Максимально увеличить производительность системы распылителя
Использование этих методов для выбора, устранения неполадок и поддерживать форсунки системы для достижения оптимальной производительности.
Распылительные насадки тщательно разработаны для предоставления специфических производительности при определенных условиях эксплуатации. Их эффективность зависит от типа сопла, распыления, емкость, рабочее давление, конструкционные материалы, капли скорости, и брызги распределения, угол и воздействия. В этой статье дается обзор выбор форсунок соображения и обсуждает варианты устранения неисправностей и техническое обслуживание техники, чтобы помочь инженерам максимизировать производительность своих систем распыления. В таблице 1 (стр. 39) обобщает различные виды сопла и характеристики распыления производительности.
В химической промышленности, процесс, размер капель зачастую является наиболее критическим параметром производительности. Например, в газовой охлаждения, капли должны быть достаточно малы, так что полное испарение происходит быстро и без смачивания стен и вентиляционных каналов. Для поглощения газа и закачки химических реагентов, площадь поверхности капли контролирует скорость и степень реакции, должна быть оптимизирована для данного процесса. Применение покрытия на подложку является еще одной областью, где форсунки используются. Покрытия создаются тогда, когда отдельные капли сливаются и создания слоев на подложке. Для достижения равномерного покрытия, размер капель и распределение должно быть точным. В распылительной сушки, форсунки должен предъявить капель соответствует размеру и площади поверхности, в противном случае качество порошка будет плохим.
В таблице 2 (см. стр. 40) свидетельствует о широком диапазоне размеров капли, подготовленных различными сопла при различных давлениях и возможностей. Размеры капель выражены в терминах объема среднего диаметра (VMD), широкое признание ссылка параметр, определяемый как значение, где 50% от общего объема (или массы) жидкости распыляется состоит из капель диаметром больше среднего стоимости и 50% меньше, чем среднее значение. Другой термин, используемый, когда речь идет VMD является D ^ ^ к югу v0.5.
Конкретная информация, размер капли, такие как D югу ^ v0.1 ^ D ^ 32 ^ к югу, D ^ ^ v0.9 к югу, к югу D ^ тах, капли распределения размеров и т.д., должны быть получены из сопла производителя. D ^ ^ v0.1 к югу, где 10% от общего объема (или массы) жидкости распыляется состоит из капель диаметром меньшим или равным этому значению. D ^ ^ 32 к югу или Sauter средний диаметр выражает тонкость распыления по поверхности она производит. D ^ к югу тах обозначает максимальный размер капель по объему или массе в настоящее время распыления. Этот диаметр используется при полного испарения брызг не требуется. Же измерения размера капли следует использовать при сравнении различных форсунок (например, D ^ ^ к югу V.05 с 1 насадка не следует сравнивать с D ^ ^ 32 к югу от другого сопла).
Насадка отбора газа кондиционирования
Подробное объяснение стандарты и соображения выбор форсунок для всех химических опрыскивания выходит за рамки данной статьи. Вместо этого, акцент делается на значении выбор форсунок на газ для кондиционирования приложений. Хотя это широкий термин, газ кондиционирования в основном относится к управлению свойства газа путем введения воды и / или реагентов для охлаждения газа до определенной температуры, измените его влажности или скраб газа неприемлемыми компонентов. Газы, которые находятся в градирнях, воздуховодов и сушилки обусловлены использованием desuperheating, поглощения газа и закачки химреагентов.
Desuperheating предусматривает распыление воды в перегретый пар. Вода испаряется, поглощая тепло, снижает температуру пара и возвращает его к насыщенном состоянии. Finespray гидравлические сопла, воздух-распылителей и специальные копья desuperheating используются из-за мелких капель они производят. Если капли слишком большие, насыщенного пара становится слишком мокро и дополнительные сушки через сепаратор не требуется.
Поглощение процесс, при котором загрязняющие вещества удаляются из газа через энергичные газ-жидкость взаимодействия. Агентство охраны окружающей среды выявила много чрезвычайно опасных загрязнителей воздуха, которые должны контролироваться, чтобы предельных значений выбросов. Газ поглощения, или отделения, обеспечивает эффективные средства для соблюдения. Очистки жидкости, которая обладает высокой растворимости газов загрязняющих веществ, впитывает целевых компонентов из газа, solubilizes их, а затем устраняет их и превращает их в полезные побочные продукты. Например, газообразного аммиака, хлористого водорода и фтористого водорода могут быть вымыты водой. Хлора, сероводорода и диоксида серы могут быть вымыты в раствор каустической соды. В сероочистки дымовых газов, известняк используется для кустарников диоксида серы.
