गैस-जनित प्रदूषकों को हटाने के लिए शीर्ष 6 उपकरण
यह लेख गैस जनित प्रदूषकों को हटाने के लिए शीर्ष छह उपकरणों पर प्रकाश डालता है। डिवाइस हैं: 1. ग्रेविटी सेटलर 2. इनरटियल सेपरेटर 3. सेंट्रीफ्यूगल सेपरेटर 4. फिल्टर 5. इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रिपिसिटेटर और 6. स्क्रबर्स।
डिवाइस # 1. ग्रेविटी सेटलर:
जब एक कक्ष में धूल भरी गैस की धारा प्रवाहित होती है, तो धूल के कण ऊर्ध्वाधर दिशा में निम्नलिखित बलों का अनुभव करते हैं:
(i) एक गुरुत्वाकर्षण बल नीचे की ओर कार्य करता है,
(ii) एक उद्दाम बल ऊपर की ओर कार्य करता है, और
(iii) कणों की गति की दिशा के विपरीत दिशा में एक खींचें बल।
परिणामस्वरूप कणों को एक शुद्ध नीचे वेग प्राप्त होता है, जो स्थिर स्थिति के तहत टर्मिनल वेग, यू आर कहा जाता है। कण भी क्षैतिज दिशा में एक वेग का अनुभव करते हैं, जो वाहक गैस (गैस कण इंटरफ़ेस पर कोई पर्ची नहीं मानते) के समान होगा।
चेंबर में रखे गए धूल के कण वाहक गैस की धारा से अलग हो जाते हैं और बाकी को बहा ले जाते हैं। इस तरह के एक चैम्बर को गुरुत्वाकर्षण सेटलर कहा जाता है।
गुरुत्वाकर्षण सेटलर में गैस की धारा से धूल हटाने की डिग्री निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:
(i) चैम्बर में गैस का वेग,
(ii) कण आकार वितरण,
(iii) कणों के टर्मिनल वेग, जो बदले में कण आकार, कण घनत्व, गैस (वाहक) वेग और गैस घनत्व पर निर्भर करते हैं।
(iv) चैंबर की लंबाई, और
(v) चैंबर की ऊँचाई।
गुरुत्वाकर्षण बसने वाले दो प्रकार के होते हैं:
(i) एकल कक्ष (बिना किसी ट्रे के अंदर) और
(2) मल्टी-ट्रे चैम्बर (जिसे हॉवर्ड सेटलर के नाम से भी जाना जाता है)।
चित्र 4.2 गुरुत्वाकर्षण बसने वालों के रेखाचित्र दिखाता है।
निर्माण-वार एकल कक्ष सबसे सस्ता है। बनाए गए धूल के कणों को आधार में एक हॉपर / हॉपर में एकत्र किया जाता है जहां से समय-समय पर कणों को हटा दिया जाता है। एक बहु-ट्रे कक्ष महंगा होगा और ट्रे के बीच एक समान अंतर रखने वाले कई छोटे झुकाव वाले ट्रे होंगे। ट्रे एक उपयुक्त यांत्रिक उपकरण के साथ प्रदान की जाती हैं ताकि ट्रे पर संचित धूल की परतें प्रवाह प्रक्रिया के किसी भी रुकावट के बिना हटा दी जा सकें।
बसने वाले किसी भी धातु से बने हो सकते हैं, जो गैस के तापमान, संक्षारक वातावरण और कणों के घर्षण को समझने में सक्षम होगा। जहां तक गैस के प्रवेश का सवाल है, वहां कोई दबाव और तापमान सीमाएं नहीं हैं। इसके ओस बिंदु और इसके परिणामस्वरूप वाष्प संक्षेपण के नीचे प्रभावशाली गैस को ठंडा करने से रोकने के लिए एक बसने वाले को इन्सुलेट करना आवश्यक हो सकता है।
40 से बड़े एकल कक्षीय बसने वाले कणों में (कुशलता से हटाया जा सकता है जबकि एक ठीक तरह से डिज़ाइन किया गया बहु-ट्रे कक्ष 10 बजे तक कणों को हटा सकता है। गुरुत्व बसने वाले प्रमुख लाभों में से एक इसका कम दबाव वाला ड्रॉप है।
समग्र दबाव ड्रॉप की गणना निम्न दबाव की बूंदों को जोड़कर की जा सकती है:
(i) प्रवेश विस्तार,
(ii) चैम्बर में ही घर्षण हानि और
(iii) संकुचन से बाहर निकलें।
गुरुत्वाकर्षण सेटलर डिजाइन दृष्टिकोण:
गुरुत्व बसने के लिए निम्नलिखित इकाइयों में निम्नलिखित सूचनाओं की आवश्यकता होती है:
1. बड़ा गैस प्रवाह दर,
2. धूल कण आकार और बड़े पैमाने पर वितरण विश्लेषण (डीपीआई बनाम एम डीपीआई ),
3. औसत कण घनत्व, पी पी,
4. गैस घनत्व और चिपचिपाहट, पीजी, पी जी, और
5. लक्ष्य कण आकार की वांछित निष्कासन दक्षता (pi डीपीआई )।
यह पहले उल्लेख किया गया है कि एक व्यास डीपीआई वाला एक कण उस पर अभिनय करने वाले बलों (पहले से सूचीबद्ध) के परिणामस्वरूप एक टर्मिनल वेग यू टी, डीपीआई प्राप्त करता है। यू टी के लिए अभिव्यक्ति । dpj होने के लिए बाहर काम करता है
कण, जो आम तौर पर एक गुरुत्व बसने में निकालने में रुचि रखते हैं, बहुत ठीक नहीं होगा, इसलिए यू टी, ऐसे कणों के डीपीआई की गणना ईक का उपयोग करके की जा सकती है। (४. is), जिसे ग्रहण करके प्राप्त किया जाता है
यहां यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि डिजाइन उद्देश्य के लिए यह माना जाता है कि कणों को बसने वाले कक्ष में प्रवेश करने के तुरंत बाद अपने संबंधित टर्मिनल वेग प्राप्त होंगे।
गुरुत्व बसने वाले का आकार निम्न चरणों के माध्यम से हो सकता है:
चरण I:
यू टी का उपयोग करके सभी कण आकारों के लिए यू टी, डीपीआई का मूल्यांकन करें। (4.2) से (4.6) या ईक। (4.7) dp पर निर्भर करता है।
चरण II:
प्रस्तावित बसने वाले के माध्यम से एक उपयुक्त रैखिक गैस वेग यू का चयन करें। एक सामान्य नियम के रूप में U 0.3-3 m / s के बीच होता है। आमतौर पर इसे 0.3 से 0.6 m / s के रूप में लिया जाता है।
चरण III:
बसने वाले की लंबाई एल तय करें। यह तय किया जाता है कि या तो बसने वाले की स्थापना के लिए उपलब्ध स्थान के आधार पर या बसने वाले के लिए स्वीकार्य दबाव ड्रॉप को पूरा करने या दोनों को संतुष्ट करने के लिए तय किया गया है।
चरण IV:
कक्ष में निवास समय का मूल्यांकन करें, in
जहां / = एल / यू
चरण V:
बसने वाले की ऊँचाई H का अनुमान करें। H का आकलन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले समीकरण / संबंध इस बात पर निर्भर करते हैं कि प्रस्तावित बसेरा एक एकल कक्ष बसने वाला या एक बहु-ट्रे बसने वाला है और क्या बसने वाले के अंदर का प्रवाह लामिना या अशांत है।
चरण VI:
चैम्बर की चौड़ाई डब्ल्यू का संबंध संबंध डब्ल्यू = क्यू / एचयू का उपयोग करके किया जाना है, जो कि वॉल्यूमेट्रिक फ्लो दर को संतुलित करके प्राप्त किया जाता है,
जहां वाहक गैस का क्यू = वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर।
(ए) एक एकल चैंबर सेटलर, लामिनार फ्लो स्थिति:
संबंध का उपयोग करते हुए लक्ष्य कण आकार, डीपीआई की वांछित निष्कासन दक्षता के आधार पर बसने वाले की ऊंचाई, एच अनुमानित की जाती है।
डीपीआई के अलावा अन्य आकार के कणों के लिए निष्कासन दक्षता का उपयोग संबंध से किया जाता है।
अब तक प्राप्त जानकारी का उपयोग करके, संबंध की मदद से बसने वाले की समग्र दक्षता का अनुमान लगाया जाता है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि p डीपी का अधिकतम मान 1.0 हो सकता है।
समग्र η के परिकलित मूल्य के मामले में, बसने वाले, Eqs के वांछित प्रदर्शन को पूरा नहीं करता है। (४. () से (४.१०) एक नए (ग्रहण किए गए) डीपीआई या एक नए (ग्रहण) or डीपीजी या डीपीआई और till डीपीआई के नए सेट के आधार पर फिर से काम करना है जब तक कि वांछित प्रदर्शन मानदंड संतुष्ट न हो जाए।
(बी) सिंगल चैंबर सेटलर, टर्बुलेंट फ्लो कंडीशन:
बसने वाले की ऊँचाई H का अनुमान लक्ष्य कण आकार dpi के आधार पर लगाया जाता है और इस संबंध का उपयोग करके एक पृथक्करण दक्षता = dpi = 1 = 1 मान ली जाती है
व्यास डीपी the डीपीआई वाले अन्य कणों में से प्रत्येक के लिए ईक का उपयोग करके बसने वाली ऊंचाई एच डीपी की गणना की जाती है। (४. १२)।
Dp <dpi वाले विभिन्न कण आकारों में से प्रत्येक को हटाने की क्षमता को Eq का उपयोग करके गणना की जाती है। (4.13)
