Page 91 - Zmist-n5-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 5. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 66.021.3+546.226-325
РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ВИПАРЮВАННЯ РОЗЧИНІВ
СУЛЬФАТНОЇ КИСЛОТИ З ПОНИЖЕНОЮ
КОРОЗІЙНОЮ АКТИВНІСТЮ ФАЗ

В. Т. ЯВОРСЬКИЙ, А. Б. ГЕЛЕШ
Національний університет “Львівська політехніка”

Розглянуто умови тепло- і масообміну крапель сульфатної кислоти з газовим пото-
ком. Розроблено математичну модель, яка дає змогу визначити головні параметри
випарювання диспергованих розчинів сульфатної кислоти за безпосереднього їх
контакту з гарячими газами.
Ключові слова: сульфатна кислота, випарювання, математична модель.
Формулювання задачі. У багатьох промислових виробництвах, які викори-
стовують сульфатну кислоту (Н 2SO 4), одержують значні обсяги низькоконцен-
трованих її розчинів, які часто забруднені різними речовинами. Вибір методу
утилізації цих розчинів зумовлений економічною доцільністю, яка залежить від
їх концентрації та складу, а також вимог виробництв, у яких можна використову-
вати утилізований продукт [1].
Найпоширенішим методом концентрування викидних розчинів сульфатної
кислоти є їхнє випарювання в установках з поверхневим теплообміном. Загаль-
ним недоліком цих установок є значна корозійна активність гарячих розчинів
сульфатної кислоти, що ускладнює випарювання, ставить особливі вимоги до
корозійної тривкості обладнання [2].
Встановлено, що найефективніше випарювати за безпосереднього контакту
диспергованих розчинів сульфатної кислоти і гарячих газів [3]. Внаслідок інтен-
сифікації процесу та відсутності теплообмінних поверхонь, зменшується корозій-
ний вплив сульфатної кислоти на апаратуру, спрощується конструкція випарних
установок. Крім того, як теплоносій можна використовувати гарячі викидні гази,
які утворюються у багатьох технологічних процесах, мають порівняно високу
температуру та низький вологовміст [4]. Це дасть змогу значно здешевити випа-
рювання та рекуперувати теплоту викидних технологічних газів.
Вищезазначене засвідчує актуальність задачі концентрування розчинів суль-
фатної кислоти за безпосереднього контакту з гарячими викидними газами.
Аналіз останніх досліджень та публікацій. Випаровування крапель рідини
є класичною задачею теорії дисперсних систем. Цьому питанню присвячено ве-
лику кількість емпіричних і теоретичних досліджень, які систематизував і уза-
гальнив у своїй монографії Фукс [5]. З практичної точки зору найбільший інтерес
має процес випаровування крапель, які рухаються в газовому середовищі під
дією сил тяжіння чи інерції. Проте, незважаючи на велику кількість публікацій,
строгого математичного вирішення цієї задачі на сьогодні не існує, а наведені у
працях [6–8] спроби наближеного розв’язку є адекватними тільки для окремих
граничних чи часткових випадків випаровування. Розв’язати задачу в загальному
вигляді можна лише числовими методами [5, 9], а для окремих випадків – експе-
риментально [5, 10, 11].

Контактна особа: А. Б. ГЕЛЕШ, e-mail: gelesh75@gmail.com
90