu oxigenul formnd azot, i ap:N2H4 +
O2 N2+2H2O.Consumul teoretic este de 1 mg / mg O2, iar coninutul de
sruri din ap tratat nu crete. Excesul necesar este de circa
50200%dinconsumul teoretic. Reacianuesterapid, fiind catalizat de
cupru.Sulfatul de hidrazin,(N2H5)2SO2ifosfatul de
hidrazin(N2H5)2HPO4, n soluii au reacie acid. Prin reacia cu apa
alcalin din cazan; s formeaz hidrat i o cantitate echivalent de
sare de sodiu:N2H4 H2O + O2 + NaOH N2 + 3H2O + NaHSO4N2H4 H2O + O2
+2 NaOH N2 + 4H2O + NaHSO4Hidrazina protejeazmpotriva coroziunii
provocate de oxigen cazanele de joas presiune, alimentate cu ap
nedegazat la o concentraie de 20-30 mg/l n apa de cazan.Cazanele
oprite sunt protejate mpotriva coroziunii i n perioadaderevizie,
cuoconcentraiede10mgN2H4/1, chiarla
temperaturaambiant(ncazanestevid), astfel capanutrebuie golit din
cazan [73, 77].Eliminarea oxigenului cu schimbtoride ioni. Oxigenul
dizolvat nap oxideazanumii schimbtori deioni, dnd natere la
substane organice solubile n cantitate echivalent. Astfel, acioneaz
cteva rini fenolice artificiale i civa schimbtori de ioni.
Degazarea este imperfect [74].45Schimbtorii de ioni cu grupe redox
(redoxii) se combinla rece cu oxigenuli dupepuizarea capacitii de
dezoxigenare se regenereazcu reductori Na2SO3, Na2S2O4).
Activitatea se face cu sruri de Cu, Co, Mo, V, Ag. La o sarcin
specific S = 20 ... 50 m3/m3h, apa este degazat pn la un rest de
circa0,1mgO2/l cuunconsumdereactivderegeneraredecirca 130%.
Schimbtorulde ioniactivat de cupruischimb culoarea dup
epuizare.Anioniii puternic bazici pe baz de stiren, adui n formde
sulfit,nltur oxigenul din apele cu salinitate mic aproape complet
la rece. Caracteristicile pentru acest procedeu de degazare a apei
este faptul c, att timp ct capacitatea anionitului nu este epuizat,
degazarea se face n mod automat i n funcie de sarcina specific a
anionitului, poate da un condensat cu un coninut de O2
10g/l.Calculul de proiectare al unui degazor atmosferic cu site i
uvie I. DATELE INIIALE : - presiunea de degazare:pd=1,1 bar46-
debitul de ap ce trebuie degazat: Ga = 30 Kg/s -
parametriiapeilaintrareandegazor:-tapdeintrare =91C - pap
deintrare=1,1 bar- coninutul iniial deoxigen:CO2 intrare=0,25
mg/kg- parametrii aburului nclzitor: - t = 121 C - t = 1,1
bar-coninutul final de oxigen: CO2 ieire = 0,02 mg/kgII. ETAPELE
CALCULULUI:Distana ntre dou talere: H=L+hg[m]unde:L lungimea
uviei;hg nivelul dinamic al apei pe talerul inferiorhg = hr + p
[m]hr nivelul hidrostatic al apei pe taler [m]p cderea de presiune
pe partea de abur dintre compartimentele vecine [m] pentru nclzirea
apei se utilizeaz relaia:47 3 . 007 . 001012
,`
.| WWdLASSUT TT T[K]unde:Ts-temperatura absolut de saturaie
corespunztoare presiunii din degazor, [k];T1,T2-temperatura absolut
a apei la intrarea respectiv ieirea din compartimentul studiat,
[k]; d0- diametrul gurilor din taler, [m];W0- viteza medie de
scurgere a apei din gurile talerului;Wu- viteza medie a aburului
prin fasciculul de uvie, [m/s]; Viteza medie de scurgere a apei se
determin cu relaia:ghr W 20 [m/s] - coeficient de ngustare, = 065;
determinarea cantitii de ap care se condenseaz, pe uviele
compartimentului dat:
( )212 2 2' "'i ii i GDnnkk kIK, [kg/s]unde:i2- entalpia
aburului pe talerul inferior (la temperatura T2) 48[kj/kg]KnkG21 -
debitul de ap pe talerul superior [kg/s];i2K- entalpia apei pe
talerul superior [kj/kg];in- entalpia aburului [kj/kg]; Calculul
vitezei aburului prin fascicol se determincuajutorul vitezei
aburuluila intrarea respectiv ieirea din fascicolul de uvie:11
+UevIKD DW [m/s]22 UevDW [m/s]unde:Dev- cantitatea de abur evacuat
de gaze, [kg/s];u- densitatea aburului la presiunea i temperatura
din degazor, [kg/m3]; 1,2 seciunile active pentru abur la intrarea
respectiv ieirea din fascicolul de uvie:( )0 1 1 1d n D L [m2]( )0
2 2 2d n D L [m2]unde:49D1, D2 diametrul mediu exterior, respectiv
interior de fascicule de uvie, [m] Se determin numrul de guri pe
taler cu relaia:( ) ( )SnS S D S DK242 22 2+ + + unde:( ) S K D D +
1 22 1 [m];Numrul de guri pe rndurile cu diametrele D1 i D2
sunt:SDn11 SDn22 Valorile k, n1, n2 se rotunjesc la valorile
imediat superioare; Viteza medie a aburului este:- pentru wn1/wn2
< 1,25: 22 1 n nnw ww - pentru wn1/wn2 > 1.25: 212 1lg 3 .