Dp> dpi वाले कणों की पृथक्करण दक्षता को 1.0 के रूप में लिया जाता है। सभी कणों की कुल निष्कासन दक्षता का मूल्यांकन अंततः ईक का उपयोग करके किया जाता है। (4.10)।
Eq के आधार पर परिकलित समग्र प्रदर्शन के मामले में। (4.10) वांछित प्रदर्शन Eqs से मेल नहीं खाता। (4.10), (4.11), (4, 12) और (4.13) वांछित प्रदर्शन पूरा होने तक एक अलग लक्ष्य कण आकार डीपीआई चुनने पर काम कर रहे हैं।
(सी) मल्टी-ट्रे सेटलर डिज़ाइन :
बहु-ट्रे बसने के मामले में, दो लगातार ट्रे एच आर के बीच की दूरी का महत्व है। यह आम तौर पर 30 सेमी के क्रम का होता है। एक कक्ष में ट्रे की संख्या, एन, संबंध का उपयोग करके अनुमान लगाया गया है,
एन = (एच / एच टी )। (4.14)
Eq का पालन करना। (4.14) चैम्बर की ऊँचाई को व्यक्त किया जा सकता है
यह स्पष्ट है कि एच के अनुमान के लिए, एच टी और एन का चयन किया जाना है।
एक बार H t तय हो जाने के बाद एक बहु-ट्रेक्टर के समग्र प्रदर्शन का उपयुक्त Eq का उपयोग करके अनुमान लगाया जाना है। (४.२) से (४.१३) इस पर निर्भर करता है कि प्रवाह लामिना या अशांत है। डब्ल्यू के अनुमान के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला संबंध होगा
डब्ल्यू = क्यू / एनएच, यू
यदि प्रस्तावित बसने वाले का प्रदर्शन असंतोषजनक पाया जाता है, तो समस्या को नए एन मानकर फिर से काम करना चाहिए।
न्यूनतम आकार के कण को एक निर्धारित बस्ती में एक वांछित सीमा तक हटा दिया जाएगा
जहां गुरुत्वाकर्षण के कारण जी = त्वरण।
यहां ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक बसने वाले की वास्तविक दक्षता ईक का उपयोग करके गणना की गई से कम होगी। (4.10), निम्न कारणों से:
(i) बसे हुए कणों का फिर से प्रवेश,
(ii) पार्टिकल्स बसने के बाद जल्दी ही अपने टर्मिनल वेग को प्राप्त नहीं करते हैं, और
(iii) कणों का गैर-गोलाकार आकार।
उदाहरण 4.1:
यह एक वाहक गैस से 40 pm व्यास वाले धूल कणों को पूरी तरह से हटाने के लिए एक गुरुत्व बसने का प्रस्ताव है।
अन्य प्रासंगिक जानकारी हैं:
कैरियर गैस प्रवाह दर = 21, 600 मीटर 3 / घंटा। 50 डिग्री सेल्सियस पर और 1 एटीएम से थोड़ा ऊपर दबाव,
कण घनत्व (पी पी ) = 2.5 ग्राम / सेमी 3 ।
वाहक गैस के भौतिक गुणों को परिचालन स्थिति में हवा के रूप में लिया जा सकता है।
खोजें:
(ए) चैम्बर में लामिना का प्रवाह मानने वाले एकल कक्ष बसने वाले के उपयुक्त आयाम,
(बी) यदि चैंबर में प्रवाह अशांत हो, तो एक ही बासी की निष्कासन दक्षता
(c) यदि एक ही बसने वाले को लगभग 30 सेमी ट्रे के साथ फिट किया जाए तो 100 प्रतिशत दक्षता के साथ न्यूनतम आकार के कणों को क्या हटाया जा सकता है?
उपाय:
(ए) एकल कक्ष बसने की धारणा:
(i) सेटलर के अंदर प्रवाह लामिनार होगा,
(ii) कण रेनॉल्ड्स संख्या (Re p ) का निपटान 2 से कम होगा,
(iii) सेटलर के माध्यम से वाहक गैस का वेग, U = 0.4 m / s।
50 डिग्री सेल्सियस और 1 एटीएम पर वाहक गैस घनत्व (पी जी )।
यदि एक समझौता करने वाले का लामिना में प्रवाह हो, तो निम्नलिखित संबंधों का उपयोग करके एक सेटलर के आयामों का अनुमान लगाया जा सकता है।
चूँकि r निर्दिष्ट नहीं है, x के कई मान मान लिए गए हैं और L, H, और W के संगत मानों को नीचे सूचीबद्ध किया गया है:
एक उपयुक्त बसने वाले के आयाम इसकी स्थापना के लिए उपलब्ध स्थान पर निर्भर करेगा। प्रस्तावित सेटलर आयामों को होने दें
एल = 8 मीटर, एच = 2.29 मीटर और डब्ल्यू = 6.55 मीटर आर = 20 एस के अनुरूप
अब यह जांचना होगा कि रेनॉल्ड्स की संख्या की गणना करके सेटलर के अंदर का प्रवाह लामिना या अशांत होगा या नहीं,
इसलिए बसने वाले के अंदर प्रवाह अशांत होगा।
(b) चूँकि सेटलर के अंदर प्रवाह अशांत होगा, इसलिए Eq का उपयोग करके इसकी दक्षता का अनुमान लगाया जाना चाहिए। (4.13)
(c) यदि प्रस्तावित बसने वाले को लगभग 30 सेंटीमीटर ट्रे के साथ फिट किया जाता है, तो बसने वाले के अंदर ट्रे की संख्या होगी
इसके परिणामस्वरूप ट्रे रिक्ति, एच टी = 2.29 / 8 = 0.28 मीटर होगी
बसने वाले में गैस का रैखिक वेग होगा
इसलिए, प्रवाह अशांत होगा।
चूंकि मल्टी-ट्रे सेटलर के अंदर प्रवाह अशांत होगा, न्यूनतम आकार के कण जो पूरी तरह से हटा दिए जाएंगे, उन्हें ईक का उपयोग करके गणना की जा सकती है। (4.16)
पूर्ण निष्कासन का अर्थ है n dpi = 1, हालांकि उपरोक्त समीकरण में n dpi = 1 का प्रतिस्थापन एक अनिश्चित dpi में परिणाम होगा। इसलिए Hence डीपीआई को 0.999 के रूप में लिया जाता है और ईपी का उपयोग करके डीपीआई की गणना की जाती है। (4.16)।
डिवाइस # 2. निष्क्रिय विभाजक:
गैस धारा द्वारा लिए गए सस्पेंडेड ठोस कण लगभग उसी वेग को प्राप्त करते हैं जैसे कि गैस की धारा। परिणामस्वरूप बड़े और सघन कणों की गति और जड़ता की गति लाइटर और महीन कणों की तुलना में अधिक होती है। जब इस तरह की गैस धारा एक उपकरण के अंदर प्रवाह की दिशा बदल देती है, तो उच्च जड़ता वाले कणों के प्रवाह की दिशा पुरानी (पिछली) दिशा का अनुसरण करती रहती है और अंत में किसी सतह पर थोपने के बाद आराम करने के लिए आ जाती है।
लाइटर और ड्रैगर कण गैस की धारा से ही दूर हो जाते हैं क्योंकि ड्रैग फोर्स जड़ता को खत्म कर देती है। इस तरह के उपकरण को 'जड़त्वीय विभाजक' कहा जाता है। एक अक्रिय विभाजक की धूल हटाने की दक्षता को कणों पर ड्रैग फोर्स को कम करके ही सुधार किया जा सकता है। यह पृथक्करण क्षेत्र में गैस के वेग को कम करके प्राप्त किया जा सकता है। जड़त्वीय विभाजक विभिन्न प्रकार के होते हैं। चित्र 4.3 कुछ प्रकार के जड़त्वीय विभाजकों के रेखाचित्र दिखाता है।
एक अक्रिय विभाजक में गैस का वेग लगभग 10 m / s हो सकता है और यह कि विभाजक में आम तौर पर 1 m / s होता है। एक जड़त्वीय विभाजक का आकार आमतौर पर गुरुत्वाकर्षण क्षमता की तुलना में छोटा होता है जिसमें समान क्षमता और दक्षता होती है, लेकिन दबाव ड्रॉप अधिक होगा। एक अक्रिय विभाजक के लिए कोई दबाव और तापमान सीमा नहीं है।
डिवाइस # 3. केन्द्रापसारक विभाजक:
एक केन्द्रापसारक विभाजक को आमतौर पर एक चक्रवात विभाजक के रूप में जाना जाता है। यह एक जड़त्वीय प्रकार का विभाजक है, हालांकि, बल जो जुदाई के बारे में लाता है, केन्द्रापसारक है। इसका ऊपरी भाग बेलनाकार होता है, जबकि निचला भाग एक उलटा छोटा शंकु होता है। धूल से लदी गैस सिलेंडर के ऊपर या तो साइड ओपनिंग के माध्यम से या अक्षीय रूप से शीर्ष के माध्यम से स्पर्शरेखा वेग के साथ प्रवेश करती है। स्वच्छ गैस एक केंद्रीय परिपत्र आउटलेट के माध्यम से शीर्ष पर निकलती है। नीचे स्थित केंद्रीय आउटलेट के माध्यम से पृथक ठोस कणों को छुट्टी दे दी जाती है।
साइड एंट्री साइक्लोन के मामले में साइक्लोन में प्रवेश को स्पर्शरेखा से रखा जाता है और इसलिए प्रवेश करने वाली गैस एक स्पर्शरेखा वेग प्राप्त करती है। अक्षीय प्रवेश चक्रवातों को वैन के साथ फिट किया जाता है ताकि प्रवेश करने वाली गैस को एक स्पर्शरेखा वेग प्रदान किया जा सके।
चक्रवात में प्रवेश करने के बाद धूल से लदी गैस नीचे की ओर निकलती है, क्योंकि इसकी स्पर्शरेखा वेग के कारण एक बाहरी बाहरी भंवर के रूप में होती है, लगभग शंकु शीर्ष पर पहुँच जाती है और फिर यह अपनी दिशा को उलट देती है, ऊपर की ओर बढ़ते हुए भीतरी भंवर के रूप में। अंत में गैस शीर्ष पर एक केंद्र स्थित आउटलेट के माध्यम से चक्रवात को छोड़ देता है।
