Кинетика процесса деаэрации воды

Кинетика или скорость процесса выделения из воды растворенных в ней газов, он передается степенью отклонения системы от равновесия, т.е. разностью ррр давлений газа над поверхностью воды и в инертной среде (в объеме аппарата), т.е. общие свойства для массообменных аппаратов.

Кроме того на эту скорость влияют:

1) свойства растворителя (вода),

2) выделение компонента (О₂, СО₂, N₂) и инертной среды (пара),

3) величина и форма контакта фаз,

4) гидродинамические условия.

Выделение каждого газа происходит лишь до тех пор, пока равновесное парциальное давление газа соответствующее его концентрации, в жидкой фазе, превышает парциальное давление этого газа в паровой фазе. Поэтому для более глубокой деаэрации пар должен содержать как можно меньше компонентов воздуха удаляемых из воды.

В деаэрации вследствие ограниченности поверхности контакта фаз и времени соприкосновения с паром, равновесное состояние не достигается. Увеличение поверхности контакта фаз и интерефикацию массообменна приближают проще к равновесному.

При теоретической деаэрации воды, газы выделяются двумя путями:

1) в результате диффузии

2) выделение в объеме жидкости мелких газовых пузырьков. (дисперсное выделение газа)

Диффузия происходит в течении всего процесса деаэрации, дисперсное выделение газа из воды начинается с того момента, когда в результате повышения температуры воды достигается насыщение ее удаляемым газом, т.е. меньшая скорость – диффузия – имеет место и при ненасыщенном состоянии..

Относительная насыщенность воды газом j характеризуется отношением его фактического содержания к удельно возможному при тех же термических параметрах: ,

где С_н(р,t) – предельная концентрация газа в воде, определяемая по закону Генри.

При j <1 вода недонасыщена, при j =1 насыщена газом, при j >1 – перенасыщена.

В деаэраторе относительная насыщенность воды газом нарастает по пути и движения из-за того, что нагрев воды происходит быстрее, чем выделение (десорбция) газа.

Дисперсное выделение газа происходит как в колонке деаэратора, так и в баке-аккумуляторе.

В следствии того, что в деаэрационной нагрев воды требует меньшей поверхности, чем десорбция, вода на входе в бак-аккумулятор может содержать достаточно большее количество дисперсного кислорода (до 0,1 и более) интенсивность выделения дисперсного кислорода в баке-аккумуляторе значительна и может составлять 40-70% начальной концентрации кислорода в воде, поступающей в бак-аккумулятор.

Деаэраторы ДА и ДП конструктивно не отличаются. выбор давления 0,1-0,12 МПА или 0,3-0,6 МПА зависит от параметров ррр пара и тепловой схемы подготовки воды.

Эффективность процесса деаэрации при увеличении давления в деаэраторе повышается: уменьшается коэффициент абсорбции и возрастает движущая сила десорбции газов, повышается интенсивность диффузии газов.

Вследствие повышения давления в деаэраторе ухудшаются условия работы насоса, установленного после деаэратора, т.к. при работе насоса на более горячей воде возможно ее вскипания на лопатках колеса. Давление в деаэраторе регулируется автоматически.

Эффективность работы деаэратора и качества деаэрированной воды зависит от рода факторов: от расхода деаэрированной воды, давления пара в деаэраторе, гидродинамических характеристик аппарата. Влияние нагрузка видно из рисунка.

Как показали исследования, содержание кислорода в деаэрированной воде изменяется в зависимости от нагрузки в 8-10 раз.

Из условия материального баланса деаэрации: ,

где - расход пара на деаэрацию воды, т.е. на нагрев до температуры насыщения.

Обычно принимают G_вып=0,002G_ДВ

и тогда ,

где G_д.в – расход деаэрированной воды, t_s , t_WH – температура насыщения и начальная температура воды; r, С_w – теплота парообразавания греющего пара (теплота конденсации) и удельная теплота воды.

В тоже время количество пара поступающего в объем деаэратора, зависит от разности давлений в деаэратор и источника ,

где m - коэффициент расхода; F – площадь проходного сечения подводного паропровода; Р_П , Р_Д – давление в источнике и в деаэраторе.