Поглощение, как правило, осуществляется в упакованном кровать скрубберы, скрубберы Вентури или открыть-спрей башен. Тип скруббера диктует выбор сопла и производительности соображений.
Упаковка, которая содержится в постели скрубберы увеличивает площадь поверхности и контакта между жидкостью и газом. Газ поступает через дно колонки и течет по упаковке, где она контактирует с жидкостью. Жидкость распыляется через сопла в верхней части колонки countercurrently на газ. Полный конус сопла обеспечивают хороший охват брызг и выдачи жидкого равномерно через упаковку.
Скрубберы Вентури увлекают больших объемов газа. Скруббера жидкость распыляется через сопло, создает проект, который привлекает газа в движущемся потоке. Потому что капли будут увлекаться с газом, различные виды сопла могут быть использованы. Холлоу конуса сопла предпочтительным из-за размера капли и устойчивость к засорению.
Открытого спрей башни содержать несколько уровней форсунки, которые должны быть стратегически расположены так, чтобы они равномерно охватывать башни площадь поперечного сечения при создании плотных зон распыления через которые газ должен пройти. Холлоу конуса сопла, как правило, используется потому, что капли достаточно малы, чтобы создать надлежащие площади, но достаточно велик, чтобы они не стали увлекаться в потоке газа. Их забивают, противоударный корпус может быть изготовлен в нестандартных размеров в соответствии с конкретными расхода жидких и требования угол распыления. Специальные материалы, такие как истиранию карбид кремния для извести инъекций раствора, часто доступны для сложных применений.
В закачки химических реагентов, химических распыляется на газ вызывает реакцию. Одним из примеров является NO ^ х ^ к югу управления, где мочевины или водного раствора аммиака впрыскивается в поток газа ограничить количество NO ^ х ^ к югу, выбрасываемый в атмосферу. Водный аммиак или мочевина можно вводить непосредственно в пламя, используя полный конус сопла инжектора. Селективное каталитическое восстановление (SCR) обычно использует два сопла жидкости из-за спроса на очень мелких капель. Полного испарения капель в определенной зоне реакции необходимо, чтобы избежать повреждения катализатора и газа, смеситель. Если капли являются слишком большими, то непрореагировавшего аммиака будет накапливаться. Если они слишком малы, аммиака, не будет проводиться достаточно далеко, чтобы равномерно распределить с газом.
В охлаждения газа, или "закалки", температура газа снижается на распыление жидкости, чтобы побудить тепла. В нефтехимической и энергетической отраслей, газа гасится при выходе из процесса через воздуховод.
Насадка выбор для охлаждения газа
После охлаждения газа широко используется в перерабатывающей промышленности, авторы решили представить поэтапный подход к выбор форсунок для таких приложений.
Шаг 1. Сбор точной обработки данных для критических величин.
* Оценка состава газа для расчета его молекулярной массы.
* Измерение расхода газа на входе при определенной температуре на входе. Проверить точность термопары и другие измерительные приборы. Точная показания должны быть получены для температуры газа на входе и выходе. Температура влияет на плотность газа на входе, который, в свою очередь влияет на объемы охлаждающей воды и размер капли, необходимого для достаточного теплоотвода.
* Определение температуры охлаждающей жидкости быть обработан. Не думайте, что температура окружающего, иногда жидкость, которая охлаждает газ взята из другого потока процесса на предприятии.
* Определение скорости газа и проживания времени, используя канал или башни диаметра и длины. Габаритный чертеж трубопровода или башни должно быть ссылок, чтобы определить наиболее эффективное размещение форсунок.
Шаг 2. Определить объемный расход жидкости Q, для охлаждения газа. Чтобы вычислить Q, предположить следующее: канал стены адиабатических: все тепла, газа поглощается жидких и объема жидкости пренебрежимо мало по сравнению с объемом пара.
Шаг 4. Выбор насадки и копья на основе конкретного применения gascooling. Тонкая спрей гидравлических сопел и воздушных распылителей рекомендуется из-за их малых размеров капли. Хотя точно брызги производят гидравлические сопла очень мелкими капельками, большие объемы, 2-жидкость форсунок предпочтительнее, так как размеры капель даже меньше. Air-распылителей распада жидкости в несколько этапов, как она проходит через сопло тела, а затем использовать дополнительную энергию сжатого воздуха для распада капель еще, как они выходят воздушной головке (рис. 1).