बड़े और भारी धूल के कण सर्पिल रूप से चलती गैस धारा के साथ नीचे की ओर बढ़ते हुए एक केन्द्रापसारक बल का अनुभव करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वे दीवार की ओर पलायन करते हैं। अंत में वे नीचे के आउटलेट की ओर खिसक जाते हैं, जिसे आमतौर पर एक रोटरी वाल्व के साथ लगाया जाता है। निवर्तमान गैस धारा द्वारा महीन और हल्के कणों को ले जाया जाता है।
द्रव्यमान m के एक कण पर अभिनय करने वाले केन्द्रापसारक बल को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
Eq से। (४.१ () यह स्पष्ट है कि एक कण के लिए एक व्यास P p और घनत्व p p केन्द्रापसारक बल उस पर कार्य करता है जो सीधे u tan के समानुपाती होता है और R के विपरीत आनुपातिक होता है। इसलिए, एक चक्रवात में इसकी निष्कासन दक्षता में वृद्धि के साथ वृद्धि होगी यू आर में कमी के साथ आर में वृद्धि।
1 मीटर या उससे अधिक के चक्रवात उच्च गैस प्रवाह दर को संभाल सकते हैं, लेकिन 30 बजे से कम महीन कणों को हटाने में कम कुशल होते हैं। इस तरह के चक्रवात में दबाव गिरना लगभग 2.5-15 सेमी पानी हो सकता है। 30 सेमी या उससे कम व्यास वाले चक्रवातों को उच्च दक्षता वाले चक्रवात के रूप में जाना जाता है।
उनकी गैस से निपटने की क्षमता कम है, लेकिन वे रात 10 बजे तक छोटे कणों को हटाने में काफी कुशल हैं। एक छोटे चक्रवात के पार दबाव ड्रॉप आमतौर पर लगभग 10 सेमी से 30 सेमी पानी होता है। उनकी गैस की कम क्षमता के कारण कई चक्रवातों को अक्सर समानांतर रूप से संचालित किया जाता है और एक ही आवास में रखा जाता है। इस तरह के एक विधानसभा को एक बहु-चक्रवात के रूप में जाना जाता है।
चित्रा 4.4 एक मानक चक्रवात का एक रेखाचित्र दिखाता है। इस तरह के चक्रवात के विभिन्न भागों के आयाम अनुपात के रूप में व्यक्त किए जाते हैं। ये अनुपात चक्रवात प्रकार के आधार पर कुछ भिन्न होते हैं। चक्रवातों को उच्च दक्षता, मध्यम दक्षता और पारंपरिक चक्रवात के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। तालिका 4.5 में उपरोक्त प्रकार के चक्रवातों के सापेक्ष आयाम सूचीबद्ध हैं।
एक चक्रवात विभाजक के फायदे निर्माण और कम लागत में इसकी सादगी हैं। चूँकि किसी चक्रवात में गतिमान भाग नहीं होते हैं इसलिए इसकी रखरखाव लागत कम होती है। इसके लिए कम जगह चाहिए। एक ठीक तरह से डिज़ाइन किया गया चक्रवात एक दबाव में 500 atm और तापमान 1000 ° C जितना ऊँचा हो सकता है।
चक्रवात विभाजक का डिज़ाइन दृष्टिकोण:
एक चक्रवात को डिजाइन करने के लिए एक प्रभावशाली गैस धारा में मौजूद धूल कणों का आकार विश्लेषण उपलब्ध होना चाहिए। कण कट आकार d 50 भी ज्ञात होना चाहिए। d 5Q कण व्यास के लिए खड़ा है, 50% (द्रव्यमान द्वारा) जिसमें से एक धूल से लदी गैस धारा को हटाने की आवश्यकता है।
एक बार जब इन सूचनाओं को एक चक्रवात व्यास D c मान लिया जाता है, तो D को C के आधार पर गणना की जाती है, इसकी गणना यहां दी गई प्रक्रिया के आधार पर की जाती है। यदि गणना की गई डी 50 वांछित डी 50 से मेल नहीं खाती है तो एक नया डी सी मान लिया जाता है और गणना दोहराई जाती है।
डी सी स्थापित करने के बाद, डी 50 के अलावा अन्य व्यास वाले धूल कणों की हटाने की क्षमता अंजीर में दिखाए गए एक भूखंड का उपयोग करके अनुमानित है। 4.5।
प्रस्तावित चक्रवात की समग्र दक्षता की गणना Eq में दिए गए संबंध का उपयोग करके की जाती है। (4.10)
चक्रवात विभाजक को डिजाइन करने में दो दृष्टिकोण हैं:
(1) लैपल का दृष्टिकोण और
(२) बल संतुलन दृष्टिकोण।
1. लैपल का दृष्टिकोण:
यह दृष्टिकोण डी 50 के लिए निम्नलिखित अभिव्यक्ति पर आधारित है
जहां एन ई = प्रभावी बाहरी भंवर में मुड़ता है जो आम तौर पर 1 और 10 = के बीच होता है
यू I = गैस वेग में प्रवेश करना जो 6 से 24 मीटर / सेकंड के बीच होता है
आमतौर पर इसे 16 मीटर / सेकंड के रूप में लिया जाता है।
एक चक्रवात भर में दबाव छोड़ने के लिए संबंधित अभिव्यक्ति है
दबाव ड्रॉप चक्रवात प्रकार पर निर्भर करता है। कुछ विशिष्ट डेटा तालिका 4.6 में सूचीबद्ध हैं।
2. बल संतुलन दृष्टिकोण:
बल संतुलन दृष्टिकोण निम्नलिखित परिसर पर आधारित है:
(i) अक्ष से दूरी R पर एक चक्रवात के अंदर के कण एक शुद्ध रेडियल बल का अनुभव करते हैं, जो कि शुद्ध क्षेत्र बल (केन्द्रापसारक बल) और ड्रैग फोर्स के बीच का अंतर है।
(ii) व्यास d 50 वाले कण एक शुद्ध बल शून्य के अधीन होंगे
(v) यू टैन के लिए एक अभिव्यक्ति इनलेट और आउटलेट पर द्रव के बलों के क्षणों और चक्रवात अक्ष के बारे में दीवार कतरनी बल को संतुलित करके प्राप्त की जाती है।
जहां एफएस घर्षण कारक = 1/200 के अनुरूप है
ए 1, इनलेट डक्ट क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र = बी सी एच सी है
एक चक्रवात सतह क्षेत्र के संपर्क में है
कताई गैस
डिजाइन प्रक्रिया विज्ञापन 50 का चयन करना है और एक चक्रवात व्यास D c मान लेना है, चक्रवात व्यास D c को इतना चुना जाना चाहिए कि U I = Q / B c H c ऑपरेटिंग इनलेट वेग रेंज (6-24 m / s, के भीतर हो) आमतौर पर 16 m / s)।
अगली d 5Q की गणना Eqs के उपयोग से की जाती है। (4.25), (4.24), (4.23) और (4.22)। यदि गणना की गई डी 50 पूर्व चयनित डी 50 से मेल नहीं खाती है, तो चरण एक और ग्रहण चक्रवात व्यास के साथ दोहराया जाता है। चक्रवात के व्यास के पाए जाने तक प्रक्रिया को दोहराया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप विज्ञापन पूर्व चयनित d 50 के करीब होता है।
इस तरह के चक्रवात के दबाव की गिरावट की गणना संबंध का उपयोग करके की जा सकती है।
यह यहाँ बताया जाना चाहिए कि वास्तविक पृथक्करण दक्षता Eq का उपयोग करके गणना की गई तुलना में कम होगी। (4.10) निम्नलिखित प्रभावों के कारण:
1. आंतरिक भंवर में दीवार से कणों की वापस उछल,
2. कण हॉपर द्वारा शंकु एपेक्स से उठाए जा रहे हैं, और
3. एडी के कारण कणों का पुन: प्रवेश।
उदाहरण 4.2 :
एक पारंपरिक चक्रवात विभाजक को 30 ° C पर 7200 m 3 / घंटा की दर से बहने वाली गैस (वायु) धारा से व्यास 5 pm और घनत्व 2.5 g / cm 3 वाले 50 प्रतिशत कणों को हटाने के लिए डिज़ाइन किया जाना है।
उपाय:
साहित्य से 30 डिग्री सेल्सियस पर हवा की चिपचिपाहट 0.018 सेंटीसोपाई पाई जाती है।
0.018 सेंटिपोइस = 1.8 x 10 -4 g / cms = 1.8 x 10 -5 kg / m s।
उपरोक्त कर्तव्य को पूरा करने के लिए चक्रवात व्यास (D c ) का प्रारंभिक अनुमान, Lapple के दृष्टिकोण, Eq का उपयोग करके प्राप्त किया गया है। (४.१ ९) ग्रहण करना
डिवाइस # 4. फिल्टर:
पहले से निस्पंदन किए गए ऑपरेशन के अन्य प्रकार के अलगाव उपकरणों के विपरीत, एक अर्ध-बैच मोड में किया जाता है। ऑपरेशन के पहले भाग के दौरान धूल से लदी गैस धारा से धूल के कण उपकरण में ही गिर जाते हैं और अपेक्षाकृत स्वच्छ (धूल रहित) गैस धारा बाहर निकल जाती है। एक फिल्टर में घटक, जो वास्तव में धूल के कणों को गिरफ्तार करता है, को एक फिल्टर माध्यम के रूप में संदर्भित किया जाता है।