2nnn nnwww wwCalculul termic se reface pn cnd viteza aburului
nudifercumai mult de0,1m/s de viteza presupus. Nivelul hidrostatic
al apei la sarcin nominal se stabilete plecnd de la 50condiiac,
lasarcinaminim, nivelul nu coboar sub 510 mmSe adopt pentru nivelul
hidrostatic valoarea 0,1; hr = 0,1 m; nlimea talerului se stabilete
pentru sarcina maxim a coloanei cu relaia:( )70 . 04 p rHt +
Cdereadepresiunepetraseul aburului, corespunztoare unui
compartiment: + nii p p p112[m c.a.]unde:1p - cderea de presiune la
trecerea prin fascicolul de uvie;p1 k10-3 Calculul degajrii
(desorbiei) oxigenului ntr-un compartiment se face cu relaia:5 , 0
3 . 007 . 001012
,`
.|
,`
.| KnDGaWWdLBCC [mg/kg]unde:C1,C2 sunt concentraiile de oxigen
la nceputul, respectiv sfritul uviei, [mg/kg];B - coeficient care
depinde de presiunea d in degazor,
IKD-cantitateadeaburcareacondensat ncompartiment, 51[kg/s];Ga-
debitul de ap de degazat, [kg/s];Calculul cuaceastrelaiesefacepnla
compartimentul peal crui taler dejos, apaatinge starea de saturaie
cu oxigen. III. CALCULUL DE PROIECTARECalculul se va efectua pas cu
pas, deoarece lungimea uvielor nu trebuie s depeasc (0,40,5) m,
pentruanuserupenpicturi, fapt ce-ar avea efecte negative asupra
procesului de degazare.Caurmare, degazorul va fi divizat nmai multe
compartimente, nseriate, parcurse n contracurent de ap, respectiv
de abur. Apa cu o circulaie descendent, graviteaziar aburul are o
circulaie ascendent.Calculul pentru compartimentul I:Pentru calcul
se pleac de la viteza medie de scurgere a apei:s m W W ghr W / 814
, 0 ' 08 , 0 81 , 9 2 65 , 0 20 0 0 g=9,81=0,65hr=0,08
m52Pentrudeterminarea vitezei reale a aburuli se ncepe calculul cu
vitezawn= 0,5 m/s. n aceast coloan curgerea ap abur fiind ncruciat,
vom aplica relaia:3 . 007 . 001012
,`
.| WWdLASSnT TT TTS =ts+273ts=f(pd)ts=101,760Deci: 760 , 374 273
760 , 101 + S ST T 760 , 364 10 760 , 374 101 101 T T T TSd0=0,006
m; L=0,35 mA=0,0303 , 37010760 , 364 760 , 374760 , 3742814 , 05 ,
0006 , 035 , 003 , 02 3 , 07 , 0
,`
.| T T kDeterminm cantitatea de abur care se condenseaz pe
uviele compartimentului I:53( )97 27308 . 97 ' ' ' ) ( ' '04 . 91 '
' ' ) ( ' '/ 30' "'2 2 22 ) 97 ( 2 2 221 ) 91 ( 21 1 2121212 2 2 t
T ti i i t i ii i i t i is kg Gi ii i GDnnkk kIKin= sedetermin din
diagrama i-s, la intersecia lui pd cu tabur =tsat+20in=2717 kDeci:(
)s kg D DIKIK/ 327 , 018 , 4 08 , 97 271718 , 4 04 , 91 08 , 97 30
n vederea stabilirii seciunii active pentru abur se calculeaz
numrul de guri necesare cu relaia:h dVa Gan 24775 , 3Ga- debitul
apei de intrare n degazor, deciGa= 30 kg/sd=0,006=0,65h=0,060,08'1V
Va 54V=f(pd)Va=0,0010448deci:15 7 308 . 0 65 . 0 000 6 . 0 47 78 .