Шаг 5. Выбор материалов является ключевым при выборе оптимального сопла и копьями. Нежелательные реакции могут происходить между высокотемпературных газов и сопла материалов. Таким образом, выбор материалов должно быть основано на температуры и состава газа. Общие материалы высокой температуры и коррозионно-стойкие и 310SS Hastelloy C, или устойчивым к истиранию материалов, таких как карбид кремния и Stellite. Lances являются неотъемлемыми компонентами спрей-системы, которые определяют эффективность доставки жидких сопел. Пользовательские копья могут быть изготовлены мерной длины, материалов и соединений. Рециркуляция копья, очистить воздух и водяное охлаждение куртки можно улучшить этот процесс.
Шаг 6. Найдите оптимальное расположение для сопла и копьями. Обратите внимание на следующие факторы:
* Ланс расстояния. Убедитесь, что охлаждающая жидкость распыляется равномерно распределяется с потоком газа. Специальный копья могут быть сделаны в определенной длины.
* Направление потока газа. Позиция сопла для распыления спутным с потоком газа. Борьба с текущей системы создают распыления, что менее предсказуема.
* Канальные ориентации. Вертикальная ориентация является предпочтительным. Горизонтальные каналы имеют дополнительную проблему тяжести. Спрей достигнет нижней стенки, если размеры капель слишком велики, или если скорость газа недостаточно, чтобы унести брызг.
* Угол распыления. Угол распыления должен быть достаточно небольшим, чтобы предотвратить спрей от прикосновения к стенам и вызывая накопление осадка.
Шаг 7. После завершения расчетов Q и D использования вычислительной гидродинамики (CFD) для подтверждения результатов. В следующем примере CFD, показано на рисунках 2-5, имитирует поток поля в непосредственной близости от распылителя и в различных местах в воздуховоде. Газа воздуха и охлаждающей жидкостью является вода. Информация прогнозируется температура газа, пара концентрации варианты, капли концентрации в канале и капли траектории в воздуховоде.
Общее поле течения моделируется как многофазных потоков проблемы. Охлаждающая жидкость подается в распылитель в заданное давление. Окрестности распылитель вводят в газ, движущейся со скоростью технологического газа (и ^ ^ к югу in_gas). Давление в канале составляет 17,4 МПа. Длина канала и области 25 м и 50 м ^ 2 ^ SUP, соответственно. Q ^ югу газа = 234560 м ^ ^ SUP 3 / мин (фактическое), T ^ югу in_gas = 500 ° F, T ^ югу out_gas ^ (желательно) = 350 ° F, м ^ SUP 3 ^ ^ , т = 0,4 с Начальная масса паров в канале равна нулю. Скорость газа у югу in_gas ^ = 66 м / с
В инжекция (рис. 2, п. 1), температура газа 500 ° F. Как газ движется вверх через канал, ее температура быстро снижается до необходимых температура на выходе составляет 350 ° F. CFD моделирование предсказывает неоднородном распределении температуры в канале, с несколько более высоких температурах в центре канал связи с высоким коэффициентом массовая доля H2O в этом месте.
Распределение размера капли используется программное обеспечение CFD для моделирования траектории размера капли (например, прогнозировать пути и скорости капель различного размера), что позволяет проверить скорость испарения в зависимости от срока проживания. Расчет времени пребывания прогнозирует, что F = 0,4 с для капель размером 80 мкм при скорости газа в 66 м / с Эти данные основаны на геометрии канала и фактический расход газа.
CFD основе траекторий для 36 - и 74-мкм капли показано на рисунке 3. В обоих случаях, модель предсказывает скорость в пределах необходимой скорости для проживания времени. Кроме того, все капли полностью испарилась в длину воздуховода. С увеличением размера капель, модель предсказывает выше скорости капель, что приводит к капель для выхода из проток до их испарения. В результате недостаточного охлаждения газа (рис. 4).
Рисунок 5 моделей капли концентрации в зависимости от места в канале для 74-мкм капель. Эти капельки ближе всего к размерам, необходимых для полного испарения (80 мкм). Концентрации для 74-мкм капель тяжелые точке закачивания. Кроме того, эти частицы сконцентрированы в центре протока. Как газ движется, хотя канал, спрей быстро испаряется, и концентрация капель уменьшается.
В последнем разделе канал, модель предсказывает небольшой концентрации капель по краям протока. Это не считается серьезной проблемой и могут быть устранены путем приведения форсунок в точке закачивания.