जैसे ही फिल्टर माध्यम पर संचित धूल कणों की मात्रा बढ़ जाती है, गैस प्रवाह में प्रतिरोध बढ़ जाता है। यह समय के साथ फिल्टर के पार दबाव अंतर में वृद्धि का परिणाम है। अंत में, एक चरण तक पहुंचा जाता है जब दबाव अंतर पूर्व-निर्धारित मूल्य के बराबर होता है।
इस बिंदु पर गैस प्रवाह बंद कर दिया जाता है और संचित धूल कणों (सफाई) को हटाने वाले ऑपरेशन के अगले चरण को शुरू किया जाता है। संचित धूल की एक पर्याप्त मात्रा के बाद निस्पंदन ऑपरेशन (धूल से लदी गैस का प्रवाह) को हटा दिया गया है। फिल्टर के उपयोग के प्रकार के अनुसार फिल्टर को वर्गीकृत किया जाता है।
उपयोग किए गए मीडिया हैं:
1. मध्यम मध्यम (बजरी) और
2. रेशेदार माध्यम (कागज, रेशेदार चटाई, लगा, बुने हुए कपड़े आदि)।
बजरी फ़िल्टर:
एग्रीगेट फ़िल्टर माध्यम का उपयोग उच्च तापमान और अन्य विशेष अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। एक विशिष्ट फ़िल्टर इंस्टॉलेशन में कई फ़िल्टर मॉड्यूल होते हैं जो समान रूप से व्यवस्थित होते हैं। एक मॉड्यूल अंजीर में दिखाया गया है। 4.6। बजरी फिल्टर के सबसे आकर्षक पहलुओं में से एक उच्च तापमान को झेलने की इसकी क्षमता है।
प्राकृतिक निर्माण में पाए जाने वाले बजरी का उपयोग किया जाता है। इसका चयन प्रभावशाली गैस तापमान पर निर्भर करता है। क्वार्ट्ज बजरी 800 डिग्री सेल्सियस के करीब एक ऑपरेटिंग तापमान का सामना कर सकती है। हालांकि, बजरी फिल्टर का वास्तविक ऑपरेटिंग तापमान सीमा इसके निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली संरचनात्मक सामग्री पर निर्भर करती है। बजरी फिल्टर के चलते हिस्से एक बैक फ्लैश वाल्व और एक रेकिंग मैकेनिज्म होते हैं।
चूंकि ये आंतरायिक रूप से संचालित होते हैं, इसलिए इन भागों पर पहनने वाले कम होते हैं। फिल्टर के नीचे एक चक्रवात विभाजक के रूप में कार्य करता है। सफाई ऑपरेशन के दौरान हवा या कुछ अन्य गैस को विपरीत दिशा में बहने दिया जाता है और रेकिंग मैकेनिज्म को चालू कर दिया जाता है। उखड़े हुए धूल के कण नीचे हॉपर में एकत्र हो जाते हैं। संचित धूल कणों को समय-समय पर हॉपर से हटा दिया जाता है। बजरी फिल्टर के पार दबाव ड्रॉप 120 सेमी पानी के बीच हो सकता है।
कपड़े फ़िल्टर:
कुछ रेशेदार मीडिया, जैसे कि कागज और रेशेदार चटाई को साफ करना और पुन: उपयोग करना मुश्किल होता है और इसलिए आमतौर पर उपयोग के बाद उनका निपटान किया जाता है। ये औद्योगिक गैस सफाई के लिए उपयुक्त नहीं हैं। रेशेदार मीडिया, जैसे, बुने हुए और महसूस किए गए कपड़े बड़े पैमाने पर औद्योगिक अपशिष्ट गैसों से मूल्यवान सामग्रियों की वसूली के साथ-साथ वायु प्रदूषण की जांच करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।
एक फैब्रिक फिल्टर जिसे बैग फिल्टर के रूप में भी जाना जाता है, एक सिरे पर ट्यूब (कपड़े से बना) का उपयोग करता है और दूसरे को फ़िल्टरिंग माध्यम के रूप में बंद किया जाता है। नीचे स्थित छोरों के साथ कई ट्यूब एक तार के फ्रेम से आवास में लंबवत रूप से निलंबित हैं। धूल से लदी गैस अपने तल के पास एक आवास में प्रवेश करती है और अपने खुले सिरों के माध्यम से ट्यूबों को ऊपर ले जाती है।
साफ गैस ट्यूबों के बेलनाकार सतहों से बहती है, जबकि धूल के कण अंदर बरकरार रहते हैं। एक उपयुक्त तंत्र को समय-समय पर संचित धूल कणों को हटाने (सफाई संचालन) के लिए आवास में शामिल किया जाता है। सफाई का संचालन ऑनलाइन या ऑफ लाइन किया जा सकता है।
पूर्व उपचार:
उपयोग किए गए कपड़े उच्च तापमान का सामना नहीं कर सकते। इसलिए आने वाले गैस को ठंडा करना आवश्यक है ताकि चुने हुए कपड़े के अनुशंसित अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान के नीचे अपना तापमान नीचे लाया जा सके। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि प्रवेश करने वाली गैस अपने ओस बिंदु से 30 डिग्री - 60 डिग्री सेल्सियस के भीतर होनी चाहिए अन्यथा बैग सतहों पर संक्षेपण हो सकता है। संघनन के परिणामस्वरूप फ़िल्टर मीडिया में नम ठोस कणों का जमाव हो जाएगा, जो सफाई अभियान में बाधा उत्पन्न करेगा।
फैब्रिक फिल्टर पर लोड को कम करने के लिए एक गुरुत्वाकर्षण सेटलर / चक्रवात विभाजक का उपयोग करके प्रवेश गैस को पूर्व-साफ़ करना बेहतर होगा ताकि 20-30 माइक्रोन से बड़े कणों को हटाया जा सके जब उन की प्रशंसनीय मात्रा मौजूद हो।
कपड़े निस्पंदन तंत्र:
मालवाहक गैस से पार्टिकुलेट मैटर को कपड़े से हटाकर, प्रत्यक्ष प्रभाव, वान डेर वाल के बल, ब्राउनियन प्रसार और इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के कारण अवरोधन द्वारा हटाया जाता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज पीढ़ी गैस और कपड़ों के बीच और कणों और कपड़ों के बीच घर्षण के कारण हो सकती है।
बुना कपड़ा यार्न बुनकर बनाया जाता है। जब नया होता है, तो यारों के बीच अंतराल काफी बड़ा होता है और कुछ कण छिद्रों में आसानी से प्रवेश कर जाते हैं। कुछ कणों को कपड़े पर गिरफ्तार किया जाता है। निस्पंदन के रूप में अधिक से अधिक धूल के कण कपड़े पर जमा होते रहते हैं और इस तरह 'फिल्टर केक' बनते हैं। केक अब फिल्टर माध्यम के रूप में कार्य करता है और यह कपड़े की तुलना में अधिक प्रभावी है।
लगा हुआ कपड़ा दो या अधिक बुने हुए कपड़ों की परतों के माध्यम से कांटेदार सुइयों को धकेल कर बनाया जाता है, जिससे उनका संयोजन होता है और फिर सतह की परत को उखाड़ दिया जाता है। अंदर की परत ताकत और आयामी स्थिरता देती है, जबकि सतह पर यादृच्छिक रूप से उन्मुख ठीक कपड़े छोटे कणों के लिए उच्च संग्रह दक्षता प्रदान करते हैं।
कपड़ा सामग्री:
फिल्टर बैग कपास, ऊन, ऐक्रेलिक, नायलॉन, नोमेक्स, पॉलिएस्टर, पॉलीप्रोपाइलीन, टेफ्लॉन और फाइबर ग्लास से बने होते हैं। पहले नाम के नौ कपड़ों में से दो प्राकृतिक हैं और बाकी सिंथेटिक हैं। एक विशिष्ट स्थिति के लिए कपड़े का चयन करते समय निम्नलिखित कारकों को ध्यान में रखा जाना चाहिए: ऑपरेटिंग तापमान, वाहक गैस अम्लता / क्षारीयता, कणों का अपघटन, हवा से कपड़ा अनुपात और अंत में इसकी लागत। उपरोक्त नामित कपड़ों की विशेषताएं तालिका 4.7 में सूचीबद्ध हैं।
फ़िल्टर सफाई:
वांछित गैस प्रवाह दर को बनाए रखने के लिए फिल्टर बैग की आवधिक सफाई आवश्यक है। सफाई या तो एक बैग को फ्लेक्स करके प्राप्त की जा सकती है और इस तरह धूल की परतों को तोड़ या भंग कर सकती है या बैग के माध्यम से या दोनों के संयोजन से हवा के प्रवाह को उलट सकती है। जब तक कणों को कपड़ों में बहुत गहराई तक नहीं लगाया जाता है, तब तक उन्हें हटाकर थैलों को यांत्रिक रूप से हिलाना धूल हटाने में काफी प्रभावी होता है।
हालांकि, यांत्रिक झटकों का परिणाम अधिक कपड़े पहनने में होता है। बुना हुआ कपड़ा इस तरह के उपचार को सहन कर सकता है। रेशेदार कपड़े, जैसे फाइबर ग्लास और महसूस किए गए कपड़े को यांत्रिक झटकों के अधीन नहीं किया जाना चाहिए। हवा की सफाई को कई तरीकों से लाया जा सकता है, जैसे, रिवर्स एयर फ्लो, पल्स जेट और ब्लो-रिंग।
मॉड्यूल को ऑफ-स्ट्रीम करके रिवर्स फ्लो क्लीनिंग की जाती है। उच्च मात्रा कम दबाव वाली हवा को सामान्य प्रवाह दिशा में काउंटर-करंट प्रवाहित करने की अनुमति है। रिवर्स फ्लो की वजह से बैगों की फ्लेक्सिंग होती है और धूल की परतें उखड़ जाती हैं। सोनिक जनरेटर का उपयोग कभी-कभी सफाई ऑपरेशन को बढ़ाने के लिए किया जाता है। चूंकि इस प्रक्रिया से कपड़े पर ज्यादा खिंचाव नहीं पड़ता है, इसलिए इसे आसानी से नाजुक कपड़ों के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है।