30 01044 8 . 0 302 n n buci Calculm numrul de rnduri de guri:( ) (
)( ) ( )10 907502 , 0 202 , 0 1573 4 02 , 0 14 , 3 02 , 0 1 314242
2222 2 + + + + + + k kkSS n S D S Dk - am ales: D2 = 1 m- aleg S =
0,02( )m DD k D D36 , 102 , 0 9 2 1 02 . 0 1 211 2 1 + + 21402 ,
036 . 1 14 , 3111 nSDnbuci15702 , 014 , 3222 nSDnbuci Se calculeaz
seciunile active pentru abur laintrarearespectivieireadinfascicolul
de uvie:( )( ) 0006 . 0 214 36 , 1 14 , 3 35 , 010 1 1 1d n D L 045
, 11 m255( )( ) 0006 . 0 157 1 14 , 3 35 , 020 2 2 2d n D L 769 ,
02 m2 Se calculeaz viteza aerului prin fascicol:s m WWD DWnnuevIKn/
56 . 0045 , 1 7005 , 0083 , 0 327 , 011 11 + + 3/ 083 , 0 /3600100
3m kg D s kg Dev evcantitatea de abur evacuat cu gazele;s m
WWDWnnnevn/ 154 . 0769 , 0 7005 , 0083 , 02222 > 2 , 1 73 , 315
, 056 , 021nnWWpentru recalcularea vitezei medii a aburului folosim
relaia:s m WWn WnWREC RECn n/ 35 , 022 1 +Cuvaloarea recalculat a
vitezei medii a aburului WuREC=0,3 m/s vor reface calculele:
,`
.| 3 . 007 . 001012WWdLASSRECnT TT T27 , 36910760 , 364 760 ,
374760 , 3742814 , 035 , 0006 , 035 , 003 , 02 3 , 07 , 0
,`
.| T TK56Determinmcantitatea de abur care se condenseaz pe
peretele compartimentului I:( )212 2 2' "'i ii i GDnnkk kIKRECG2k
=30 kg/sC t T ti i i t i ii i i t i i26 , 96 27307 . 96 ' ' ' ) ( '
'04 . 91 ' ' ' ) ( ' '2 2 22 ) 27 , 96 ( 2 2 221 ) 91 ( 21 1 21
Deci:( )272 , 018 , 4 07 , 96 271718 , 4 04 , 91 07 , 96 30 IKIKREC
RECD D kg/sSe verific condiia presiunii dinamice maxime:75 , 6 085
, 0 35 , 0 7005 , 02< nRECW n Cderea de presiune pe traseul
aburului:01 , 0 10 10 1013131 p p k p nlimea talerului se stabilete
cu relaia:m H Hp hrHT T T12 , 070 , 001 , 0 08 , 070 , 0 + + Se
determin echivalentul de oxigen al apei pe talerul de jos al
compartimentului I5 , 0 3 . 007 . 001012
,`
.|
,`
.| IKRECnRECDGaWWdLBCC (mg/kg)unde: C1 este concentraia de
oxigen la nceputul 57uviei
,`
.|
,`
.| 5 , 0 3 . 07 . 0427 , 030814 , 035 , 0006 , 035 , 010 1021025
, 0C13 , 02 C(mg/kg/)Deoarece concentraia de oxigen n ap este
ncdestul demare, vomconsiderai unal doilea compartiment.CALCULUL
PENTRU COMPARTIMENTULII.03 , 3702 1 I IIT T k46 , 3721003 , 370 760
, 374760 , 3742814 , 035 , 0006 , 035 , 003 , 02 3 , 07 , 0
,`
.| T T k Cantitateadeabur caresecondenseaz pe uviele
compartimentului II:22 2' ") ' (i ii i GDnk aIIK327 , 30 327 , 0 30
+ + IIaIIaIkIaIIaG G D G G (m/s)1 , 99 ' ) 426 , 99 ( ' ' ) ( ' '2
2 2 2 i i i t i i08 , 97 ' 97 03 , 37021 1 1 i t TII IIdeci:
11 , 018 , 4 1 , 99 271718 , 4 ) 08 , 97 1 , 99 ( 327 , 30
IIKIIKD D (kg/s) Calculm numrul de guri necesare 58 08 , 0 65 , 0
006 . 0 4775 . 30010448 . 0 327 . 304775 , 32 2nh dVa GnIIa1596 n
buci Calculm numrul de rnduri de guri:( ) ( )( )5 , 902 , 0 202 , 0
1596 4 02 , 0 14 , 3 12 , 3242 2222 2 + + + + + kkSS n S D S Dk (
)m DD k D D34 , 102 , 0 5 , 8 2 1 02 , 0 1 211 2 1 + + 21002 , 034
