Файл: Хордас, Г. С. Техническое кондиционирование воздуха и инертных газов на судах.pdf

последней приводит к существенным ошибкам. Так, при расчете охлаждения и осушения газов с помощью холодильных машин ошибка в определении холодопроизводительности может достиг­ нуть 4,7 кДж/кг, что для супертанкера дедвейтом около 200 000 т при расходе газов около 30 000 кг/ч приведет к завышению холодо­ производительности на 40 кВт (около 35 000 ккал/ч). Достаточно

Рис. 91. Сравнение процессов охлаждения и осушения газов в диаграммах Id влажных газов и влажного воздуха.

высокая погрешность будет наблюдаться при определении темпера­ туры точки росы осушенных газов, количества удаляемой воды и др. Поэтому при расчетах судовых систем осушенных инертных га­ зов и особенно при выборе способа осушения для конкретного судна следует использовать специально построенные диаграммы Id, в част­ ности представленную в приложении I.

Как показано в гл. II и III и § 15 настоящей главы, в ряде слу­ чаев целесообразно применение в системах технического кондицио­ нирования воздуха и инертных газов осушения газовых смесей с помощью твердых сорбентов (адсорбции).

Проектно-конструкторские организации обычно используют до­ вольно громоздкие аналитические методы расчета процессов осуше­ ния газовых смесей (воздуха, инертных газов) и их регенерации.

190

И здесь удобнее вести расчеты с помощью диаграммы Id, построенной для области высоких температур с учетом физических свойств вы­ пускных и топочных газов.

Для использования в практических расчетах в приложении II приводится диаграмма Id влажного воздуха и выпускных и топоч­ ных газов, перестроенная автором в системе СИ для области темпе­

сорбента сопровождается выделением теплоты испарения и теплоты смачивания. Полная теплота адсорбции составляет около 2930 кДж/кг адсорбируемой воды, из которых около 420 кДж/кг воды составляет теплота смачивания.

Часть теплоты адсорбции расходуется на нагревание адсорбента

иконструкций адсорбера.

Вформуле (17) <7К и qCM— соответственно удельное количество теплоты, расходуемое на нагрев адсорбента и конструкций, и удель­

ная теплота смачивания; qK qCM 420 кДж/кг адсорбируемой воды.

Разделив выражение (17) на (18) после соответствующих преоб­ разований, получим характеристику процесса осушения е0 для диаграмм, построенных в системе единиц СИ (с сеткой температур

В свою очередь, величина ТА может быть определена на основе равенства

СГ

191

Чтобы определить характеристику процесса изменения состояния воздуха или инертных газов при регенерации ими сорбента ер, также составим баланс по теплу и влаге:

сс— удельная теплоемкость сорбента, кДж/(кг-°С); для сили­ кагеля, наиболее подходящего для судовых условий сорбента, сс = 0,8374-0,921 кДж/(кг-°С) [14, 74];

Гд — средняя температура сорбента после регенерации (десорб­

192

Экспериментальные исследования изменения температуры ис­ пользуемого в качестве адсорбента силикагеля в различных слоях при регенерации его, в частности, горячим воздухом были проведены А. А. Шмыковым и Б. В. Малышевым [74]. На рис. 92 показано изменение температуры в различных слоях силикагеля в процессе регенерации его горячим воздухом.

Воздух имел температуру 250° С и проходил сверху вниз. По­ вышение температуры сверху у входа воздуха в адсорбер происхо­

в данном слое надо считать показаталем насыщения силикагеля водой. По мере использования нижних слоев вступали в работу следующие верхние слои силикагеля.

После достижения максимума температура каждого слоя начи­ нала снижаться, но до определенного значения, одинакового для всего объема силикагеля и в данномслучае равного 22° С. Снижение температуры происходило за счет охлаждения использованного сили­ кагеля протекающим влажным воздухом.

Аналогичные температурные кривые процесса адсорбции воды при использовании в качестве твердого сорбента алюмогеля (см.

После семичасовой работы адсорбера в выходящем воздухе появились следы влаги. В это время температура верхнего слоя алюмогеля достигла максимального значения, равного приблизительно 100° С, т. е. алюмогель полностью насытился влагой. Как считает А. А. Шмыков и др., полученные при этом значения температуры слоев сорбента указывают на желательность охлаждения адсорбента в период адсорбции.

Таким образом, при охлаждении сорбента в процессе осушения водой, циркулирующей по змеевикам, можно принимать 7д = 35° С, а при отсутствии охлаждения Тд = 80-ь-100° С.

Удельная масса сухого твердого сорбента

где а — обводненность сорбента в конце периода его эффективной работы, %;

а0 — остаточная обводненность сорбента после его регенера­ ции, %.

В процессе поглощения воды из воздуха или инертных газов объем силикагеля или другого сорбента, находящегося в аппарате, используется неполностью. При непрерывном потоке газов через адсорбер период адсорбции следует считать закончившимся с появ­ лением влажных газов на выходе из аппарата.

Это наблюдается ранее, чем достигается полное насыщение всего объема адсорбента. При потоке газов первые слои непрерывно омы­ ваются влажными газами в течение всего периода работы адсорбера и полностью насыщаются водой. По мере насыщения первых слоев начинают все активнее работать последующие слои. Газы, частично подсушенные, поступая в последующие слои, оставляют там меньшее

194