पल्स जेट में उच्च दाब की धारा (लगभग 9 किग्रा / सेमी 2 तक ) की सफाई के लिए एयर जेट को छोटी अवधि (लगभग 0.1 सेकंड या उससे कम) के लिए अपने शीर्ष पर एक बैग में पेश किया जाता है। जैसे ही जेट का विस्तार होता है बैग एक झटके और झटकों का अनुभव करता है। परिणामी सफाई काफी अच्छी है। पल्स-जेट की सफाई का उपयोग कपास और फाइबर ग्लास के अलावा अन्य सभी प्रकार के कपड़ों की सफाई के लिए किया जा सकता है। प्रक्रिया का उपयोग ऑनलाइन या ऑफ़लाइन किया जा सकता है। एक पल्स-जेट क्लीनर में कोई हिलने वाला भाग नहीं होता है।
ब्लो-रिंग प्रकार क्लीनर एक खोखले धातु की अंगूठी के अंदर छिद्रों की एक श्रृंखला के माध्यम से जारी करने वाले हवा के एक जेट का उपयोग करता है, जो एक बैग को बारीकी से घेरता है। अंगूठी को एक मोटर चालित श्रृंखला और स्प्रोकेट व्यवस्था द्वारा बैग के बाहर ऊपर और नीचे ले जाया जाता है। ब्लोअर से हवा को लचीली नली के माध्यम से रिंग में निर्देशित किया जाता है।
एयर जेट एक बैग के छोटे हिस्से पर थोपता है और उस हिस्से को अंदर की तरफ धकेलता है। फ़िल्टर केक टूटा हुआ और अव्यवस्थित है। चूंकि इस प्रकार के सफाई अभियान के दौरान बैग के शेष हिस्से सामान्य रूप से काम करना जारी रख सकते हैं इसलिए इसे ऑनलाइन किया जा सकता है।
इस तकनीक का उपयोग करके किसी भी प्रकार के कपड़े, बुने हुए, गुच्छे या नाजुक को साफ किया जा सकता है, क्योंकि वे बहुत अधिक तनावपूर्ण नहीं होते हैं। इस प्रकार की सफाई व्यवस्था का उपयोग इसकी उच्च लागत और जटिल मशीनरी के कारण बड़े प्रतिष्ठानों के लिए नहीं किया जाता है।
प्रणाली:
एक बैग हाउस आमतौर पर कई मॉड्यूल से बना होता है, प्रत्येक मॉड्यूल एक स्वतंत्र इकाई होता है। प्रत्येक मॉड्यूल में कई बैग ठीक से समर्थित होते हैं। बैग का व्यास 7 से 30 सेमी के बीच हो सकता है। आम तौर पर यह लगभग 15 सेमी है। एक बैग की ऊंचाई 0.75 मीटर से 8 मीटर के बीच हो सकती है।
धूल लादेन गैस एक इनलेट वाहिनी के माध्यम से एक मॉड्यूल में प्रवेश करती है। अलग-अलग मॉड्यूल के इनलेट नलिकाएं एक आम कई गुना से जुड़ी हुई हैं। धूल से भरे गैस के उचित वितरण के लिए बहुत बार बफ़ल और डिफ्यूज़र प्रदान किए जाते हैं। निस्पंदन के दौरान गैस एक बैग के बाहर या दूसरे तरीके से अंदर से बह सकती है। स्वच्छ गैस को एक मॉड्यूल से सीधे वायुमंडल में डिस्चार्ज किया जा सकता है या आगे के उपचार के लिए एक अन्य सामान्य कई गुना डक्ट किया जा सकता है।
प्रत्येक मॉड्यूल को उपयुक्त बैग-सफाई गैजेट, मैकेनिकल या वायवीय के साथ प्रदान किया जाता है जैसा कि पहले चर्चा की गई थी। प्रत्येक मॉड्यूल को सफाई अभियान के दौरान धूल को हटाने के लिए एक हॉपर होगा। बदले में प्रत्येक हॉपर को धूल-डिस्चार्जिंग डिवाइस, जैसे डबल ट्रैपिंग वाल्व या रोटरी एयर लॉक के साथ लगाया जाता है।
यहां तक कि गैर-ज्वलनशील धूल विस्फोटक हो सकती है और इसलिए प्रत्येक मॉड्यूल को एक सुरक्षा उपकरण / उपकरण, जैसे विस्फोट प्रूफ विद्युत फिटिंग, विस्फोट वेंट (विस्फोट द्वार / हिंग्ड पैनल), और बुझानेवाले को आपातकालीन स्थिति की देखभाल करने के लिए प्रदान किया जाता है। प्रवेश द्वार दोषपूर्ण बैग और अन्य रखरखाव कार्य के प्रतिस्थापन के लिए प्रदान किए जाते हैं। चित्र 4.7 बैग फिल्टर मॉड्यूल का एक योजनाबद्ध आरेख दिखाता है।
एक बैग फिल्टर आकार:
कुल (शुद्ध) कपड़े के क्षेत्र का अनुमान लगाने के लिए निम्नलिखित बुनियादी जानकारी की आवश्यकता होती है:
गैस प्रवाह दर, मी 3 / मिनट में;
गैस की नमी सामग्री, % R. H में;
गैस तापमान, डिग्री सेल्सियस में;
वाहक गैस के जी / एम 3 में कण लोड,
कण आकार वितरण, inm में;
एसओ 2 सामग्री (यदि कोई हो), पीपीएम में;
कण (ठोस) घनत्व, जी / सेमी 3 में ;
गैस की अम्लता / क्षारीयता।
उपर्युक्त जानकारी के आधार पर एक उपयुक्त कपड़े और उसके प्रकार का चयन करना होगा, अर्थात, बुनी हुई / पड़ी हुई। चयनित कपड़े और उसके प्रकार के अनुरूप, एक सफाई विधि का भी चयन किया जाना है। अगले निस्पंदन दर को एयर-टू-क्लॉथ अनुपात (ए / सी) के रूप में व्यक्त किया गया है जो तालिका 4.8 में दिए गए डेटा का उपयोग करके पता लगाया गया है। एयर-टू-क्लॉथ अनुपात धूल कणों की संरचना पर निर्भर करता है, सफाई की विधि को नियोजित करने के साथ-साथ बुना हुआ / गढ़ा हुआ कपड़ा चुना गया है।
निर्माता के दिशानिर्देश के आधार पर एयर-टू-क्लॉथ अनुपात चुना जाना चाहिए। आमतौर पर बुने हुए कपड़े के लिए एक कम मूल्य और महसूस किए गए कपड़े के लिए एक उच्च मूल्य माना जाता है।
Q गैस का प्रवाह दर, मी 3 गैस / मिनट और F फैक्टर में 1.04 से 2 के बीच होता है।
1.04 ए नेट के बहुत बड़े मूल्य के लिए और ए नेट के छोटे मूल्य के लिए 2।
बैग हाउस दक्षता और दबाव ड्रॉप :
बैग हाउस की दक्षता धूल कण आकार, कण लोडिंग, उपयोग किए गए कपड़े और नियोजित सफाई विधि पर निर्भर करती है। एक ठीक से डिज़ाइन की गई इकाई में 1 1m से बड़े कण आकार के लिए 99% या उससे अधिक की दक्षता हो सकती है। प्रेशर ड्रॉप सामान्य रूप से 7.5 से 15 सेमी पानी के क्रम का होता है।
डिवाइस # 5. इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर (ईएसपी):
विभिन्न प्रकार के शुष्क कण विभाजकों में से इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर सबसे अधिक कुशल होते हैं। प्रक्रिया में मूल रूप से एक नाली के माध्यम से एक धूल से लदी गैस को पारित करना शामिल है जिसमें एक उच्च वोल्टेज डीसी क्षेत्र बनाए रखा जाता है। धूल के कण आवेशित हो जाते हैं और नाली के धरातल (विद्युत) सतह पर जमा हो जाते हैं जबकि स्वच्छ गैस नाली से बाहर निकल जाती है। नाली क्षैतिज हो सकती है (दो समानांतर प्लेटों से बनी होती है जो एक दूसरे का सामना करती हैं और शीर्ष पर बंद होती हैं) या ऊर्ध्वाधर (एक पाइप)।
क्षैतिज प्रकार ईएसपी अधिक सामान्य है। दो प्लेटों के बीच बिल्कुल मध्य मार्ग कई धातु के टुकड़ों (तारों की स्ट्रिप्स) को निलंबित रखा जाता है। ये डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड और प्लेटों के रूप में कलेक्टरों के रूप में काम करते हैं। ऊर्ध्वाधर पाइप के मामले में केंद्र लाइन के साथ लंबवत एक तार को निर्वहन इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है और पाइप की आंतरिक सतह कलेक्टर के रूप में कार्य करती है। एकत्रित धूल कण समय-समय पर कलेक्टर सतहों को चीरते, कंपाते या धोते हैं।
कलेक्टर पर शुष्क संग्रह धूल के निर्माण के लिए लगभग 6 मिमी या उससे अधिक की अनुमति दी जाती है और फिर दृढ़ता से रैप किया जाता है ताकि धूल को बड़े क्लैंप के रूप में हटा दिया जाए, जो फिर से प्रवेश नहीं करेगा। कमजोर और बार-बार होने वाले रैपिंग से अव्यवस्थित धूल के गुच्छे पैदा होते हैं, जो आसानी से फिर से प्रवेश कर सकते हैं। धूल का गीला संग्रह या तो लगातार पानी का छिड़काव करके या लगातार कलेक्टर पर या एक वीयर व्यवस्था के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड को अंतरालों पर रैप करके भी साफ किया जाना चाहिए।