. 1 14 , 3111 nSDnbuci15702 , 014 , 3222 nSDnbuci
Calculmseciunileactivepentruaburla intrarea respectiv ieirea din
fascicolul de uvie:( )( ) 0006 . 0 210 34 , 1 14 , 3 35 , 010 1 1
1d n D L 029 , 11 m2( )( ) 0006 . 0 157 1 14 , 3 35 , 020 2 2 2d n
D L 769 , 02 m259 Se calculeaz viteza aerului prin fascicol:s m WWD
DWIInIInuevIIK IIn/ 72 . 0029 , 1 7005 , 041 , 0 11 , 01111 + +41 ,
0 327 , 0 083 , 0 + + IIevIKIevIIevD D D D s m WWDWIInIInnev IIn/
76 . 0769 , 0 7005 , 041 , 02222 25 , 1 9 , 076 , 072 , 021<
IInIInWWs m WWn WnWIInIIn/ 74 , 0276 , 0 72 , 022 1 ++ Se determin
echivalentul de oxigen al apei pe talerul de jos al
compartimentului II5 , 0 3 . 007 . 001012
,`
.|
,`
.| IIKIInDGaWWdLBIICC (mg/kg)
,`
.|
,`
.| 5 , 0 3 . 07 . 0411 , 0327 , 30814 , 074 , 0006 , 074 , 010
1021013 , 0IIC048 , 02 IIC(mg/kg/)Deoarece concentraia de oxigen n
apa compartimentului al doileaeste nc destulde mare, vom considera
i un al treilea compartiment.CALCULUL PENTRU
COMPARTIMENTULIII.60462 , 3722 1 II IIIT T k58 , 37310462 , 372 760
, 374760 , 3742814 , 035 , 0006 , 035 , 003 , 02 3 , 07 , 0
,`
.| T T k Cantitateadeabur caresecondenseaz pe uviele
compartimentului II:22 2' ") ' (i ii i GDnkIIIaIIIK43 , 30 11 , 0
327 , 30 + + IIIaIIaIIkIIaIIIaG G D G G (m/s)) ( '1 21t i i 1 , 99
99 27321 1 1 1 i t T tIII5 . 3721 2 1 III II IIIT T T1 , 100 ' )
100 ( ' ' ) ( ' '2 2 2 2 i i i t i i100 373 3732 2 t tdeci:
055 , 018 , 4 1 , 100 271718 , 4 ) 1 , 9 1 , 100 ( 43 , 30
IIIKIIIKD D (kg/s) Calculm numrul de guri necesare 06 , 0 65 , 0
006 . 0 4775 . 30010448 . 0 43 . 304775 , 32 2nh dVa GnIIIa1601 n
buci Calculm numrul de rnduri de guri:61( ) ( )5 , 902 , 0 257 , 2
73 , 9 12 , 3242 22 2 + + + + + kkSS n S D S Dk ( )m DD k D D36 ,
102 , 0 9 2 1 02 , 0 1 211 2 1 + + 21302 , 036 . 1 14 , 3111
nSDnbuci15702 , 014 , 3222 nSDnbuci
Calculmseciunileactivepentruaburla intrarea respectiv ieirea din
fascicolul de uvie:( )( ) 0006 . 0 213 36 , 1 14 , 3 35 , 010 1 1
1d n D L 05 , 11 m2( )( ) 0006 . 0 157 1 14 , 3 35 , 020 2 2 2d n D
L 769 , 02 m2 Se calculeaz viteza aerului prin fascicol:s m WWD
DWIIInIIInuevIIIK IIIn/ 787 . 005 , 1 7005 , 052 , 0 055 , 01111 +
+6252 , 0 11 , 0 41 , 0 + + IIIevIIKIIevIIIevD D D D s m
WWDWIIInIIInnev IIIn/ 706 . 005 , 1 7005 , 052 , 02222 25 , 1 1 ,
1706 , 0787 , 021< IIInIIInWWs m WWn WnWIIInIIIn/ 746 , 02706 ,
0 787 , 022 1 ++ Se determin echivalentul de oxigen al apei pe
talerul de jos al compartimentului III5 , 0 3 . 007 . 001012
,`
.|
,`
.| IIIKIIInDGaWWdLBIIICC (mg/kg)
,`
.|
,`
.| 5 , 0 3 . 07 . 0455 , 0327 , 30814 , 0746 , 0006 , 0746 , 010
10210048 , 0IIIC01 , 02 IIIC(mg/kg/)Dimensiunile de gabarit ale
degazorului sunt:- diametrul interior al mantalei:m D D D Di i i632
, 1 36 , 1 2 , 1 2 , 11 - nlimea:( ) ( ) m H H H n H 95 , 1 5 . 0 3
3 , 1 1 , 0 4 , 0 3 3 , 1 1 , 0 4 , 0 3 , 1 + + unde:n numrul de
compartimente;63
