在一定温度下,气流中允许含某种气体组分的最大数量是一定的,它的饱和蒸汽压亦是一定的。随着温度的降低,气流中允许含某种气体组分的最大数量和它的饱和蒸汽压亦减小。如果气流中所含某种气体组分的实际数量大于该温度下允许台有的最大数量,即它的分压大于其饱和蒸汽压时,某种气体组分即从气流中析出。反之,外界的某种气体组分会扩散进入气流。可逆式换热器内进行着冷、热气流闻的热交换,同时具有净化空气中某种气体组分的功能, 即按此原理工作的。可逆式换热器中,当空气温度冷却至H:0和C 分压下饱和温度时,H:O和CO:即冷凝、结晶,从空气中析出沉积在通道内换热面上。切换后,当返流污氮通过时, 沉积在换热面上的Hz0和CO:便蒸发,升华进入污氮中,被带出可逆式换热器。如果空气沉积在换热面上H:0和co=能全部被返流污氮带走,可 式换热器内无沉积物,可逆式换热器能长期正常工作, 即称可逆式换热器具有自清除能力,或称可逆式换热器的不冻结性。蓄冷器的工况与可逆式换热器类同。
一、H2O和coz的析出涯度区域
空气中H:O和C0:,依其分压的不同,在空气冷却时,于可逆式换热器不同温度区域中析出来。
空气温度在一6O℃以上区域。空气中水分先以液滴状态析出沉积在传热面上,空气温度低于0℃时,水分则以霜、雪固体形态析出沉积在传热面上。至一6O℃,空气中水分含量为0.011 g/m。,~1OO 空气中水分已除去, 此区域称水分沉积区, 空气温度在一6O~ 一130~C区域,空气中残存的水分以冰状沉积在传热面上,CO 尚没析出,空气温度在一13O℃~一170~C区域。6大气压空气中Co:的分压在1.3~1.5 mmHg之间,Co=分压力在1.3 mmHg时, 饱和温度为一133'~c。因此,空气温度低于一133~C时C0:以固态析出, 沉积在传热面上,至一160~C,C0:饱和蒸汽压为6.2×10- mmHg,~99 空气中C 已除去,此区域称CO:沉积区。实验证明。蓄冷器冷端空气中CO,q含量与空气温度的关系如表3— 9所示。实测值比计算值高,主要原因是co;不仅会固化在传热面上,而且还会固化在气流中,随空气流逸出。冷却速魔愈快,气流中CO:固化量愈多,所以缩小冷端附近空气与冷气流之间温差是减少空气中固化的COz的有效办法。空气流速的大小也会影响空气流中CO。的数量。
二、可逆式换热盛自清除条件可逆式换热器自清除条件
z在任何截面上,带入的杂质气体量才能保证杂质茸清除。
1. 水分自清除条件
表3—9 空气中coz含量在蓄冷器末端与空气平均温度的关系空气平均 气萎鼍压CO力e 0台,5量5M(pPpam)温度计算值
返流污氮弗走杂质气体置的能力应大于空气在水分冻结区内,空气通过可逆式换热器某截面时携弗水分量为
式中G H o一污氮通过某截面时携带的水分量,kg/h
一污氨在标准状态下的容积流量,111。/h
Pts~o一污氮中水蒸汽饱和蒸汽压,mmHg
污氮压力
根据自清除条件,础G,H|0≥GH
电就是说,某截面上污氨流出时其内水分分压应大于空气流八时其内水分分压的÷倍时,可保证水分的清除。
如果污氮通过某一截面时,达不到饱和状态,而有一个相对湿度铀,O,则自清除条件为≥ 。PH,。
一般(F~io=0.8~0.9。
在水分冻结区内, 自清除条件应在任一截面上得到保证。
图3N49 中部抽气法 图3mS0 环流法
2. 环流法
定量减的少舞,所,冷以段环、流气热黧体段出内传口温热篓度温差高减,小环藏流,气需体增加传热面积,但对自清除有利,反之亦然。
如图3—5l所示。
运行中,以环流空气15%为条件而设计的冷段, 传热面积已经固定, 变更环流空气图3—51 不同的环流气体出口温度时可逆式换热器内的传热温差量进行运转,其温度分布的变化如图3—52所示
(1>环流空气量增大时
如图3—52中环流空气为20%的曲线,环流空气量增大时,则① 冷段的冷端温差减小,树枷
图3- 52 可逆式热交换器内 分布与
环流空气量(传热面积不变)
② 热端温差增大}⑧ 热端出来的返流气体(包括环流空气)温度下降, ④ 同时,平均温降变小,换热量(能力)减少, ⑤ 热段负荷增加, ⑥ 空气在冷端液化。
(2)环流空气量减少时
如图3—52中环流空气为l0 的曲线,当环流空气量减少时,则与上述(1)的情况相反,则i④ 冷端温差增大,流出空气的温度增高, ② 热端温差减小, ③ 热端出来的返流气体的温度升高, ④ 通过冷段的平均温降增大, 因此换热量也增加J ⑤ 其结果是热段负荷减小,热段的热端温差减小,复热不足冷损减少;⑥ 如以下所述冷端内的CO 积存,是造成流出空气中的CO。量增加的主要原因。