क्षेत्र की ताकत और इलेक्ट्रोड:
लगभग 3 से 6 kV / cm (dc) क्षेत्र की ताकत को आम तौर पर सिलिकॉन रेक्टीफायर्स और स्वचालित वोल्टेज नियामकों के साथ युग्मित ट्रांसफार्मर की सहायता से नियोजित किया जाता है। उच्च क्षेत्र की ताकत के कारण कोरोना डिस्चार्ज होता है, जो उच्च वेग इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करते हैं।
एक नकारात्मक कोरोना (एक नकारात्मक तार पर कोरोना) अधिक प्रभावी होता है क्योंकि यह अधिक स्थिर और कुशल होता है। कुशल संचालन के लिए एक इष्टतम स्पार्किंग दर 50-100 स्पार्क प्रति मिनट है। मिलियन या माइक्रो सेकंड के अंतराल पर एक ईएसपी की स्पंदित ऊर्जा संग्रह क्षमता में सुधार करती है और बिजली की खपत को कम करती है।
कुछ डिजाइनों में डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड व्यास लगभग 3 मिमी है, दूसरों में यह बड़ा है। अनियमित आकार के डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड जिसमें नुकीले प्रोट्रूशियन्स होते हैं, उच्च तीव्रता वाले स्थानीय क्षेत्र को विकसित करते हैं और कोरोना डिस्चार्ज शुरू करते हैं। स्क्वायर, त्रिकोणीय और कांटेदार तारों को कभी-कभी निर्वहन इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है। कुछ निर्माता तारों के बजाय धातु स्ट्रिप्स का उपयोग करते हैं। कलेक्टर प्लेटों में खंडित धूल कणों के फिर से प्रवेश को रोकने और उन्हें यांत्रिक शक्ति देने के लिए पंख / चकत्ते हो सकते हैं।
कण प्रतिरोधकता और ESP आवास:
कम विद्युत प्रतिरोधकता वाले कण (10 4 -10 7 ओम-सेमी) आसानी से अपना चार्ज खो देते हैं, प्लेट को छोड़ देते हैं और फिर से प्रवेश कर जाते हैं। उच्च प्रतिरोधकता वाले कण (10 11 -10 13 ओम-सेमी) कलेक्टर प्लेट का पालन करते हैं और इसे इन्सुलेट करते हैं। उच्च प्रतिरोधकता वाली धूल से भरी गैस को गैस धारा में NH 3, SO 2, स्टीम इत्यादि जोड़कर वातानुकूलित किया जा सकता है।
ईएसपी का ऑपरेटिंग दबाव मामूली वैक्यूम के बीच लगभग 10 एटीएम दबाव और तापमान 600 ° C तक हो सकता है। ईएसपी को स्टील या कंक्रीट से बने गैस-तंग आवास में रखा जाता है। हालांकि, यदि आवश्यक हो, तो संक्षारण बिंदु से आवास लीड या प्लास्टिक के साथ पंक्तिबद्ध हो सकते हैं। जब कलेक्टर की जल सफाई की जाती है, तो धूल के कणों के साथ धुंध और कुछ घुलनशील गैसों को भी हटा दिया जाता है।
एक विशिष्ट स्थिति में ईएसपी के निर्माण / संचालन के लिए नीचे सूचीबद्ध विकल्पों का एक संयोजन चुना जा सकता है:
(i) शुष्क / गीला वर्षा,
(ii) क्षैतिज / ऊर्ध्वाधर गैस प्रवाह,
(iii) एकल / खंडित प्लेट प्रकार, और
(iv) दबाव / वैक्यूम के तहत ऑपरेशन,
ईएसपी तंत्र:
सेंट्रल डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड और ग्राउंड कलेक्टर के बीच उच्च वोल्टेज अंतर के कारण कोरोना डिस्चार्ज होता है। कोरोना डिस्चार्ज के दौरान इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता है और वे उच्च वेगों में तेजी लाते हैं। गैस के अणुओं, ओ 2, जैसे आयनों के प्रभाव पर ऐसे इलेक्ट्रॉनों और इलेक्ट्रॉनों को छोड़ते हैं जो गैस आयनीकरण की प्रक्रिया को जारी रखते हैं।
गैसीय आयन तब अपने आस-पास के टकराव (बमबारी) या प्रसार द्वारा निलंबित धूल कणों को चार्ज करते हैं। 1 arem से बड़े कणों को आम तौर पर टकराव द्वारा चार्ज किया जाता है, जबकि महीन कणों को प्रसार द्वारा चार्ज किया जाता है। आवेशित कण फिर जमीनी कलेक्टर के पास चले जाते हैं और अपने आरोप छोड़ देते हैं। सूखे कलेक्टरों के मामले में कणों का कुछ फिर से प्रवेश हो सकता है। गीले कलेक्टरों के मामले में पुन: प्रवेश वस्तुतः अनुपस्थित है।
क्षेत्र की ताकत इतनी बनी हुई है कि सीमित स्पार्किंग आवृत्ति है। स्पार्किंग के दौरान एक तात्कालिक वोल्टेज ड्रॉप होता है जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र का पतन होता है और परिणामस्वरूप धूल संग्रह बंद हो जाता है। अत्यधिक स्पार्किंग का मतलब स्पार्क करंट में इनपुट पावर का नुकसान होता है। ईएसपी में एक कण गुरुत्वाकर्षण बल, एक ड्रैग फोर्स और एक विद्युत क्षेत्र बल के अधीन होता है। क्षेत्र बल कलेक्टर की ओर कण को आकर्षित करेगा जबकि ड्रैग बल कलेक्टर की ओर अपनी गति का विरोध करेगा।
परिणामी बल कण को कलेक्टर की ओर कुछ वेग से स्थानांतरित करने का कारण होगा, जिसे 'बहाव वेग' कहा जाता है। किसी कण के बहाव वेग की तीव्रता कारकों पर निर्भर करती है, जैसे कि कण चार्जिंग की विधि, कणों का आकार, गैस वेग, क्षेत्र शक्ति और कण प्रतिरोधकता आदि।
संबंध का उपयोग करके बमबारी द्वारा आरोपित एक कण के बहाव वेग की गणना की जा सकती है
U p, dp = 3.694 10 -6 E 2 p dp / 4.2 (4.29)
हालांकि, यदि प्रसार द्वारा चार्जिंग होती है, तो बहाव वेग के रूप में अनुमानित किया जा सकता है
यू पी, डीपी = 3-097 एक्स 10 -4 के एम ई / =
जहाँ, U p dp = m / s में व्यास dp वाले कणों का बहाव वेग।
कुछ विशिष्ट कणों के विशिष्ट बहाव वेग डेटा तालिका 4.9 में सूचीबद्ध हैं।
यहां यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि डिजाइन उद्देश्य के लिए ईएसपी निर्माता अपने क्षेत्र के अनुभव का उपयोग ईक्स पर आधारित बहाव वेग डेटा पर निर्भर करने के बजाय करते हैं। (4.29) और (4.30) है।
पूर्व उपचार:
ईएसपी पर धूल के भार को कम करने के लिए प्रभावशाली गैस धारा का गुरुत्वाकर्षण गुरुत्वाकर्षण या केन्द्रापसारक विभाजक (चक्रवात) में पूर्व उपचार किया जा सकता है। शुष्क ईएसपी के मामले में प्रभावशाली गैस एक तापमान पर होनी चाहिए, इसके ओस बिंदु से 25 ° -50 डिग्री सेल्सियस ऊपर है, इसलिए, यदि आवश्यक हो, तो गैस को पूर्व-गर्म किया जाना चाहिए।
ईएसपी संग्रह क्षमता:
एक समानांतर प्लेट सेट-अप का एक योजनाबद्ध आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 4.8।
विभिन्न आकारों के निलंबित कणों को ले जाने वाली धूल से भरी मालवाहक गैस क्षैतिज रूप से क्षैतिज वेग U में दो समानांतर प्लेटों के बीच बहती है। चैनल में प्रवेश करने के बाद कण आवेशित हो जाते हैं और अपने संबंधित बहाव वेगों में कलेक्टर प्लेटों की ओर बढ़ जाते हैं।
आइए हम कणों की सांद्रता (व्यास डीपीआई) में होने वाले प्रगतिशील परिवर्तनों का विश्लेषण करें क्योंकि वाहक गैस प्रवेश द्वार से निकास अंत तक चलती है। एक मौलिक लंबाई डीएल भर में एक सामग्री संतुलन Eq पैदावार। (4.31)
जहां H = एक प्लेट की ऊंचाई,
L I = एक प्लेट की लंबाई,
2 एस = प्लेट रिक्ति,
यू पी dpj = व्यास डीपीआई वाले कणों का बहाव वेग
U = क्षैतिज गैस वेग ESP,
दो प्लेटों का एक = कलेक्टर सतह क्षेत्र = 2 एल 1 एच
q = दो प्लेटों के बीच एक चैनल के माध्यम से वॉल्यूमेट्रिक गैस प्रवाह दर = क्यू / एन,
n = चैनल की संख्या,
क्यू = कुल वॉल्यूमेट्रिक गैस प्रवाह दर।
व्यास डीपीआई वाले कणों के लिए इस तरह की एक इकाई के संग्रह (हटाने) दक्षता के लिए एक अभिव्यक्ति Eq को पुनर्व्यवस्थित करके प्राप्त की जा सकती है। (4.32)।
Though Eq. (4.33) is derived for a pair of parallel plates it is also valid for a tubular collector.