Шаг 8. Реализация системы управления для точного контроля температуры. Если газ-охлаждающего спрея система управляется вручную, автоматизация может быть наилучшей стратегией для оптимизации системы. Спрей-контроллеров мониторинга массива критических системных переменных и настроить компоненты для компенсации колебаний соответственно (см. врезку подробнее).
Поиск и устранение неисправностей форсунки
Просто потому, что сопла распыления, нельзя предположить, что это распыление правильно. Мониторинг, оценка и сохранение спрей системы должны быть частью регулярного технического обслуживания системы.
Некоторые распылителя проблемы, как коррозия, спекания и bearding, можно легко обнаружить во время осмотра. Тем не менее, носить сопла почти невозможно заметить человеческим глазом. Spray условия являются гораздо более показательным. Распылении используется для создания профиля на рисунке 6 является новым и аэрозоли правильно. Распылении используется для создания профиля на рисунке 7 изношен и аэрозоли 30% больше, чем его емкость.
Для устранения распылителя проблем, которые визуально не очевидно, посмотрите на эти процессы изменения, связанные с:
Вопросы качества управления и расширение лома. Износ, засорения и повреждения форсунки не будет выполнять по спецификации, и может привести к неравномерным покрытием, охлаждения, очистки, увлажнения и сушки.
Увеличение времени обслуживания. Внеплановые простои системы распыления или увеличение частоты уборки, является свидетельством спрей износ сопла.
Расход изменений. Расхода распылителя будет возрастать по мере поверхности отверстия и / или внутреннее ядро начинает ухудшаться. В приложений с использованием объемных насосов, давление распыления будет уменьшаться по мере распыления расширяет отверстие сопла. Даже небольшие изменения в расход может оказать негативное воздействие на качество.
Ухудшение качества распыления картины. Когда отверстие сопла носит, равномерность распыления разрушается. Полосы разработать и расход будет увеличиваться в центре или по краям, в зависимости от типа сопла. Эффективный охват угол распыления будет уменьшаться.
Увеличение размера капель. Как сопла одежда, жидкости увеличивается или распыления давление будет уменьшаться, в результате чего большие капли и менее общий объем жидкости поверхности. Если вы подозреваете, проблемы, организовать тестирование капли размером с соплом производителя. Анализатор поэтапного допплер частиц используется принцип рассеяния света интерферометрии для измерения размера и скорости капель.
Снижение воздействия аэрозолей. Износ сопла распыления работать при более низких давлениях, как правило, приводит к снижению воздействия брызг. По иронии судьбы, в приложениях с центробежные насосы типа, последствия могут увеличиться из-за увеличения потока через форсунку.
Общие проблемы сопла
Форсунки устанавливаются тщательно инженерных инструментов, которые подрывают с течением времени и могут понести ущерб, во время нормальной работы и процедуры чистки. 7 самых распространенных проблем, которые вызывают субстандартных спрей производительности:
Эрозия. Постепенный износ сопла материальных причин отверстия распылителя и внутренние каналы, чтобы увеличить поток и / или деформироваться. В результате, как правило, увеличивается поток, давление может снижаться, распыления становится нерегулярной и капель стало больше. Эрозия форсунки является значительной проблемой в покрытии приложений. Сопла распыления даже чуть больше возможностей из-за эрозии может привести дефектов продукции и увеличение скорости лома.
Коррозии. Форсунка материал может разрушаться из-за моющие средства, химические свойства напыляемого материала и окружающей среды. Эффект аналогичен, вызванного эрозией и носить с возможным дополнительный ущерб внешней поверхности распылителя. Коррозия вокруг отверстия сопла является общей проблемой в танк мойка, сушка распылением и приложений закачки химреагентов.
Высокие температуры. Некоторые жидкости должны быть распылен при повышенных температурах или в высокотемпературных средах. Spray насадки могут смягчить и сломать, если специальные термостойкие материалы. Это особый интерес для распыления сушки, где температура окружающей среды в сушилке может доходить до 500 ° F (260 ° C).
Спекания / bearding. Нарастание материалов по внутренней стороне, по краям или вблизи отверстия обусловлено жидких испарения. Слой сухих твердых остатков и препятствует отверстия или внутренние каналы потока. Это общая проблема для нанесению покрытий и часто могут привести к поддержанию проблемы, которые вызывают значительное время простоя и снижение производительности труда.
Засорение. Нежелательные твердых частиц может блокировать внутри отверстия. Поток ограничен и брызг-картина однородность нарушается. Танк очистки сопла и брызг шаров может стать просто забит частиц в жидкости, что приводит к недостаточной мойки танков и потенциально зараженных партий.
Неправильная сборка. Некоторые форсунки требуют тщательного сборка после очистки, так что внутренние прокладки, уплотнительные кольца и клапаны не имеют должным образом согласованы. Неправильная сборка причин утечки и низкой эффективности распыления.
Случайное повреждение. Ущерб может возникнуть, если насадка опускается или поцарапаны во время установки, эксплуатации или чистки.
Превентивные меры
Контрольный перечень, который должен стать следующим основой вашей программы капитального ремонта сопла. В соответствии оценки этих факторов позволит вам обнаружить износ и другие проблемы, прежде чем они прерывать производство. Каждая заявка будет определить, как часто отдельных факторов должны быть проверены. Собственная частота может колебаться от каждые несколько месяцев, для охлаждения газа применения, между сменами, для покрытия и распылительной сушки.
* Расход. Для центробежных насосов, контролировать показания расходомера обнаружить поток увеличивается. Или, собирать и оценивать спрей из сопла в течение определенного периода времени при определенном давлении. Сравните эти показания в перечисленных Расходы, приведенные в каталоге производителя или сравнить их показания расхода от новых, неиспользованных сопла. Для объемных насосов, контроль давления жидкости линии для снижения давления. Расход должна оставаться постоянной.
* Spray давления (в сопло многообразии). Для центробежных насосов, контроль за увеличение объема жидкости распыляется. Рабочее давление, вероятно, останется то же самое. Это особенно важно для покрытия приложения, основанные на постоянном давлении спрей для поддержания равномерного покрытия. Для объемных насосов, контролировать манометром для понижения давления, и уменьшение последствий распыления на подложке. Объем жидкости распыляется, вероятно, останется то же самое. Ищите повышение давления из-за засорения сопла.
* Spray картину. Осмотрите распыления для изменений. Проверить угол распыления с транспортир. Измерьте ширину распыления на поверхности опрыскивают. Если отверстие распылителя носит постепенно, вы не можете обнаружить изменения, пока не будет значительного увеличения расхода. Если равномерное покрытие спрей имеет решающее значение в вашем приложении, просить специального тестирования от производителя сопла распылителя.
* Размер капель. увеличивается размер капли не могут быть визуально обнаружить в большинстве приложений. Увеличение или уменьшение расхода при опрыскивании давление повлияет на размер капель.
* Насадка выравнивания. Что касается согласования сопла, проверить равномерность распыления охвата плоского сопла на многообразии. Спрей-модели должны быть параллельны друг другу. Spray советы должны быть повернуты 5 градусов до 10 градусов от оси многообразии.
* Качество продукции. Что касается качества продукции / применения результатов, проверьте, неравномерным покрытием, охлаждения, сушки, очистки и изменения температуры, запыленности и влажности.
CHRISTINE PAGCATIPUNAN
RUDI SCHICK
Системы распыления Ко
RUDI SCHICK является вице-президент Spray анализу и научным исследованиям, консалтинг, тестирование и научно-исследовательского подразделения напыления Системы Ко (PO Box 7900, Уитон, IL 60189, телефон: (630) 665-5000; E-mail: @ rudi.schick брызг. ком; сайте: <a target="_blank" href="http://www.sprayconsultants.com" <rel="nofollow"> www.sprayconsultants.com />). Шик является членом совета директоров Института распыления жидких и Spray системы (ILASS) и активно участвует в Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM). С более чем 15-летним опытом в области характеристик распыления и исследований, он часто выступает на конференциях и технических предложил преподаватель университета Карнеги-Меллона Univ. Курсом на атомизации и спреи. Он также является автором многочисленных официальных документов и статей по спрей характеристики. Шик получил степень бакалавра в области машиностроения с Брэдли Univ. и степень магистра DePaul Univ.
CHRISTINE PAGCATIPUNAN является применение инженер Опрыскивание системы Ко (PO Box 7900, Уитон, IL 60189, телефон: 630-665-5000; Email: <a href="mailto:pagcatch@spray.com"> pagcatch@spray.com </ A>; сайте: <a target="_blank" href="http://www.spray.com" rel="nofollow"> www.spray.com </ A>). Как химических эксперт компании на рынке, она анализирует и настраивает спрей решения для кондиционирования газа, танк мойка, сушка распылением и другими приложениями процесс химической промышленности. Pagcatipunan является опытным автором и спикера в этих областях. Она получила степень бакалавра в области химического машиностроения Иллинойского технологического института (ИИТ) и степень магистра в области маркетинговых коммуникаций с UT Стюарт Высшей Школе Бизнеса.