It has been reported that the experimental collection efficiency data fits Eq. (4.34) better than the theoretically derived Eq. (4.33).
Where the numerical value of m ranges between 0.4 to 0.7. The value of m may be approximated as 0.5
If it is desired to remove all the particles of a specific size dpi from a dust laden gas stream, then minimum length of a parallel plate collector (L dpj ) should be equal to SU/U p dpj so that the particles which are at the mid-plane between the plates at the entrance would be able to reach the plates before the carrier gas sweeps them away out of the channel.
Under this condition those particles having drift velocities greater than U p dpj would also be completely removed but those having lower drift velocities would be partially removed.
It is to be noted here that the particles take some time to get charged and acquire their drift velocities after entering a channel. The charging time 't c ' is about 0.3 sec. Hence the required minimum collector length for 100% removal of particles having a diameter dpi is
L dpi, (100%) = SU/U p.dpi + U× t c .
ESP Design Approach:
For estimating the dimensions of an ESP (L, H, S, and the number of parallel channels, n) the basic information required are particle size and mass distribution data, total volumetric gas-flow rate and the desired overall removal efficiency.
Based on these an ESP may be sized through the following steps:
चरण I:
A specific particle size dpi is chosen whose complete removal is desired.
चरण II:
Influent gas velocity (U), plate spacing (25), plate height (H) and field strength (E) are assumed.
चरण III:
The drift velocities of the dust particles are estimated using Eqs. (4.29) and (4.30).
चरण IV:
L dpj is calculated using Eqs. (4.33) and (4.35), whichever is larger should be accepted.
चरण V:
The removal efficiencies of the dust particles having a diameter other than dpi are estimated using Eq. (4.34).
चरण VI:
The overall collection efficiency of the proposed ESP is estimated using Eq. (4.10).
N overall = Σm dpi × n dpi /Σm dpi
If the estimated overall efficiency does not match the desired efficiency, then some of the parameters listed in step II are changed and the steps III, IV, V and VI are reworked till the estimated overall removal efficiency matches the desired one.
The ratio of the effective length to the effective height of an ESP is referred to as the Aspect Ratio (AR). It generally ranges between 0.5 to 2. For 99.5 + % removal efficiency the AR should be greater than 2.
The number of parallel channels in a module is estimated using the relation,
n = Q/q, (4.36)
where Q is the total volumetric gas-flow rate.
ESP Performance:
An ESP is used to remove particles ranging in size from 300 (am to 1pm and the overall removal efficiency may be as high as 99.9%. Since the efficiency is a logarithmic function of the collector area, the area required for 99 % collection is about twice that required for 90% collection. The efficiency may be more than 99% for particles larger than 2 pm. The pressure loss is less than 2.5 cm of water. Power consumption is about 75-750 kW per 10, 000 Nm 3 /min gas-flow rate.
The actual performance of an ESP may be poorer than the calculated one because of re-entrainment, improper electrical setting, badly adjusted rapper, excessive dust build-up, channeling of gas, high electrical resistivity, low SO 2 content of the carrier gas. Sectionalized units have higher efficiency.
Normally an ESP operates in the particle resistivity range of 10 4 -10 12 ohm-cm. For resistivity less than 10 4 the particles lose their charge easily and hence are not collected. For resistivity more than 5 x 10 10 particles are held rigidly to the collector. Strong rapping required for dislodging such particles results in re-entrainment.
Advantages and Disadvantages of an ESP :
लाभ:
1. Low pressure drop (draft loss),
2. Can handle gas at high temperature and pressure,
3. High collection efficiency even for small particles < 0.1 µm,
4. Variation of gas-flow rate and dust loading do not affect the efficiency much,
5. Can be operated both in dry and wet conditions,
6. Can handle corrosive gases,
7. Maintenance cost is low as there are fewer moving parts,
8. Low operating cost compared to other high efficiency dust removal systems.
नुकसान:
1. Initial cost is high,
2. More space is required,
3. It is not suitable for combustible dust and or gases,
4. Actual removal efficiency may be low if not operated properly,
5. Conditioning agents may be required for resistive particles.
In Table 4.10 the normal range of variation of the parameters of plate type commercial ESPs are listed.
Table 4.10 : Normal Range of Variation of Parameter Values of Plate Type Commercial ESPs
Example 4.3:
Design a suitable parallel plate electrostatic precipitator (ESP) for 99.5 percent removal of particles having a diameter 20 µm from a carrier gas (air) flowing at the rate of 30, 000 m 3 /hour at 30 °C.
Following data may be used for design purpose:
उपाय:
Since U p dpi is given it is not necessary to calculate the same using either Eq. (4.29) or Eq. (4.30). From Eq (4. 33).
Device # 6. Scrubbers:
Scrubbers are widely used in industries for removal of dust particles, suspended liquid droplets and also for absorption of gaseous pollutants from effluent gas streams. In a scrubber a gas stream is brought in contact with a liquid stream (generally water) either in the form of a spray or a pool as a result of which the suspended particles are collected in the liquid stream and thereby form a slurry.
The treated gas saturated with water vapour and containing some water droplets comes out of the scrubber. The slurry often needs further treatment before its final disposal. In dry cleaners discussed earlier one does not encounter this problem.
In a scrubber the mechanism of collection of larger particles (dp > 0.3 pm) is predominantly interception and impingement, leading to agglomeration of particles. The finer particles (dp < 0.3pm) are mainly collected due to diffusion. If a gas stream cools down below its dew point coming in contact with the scrubbing liquid then the process of dust collection gets boosted.
One finds such a wide variety of industrial scrubbers that it becomes very difficult to classify them properly. All conceivable means of contacting gas and liquid streams have been and are being employed. A classification based on scrubber internals and scrubber liquid flow pattern is given in Table 4.11.
Scrubbers are also classified as 'low Energy' and 'high energy' type as listed below:
Some of the scrubbers listed in Table 4.11 are described hereunder. Their performance and other relevant data are tabulated in Table 4.12.
1. Plate Columns:
Sieve Plate:
In sieve plate columns the flow is countercurrent. The scrubbing liquid enters at the top and flows down. The gas enters near the bottom and flows up. Water flows over plates forming a pool about 2.5 cm deep on each plate. The dust-laden gas enters a plate through its perforations and bubbles through the liquid pool on it.
The mechanism of dust collection is interception and impingement. The pressure drop across such a column depends on the number of plates employed and the depth of liquid on each plate. The collection efficiency depends on the number of plates in a column, perforation diameter and gas velocity. It may be 90% or more for particle size 5 µm and larger.
Bubble Cap and Baffle Plate Column:
These scrubbers are vertical towers with one or more perforated plates mounted horizontally inside like the sieve plate columns. The difference lies in the fact that at a short distance above each perforation on a plate a cap or a baffle is placed submerged in the liquid pool on the plate. Because of impingement on the obstruction and subsequent change in direction of the flowing gas the collection efficiency is higher than that of a sieve plate column.
The efficiency increases as the holes diameter decreases. Decrease of gas velocity also increases the efficiency. The efficiency decreases with the decrease in the particle size. Because of improper removal of the collected particles from plates scaling and plugging of the perforations may take place.
2. Packed Scrubbers:
A packed bed scrubber is also a vertical tower in which the dirty gas generally enters at the bottom and flows up through a bed of pickings resting on a packing support. The scrubbing liquid is introduced at the top and is distributed throughout the cross section of the tower. As the gas flows up through the tortuous channels in between the pickings it comes in contact with wet packing surfaces where the particles are arrested due to inertial interception and impingement.
Packed scrubbers are of two types: fixed bed type and floating bed type.
A fixed bed may be either countercurrent or concurrent type. In a concurrent type both gas and liquid enter at the top. In a fixed bed the pickings are heavy and they rest on a packing support. Fixed beds are susceptible to choking at high dust load and low void age.
In floating type packed beds plastic balls made of polyethylene, polypropylene or other thermo plastic materials are generally used as they are resistant to corrosion and lighter than water. The packing's are confined between two perforated horizontal plates. The distance between the plates is normally about 0.5 m. A floating type bed is countercurrent type.
The gas enters at the bottom at a velocity of about 2 to 4 m/s. At low velocities the packing's form a fixed bed on the lower support plate, while at high gas velocities the packing's form a fixed bed below the restraining upper plate. At an intermediate velocity the packing would be floating and in turbulent motion.
For treatment of gases containing corrosive constituents FRP (glass fiber reinforced plastic) may be used for construction of such columns instead of rubber or plastic lined steel or such other materials. Collection efficiency increases as smaller packing's are used since they provide more surface area per unit packed volume. Use of smaller size packing would result in higher-pressure drop.
3. Fiber Bed:
A bed made of knitted plastic, fiber glass, metal wire or meshed fiber is used as a filter. Such a bed has a void percentage around 97-99%. The bed is kept wet and it is flushed with the scrubbing liquid. This helps in collecting particles and removing the collected particles in the form of a slurry.
Collection of particles due to impaction improves as fiber diameter decrease and gas velocity increases, whereas collection by diffusion increases as gas velocity decreases. The wire/fiber diameter should be small for efficient operation but must be able to provide sufficient mechanical strength so as to support its weight along with those of the collected particles and retained liquid.
4. Spray Contactors:
In these scrubbers a dust-laden gas is brought into contact with atomized liquid droplets. Atomization may be achieved by forcing the scrubbing liquid through nozzles or it may be induced by allowing the gas to flow at a high velocity (60-120 m/s) through a venturi or an orifice type device.
The liquid droplets collect the solid particles by inertial impaction and impingement. The removal efficiency is dependent on the particle size, liquid drop size, gas velocity and liquid to gas ratio. The dust laden droplets are separated from the gas by using gravity settlers or packed beds or cyclone type devices.
In spray scrubbers, where liquid droplets are removed by gravity settling the cut size is around 2 pm and the optimum droplet diameters for fine particle collection is 100 to 500 pm. For cut size around 0.7 pm high velocity sprays are more efficient. The liquid to gas ratio in spray scrubbers is in the range of 4000-14000 lit/1000 Nm 3 . Centrifugal Scrubber can recover particles smaller than those recovered by spray scrubbers. The cut diameter is between 2 to 3 pm. The collection efficiency is 97% or more for particles > 1 µm.
Venturi Scrubber :
Venturi Scrubbers are high efficiency wet scrubbers where particles even finer than 2 pm are effectively removed. These are as efficient as ESPs and fabric filters. Initial cost of a venturi scrubber is less than that of an ESP or a bag house, however the operating cost is high. If the particles to be removed are sticky/flammable/corrosive, a venturi scrubber is a better choice over an ESP or a bag house.
A venturi scrubber is basically a convergent-divergent duct with a throat where the cross section is the minimum. It may have a cylindrical or rectangular cross section. The gas enters the convergent section and the scrubbing liquid may be introduced either at the entrance of the convergent section or at the throat in the form of a spray.
When the gas and liquid droplets pass through the throat at a high velocity the particles are collected in the liquid droplets due to interception, impingement and diffusion. The collection efficiency increases as the throat length is increased with consequent increase in pressure drop. The optimum ratio of throat length to diameter is 3: 1.
The particle laden liquid droplets as they come out of the divergent sections are separated from the gas in a cyclone or a mist eliminator. When the influent gas is hot, the scrubbing liquid is introduced at the section where the convergent section starts, but when the gas temperature is not high or it is almost saturated with moisture the liquid is introduced at the throat.
The gas velocity at the throat ranges between 50-180 m/s at which it is most efficient. When the gas flow rate is high a rectangular venturi is used. The liquid to gas ratio normally ranges between 900-1400 lit/1000m 3 . A liquid flow rate of 400 lit/1000 m 3 is insufficient to cover the throat. The collection efficiency does not improve much beyond a liquid flow rate of 1400 lit/1000 m 3 . The converging angle is generally 25°- 28° and the diverging angle is 6°- 7°.
The pressure drop AP, across a venturi scrubber may be calculated using the relation,
∆P=1x 10 -5 V 2 L (4.37)
where, ∆P is in cm of water gauge, V= gas velocity at the throat, in m/s, and L = liquid flow rate in lit/1000 m 3 . At a liquid rate of 650 lit/1000 m 3 the ∆P calculated using Eq. (4.37) is quite accurate, but at a liquid rate of 1600 lit/1000 m 3 the calculated ∆P is higher than the actual.
Impingement and Entrainment Scrubbers :
In such scrubbers the gas to be scrubbed is passed through a trap partly or completely filled with water. The suspended particles are arrested by inertial impaction. The treated gas entrains some water droplets, which also help in removing some of the suspended particles.
Mechanically Aided Scrubbers:
This type of scrubbers use a motor driven device to bring about intimate contact between a dirty gas and liquid droplets. The motor driven device is often a fan, which moves the gas. The scrubbing liquid is introduced as a spray at the hub of the fan. The finer droplets move with the gas. The larger droplets hit the fan blades and wash the deposited particles. While leaving the blades at their tips the liquid gets atomized.
The dust-laden droplets are separated from the gas with the help of a suitable device. For producing liquid droplets (spray) the rotor may be partially submerged or Water may be injected between the rotor and stator. Such devices may experience high erosion, abrasion and Corrosion
In Table 4.12 the performance and other related information about some types of scrubbers are listed.
It is to be noted here that a scrubbed gas stream would invariably contain liquid droplets and its temperature would not be much higher than that of the influent scrubbing liquid. Hence the treated gas stream has to be freed from liquid droplets and mists and then reheated before purging the same to the atmosphere through a stack.
Additional Information:
Removal of Liquid Droplets and Mists:
The mechanisms by which suspended liquid droplets and mists may be removed are similar to those for solid particle removal. Removal of suspended liquid droplets is somewhat easier than that of solid particles. Liquid droplets coalesces easily on interception and drain off. Unlike solid particles, liquid droplets once separated are not re-entrained easily. Some of the devices, which are used, for removal of solid particles may also be used for removal of suspended liquid droplets.
The following types of devices are commonly employed for removal of gas-borne liquid droplets:
(a) Packed beds,
(b) Cyclones,
(c) Baffle system,
(d) ESP,
(e) Filter.
Packed beds and cyclones do not need any scrubbing liquid for arresting liquid droplets. Draining of collected liquid from an ESP collector surface occurs due to gravity and does not require any hammering. A special type of filter media is a pad made of knitted wire or fibrous mesh occupying the entire cross section of a vertical tower. It is very often used for filtering liquid droplets and mists. Such pads made of 0.3 to 1.5 mm diameter wire or fibre has high void volume and causes low pressure drop even at high gas velocities.
These devices are termed as 'mist eliminators' or 'demisters'. Very fine wires or fibres are not used for fabricating the pads and the pads are not densely packed as that would cause retention of more liquid and thereby finally block the flow channels.
The optimum gas velocity for such filters may be calculated using the relation
The numerical value of K in a given situation depends on factors like liquid density, liquid viscosity, surface tension, droplet size, etc.
Cooling and Condensation:
After removal of suspended solid particles from a gas stream using any device other than a scrubber it becomes necessary to cool the stream when any one of the following methods is to be employed for removal of the gaseous pollutants:
(i) Condensation of a vapour,
(ii) Absorption of gaseous pollutant (s),
(iii) Adsorption of gaseous pollutant (s),
(iv) Chemical reactions other than incineration.
Cooling of a gas stream may be carried out using either a direct contact heat exchanger or a surface (indirect contact) exchanger. In a direct contact exchanger a gas stream is brought into intimate contact with a large quantity of a liquid (generally water) at a temperature lower than the dew point of the gas..
The contacting equipment may be similar to any one of the wet scrubbers described earlier. As a result of heat exchange between the gas and the liquid, the gas stream may be cooled to the desired temperature and condensable vapour present, if any, may get condensed. This type of exchanger may be used when the condensable vapour is not having any economic value. The coolant temperature would rise during the process. Its rate may be calculated using Eq. (4.39) obtained by heat balancing.
If the gas is not cooled below its dew point then the gas would pick up some vapour (of the coolant) during the process. In such a situation the coolant rate may be calculated using Eq. (4.39a).
Indirect contact (surface) exchangers are generally shell and tube type. The tubes may be with or without fins. Of the two fluids (hot gas and coolant) one would flow through the tubes and the other would flow outside the tubes. The coolant may be either air or some other fluid depending upon whether the exchanger will act as a cooler or a cooler-cum-condenser. In Table 4.13 some guidelines for coolant selection and its inlet temperature are given.
Indirect Contact Exchanger Design Approach:
The basic design equation for a shell and tube heat exchanger is
Eq। [4.40] is applicable when cooling is accompanied by condensation of vapour. When there is no condensation the term Σʎ(y 1i – y 2i ) will be equal to zero. The symbols L, C pl, T L1 and T L2 refer to the coolant stream flow rate, specific heat of liquid, inlet and outlet temperatures.
Where q = rate of heat transfer,
U h = overall heat transfer coefficient,
A h = Heat transfer area, and
∆tm = mean temperature difference, a function of T L1, T L2, T g1 and T g2 .
The actual expression for evaluation of ∆tm depends on the flow arrangement of the fluids in an exchanger.
Figure 4.10 shows a sketch of a shell and tube type cooler-condenser.
The overall heat transfer co-efficient, U h, can be evaluated by combining the individual co-efficient using Eq. (4.41).
Typical values of the above named parameters are listed in Table 4.14.
For evaluation of U h in a specific situation the individual coefficient should be estimated using information and correlations available in standard books on Heat Transfer.
